压裂防砂技术在南堡35-2油田大斜度井的应用

南堡35-2油田明化镇组储层为中高孔、中高渗疏松砂岩稠油油藏,需要压裂防砂来实现增产和防砂。根据端部脱砂压裂的原理,并结合南堡35-2油田A16井明化镇组储层特点,优选出适合该井压裂防砂的清洁压裂液、支撑剂和工具,针对井斜大的特点优化了压裂防砂工艺,采用一趟管柱对明化镇1油组和0油组成功进行了压裂防砂施工。压后油井产液量提高明显,且不出砂,证明压裂防砂达到了增产和防砂的双重作用,是开发疏松砂岩稠油油藏的一项进攻性措施。     

疏松砂岩油藏压裂裂缝延伸规律数值模拟

压裂充填防砂可实现增产与防砂双重目的,是疏松砂岩油藏的一种重要完井方式。疏松砂岩具有高孔、高渗特点,且强度低、塑性强,裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为研究疏松砂岩储层压裂裂缝延伸机理,揭示压裂工艺参数对裂缝形态的影响,建立了考虑储层岩石弹塑性变形、裂缝起裂与延伸、压裂液流动与滤失以及储层孔隙流体渗流复杂耦合作用的流固耦合有限元数值模型,针对渤海油田绥中36-1区块典型疏松砂岩储层,开展了压裂裂缝延伸规律数值模拟计算,并重点分析了压裂液效率、排量对于裂缝延伸规律的影响。结果表明:低效率压裂液在疏松砂岩中仅形成极短而窄的裂缝,裂缝两侧伴随着一定范围的剪胀高渗带,难以容纳支撑剂,无法实现充填防砂目的;效率高压裂液可在疏松砂岩中形成压裂充填防砂工艺所需的短宽裂缝,裂缝壁面两侧存在轻微压实现象,对渗透率的影响较小;提高压裂液排量,裂缝长度减小,裂缝宽度增加。研究结果可为疏松砂岩压裂充填设计提供一定理论参考。     

过筛管压裂技术在海上油田的应用

海上油田经过长时间注聚后经常会出现油井端液量大幅度下降,注入端注入压力高,难以注入的问题,而常规酸化解堵等措施效果差、有效期短。针对上述两大难题,海上油田开展了针对疏松砂岩进行过筛管压裂的室内研究与先导性试验。通过射孔方式的选择、裂缝设计、液砂比、端部防砂方式及压裂材料的选择等方面,设计了一口适应J油田W井的工艺技术。结果表明:过筛管压裂工艺技术是一种有效的低产低效井治理方式,且相关工艺技术能够适应海上油气田复杂的施工条件,具有较好的经济价值。     

雁木西疏松砂岩油藏压裂防砂技术研究与应用

疏松砂岩油藏,胶结强度差。投产后出砂严重,储层出砂会造成严重的地层伤害及卡泵事故。以吐哈最典型的疏松砂岩油藏雁木西油藏为背景,研究形成了疏松砂岩油藏压裂防砂新技术,该技术采用高砂比、低排量、连续段塞加砂技术,实现端部脱砂,从而提高裂缝导流能力。并通过压裂防砂机理研究,从而优选出性能优良的纤维覆膜砂支撑剂。其抗压、抗折能力强,50 MPa下破碎率0.99%,仅为常规支撑剂的四分之一。岩心试验8h出砂量仅为0.16 mg,能有效过滤细粉砂岩,减少油井出砂,最终提高疏松砂岩油藏的产能。     

考虑支撑剂嵌入的裂缝参数优化方法

基于支撑剂指数法,考虑支撑剂嵌入和微粒运移等因素,以数学迭代等手段对海上疏松砂岩储层压裂充填的裂缝参数优化方法进行了研究。归纳了支撑剂指数法的基本原理,优化了裂缝几何参数、无因次导流能力等,提出了压裂充填裂缝参数优化方法,并进行了案例井计算。结果表明：支撑剂指数为支撑裂缝体积与单井控制油藏体积的比值;微粒运移会降低支撑裂缝渗透率,且在一定范围内,降低程度逐渐增大;支撑剂嵌入会导致支撑层的宽度受损;随着微粒运移和支撑剂嵌入程度加深,最优缝长有所下降,最优缝宽有所增加,而对应实际的增产倍数有所下降;单井计算结果与实际施工一致,该方法对海上疏松砂岩储层压裂充填裂缝参数优化具有一定的指导意义。     

