页岩气储层体积缝网压裂技术新进展

体积缝网压裂是以在储层中形成大规模复杂裂缝网络为目的的压裂工艺技术,是低渗、特低渗页岩气储层实现工业开采最有效的增产措施。介绍了近期提出的同步压裂(或拉链式压裂)、交替压裂(或"德州两步跳"压裂)和改进拉链式压裂技术工艺原理及其实现方法,对比分析了其各自存在的优缺点,简要阐述了成功实现页岩气储层体积缝网压裂的关键辅助技术(清水压裂技术、微地震监测技术及参数优化方法等)。研究发现,改进拉链式压裂利用同步压裂和交替压裂优点的同时规避了它们各自的不足,使其压后效果相比于同步压裂和交替压裂更好,为页岩气的进一步开发提供了新思路。最后,针对目前尚存在的问题,分析了其可能原因并指出了未来发展方向,对我国页岩气高效开发具有重要指导意义。     

页岩储层水力压裂优化设计

含气页岩由间隙气和吸附气组成,水力压裂是提高这类储层有效动用的唯一手段.本文在分析研究页岩储层特征的基础上,对适合于页岩的水力压裂模型和工艺参数优化进行了分析研究.页岩储层天然裂缝和层理发育,储层流体主要是在层理及天然裂缝系统中进行,针对砂泥岩地层的水力压裂数值模型(包括全三维模型)不适用于页岩储层水力压裂分析.DFN离散裂缝压裂模型是基于连续均匀介质和多孔不连续非均匀介质力学理论的3D压裂数值模型,可用于模拟页岩和煤岩水力压裂中多裂缝、非对称缝和不连续缝,也可用于天然裂缝和断层发育地层中的不连续缝的模拟.在压裂工艺方面,对射孔方式、压裂液、支撑剂等进行了优选.研究结果也可用于裂缝性砂岩储层改造.     

页岩油前置超临界二氧化碳压裂造缝技术

针对松辽盆地南部G1H井青一段泥页岩储层天然裂缝不发育的特点,为解决该井常规体积压裂缝网复杂程度有限的难题,研究了前置大排量超临界二氧化碳造缝技术。利用超临界态二氧化碳表面张力低,流动性、扩散性强的特点,提高裂缝破岩能力,增加裂缝复杂程度。温度场模拟显示,G1H井近井筒9 m以上的位置,温度都能超过31℃,同时地层压力达到25 MPa,井底满足超临界二氧化碳的形成条件。该井施工过程中,微地震裂缝监测显示裂缝形态复杂,改造体积较大,压后评估二氧化碳压裂事件产生效率约是水力压裂的4.6倍,造缝效果很好;测试过程中,稳产油36 t/d,增产效果显著。该技术对青一段泥页岩储层具有较好的适用性,为后续松辽盆地页岩油的高效开发提供了借鉴。     

通过改变近井地应力场实现页岩储层缝网压裂

体积压裂是对非常规储层进行高效改造的最主要手段之一,目前国内外对于体积改造技术的关注多集中在对水平井分段多簇压裂的优化方面。在深入分析诱导应力的计算方法及其对处理区域动态应力场形成所起到的决定性作用基础上,提出了通过控制诱导应力实现垂直于井筒方向缝网形成的方法。在压裂中,依靠原始地应力资料有目的地设计第1次压裂,产生需要的诱导应力,从而在第2次压裂中形成网状裂缝,这种通过改变近井地应力来实现缝网的方法在实际应用中取得了较好的效果。依据不同类型页岩储层特点进行优化设计和配套工艺改进,对非常规储层的体积改造具有重要意义。     

