川西深层裂缝孔隙型气藏水平井完井方式及参数优化

川西深层气藏具有低渗致密、破裂压力高、裂缝非均质性强、气水关系复杂等特点,水平井完井面临储层保护、井壁失稳、改造工艺难以实施、段间干扰、边底水锥进等诸多难点.在大量理论、实验、实践的基础上,通过完井方式对地质、地质力学、井眼轨迹、压力衰竭、后期改造等因素的适应性评价研究,认为对深层裂缝—孔隙型气藏水平井而言,裂缝对产能的贡献、气井生命周期、后期工艺要求等因素是完井需考虑的重点；分段变密度完井对边底水气藏水平井具有较好的适应性,能均衡剖面、缓解段间干扰和边底水锥进.通过优化设计形成了深层裂缝孔隙型气藏水平井衬管+盲管组合分段变密度完井方案,并在X21 -1H井得到了应用,获无阻流量222.47×104 m3/d,川西深层水平井开发获得标志性突破,对同类气藏水平井完井采气技术具有很好的借鉴作用.     

特低丰度低渗透薄层水平井投产完井地质方案优化

以大庆外围敖南油田南部的2口水平井投产完井优化研究为例,在建立储层非均质性地质模型的基础上,进行了射孔/压裂完井方案数值模拟,首先研究了射孔/压裂原则,其次进行了射孔/压裂完井数模方案设计,然后进行了经济评价及敏感性分析。最后给出了投产完井原则及设计要点。据此完成了敖南油田26口水平井投产完井地质方案的优化设计。     

低渗透气藏水平井酸化模拟研究

低渗透气藏储层由于存在基础孔渗条件差,非均质性强等特点,通常需要进行酸化、压裂等处理手段来提高流体在储层中的流动能力。为了合理利用酸化手段,尽可能提高酸化效果,进行低渗透气藏的酸化研究就显得非常重要。本文分析了低渗透气藏的酸化改造目标,建立了水平井酸化模拟数学模型。得到了水平井酸化压力场与流速场分布,并对低渗透气藏水平井的酸化过程进行了相应的分析。为低渗透气藏水平井的酸化设计提供了一定的理论参考。     

启动压力梯度影响下低渗透气藏水平井产能模型的建立

将气藏中的流动区域分为达西流动区域和非达西流动区域2部分,气藏水平井湍流只发生在水平井附近短半轴小于10个井半径的旋转椭球体内,而达西流动存在于此椭球体外。借助前期水平井研究成果,考虑启动压力梯度对低渗透气藏中气井产能的影响,推导出低渗透气藏水平井新型产能模型。新模型考虑了启动压力梯度对水平井产能的影响,对水平井产能预测研究有重要意义。     

低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型

致密砂岩气藏储层物性差,需要采用水平井配合多级水力压裂技术进行开发,为此,对低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型进行了研究.首先,由渗流力学基本原理,建立单条裂缝水平井等效井径模型;然后,运用叠加原理,建立了耦合水平井段管流动态的多级压裂水平井稳态产能模型,在Visual Studio 2008 C#编程环境下,对模型进行了求解,获得了多级压裂水平井产量及压力分布.在此基础上,对多级压裂水平井稳态产能的相关影响因素进行了分析,认为缝长是影响低渗透气藏产能的主要因素,而裂缝导流能力对其影响不大.通过矿场实例,计算得到西部某气藏压裂水平井单井产能为11.357× 104 m3/d,与实测产能误差为15.7％,验证了计算结果的准确性.该井在压裂施工中应尽可能提高缝长,以获得更好的增产效果.     

低渗透气藏水平井井底压力动态

从渗流理论出发,建立适用于低渗气藏水平井的渗流数学模型,运用考虑＂启动压力梯度＂影响的Lord Kelvin点源修正解、杜哈美叠加原理修正公式和泊松叠加公式等方法,求解低渗气藏水平井的点源解,通过计算得到无因次压力和压力导数双对数理论图版,并在其基础上分析了低渗气藏水平井渗流特征及其影响因素。     

气藏水平井分段酸化完井一体化工艺管柱

气藏水平井的水平井段长,穿越多个油气层,非均质性严重,不同位置泥浆浸泡时间不同,污染程度也不同。常规分段酸化工艺存在施工段数少、周期长、费用高、多次压井造成二次污染等问题。研制了气井不动管柱分段酸化完井一体化工艺管柱,该工艺管柱耐温110℃,耐压70MPa,通过投球、加压打开喷砂器滑套,可实现5个层段分段酸化施工。该管柱可作为完井管柱直接进行生产,减少压井作业的次数,降低压井液对储层的二次污染,有效提高单井产能。     