渤海特高孔渗储层控水防砂一体化完井技术

渤海BN油田的特高孔渗疏松砂岩油藏储层非均质性强,生产井出水、出砂问题严重,而现有各自独立设计实施的控水和防砂工艺存在设计实施繁琐、控水防砂效果差等问题。为此,在连续封隔体控水完井技术的基础上,根据地质工程一体化的思路,给出了优选连续封隔体颗粒粒径、设计ICD筛管控流强度及优化配置ICD筛管的方法,形成了适用于渤海特高孔渗储层的防砂控水一体化完井技术。BN油田3口井进行了控水防砂一体化完井技术试验,与邻井相比,单井无水采油期平均延长187 d,初期含水率远低于预期含水率,井口无砂时间明显增长,其中BN-D4H1井井口无砂时间长达889 d。现场试验结果表明,防砂控水一体化完井技术可以满足BN油田控水、防砂的双重需求。     

致密砂岩薄层压裂工艺技术研究及应用

针对致密砂岩薄层压裂面临缝高难控、改造体积小、裂缝支撑效率低及导流能力保持较差等难题,从压裂工程角度出发,通过压裂工艺参数优化模拟研究了不同黏度压裂液在不同的压裂施工参数下对裂缝延伸参数的影响规律,分析了薄层体积压裂存在的问题及难点,得出了主控因素,并在此基础上提出了薄层压裂控缝高措施及提高裂缝支撑效率工艺方法。研究表明：压裂液黏度是影响裂缝扩展、延伸的主要因素,其次是排量、液量;薄层压裂应以控缝高为前提,充分利用天然裂缝的作用,提高改造体积及裂缝支撑效率;低黏度压裂液能兼顾薄层压裂控缝高及造缝长的作用,有利于开启及扩展天然裂缝,进一步降低储层伤害,适宜作为薄层体积压裂的前置液;施工不同泵注阶段采用多黏度组合的压裂液体系,既可以扩大有效造缝体积及形成多尺度的裂缝系统,又能兼顾前置液阶段控缝高及携砂液阶段加砂的要求;采取变密度支撑剂结合多尺度组合加砂方式可实现不同粒径支撑剂与不同尺度裂缝系统的匹配,提高多尺度裂缝系统及远井地带裂缝的支撑效率。研究成果在龙凤山薄层气藏及江陵凹陷薄层油藏的多口井进行了试验,压裂后增产及稳产效果显著高于常规改造工艺,且稳产有效期明显增长,提高了该类储层压裂的有效性。     

无筛管压裂充填防砂优化设计研究

无筛管压裂充填防砂既可以有效地控制地层砂进入井筒,又不影响措施井的产能,也不影响措施井后续的修井作业。以无筛管压裂充填的净现值为目标函数,以砂量、砂比和施工排量为决策变量,建立了无筛管压裂充填防砂技术优化设计模型,并给出了优化方法——因素交替法。所建立的优化设计模型不依赖于裂缝几何尺寸模型与产能预测模型,可在保证防砂效果的基础上,从经济角度确定最优的包覆支撑剂量、包覆支撑剂段的砂比和包覆支撑剂段的施工排量。该模型对指导现场施工有着积极意义。     

适度出砂技术在海上疏松低渗油田适应性实验评价

南海西部×油田珠江组为大套泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩/泥质粉砂岩,泥质含量20%和伊蒙混层高达50%以上,油层渗透率23.829.1 m D,孔隙度22.3%,地层取心疏松,呈散砂状,属于低孔低渗疏松储层。油组开发过程中油井产能普遍偏低,稳产期短,易于出砂。造成油井低产的原因包括储层低渗透性以及防砂完井表皮系数的影响,为了探寻油井提产空间,解放过度防砂造成的产能下降,通过室内实验,优选了筛管挡砂精度和砾石充填尺寸,疏松低渗储层砾石充填防砂方式下,测定了防砂层渗透率,为该类储层选择合适的防砂方式进行了系列研究。     

华北油田Z16裂缝性断块油藏防砂堵压裂技术研究与应用

针对Z16裂缝性断块油藏压裂投产井前期砂堵原因,探讨了压裂过程中易形成多裂缝的机理,研究了该断块油藏防砂堵的工艺技术。实验评价了降滤失剂的降滤效果,结合多裂缝防治确定采用支撑剂段塞技术,通过压裂材料优选和压裂施工参数优化等技术措施,提高了压裂施工成功率。现场应用2口井施工成功,加砂强度为前期压裂加砂强度2倍以上,增产效果明显,为该断块油藏的有效开发提供了技术支撑,研究成果与认识对于类似裂缝性油藏压裂具有借鉴作用。     

