碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术研究及其在大港油田的应用

酸压是碳酸盐岩储层改造的重要手段,但酸压存在酸液滤失量大、刻蚀裂缝不连续、很难形成深穿透长缝且裂缝易闭合等缺点。国内外对碳酸盐岩储层加砂压裂进行了尝试。通过总结碳酸盐岩储层加砂难点,从加强改造目的层物性资料研究、提高小型测试压裂的评价指导作用、降低压裂液滤失,提高压裂液效率、主压裂之前的前置酸处理+Na2CO3溶液液垫技术,以及优化施工工艺和研制新型压裂液等方面,提出了针对性对策。在大港油田成功应用4井次,取得了良好效果。     

裂缝性火山岩储层压裂降滤失技术研究与应用

针对火山岩储层地应力复杂、杨氏模量高、天然裂缝发育导致压裂施工难加砂、压裂液滤失大的难题,筛选出一种降滤失剂,以控制压裂液向天然裂缝滤失。评价了该降滤失剂的降滤失性能和地层的配伍性,并应用于新疆油田古53井区火山岩储层。现场试验表明该降滤失剂的应用降低了施工难度,提高了加砂强度,增产效果显著。这对裂缝性火山岩油藏压裂的成功率具有一定的指导意义。     

FRACTURING TECHNOLOGY BASED ON DELAYED CROSSLINK FRACTURING FLUID

大庆海拉尔油田部分储层埋藏深、温度高、非均质性差和泥质含量高,压裂施工压力高、压裂改造困难,导致低砂比时砂堵,甚至出现压不开的情况,施工成功率仅为80％.通过制备复合型延缓交联剂,利用pH控制交联剂释放,有效控制了压裂液中瓜尔胶的交联时间,改善了压裂液中交联网络的结构和流变性,降低了压裂液施工过程中的沿程管路摩阻,提高了压裂液在储层中降滤失性能,解决了海拉尔油田深度埋藏复杂岩性储层的压裂改造成功率低的问题,现场施工成功率达到96％以上.     

丘东凝析气田压裂改造技术研究

丘东凝析气田J2x气藏具有低孔、低渗、非均质性强等地质特征，地应力复杂，微裂缝发育，地层岩石杨氏模量高，导致水力压裂改造时破裂压力高，在高压下天然裂缝张开从而造成压裂液的高滤失，使得液体效率降低难以形成足够宽度的动态裂缝，现场表现为高砂比作业，易产生砂堵，对于这类储层的加砂压裂改造一直是国内外技术攻关的难点之一。针对本区以往压裂施工的经验和教训，结合储层特征进行压裂液体系优选和压裂优化设计，通过实施前置液降滤措施、线性加砂技术等工艺，对4口井成功实施了加砂压裂改造，最大加砂量30m^3，并在压后实施强化返排，使得凝析气井产气量大幅度提高，增产倍数达10倍以上，取得了良好的压裂效果，对指导该类型储层的压裂改造技术优化具有参考意义。     

海拉尔盆地凝灰质火山岩储层矿物学及岩石力学特征研究

大庆油田海拉尔盆地兴安岭群火山岩储层主要为安山—流纹质凝灰岩、安山质凝灰岩、粗面—流纹质凝灰岩,在水力压裂过程中,发生压裂早期砂堵,返排率低,压裂成功率低。针对这些特点,通过岩石水理特性实验和岩石力学特征研究,提出了以下解决措施:①凝灰质火山岩储层粘土含量高时,应提高压裂液的防膨胀性能,大排量施工,增加裂缝净压力;②碱性和偏碱性凝灰质储层,应研究使用低滤失压裂液,降低滤失量,同时提高压裂液的防膨胀性能;③凝灰质储层塑性较强时,应尽量提高施工排量。     

