井筒听诊器技术在川南页岩气田的应用研究

为了丰富页岩气压裂的评价手段,为现场提供辅助决策,实现压裂资源的有效配置,井筒听诊器技术应运而生。该技术是一种非干扰的实时监测技术,通过采集压裂施工过程中水击震荡变化而产生的压力波信号,可以在压裂过程中实时定量地诊断压裂改造进液点深度,并对段内单簇是否进液进行有效评价,从而确定射孔簇的改造情况,判断改造井段是否需要进行二次封隔措施或者调整改造规模。采用该技术在川南页岩气田开展了多次现场试验评价,通过在压裂阶段停泵实时监测进液位置,针对常规页岩气水平井和套变页岩气水平井,评价了暂堵转向压裂工艺效果以及机械桥塞封隔的有效性。该技术能有效指导暂堵转向压裂工艺参数优化,进一步实现压裂改造范围的最大化,也为压后效果评估提供技术支持,从而加强各工艺间的交叉验证,助推非常规油气储层增产改造工艺技术进步。     

非均匀应力场影响下的裂缝扩展模拟及投球暂堵优化

水平井投球暂堵是实现致密油气藏压裂段均匀改造的关键技术,但目前针对压裂施工中实施不同投球暂堵工艺措施后多簇裂缝扩展形态的研究成果却较少,致使现场投球暂堵工艺措施的制订缺少相关的理论支撑,影响了该工艺在压裂施工现场的应用效果。为此,基于边界元方法建立了水平井"井筒—孔眼—裂缝扩展"全耦合模型,提出了暂堵球分配的计算方法,进而模拟在初始非均匀应力场条件下进行段内暂堵转向时暂堵球的投球数量、投球时机、投球次数及其对多簇裂缝扩展的影响。研究结果表明:(1)压裂过程中,射孔孔眼摩阻的限流作用会平衡诱导应力干扰带来的进液量差异,使得各簇裂缝中流体流动受到的阻力差距缩小;(2)当考虑初始应力场非均匀分布的影响后,各簇裂缝进液量发生明显的变化,高应力区域甚至出现不进液的无效射孔簇,而实施投球后,无效射孔簇会产生新的裂缝;(3)当初始最小水平主应力差(?σ_h)超过3 MPa时,在施工中期适当增加投球数量(大于单段总射孔数的一半),或者在中前期进行投球暂堵(包括在中前期分批次投球),有利于降低各簇裂缝的非均匀扩展程度;(4)当初始?σ_h低于2MPa时,应减少投球数量或在施工中后期投球,否则会加剧各簇裂缝的非均匀扩展。     

基于光纤监测的段内多簇暂堵方案优化

为了实现段内簇间均匀改造,需要对优势进液簇进行暂堵。目前主要根据室内暂堵试验制定暂堵方案,但室内暂堵试验条件与实际压裂工况有一定差距,导致暂堵效果不理想。为给段内多簇压裂暂堵方案优化提供依据,优选新疆油田一口水平井（A井）,针对5个压裂段设计了12套暂堵方案,利用管外光纤监测技术监测段内各射孔簇在暂堵前后进液量的变化,据此判断暂堵效果。A井实施12套暂堵方案后,未监测到簇间转向分流现象,说明暂堵无效。分析导致暂堵无效的原因为：暂堵球直径与孔眼直径不匹配;孔眼朝向具有随机性,高边孔眼难以封堵;为避免射孔刺断光纤,选用了圆形通孔的破裂盘,但对暂堵球封堵孔眼不利。为此,提出了暂堵方案改进措施：采用直径与孔眼直径相同的暂堵球封堵孔眼,并添加纤维和小粒径暂堵剂或采用绳结暂堵剂;进行定向射孔,射低边孔;采用锥形孔的破裂盘。     