庆城夹层型页岩油地质工程一体化压裂技术

针对庆城夹层型页岩油储层物性致密、原始油藏压力系数低和湖相沉积非均质性强的特点,采用大型物理模拟试验、水平检查井取心观察和微地震频度与震级分析等方法,明确了裂缝系统以人工主裂缝为主、支/微裂缝为辅;根据细分切割裂缝思路,采用桥塞/球座分段多簇射孔联作工艺为主体技术;从地质工程甜点综合特征出发,优化布缝策略、段簇组合和簇间距;基于限流压裂原理,采用暂堵控制多簇裂缝扩展,以大量现场压裂资料为样本集,优化压裂关键参数;根据压裂对缝网导流能力的需求,优化压裂液和支撑剂的粒径组合。通过上述研究,形成了庆城夹层型页岩油地质工程一体化压裂技术。庆城页岩油区块的180口水平井应用页岩油地质工程一体化压裂技术完成4 590段压裂,压裂后单井初期产量达到了14.5 t/d,第1年产量递减率降低10百分点以上。研究和现场应用表明,页岩油地质工程一体化压裂技术可以实现油藏与裂缝的匹配,有效支撑了庆城页岩油百万吨级产能建设,为陆相页岩油资源高效动用和效益开发提供了技术支持。     

大庆古龙页岩油密切割体积压裂工艺参数优化探索

为解决大庆古龙页岩油因其储层致密且层理缝发育缝高受限导致水平井增产困难的问题,探索青山口组Q9储层的有效动用程度,开展了密切割压裂工艺最大化提高储层改造体积研究,优化了密切割体积压裂工艺参数,将平均簇间距缩短至7 m,平均段间距52 m,可大幅提高页岩储层缝控程度;形成了以水平井16～20 m³/min大排量,冻胶造主缝和滑溜水造复杂缝网、石英砂中小粒径支撑剂组合和高强度加砂等为核心的大规模体积压裂关键技术,保证了主裂缝及各级层理转折裂缝有效支撑。现场试验表明,该技术能够显著提高水平井压裂效果,单井18个月累计产油量达10 969.3 m³,是前期水平井产油量的3倍以上。研究结果表明,水平井大规模密切割体积压裂技术可以有效解决致密页岩油储层难动用的问题,为大庆古龙页岩油高效开发提供了强有力的技术支撑。     

苏北盆地页岩油体积压裂技术研究与应用

随着勘探开发技术的不断发展,页岩油不断取得重大突破,以压裂为主要改造措施的开发技术成为页岩油领域研究的热点.苏北盆地泥页岩发育良好,开发潜力巨大,通过对苏北盆地页岩油储层特征分析,按照"主攻甜点,肥瘦兼顾"的整体思路,采用分段体积压裂工艺改造,施工顺利,通过裂缝监测显示,达到了体积压裂造复杂缝的目的,形成了苏北盆地页岩...     

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。     

长庆油田页岩油水平井体积压裂技术发展与应用

水平井体积压裂技术是实现页岩油气高效开发的关键。文章回顾近10年长庆油田页岩油水平井体积压裂技术发展历程,系统总结了体积压裂改造模式、关键工具、低成本材料3方面取得的主要新进展。创新形成了“立体式、长水平段、细分切割、分簇射孔、可溶球座、变黏滑溜水、多尺度支撑”体积压裂开发技术模式。提出了“压增渗”一体化设计,由单一压裂向造缝、增能、驱油三位一体升级,压裂过程中兼顾增加地层能量和加快油水渗吸置换,实现单井缝控储量最大化一次动用。配套自主研发细分切割可溶金属球座和动态暂堵转向新材料,多功能变黏滑溜水和不同粒径组合石英砂可提高多尺度裂缝渗吸置换效率与缝网长期导流能力。该技术在长庆油田规模应用450余口页岩油水平井,初期产量由9.6t/d提高到18t/d,年累计产油量由2380t提高到4931t,单井EUR由1.8×10⁴t提高到2.6×10⁴t,2019年产油量突破100×10⁴t,2020年建成庆城页岩油百万吨示范区。研究成果可为页岩油水平井体积压裂技术进步提供科学依据。     