低渗低温水敏性浅层气藏压裂优化技术研究

低渗低温水敏性浅层气藏因其具有低温、水敏性强、成岩作用差、胶结疏松、水力裂缝形态不确定等一系列不利压裂改造与增产的因素，其改造技术与增产难度不亚于深井、超深井，故限制了其储量的高效动用。针对这些难题进行了技术攻关，形成了4项技术：弱交联、低温活化剂与超量破胶剂的低温储层快速破胶技术；有机盐与无机盐双元体系复合防膨技术；大粒径支撑剂尾追与高砂比施工的防支撑剂嵌入高导流技术；浅层、疏松性气藏压裂全程保护与压后放喷排液管理技术。吐哈鄯勒浅层气藏勒9-1井应用该技术进行先导性压裂试验取得成功，加砂53.1 m³,最高砂液比60%，平均砂液比39.2%。压后立即用3 mm油嘴控制放喷、排液50.0 m³取得的返排液样品，测试其破胶水化液粘度为5.1 mPa·s。压后气产量从压前4633 m³/d提高到稳定的2.75×10⁴m³/d，无阻流量5.76×10⁴m³/d。该井压裂的成功，说明了低渗低温水敏性浅层气层压裂优化技术的适用性，并使鄯勒浅层气藏的低渗难动用储量有效动用有了技术保证。     

新型酸压与加砂复合改造技术研究

长期以来对于低渗透砂岩储层加砂压裂是改造的主体技术,但这种方式是否最大限度地提高了改造效果,是否有进一步完善的技术来提高压后产量?针对上述疑问,改变以往的储层改造思路,对砂岩储层中钙质和硅质胶结的储层,进行储层酸压与加砂压裂复合改造的适应性研究,进行新型液体和酸岩反应试验及岩石力学试验分析,提出一种新型提高措施效果的酸压与加砂压裂复合改造技术,5井次现场试验表明,在单井用液量减少20%、加砂量降低10%的情况下,产量反而增加了10倍,表明该工艺对于提高改造效果、降低成本具有重要作用,展示出良好应用前景。为低渗透碎屑岩储层措施改造提供新的可用改造手段。     

速溶海水基压裂液在渤海油田的应用

针对渤海L油田的高孔、高渗、疏松砂岩储层特点,开发了一套速溶海水基压裂液,进行了速溶性、耐温耐剪切性、滤失性、破胶性能和岩心伤害性能评价。实验结果表明: SWF-SRG在海水中溶胀5 min溶解率达到92.3%,满足连续混配配液的要求;形成的速溶海水基压裂液在储层温度下剪切120 min后黏度大于50 mPa·s,满足现场压裂施工携砂的要求;该压裂液具有较高的造壁滤失系数、易破胶、储层伤害率低的优点,适合海上疏松砂岩压裂。速溶海水基压裂液连续混配压裂在L油田成功应用,最大配液速度达4.3 m3/min,最高砂比60%,最大加砂量51.1 m3,施工成功率100%,大幅提高了海上压裂施工效率。为海上大规模压裂提供了技术支撑。     

耐高温高矿化度海水基压裂液体系研究及应用

为满足海上高温低渗油田压裂施工的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮和长链季铵盐阳离子单体为原料,制备了一种新型两性离子型聚合物稠化剂CHY-2,并以此为主要处理剂,研制了一套适合海上高温低渗油田的耐高温高矿化度海水基压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能,在160℃,170 s-1的剪切速率下实验120 min后,体系黏度仍能保持在100 mPa·s以上;压裂液基液具有良好的耐盐性能,使用105000 mg/L的模拟水配制的基液黏度较高。此外,该压裂液体系还具有较好的滤失性能、悬砂性能和破胶性能,并且破胶液对储层天然岩心基质渗透率的伤害率小于10%,具有较好的低伤害特性,能够满足海上油田压裂施工的要求。现场应用结果表明,海水基压裂液配制过程简单,性能稳定,X-11井压裂施工过程顺利,压后日产油量18.3 t,取得了良好的压裂施工效果。     

F142区块大型压裂技术研究与应用

为了提高F142区块油藏开发效益,研究并应用了大型压裂开发技术。在充分考虑大型压裂造长缝基础上,综合利用极限井距、经济极限井距和经济合理井距原理,同时结合区块地应力方向,优化了井网井距;在深穿透、造长缝、饱填砂、低伤害和低风险的设计原则上,利用三维压裂优化设计软件,以产量最优为目标,优化了加砂量、排量、砂比和前置液量等参数;根据大型压裂储层、施工时间和施工规模对压裂液性能的要求,优选了压裂液,确定了F142区块低渗透油藏大型压裂开发模式。根据优化结果,F142区块应采用反九点法井网开发,同时采用大砂量、大排量、高前置液量、中等砂比的大型压裂工艺。完成了22井次大型压裂现场试验,平均单井加砂量75m3;压前平均单井产油量0.8t/d,压后初期平均单井产油量22t/d,取得了显著的增产效果。这表明,大型压裂开发技术能够大幅提高F142区块开发效率,为类似储层的高效开发提供了技术借鉴。     