气藏水平井分段完井产能预测

水平井分段完井应用前景广阔,但国内外相关研究均是以油藏为基础。根据气体稳定渗流理论及水平井三维渗流特征,通过引入流量相关表皮系数推导出了气体非达西渗流影响下微元水平段的拟压力分布,进而基于拟压力降叠加原理建立了水平井分段完井气藏模型;再结合分段完井井筒模型建立了其产能预测耦合模型。实例验证表明耦合模型准确度高;继而对气藏水平井分段完井产能进行了预测,并给出了相应流率、轴向流量及井筒流压沿井筒方向的分布。     

低渗透气藏老井侧钻水平井研究

磨溪气田雷一^1气藏属典型的非均质低渗透气藏。由于其渗透率低，孔隙结构复杂，开发效果不理想。尽管储层整体压裂改造技术能有效改造低渗透储层，提高气藏气井产能，但其有效作用时间短，产能增加幅度小。在综合分析研究磨溪气田雷一^1气藏储层物性和生产特征的基础上，利用气藏数值模拟技术，研究了利用老井侧钻水平井以强化开采低渗透气藏的开采方式，并确定了水平井最佳钻进方式、最佳方位以及水平井段的最佳长度，为提高低渗透气藏产能和最终采收率，高效开发低渗透气藏开辟了新的途径和方法，对指导我国资源丰富的低渗透气藏开发具有现实意义。     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

川中地区须家河组低渗透砂岩气藏储层综合评价方法

根据四川盆地川中地区上三叠统须家河组低渗透砂岩含水气藏储层、渗流及开发的静、动态特征，构建了渗透率、孔隙度、含气饱和度、有效储层厚度、主流喉道半径、阈压梯度和可动水饱和度的储层分类评价７参数体系，应用模糊分析法和灰色关联度分析法建立了相应的储层综合分类评价方法，对18口气井井控储层进行了分类评价，并与常规评价结果和气井产能进行了对比分析，进一步对目标区块进行了区块储层评价。结果表明：新的储层分类评价方法准确度达到90%，比常规评价方法提高了40%，验证了该方法的可靠性和实用性。该研究成果对于川中地区须家河组低渗透砂岩含水气藏富集区优选具有指导作用。     

川中地区须家河组低渗透砂岩气藏产水机理

产水问题是制约四川盆地川中地区上三叠统须家河组低渗透砂岩气藏高效开发的关键问题。为给生产现场形成有效防水、治水技术提供理论依据,开展了储层产水机理研究,通过压汞、岩样气驱水实验及微观可视模型开发物理模拟实验,揭示了储层高含水及产水机理。结果表明：须家河组低渗透砂岩气藏储层微细孔喉发育,微细喉道对气相的毛细管阻力大,成藏过程中,当含水饱和度降低到40%~50%后,成藏动力不足以克服毛细管阻力使气相进入更微细的喉道及其控制的孔隙中,决定了储层高原始含水饱和度的特征;低渗透储层气水呈互封状态后,在开发过程中气体弹性膨胀推动较大孔喉处及其控制的孔隙内水相成为可动水,这就是储层产水的主要原因;水封气能量、可动水饱和度及生产压差控制了储层的产水特征。该研究成果对于降低气井产水风险,提高单井产量具有重要的指导作用。     

变形介质低渗透油藏水平井产能特征

针对低渗透油藏水平井生产过程中井底附近渗流场的复杂性问题,对低渗透油藏水平井远井区域和近井区域渗流场的多种基本渗流形态进行了分析,基于稳定渗流理论,给出了考虑启动压力梯度的变形介质在低渗透油藏中3种流态并存的水平井产能计算公式.通过实例计算分析了水平井产能特征和不同水平井井段长度条件下各种流态的主次关系与转换特征.研究结果表明,低渗透油藏水平井的产能随启动压力梯度和介质变形系数的增大而降低;随水平井段长度的增加,远井区域先以径向流为主,逐步转化为平行流;近井区域以径向流为主.     