海安凹陷阜二段致密油藏体积压裂技术

苏北盆地海安凹陷阜二段属于典型的低孔低渗致密油藏,为了评价该探区的储层物性、含油性以及为水平井井位部署提供设计依据,对该地区一口直井预探井进行了体积压裂。研究了储层的岩性、脆性、物性,在此基础上,为了满足在体积压裂时尽可能提高铺砂浓度的要求,优选了滑溜水和线性胶压裂液体系。为达到认清各小层的目的,采用了桥塞分层压裂、分层试油、打捞桥塞合层求产的技术措施。在施工前进行小型压裂测试来保证主压裂的顺利进行,并在施工时采用地面微地震技术来监测缝网体积。现场施工排量达到4.5~5.0 m3/min,累计加砂140 m3,最高砂比12%。裂缝监测表明各层的造缝效果较好,裂缝形态较为复杂。试油效果达到地质设计预期。     

玛湖凹陷风城组页岩油巨厚储层直井体积压裂关键技术

玛湖凹陷风城组页岩油储层砂体埋藏深、厚度大、整体含油、基质致密、富含金属离子,压裂面临着纵向动用程度不足、裂缝复杂程度低、加砂风险高、常规胍胶压裂液不配伍等改造难点.为充分释放其页岩油勘探潜力,通过精细描述储层力学性质,评价缝网形成的主控因素,建立可压性指数计算模型,结合人工裂缝纵向扩展能力优选射孔簇及层间距,形成了纵...     

阵列声波测井在页岩油体积压裂效果评价中的应用

针对页岩油储层非均质性强、传统方法评价压裂效果精度低的问题,利用阵列声波测井资料开展了偶极横波各向异性、纵波速度径向层析和声波远探测等3项技术在体积压裂效果评价中的应用研究.结果 表明:体积压裂裂缝呈不规则网状特征,偶极横波各向异性不明显,方法应用受限;纵波速度径向变化不受裂缝产状的影响,能较好地指示人工裂缝的高度及延...     

鄂尔多斯盆地页岩油体积压裂技术实践与发展建议

体积压裂技术可提高鄂尔多斯盆地页岩油单井产量,但低油价条件下仍可能无法实现经济有效开发,原因是体积压裂技术思路、压裂技术模式、压裂参数体系等不够合理.为此,长庆油田根据该盆地延长组长7段页岩油体积压裂矿场实践和室内模拟研究结果,转变了体积压裂技术思路,研究形成了"大井丛、长水平井、细分切割、分簇射孔、可溶球座、变黏滑溜...     

基于结构弱面及缝间干扰的页岩缝网压裂技术

为明确页岩储层中层理、天然裂缝等结构弱面和缝间干扰对缝网压裂效果的影响机制,根据全三维物模实验所观察到的裂缝扩展现象,理论分析了结构弱面控制下和缝间干扰影响下复杂裂缝的形成机制,并结合数模研究对现场有助于形成复杂裂缝的多种施工工艺和方法进行了探讨。最终得出：结构弱面可使与之相遇的水力裂缝停止、转向或产生新缝,结构弱面发生剪切错动或张开后均可成为页岩气流动通道;此外,缝间干扰会影响后续裂缝的几何形态,从而改变其与结构弱面的逼近角;2级主裂缝间可以产生分支缝,有利于增加裂缝复杂度,适当降低裂缝间距可在一定程度上增强缝间干扰。目前已进行矿场试验的大排量低黏压裂液、暂堵转向、平台“拉链式”压裂等措施取得了较好的监测结果,作业方式的改进和不同压裂技术的综合应用也是增加裂缝复杂度的有效途径。     

北港1-1HF井泥灰岩储层体积压裂技术

北港1-1HF井目的层段是裂隙发育、含油饱和度较高、孔隙度和渗透率低的泥灰岩储层,需要大规模体积压裂形成网络裂缝.研究采用密切割体积压裂技术,优选滑溜水+低伤害胍胶体系,实现高效造缝携砂,采用多级粒径支撑剂有效充填,提高裂缝导流能力.施工用液16386m3,加砂277.3m3,最高产油量25t/d,为今后泥灰岩压裂施工...     