碳酸盐岩储层加砂压裂改造的难点及对策

碳酸盐岩储层的储集空间复杂多变,天然裂缝发育,基质渗透率一般小于1×10-3 μm2,压裂改造是该类储层投产开发的一项关键技术。鉴于目前碳酸盐岩储层压裂改造成功率低,广泛调研了国内外碳酸盐岩加砂压裂的改造实例,分析认为压裂液滤失严重、储层可动流体饱和度低、缝高控制难、施工压力高、施工压力对砂浓度敏感是碳酸盐岩压裂改造的主要难点。从加强储层展布预测和测试压裂评价、降低压裂液滤失和消除多裂缝、利用酸预处理和加重压裂液降低破裂压力和施工压力、改进压裂液的抗剪切性能和携砂能力、优化压裂规模和优选施工参数等方面提出了相应的对策,对提高碳酸盐岩储层加砂压裂改造的成功率具有指导意义。     

气悬浮支撑剂技术在长庆致密气压裂中的应用

滑溜水压裂液对致密储层伤害较低,但携砂能力弱,难以实现高砂比、长距离携砂,造成支撑缝面积远低于改造缝面积。通过气悬浮支撑剂技术,对支撑剂表面进行特殊改性,使其具有吸附气泡的能力,吸附气泡后的支撑剂体积密度大幅降低,运移能力大幅增强。室内实验表明,经气悬浮剂改性的20/40目及以下粒径的支撑剂,在常温、常压、黏度为15 mPa·s的滑溜水中可100%悬浮,观察2 h无沉降。动态输砂实验表明支撑剂在裂缝中呈整体均匀铺置,高温高压条件下气泡仍能对支撑剂有效悬浮。岩心伤害实验表明,破胶液和含气悬浮剂的破胶液对岩心渗透率的伤害率接近,且均低于10%,说明气悬浮剂不会对储层带来明显的附加伤害。该气悬浮支撑剂压裂技术在长庆油田鄂尔多斯盆地东部致密砂岩气藏开展了7口井先导实验,以黏度9～15 mPa·s的滑溜水在5 m³/min排量下施工,压后产量为邻井常规压裂的1.2～1.9倍。气悬浮支撑剂将对压裂液黏度的需求从40～80 mPa·s的线性胶降至10 mPa·s左右的滑溜水,大幅降低了对压裂液黏度的依赖,从而降低了储层伤害,同时增加裂缝铺置效率,有利于提高单井产量及开发效益。     

新型低伤害压裂改造技术的研究与试验——在松辽盆地南部深层复杂气藏中的应用

松辽盆地南部深层致密气藏具有岩性多变、低孔、特低渗、埋藏深、杨氏模量高、压力高、温度高等特点,压裂改造加砂规模小、施工砂液比低且易发生早期脱砂现象。为此,研究了一种新的低伤害压裂技术,力求实现低伤害、深穿透、高导流的目标。其要点包括压前储层精细评价、耐高温耐剪切的低伤害压裂液体系、小粒径为主的高强度组合粒径支撑剂、压裂多级优化设计、螺旋式及段塞式加砂程序设计、新型压裂施工配套技术（如CO₂增能助排、三变压裂液技术、多级高强度支撑剂段塞技术、前置阶段两次瞬时停泵压力测试、支撑剖面优化及控制、考虑应力敏感和循环应力载荷条件下的压后返排控制方法）等。经过两年来9井次的现场试验,成功率与有效率大幅提高,加砂规模及施工砂液比等也屡创历史新高,打开了松辽盆地南部深层致密气藏的勘探局面,为经济有效地开发该区块提供了重要的技术支撑。     

深层低渗储层压裂工艺优化技术

目前低渗油气储量的动用离不开压裂改造。在压裂过程中，受现有压裂技术的影响，压裂液的滤饼和对支撑剂充填层的污染不可避免地直接影响压裂效果，造成产量增加不明显或增产有效期短等问题。针对东濮凹陷低渗储层压裂改造中高温、高闭合应力的特点，文章开发研制了低伤害压裂液体系，包括低伤害羟丙基胍胶及OB-991和OB-992两种压裂液，生产的高强度支撑剂在69 MPa下破碎率小于7%，其性能指标满足深层低渗储层压裂改造的需要。文章还从污染机理入手，开展了水力裂缝缝面处理技术研究，筛选的多种压裂缝面处理剂具有降解压裂液残渣幅度大，对压裂液伤害堵塞物溶解率大于80%的特点。将这些技术应用于现场试验，取得了较好的增产效果，共实施17口井现场施工，累计增油上万吨，增产天然气数百万立方米，取得了明显的经济效益。