水平井桥塞分段压裂管外光纤监测技术

针对水平井桥塞分段压裂各簇改造效果无法实时监测的难题,设计了水平井桥塞分段压裂管外光纤监测完井管柱。耐磨损铠装特种光缆、可穿越光缆扶正器确保了光缆安全入井,井口光缆闸阀穿越、管外光缆方位磁通量探测(定位误差≤3°)和双线性定向避射方法有效保障了施工过程光缆的完整性,实现了井下光纤信号的连续传输。在新疆油田进行了现场试验,验证了该技术可实现压裂过程分簇射孔、各簇进液、桥塞密封、暂堵转向等动态信息的在线实时监测。该技术为非常规油气水平井压裂效果实时监测提供了新思路、新方法。     

高强度纤维复合暂堵剂试验研究及现场应用

塔里木盆地库车山前井具有埋藏深、地层压力高、温度高、孔隙度低、基质渗透率低但发育天然裂缝、储层厚度大、纵向非均质性强等特点,储层必须经过改造才能获得高产。为了提高储层纵向改造均匀程度和改造效果,暂堵转向成为改造首选技术。缝内转向压裂技术是在水力压裂过程中加入暂堵剂,在主裂缝通道内暂时形成桥堵。在近井,需要转向以均匀改造所有射孔簇;在远井,需克服闭合应力在人工裂缝内转向产生更多分支缝。目前大部分为单一纤维暂堵剂,根据对比分析,优选复合暂堵剂在压裂改造中作为暂堵转向材料,并通过室内试验获取改造不同裂缝所需的最优纤维长度和最佳暂堵球粒径组合以及最佳浓度,与压裂工艺相结合,获得了较好的应用效果。     

页岩气藏长段多簇暂堵体积改造技术

四川盆地志留系龙马溪组页岩地质年代老,优质储层厚度薄,储层压实程度高非均质性强,且经历多期构造运动,地应力复杂且差异大。页岩储层体积改造后,产量取得一定提高,但套管变形率高,单井产量差异大。为进一步提高页岩气藏综合开发效益,在体积改造技术、缝控压裂技术分析的基础上,综合理论模拟与现场试验,系统阐述了威远地区页岩气藏长段多簇暂堵体积改造技术理念与措施。研究结果表明：(1)“长段短簇”减小流体从基质向裂缝的流动距离,增大压裂裂缝与基质的接触面积;(2)“暂堵匀扩”保证各簇压裂裂缝有效延伸,“控液增砂”增大人工改造储层渗透率;(3)通过对簇间距、簇数、暂堵参数与支撑剂用量等核心参数优化,实现人工缝控储量、单井产量与气藏采收率等指标综合提升;(4)威远页岩气藏现场技术应用后井缝网体积比、改造区域渗透率等关键参数明显增大,裂缝扩展差异系数明显减小,各簇裂缝扩展均匀程度更高,单井产量、EUR、采收率均有较大提升,套变率与丢段率明显下降。结论认为,该技术为威远页岩气开发效益提升提供了技术支撑,为页岩气藏水力压裂技术升级提供参考与借鉴。     

吉木萨尔页岩油水平井大段多簇压裂技术

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层物性差,非均质性强、原油流动性差,水平井精准改造优势储层的难度大,分段压裂方式增产效果有限,压裂投入高、产出低的矛盾突出.针对这些问题,采用非均匀极限限流布孔技术改善段内各簇的压裂液进液分布,通过缝口暂堵和缝内暂堵提高净压力以形成复杂缝网,优化压裂施工参数促进段内多簇裂缝均衡起裂,最终形成...     

微地震监测技术在吐哈油田西山窑油藏蓄能压裂中的应用

西山窑油藏低孔特低渗储层开发过程中产能低、稳产差,采用大液量施工、补充地层能量、提高地层压力的蓄能压裂工艺方法,以达到扩大储层改造体积、增加流体渗流通道的目的;同时加入暂堵剂对天然裂缝及人工裂缝进行暂堵,迫使裂缝转向,避免单一主裂缝沿高渗通道延伸。蓄能压裂工艺方法是致密油储层改造的新探索,需要准确的压裂效果评价技术,微地震监测技术被广泛用于致密油气储层改造效果评价,具有实时性、准确性的特点,可以评价蓄能压裂工艺改造效果。对致密油储层三口井压裂微地震监测实例进行分析研究表明,微地震监测可以有效识别压裂中天然裂缝影响、评价蓄能压裂工艺储层改造以及暂堵转向工艺效果。     