缝网体积压裂在大牛地重复压裂井中的应用

大牛地气田具备重复压裂基础,前期优选了7口井开展重复压裂先导试验,常规加砂压裂整体效果不理想。通过采用一种新型压裂工艺,对老井进行二次挖潜,旨在提高老井的采收率。利用压裂软件建立典型的压裂模拟模型,对不同泵注工艺条件下支撑剂在裂缝中的铺置剖面情况进行模拟,明确影响缝网体积和支撑剂铺置的主要影响因素。并对影响改造效果的排量、液量、砂量以及前置液比例等关键参数进行优化,实现体积改造最优化。开展大牛地盒3气层的有利条件的评价,形成了一套适合重复压裂的缝网体积压裂技术。现场应用效果来看:4口老井采用缝网体积压裂后均实现增产,日增天然气8000 m^3左右。     

致密油藏体积压裂技术应用

体积压裂技术在北美页岩油气藏的开发中取得了显著的效果。对体积压裂的概念和特点进行了总结,从地质和施工工艺两方面分析了体积压裂缝网形成的影响因素,明确了在不同储集层条件下的体积压裂技术施工要点。数值模拟研究表明,体积压裂的单井产能比常规压裂的单井产能要高得多,且其缝网系统可使压力波及更为均匀,开发效果优势非常明显。针对我国致密油藏特征,提出了从致密油藏成藏机理、压前储集层评价、诱导应力场和裂缝起裂机理等3个方面入手的研究思路,这将对我国致密油藏体积压裂技术的发展,具有一定的参考意义。     

鄂尔多斯盆地页岩油缝网波及研究及其在体积开发中的应用

鄂尔多斯盆地庆城油田是中国发现的首个页岩油10亿吨级大油田,水平井体积开发是页岩油效益开发的关键技术。文中提出了一种细分切割体积压裂缝网波及体积计算模型,应用多元线性回归的方法建立了关键地质工程参数与微地震覆盖体积关系式,进一步利用矿场实际产量数据对关系式进行校正,建立了缝网波及体积定量表征经验公式,进而绘制了其与产能的相关性图版,为体积压裂工程参数优化给予指导。研究结果表明：鄂尔多斯盆地页岩油体积改造裂缝总体呈现以主裂缝为主、分支缝为辅的条带状缝网形态,形似“仙人掌”。影响缝网波及体积的主控因素依次为入地液量、裂缝密度、排量、油层厚度和砂量。经矿场实践证实,该研究建立的经验公式及相关性图版预测结果准确、可靠,可为庆城油田页岩油水平井体积压裂优化设计及效果评价提供科学依据。     

非裂缝型砂岩储层缝网压裂技术

为了保证致密砂岩储层的压裂成功率和改造效果,研究了缝网形成机理和主控因素。通过压裂裂缝扩展分析,确定缝网形成的条件是产生应力释放缝,与主裂缝的夹角为75°。通过分析应力释放缝的岩石力学性质、净压力、最小主应力及应力差等力学影响因素,以及致密储层缝网形成机理,明确了影响缝网形成的主要控制因素,建立了工艺选井选层方法,并以实现缝网压裂为目标进行缝网压裂工艺优化。通过现场试验,建立了一套适合大庆致密油气储层的缝网压裂技术,明显提高了该类储层压后产能。     

致密油层多区体积压裂产能预测

致密油层物性极差,天然裂缝发育,体积压裂是实现该类油层有效开发的重要手段。为研究致密油层体积压裂缝网设计参数对产能的影响,基于缝网形成特征,将压裂的致密油层划分为支撑主裂缝、缝网区和未压裂区,缝网区又划分为支撑次裂缝区和未支撑次裂缝区,考虑致密油非达西渗流和油层应力敏感效应,将缝网区与未压裂区简化为双重孔隙系统和单一孔隙系统,建立致密油层体积压裂产能模型,模拟分析体积压裂裂缝参数对产能的影响。研究结果表明：体积压裂可以大幅度提高致密油层产能,并且改造体积和支撑改造体积越大,开启天然裂缝越密,支撑主裂缝越长,支撑主裂缝、次裂缝导流能力越高,则致密油层产能越高,但存在最优值。