通道压裂中顶液脉冲时间优化模型研究

通道压裂维持高导流能力的前提是支撑剂团完全支撑裂缝,但目前对于不同厚度和直径的支撑剂团能否完全支撑裂缝尚不清楚。基于弹性力学理论,建立支撑剂团与地层接触有限元模型,研究不同厚度和直径的支撑剂团在地层闭合压力下的最优铺置间距,即支撑剂团最优铺置间距。当相邻支撑剂团间距小于最优铺置间距时,支撑剂团可完全支撑裂缝,反之裂缝部分闭合,导流能力下降。以支撑剂团最优铺置间距为基础,根据物质守恒原理,计算出最优中顶液脉冲时间。研究结果表明:施工排量和地层闭合压力越高,最优中顶液脉冲时间越短;裂缝宽度越大,最优中顶液脉冲时间越长。整个通道压裂过程应提高施工排量,在高闭合压力地层中减小最优中顶液脉冲时间,在低闭合压力地层中应增加最优中顶液脉冲时间。     

高速通道压裂支撑裂缝导流能力实验评价

支撑裂缝导流能力是评价压裂施工效果的重要参数,通过室内导流能力实验,研究支撑剂粒径和段塞数、纤维浓度及其加入方式对高速通道压裂支撑裂缝导流能力的影响,并采用正交试验和灰色关联分析法分析各参数对支撑裂缝导流能力的影响程度。结果表明:支撑剂粒径越大,支撑裂缝的导流能力越强;支撑剂段塞数越多,通过增加支撑剂段塞数得到的支撑裂缝导流能力增幅越小;当闭合压力小于41 MPa时,支撑剂段塞数越多,支撑裂缝导流能力随着闭合压力的增大降幅越大;支撑裂缝导流能力随纤维浓度的增加而降低,以纤维包裹支撑剂这种纤维加入方式对支撑裂缝导流能力的影响最大;各参数对支撑裂缝导流能力影响程度由大到小依次为闭合压力、支撑剂段塞数、纤维浓度、纤维加入方式、支撑剂粒径。     

通道压裂裂缝铺砂影响因素实验评价

通道压裂铺砂形态是显示通道压裂效果的重要指标。文中采用可视化变角度缝网支撑剂铺置装置,研究了通道压裂裂缝铺砂形态影响因素,分析了压裂液黏度、支撑剂质量浓度、纤维质量浓度、排量、射孔数、脉冲时间对铺砂通道率的影响,并采用混合水平正交试验及拟水平法研究了各因素对通道率的影响程度。结果表明:支撑剂质量浓度越低,脉冲时间越短,纤维质量浓度越大,则通道率越高;注入排量过高或过低均对支撑剂铺置形态不利,最优排量为4 m3/min;分簇射孔的通道率要明显大于连续射孔;较大的压裂液黏度能获得更大的通道率。通过混合水平正交试验,得出各因素的影响程度大小顺序依次为:支撑剂质量浓度、脉冲时间、纤维质量浓度、布孔方式、排量、压裂液黏度。     

页岩气滑溜水压裂支撑剂输送实验及数值模拟研究

页岩气滑溜水压裂主要是在储层中形成网络状裂缝,并用支撑剂将压开的裂缝支撑起来以形成高导流能力的填砂裂缝。针对支撑剂在页岩裂缝中的输送机理开展研究。通过对支撑剂受力进行分析,并结合液固两相流耦合流动机理,在此基础上利用Fluent软件中欧拉-欧拉两相流模型对支撑剂输送进行了数值模拟。数值模拟与物理实验都是研究排量对砂堤形态的影响,结果表明:排量越大,裂缝入口处支撑剂越少,最终的砂堤厚度越低;实验与数值结果吻合度较高。研究结果可为实际页岩气压裂施工提供理论指导。     

水力压裂支撑剂铺置形态影响因素研究

为改善支撑剂在裂缝中的铺置形态和提高压裂增产效果,采用实验模拟方法,应用可视化裂缝平板装置开展压裂液携砂实验,结合支撑剂颗粒的微观运动轨迹和砂堤的宏观形状,描述缝内砂堤的形成过程,分析黏性和非黏性压裂液携砂方式的区别,研究射孔孔眼间干扰、压裂液排量、压裂液黏度和施工砂比对缝内砂堤形态的影响规律。结果表明:支撑剂在裂缝中的运移是流化和沉积共同作用的结果,以流化拖拽和输送为主;黏性压裂液中流化层和砂堤之间可形成不流动的液体薄层,对颗粒具有托举作用,减小流体和颗粒间的摩擦和碰撞;砂堤的形成过程共经历砂堤形成、生长、平衡状态和活塞状推进4个阶段,在射孔孔眼干扰和液体冲蚀的共同影响下,形成的砂堤形态可由堆积角、平衡高度和前进角表征,裂缝内存在近井筒和缝高方向的无砂区;砂堤的平衡高度主要取决于支撑剂颗粒的运动速度,与施工排量和压裂液黏度成反比,与砂比成正比。该研究可为压裂施工参数优化提供参考。     