松南火山岩气藏压裂技术研究与应用

东北油气分公司松南火山岩气藏位于松辽盆地南部,面积达7 240 km2,火山岩气藏探明地质储量433.66×108m3,动用储量177×108m3,总体动用程度低。松南火山岩储层埋藏深、天然微裂缝发育,压裂破裂压力高、施工压力高、停泵压力高,加砂困难容易砂堵。针对火山岩裂缝发育的特点,形成了多裂缝识别技术,利用极限砂比原理,提出了多裂缝控制技术,大幅提高了压裂施工成功率和加砂量;利用低伤害耐高温压裂液技术,进一步降低了储层伤害,提高压裂成功率和压后效果。该项目成果在火山岩储层应用7井次,成功率85.7%,平均单井加砂63.7 m3,为松南火山岩气藏83×108m3低品位未动用储量的高效开发提供了强有力的技术支撑。成果推广应用到腰英台油田裂缝发育的碎屑岩储层,施工成功率由72%提高到93.8%,平均加砂规模由17.2 m3提高到26.2 m3,新建产能1.9×104t。     

玉北区块裂缝型碳酸盐岩油藏复合酸压改造技术

玉北区块碳酸盐岩油藏埋藏深、温度高、地层水矿化度高,基质渗透率低、储层裂缝发育,最大破裂压力梯度达26.7 kPa/m,储层改造难度大。开展了碳酸盐岩储层复合酸化压裂改造技术研究,通过优选酸液体系、加砂量和段塞泵注模式,形成了加砂压裂与酸液刻蚀复合工艺、压裂液与酸液交替注入工艺。在玉北区块开展矿场试验并成功应用,对今后塔河外围碳酸盐岩储层改造有一定的指导意义。     

腰英台油田裂缝发育储层水平井压裂技术研究

腰英台油田属于低孔特低渗油藏,储层物性条件差,层内、平面非均质性严重,天然裂缝发育,压裂施工难度大,施工成功率低。2012年在腰东地区进行水平井评价,共实施水平井分段压裂4井次(31段),施工成功率54.3%,加砂符合率低。本文通过开展前期压裂施工情况及难点分析,找出的主要问题是储层天然裂缝发育,压裂时容易形成多裂缝,压裂液滤失大导致早期砂堵。为此针对性地开展了水平井完井及压裂方式优化研究、多裂缝控制技术研究和压裂液体系优化研究,形成了适合于裂缝发育储层水平井压裂技术系列,成功解决了腰英台油田裂缝发育储层水平井压裂施工成功率低的问题。增产效果较好,为腰英台油田的高效开发提供了技术支持。     

交联酸携砂压裂工艺在碳酸盐岩储层的应用

近年来,针对碳酸盐岩的储层改造,中外已形成了以深度酸压为主体的各种酸压技术,同时还尝试了加砂压裂改造。在分析酸压和加砂压裂不足的基础上,针对长庆气田下古生界碳酸盐岩储层特点开发了交联酸携砂压裂工艺,交联酸压裂液具有黏度高、滤失低、摩阻低、易泵送、酸岩反应速度慢、造缝效率高、返排容易、流变性好、能携砂等一系列优点,从而实现酸液体系深穿透、提高酸蚀裂缝导流能力、延长压后有效期、提高单井产能的目的。从2006年以来先后运用该技术在靖边气田对碳酸盐岩储层进行交联酸携砂压工艺改造试验,与邻近井的其他施工工艺增产效果相比有一定的优越性。     

段塞式加砂技术在页岩气缝网压裂中的应用

页岩储层裂缝扩展及延伸机理不同于常规储层,且微裂缝发育,压裂液滤失量大,常规的连续阶梯状加砂压裂工艺在页岩气开发中不适用。段塞式加砂工艺采用段塞＋中顶＋段塞的不连续加砂模式,具有降低近井摩阻、提高裂缝复杂程度实现缝网压裂、提高施工成功率等作用。此技术在国内某页岩气井压裂施工中得到了应用,施工一次成功率100％,并取得了较好的产能。     

辽河坳陷火山岩油藏勘探压裂配套技术与应用

针对辽河坳陷火山岩“低、深、硬、厚、漏”的油藏特点和“高储层温度、高施工泵压、高流体滤失、高启裂梯度、高砂堵几率”的压裂难点,确定了大排量、中低砂比、大规模、造长缝的压裂改造主导思想,以使压裂裂缝尽量多、尽量远地沟通天然微裂缝和溶孔,达到提供油流通道的目标。形成了抗高温、抗高压、抗砂堵、降滤失、降启裂、快返排的火山岩压裂改造“三抗二降一快”主体工艺,大大提高了火山岩压裂的施工成功率和措施有效率,在现场进行了大量的推广应用,取得了良好的增储上产效果。     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。     