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。      

裂缝暂堵—控藏体积压裂技术在长宁区块的应用

由于长宁区块页岩气储层地应力高、水平两向应力差异大,天然裂隙分布复杂,岩石塑性特征强且改造体积有限,生产井产量递减快、采出程度低,因此其页岩气经济有效开发受到了极大的限制。文章提出裂缝暂堵—控藏体积压裂技术,针对页岩气水平井进行分段分簇体积压裂。采用缝口暂堵技术,提高射孔孔眼进液有效率,实现对每个射孔孔眼的均匀体积压裂改造;基于裂缝内暂堵技术,提升净压力,增大裂缝复杂程度;通过开展裂缝暂堵—控藏体积压裂模拟分析与室内试验,对暂堵材料进行了优化评价。裂缝暂堵—控藏体积压裂技术在长宁区块42口井、206段井段的现场应用结果显示,暂堵剂加入后升压明显,压裂改造体积大幅增加,证实该技术能够提高射孔有效率、增加裂缝复杂程度、发挥套变段的产气贡献,最终提高采收率,对页岩气资源量的经济开发动用、技术实施具有重要的指导意义。     

普光气田碳酸盐岩储层暂堵转向酸压技术

普光气田主体气藏属超深层、高含硫、中孔、低渗透构造-岩性气藏,主要含气层为三叠系飞仙关组、二叠系长兴组,产出剖面显示部分层段未动用或动用率低。暂堵转向酸压技术可改善产气剖面,提高储层动用程度,普光气田拟采用该技术。目前微地震监测技术虽对暂堵压裂裂缝转向及其扩展规律进行了定量分析,但受信号干扰误差较大。本文应用真三轴模拟实验装置,采用与储层物性类似的露头岩心,加载与实际储层对应的三向应力,采用自主研发的可降解酸压暂堵剂和高温清洁转向酸体系进行酸压暂堵转向实验。由露头暂堵酸压实验可知,转向酸作为压裂液明显有利于复杂裂缝的形成,加入暂堵剂后,起裂压力增加了5~10 MPa,且明显有新裂缝出现,表明暂堵剂暂堵效果显著。由暂堵酸压现场试验可知:在暂堵剂进入储层阶段,暂堵剂最高暂堵压力为66.13 MPa,比未注入暂堵剂的最高施工压力高了近20 MPa,表明暂堵剂在不断压实并封堵高渗层;在转向酸进入储层阶段,施工压力波动明显,表明转向酸向低渗层转移并不断开启新裂缝,与前期露头岩心暂堵酸压实验结果类似,验证了暂堵转向酸压技术的可靠性。     

井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用

通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。      

元坝海相超深水平井均匀布酸技术研究及应用

碳酸盐岩水平井酸化改造的关键问题是水平段如何均匀布酸,常用方法是采用多级暂堵工艺。但元坝海相长兴组气藏由于埋藏超深、温度高,常规的暂堵剂无法满足施工要求。为此,研制了新型有机纤维暂堵剂,输送介质采用高黏压裂液,室内实验测试可降低岩心渗透率1 000倍以上,具有较好的物理暂堵效果,同时纤维在高温酸液中溶解率高,实现了暂堵后零残留。酸化前利用液氮诱喷钻井液净化水平井井筒,酸化工艺采用多级暂堵交替注入,依据水平段储层分布及衬管段确定暂堵级数,暂堵液与胶凝酸以“初期低排量、暂堵定排量、后期大排量”的方式交替注入,实现水平段的均匀布酸。该工艺在现场实施4口井,暂堵有效率近80%,增产有效率100%,表明对深层碳酸盐岩水平井改造有较好的针对性。     