元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术

四川盆地元坝气田是近年来中石化发现的一个大型气田,是继普光气田之后天然气增储上产的又一个重点探区。元坝气田超深酸性气藏地质构造复杂,储层埋藏深,钻遇地层复杂,特别是陆相深部地层,属于高研磨性地层,机械钻速慢,钻井周期长。为此,经过多年的钻井实践和技术攻关,引进新工具、新技术,研制专用钻头,优化钻井设计,形成了针对该气藏的6项钻完井关键技术:(1)保证提速、安全完井作业的井身结构优化技术;(2)陆相上部地层气体钻井、陆相深部高研磨地层钻井提效技术体系;(3)气液转换、超深大斜度井及水平井润滑减阻、井壁稳定控制及防酸性气体污染技术等钻井液配套技术;(4)气体介质条件下固井、深井长封固段固井及超高压小间隙固井技术系列;(5)完善了以测量仪器、动力钻具优选及钻具组合设计等水平井井眼轨迹控制技术;(6)适合该气藏衬管完井方式和完井管柱优选技术。现场应用效果表明,系列关键技术有效地解决了机械钻速慢的难题,大幅度缩短了作业周期,实现了7 000 m井深水平井的提速提效的目标。     

水平井封隔器分段压裂技术在川西油气田的应用

水平井封隔器分段压裂技术对川西难动用储层具有较强的针对性,通过对裂缝条数、裂缝半长、长度组合等参数进行优选,得到了新场沙溪庙组气藏水平井的压裂施工优选参数;并研制了适合于套管井的国产化的封隔器组合,采用封隔器配合喷砂滑套进行分段压裂改造。水平井封隔器分段压裂技术在XS21井成功应用,取得了很好的增产效果。     

元坝气田超深酸性气藏完井投产关键技术

元坝气田是中石化继普光气田后在四川盆地发现的又一个千亿立方米级储量的大型气田,也是国内目前埋藏最深的海相碳酸盐岩酸性气藏。其主力储层上二叠统长兴组具有超深、高温、高含硫、富含CO_2、气水关系复杂等特征,完井作业面临的工程地质条件复杂,井型及完井方式多样,作业难度大。为此,中石化西南石油工程有限公司通过攻关研究及实践,形成了完井试气及地面控制、深度酸压改造、元坝超深小井眼井筒处理、微牙痕上扣及气密封检测、安全管控等一系列完井投产关键配套技术,攻克了气田开发过程中的管柱防腐、储层深度酸化压裂、高产测试、安全管控等世界级完井投产工程技术难题,成功应用近40口井,为该气田34×10~8 m~3天然气产能建设目标的完成提供了重要的技术支撑。     

煤层气鱼骨状分支水平井轨道优化设计

我国的煤层普遍渗透率较低,影响了煤层气开发效果,鱼骨状分支水平井能够有效增大煤层气储层裸露面积、提高煤层气的单井产量,因而近年来被普遍采用。但常规二维轨道设计方法难以满足各分支水平井井眼轨道的设计要求。为此,将各个分支拆分成相对独立的待钻轨道与主井眼轨道,分别加以设计计算--拆分后的井眼轨道可以转化为二维轨道来进行设计;结合鱼骨状分支水平井的特点,建立了分支水平井眼轨道最优化设计模型,并对分支井眼与主井眼的关系进行了分析研究。结果表明：随着井深、造斜率的增加,分支井眼与主井眼的直线夹角增加且分支井眼偏离主井眼的距离是逐渐增大的;在直线夹角一定的情况下,造斜率与井深呈反比关系（造斜率越高所需要的分支井井段越短,造斜率越低则所需要的分支井井段就越长）。     

川西地区须家河组气藏深井固井的难点及对策

川西地区上三叠统须家河组气藏具有埋藏深，目的层断层多，地层破碎，泥页岩易坍塌掉块，同一裸眼井段压力系数差别大（须五段至须三段地层压力系数接近2.0，目的层须二段地层的压力系数为1.5左右），天然气显示活跃且气层多，固井防气窜难度大等固井难点。针对上述问题，提出了安全固井的对策：①对于易漏失地层的固井，可采用连续正注反挤固井作业；②对于长裸眼井段固井，如果地层承压能力不能满足单级注水泥，可采用多级注水泥方式，在条件允许的情况下可用双胶塞注水泥；③对于表层大尺寸套管固井，采用内插管固井；④对于油气层尾管固井，尽量采用旋转尾管固井，优化设计水泥浆性能，以达到替净井内钻井液进而提高固井质量的目的。     

致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用

针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型,以提高储层整体渗流能力为目标,优选了裂缝起裂次序、裂缝间距和射孔参数,通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明:优化后的水平井压裂8~13段,每段内射孔2~3簇,每簇长度为0.5 m,相同压裂段内簇间距为30~60 m;采用中间为12~16孔/m、两端为16~20孔/m的变密度射孔,优化排量为3.5~6.5 m³/min;采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5.3×10⁴m³/d,较优化前有明显提高,取得了显著的经济效益,为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借鉴。