碳酸盐岩储层缝内暂堵转向压裂实验研究

顺北油气田碳酸盐岩储层非均质性强、连通性差,采用暂堵转向压裂技术可提高裂缝复杂程度,改善开发效果,但碳酸盐岩储层暂堵条件下的裂缝起裂扩展规律尚不明确。为此,采用改进后的三轴压裂物模模拟实验装置,进行了碳酸盐岩暂堵转向压裂实验研究。依次注入压裂液和加有暂堵剂的压裂液,分析了注入暂堵剂前后的施工压力曲线变化情况和暂堵转向压裂后的裂缝形态,从而明确了裂缝暂堵转向规律和实现缝内暂堵转向压裂的条件。研究表明,暂堵可增大裂缝复杂程度;为了实现缝内暂堵转向压裂,岩样内要发育有天然裂缝或层理面,同时暂堵剂能够进入裂缝内并实现封堵,使施工压力升高,从而实现新缝开启或转向。碳酸盐岩缝内暂堵转向规律研究结果为顺北油气田碳酸盐岩储层压裂改造提供了理论依据。      

页岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力影响因素

支撑裂缝的导流能力是评价页岩储层水力压裂施工效果的一项重要参数,其大小受到多种因素影响。文中开展了支撑剂类型、颗粒大小、铺砂浓度等对支撑裂缝导流能力影响的室内实验研究。结果表明:陶粒的导流能力明显高于石英砂和覆膜砂,在低闭合压力条件下,20~40目陶粒的导流能力最大,在高闭合压力条件下,组合支撑剂的导流能力明显高于单一支撑剂;铺砂浓度越大,裂缝导流能力越大;循环应力加载模式下,裂缝导流能力比稳载时下降了31.7%,经过滑溜水和胍胶压裂返排液污染后,裂缝导流能力分别下降了33.9%和76.5%。研究成果指导了X-4井的现场压裂施工,该井措施后产气量较高且稳定生产,压裂增产效果较好。     

元坝气田低渗透致密砂岩气藏压裂优化技术

四川盆地元坝气田上三叠统须家河组、下侏罗统自流井组砂岩气藏具有埋藏深、低孔低渗、温度高、异常高压、岩性致密、非均质强、破裂压力及延伸压力高等特点,为了解决该类储层水力压裂破裂压力高、施工难度大的难题,对现有的气藏压裂技术进行了以下优化：①研制新的低伤害压裂液体系,其降阻率为72%~79%,对岩心基质伤害率小于17%;②采用集成创新技术,如低应力小相位集中射孔技术、最优前置液多级粒径降低压裂液滤失技术、低砂比造长缝技术、超高压压裂技术、高效返排技术等;③配套140 MPa采气井口,140 MPa超高压设备和地面管汇、高压压裂管串、高压井下工具,将施工限压提高至120 MPa,确保成功压开致密储层。该优化技术在元坝气田现场试验4口井5层次,取得了良好的应用效果：施工最高压力达到118.5 MPa,最大排量5.5 m³/min,平均砂比15%~20%,最大加砂量40 m³,施工成功率达100%;降低了延伸破裂压力,增大了施工排量,增加了人工裂缝长度和宽度,易于加砂,提高了储层渗透率。     

体积压裂裂缝前端粉砂分布规律试验研究

粉砂在致密储层体积压裂中的作用尚未明确,其在裂缝前端的分布规律仍不清楚.为此,建立了利用动态滤失分析仪评价体积压裂裂缝(文中简写为"体积裂缝")前端粉砂分布情况的模拟试验方法,在描述缝面形貌的基础上研究了粉砂的分布规律及影响因素.试验发现,携砂液在体积裂缝中逐渐滤失,滤失达到平衡后滞留在缝端的粉砂其分布差异很大;同时,...     