新型纤维暂堵转向酸压实验研究与应用

纤维暂堵酸压是针对存在天然裂缝或渗透率差异大的储层转向酸压的一种新工艺,其工艺的核心为暂堵纤维材料。为此,基于纤维暂堵转向原理,在实验分析的基础上,成功研制出了DF新型纤维材料:以有机聚合物为原料、独特工艺制造、并对表面进行特殊工艺处理的高强度有机聚合物可降解的单丝短纤维。理论研究和室内试验结果证明:①DF暂堵纤维能在裂缝或蚓孔处形成致密"滤网结构",增加酸液的流动阻力,达到暂堵和酸液转向的目的;②在清水中有好的分散性能,对酸液体系的原有性能无影响,并具有较好的可流动性;③在施工结束后随着地层温度的恢复,暂堵纤维在残酸中能彻底降解,对储层无污染、无伤害。DF暂堵纤维转向酸压目前已现场应用16口井,施工成功率达100%,其中有效增产井13口,有效率为81.2%,平均有效期超过193 d,增产效果显著。     

强变形暂堵转向压裂技术研究及应用

南堡x号构造火山碎屑岩天然裂缝发育,有利于复杂裂缝构建和提高体积压裂效果。针对暂堵转向压裂中暂堵不明显,有效性低的问题,优化暂堵材料,引入有机硅单体,胶束聚合了一种强变形凝胶,通过剪切、造粒、烘干和粉碎后得到不同粒径强变形可膨胀缝口（缝内）暂堵剂,并通过缩合反应,粉末型缝内暂堵剂在高温下自动固化成滤饼,提高缝内暂堵的可行性。通过室内实验优化得到簇间暂堵剂配比:变形粒子（5～6 mm）∶纤维∶粉末（100～200目）=5∶1∶1,最高突破压力为56.3 MPa,变形粒子具有可吸水膨胀和强弹性的优良特征,从而大幅提高应力转向的可能性;缝内暂堵剂为微米级的粉末,最高封堵强度达54 MPa。该体系成功试验于火山岩油气藏,不采用专用车组,未影响泵效和出现卡泵现象,现场顺利泵送,施工成功率达100%。试验井簇间暂堵升压明显,平均提高4～16 MPa,缝内暂堵平均升压2～4 MPa,通过压裂施工曲线和微地震监测表明暂堵转向有效性高。      

武隆区块常压页岩气水平井分段压裂技术

渝东南武隆区块页岩气储层水平应力差较大,高角度裂缝及层理缝发育, 难以形成复杂体积裂缝,低角度裂缝较难开启,裂缝转向难度大,同时储层为常压储层,要实现经济开发难度较大。为此,在分析武隆区块常压页岩气储层压裂改造技术难点的基础上,以提高裂缝的复杂程度、增大储层改造体积为目标,以滑溜水为压裂液,通过优化射孔簇间距、射孔簇长度和簇间暂堵,提高高应力差异系数下裂缝的复杂程度;采用连续加砂工艺和优化压裂规模,提高裂缝导流能力和保证裂缝在页岩气储层中延伸,形成了适用于武隆区块常压页岩气水平井的分段压裂技术, 并在隆页2HF井进行了现场试验,压裂后产气量达9.4×104 m3/d。分析隆页2HF井压裂资料发现,应用该技术可以提高裂缝复杂程度,形成网络裂缝,提高常压页岩气单井产量,从而实现常压页岩气的经济开发。      

杨税务深潜山AT3井复合酸压改造工艺技术

廊固凹陷杨税务潜山奥陶系碳酸盐岩油气藏储层具有埋藏深、温度高、岩性致密、非均质性强等特点,实现有效改造、达到高产稳产的难度大。因此,研究了"多级注入酸压,纤维（颗粒）暂堵转向,加砂酸压"三项工艺,优选了"高温中性交联压裂液、高温清洁自转向酸、低摩阻滑溜水"3种措施液体系及暂堵转向（剂、球）技术,形成了具有耐高温、低摩阻的措施液体系,以及复合转向及多级注入加砂酸压工艺。在该区AT3井进行了现场应用,获得了日产气50×104 m3,日产油35 t的良好效果,实现了均匀酸化、造复杂缝网、沟通远井区域优势储层、提高纵向动用程度、提高人工裂缝导流能力的目的,满足了该类型储层大型体积酸压改造的需求。