深层气藏压裂改造降低施工摩阻技术

川西深层气藏属于深—超深、致密—超致密砂岩气藏,储层具有破裂压力高和延伸压力高的特点,经过分析,降低施工摩阻是降低施工压力的有效手段。通过施工管柱合理配置、注入方式优化、纤维加砂、延迟交联压裂液、支撑剂段塞等方式,形成了深层气藏压裂改造降低施工摩阻工艺技术体系,并在LS1井进行现场应用。采用多级段塞、小粒径陶粒、低砂比、低伤害压裂液、纤维加砂等降低施工摩阻集成技术,近井摩阻降低了9.47 MPa,弯曲摩阻降低了7.61MPa,同时延程摩阻降低了4～5 MPa,成功完成了80 m3加砂压裂改造。压后日产气1.098 0×104m3/d,日产水为10.7 m3/d。     

火山岩储层裸眼水平井压裂裂缝复杂程度的定量诊断

为提高松辽盆地北部徐深气田二、三类火山岩储层的开发效果和单井产量,经多年探索,逐步形成了以裸眼管外封隔器多级滑套分段压裂工艺为主体的水平井多段压裂技术。但裸眼水平段压裂过程中裂缝起裂位置随机、压开多条裂缝概率大等因素会导致裂缝系统更加复杂,极易产生砂堵风险,以往的分析诊断方法也表现出了一定的不适应性。为此,针对该区火山岩气藏裸眼水平井开展了裂缝复杂性机理研究,在原有直井诊断分析方法基础上,建立了裸眼水平井复杂裂缝物理模型和数学模型,确定用等效裂缝数、等效裂缝宽度、等效滤失系数来定量表征裂缝的复杂程度,开展了缝间应力干扰及附加净压力研究,最终形成了通过测试压裂诊断分析来定量识别裸眼水平井裂缝复杂性的方法和指标,并提出相应的现场控制措施,在实践应用中获得了较好的效果,确保了徐深气田裸眼水平井压裂的成功实施。该方法也可用于其他类似储层复杂裂缝的诊断分析。     

松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

松南地区深层储层主要分布火山岩和碎屑岩,属低孔特低渗储层,储层分布不稳定,物性变化大,压裂施工中多数井存在砂堵和高压停泵的问题,压裂成功率较低。通过压裂压力分析、地应力试验评价和监测资料分析等,得出松南深层压裂人工裂缝特征主要是:地层弹性模量大,岩石变形困难,破裂压力较高;天然裂缝发育,引起较窄的多裂缝起裂和延伸;储隔层地应力差较小而造成缝高延伸过量。针对压裂裂缝特征和压裂难点进行了相应的压裂工艺技术研究,并进行现场试验,取得了良好的压裂效果,大大提高了压裂的成功率。     

缝洞型碳酸盐岩储层循缝找洞压裂技术

深层及超深层缝洞型碳酸盐岩溶洞是油气的主要储集空间,压裂裂缝受地应力控制主要沿水平最大地应力方向扩展,并沟通该方向上的溶洞,其他方向的溶洞无法与井眼连通,导致井周储量动用程度低。根据碳酸盐岩储层伴生缝洞发育特点,提出循缝找洞的储层改造思想,即压裂过程中通过控制泵注压力注入流体,流体遵循原生天然裂缝的展布形态进行流动,形成相互连通的人工裂缝通道,沟通不同方向的多个溶洞,减少地应力对压裂裂缝形态的影响。通过构建含天然裂缝网络和溶洞的模型,采用TOUGH2-AiFrac耦合求解算法,研究天然裂缝数量、走向对压裂裂缝沟通溶洞的影响规律。结果显示天然裂缝走向对压裂裂缝扩展轨迹有较大影响,天然裂缝走向偏向溶洞有利于压裂裂缝沟通溶洞;不同数量、不同走向的天然裂缝网络能够有效连通不同方向的多个溶洞,说明能通过循缝找洞实现井周储量的高效动用。以循缝找洞思想为指导形成的技术方案现场应用85井次,2020年增加原油产量16.12万t,为深层及超深层缝洞型碳酸盐岩油气藏的改造增产提供了方向。