高通道压裂自聚性支撑剂研究进展

针对非常规油气资源难以开采且多依赖水力压裂增产措施的特点,结合近几年刚刚兴起的高通道压裂技术,介绍了国外支撑剂自聚调控技术的最新进展。重点综述了自聚性支撑剂表面处理技术、表面改性机理、支撑剂在线涂层工艺的研究现状,指出了高通道压裂自聚性支撑剂亟需解决的问题及发展趋势。图8 参27     

水力压裂新概念——通道压裂

<正>致密气藏的渗透率很低,需要进行水力压裂才能投产,但若要将采收率提高至45%～50%,需要采用一种新技术--通道压裂。该技术主要通过改善支撑剂与压裂液的相关性质、添加相应的添加剂结合施工工艺(如提高支撑剂的强度、降低支撑剂的破碎率、改善压裂液的携砂性和交联剂的破胶性以及相关的施工工     

高通道压裂非均匀铺砂技术研究进展

高通道压裂技术已成为开发非常规油气资源的重要增产措施。非均匀铺砂技术是高导流裂缝通道形成的关键。在系统调研非均匀铺砂技术相关文献的基础上,从工艺技术、压裂液改进技术及支撑剂表面改性技术3个方面,阐述了支撑剂“团簇”的形成、保持与强化技术的最新研究进展。指出非固化树脂聚砂技术和降低电位聚砂技术是实现非均匀铺砂的关键,是未来支撑剂改性的方向,并从支撑剂改性机理、技术优点及现场应用3个方面综述了上述2种支撑剂改性技术。分析了非均匀铺砂技术及支撑剂表面改性技术所存在的问题及发展趋势,以期为国内高通道压裂技术的普及提供一种新的思路。     

高速通道压裂工艺在低渗透油藏的应用

压裂是低渗透油藏的主要增产措施,但常规压裂存在有效缝长短、易受到压裂液的污染等问题,为增加压裂裂缝有效缝长,实现压裂裂缝的无限导流能力,提高压裂成功率及效果,从工艺适用条件分析、非连续支撑剂铺置导流能力实验和保持高速通道的方法3个方面对高速通道压裂工艺进行了研究。优选纤维长度为10 mm,直径为15μm,质量浓度为10 kg/m3,最佳方式为纤维支撑剂一起加入,从而形成了自主的高速通道压裂工艺。现场实施2口井,成功率为100%,截止到2014年12月底,累积增产原油量为3 700 t,与同区块采用常规压裂工艺的油井相比增产15%。与常规压裂相比,高速通道压裂工艺的适应性强,施工难度低,有较好的增油效果,适用于低渗透油藏的开发,推广前景广阔。     

压裂井支撑剂回流实验研究

采用与现场试验性质相似的原油为工作液,以支撑剂回流试验仪为实验设备,开展不同应力、不同裂缝宽度条件下的常规支撑剂回流实验.实验结果表明,陶粒的临界流量远大于石英砂的临界流量;支撑剂回流临界流量随着闭合应力的增大而增加;随着铺砂浓度的增大,支撑剂回流临界流量急剧减小;支撑剂回流实验曲线具有明显的三段特征,分别为初始段、平衡段和出砂段.实验结果有助于提高支撑剂回流预测模型的准确率.     

通道压裂支撑裂缝影响因素分析

为了检测通道压裂所能提供导流能力大小及裂缝的有效性,利用某地层构造的砂岩、页岩进行室内导流能力测试。实验结果表明:通道压裂纤维用量为0.6%比较合适;支撑剂粒径对裂缝的导流能力影响较弱,在相同铺砂浓度下,不同粒径间支撑剂的导流能力差别很小;铺砂浓度对通道压裂导流能力影响较大,大量的支撑剂嵌入对低铺砂浓度导流能力伤害较为明显,高闭合压力下易造成明显的导流能力损失;陶粒、石英砂、覆膜砂3种支撑剂,在相同铺砂浓度下,随着闭合压力的增加,导流能力逐渐下降,覆膜砂的导流能力优于陶粒、石英砂;在相同铺砂条件下,支撑剂在砂岩中的嵌入程度高于页岩,导致其导流能力低于页岩中的导流能力。同时全面分析总结了在通道压裂中,影响支撑剂嵌入的各种因素,从而对优化通道压裂具有一定指导意义。     

致密油藏压裂液滤液返排率影响因素室内实验

致密油藏和页岩油藏储层致密、孔隙喉道细小,在压裂液滤液返排过程中,大量压裂液滤液滞留于地层,导致返排率极低。在微观渗流的基础上,利用毛细管束模型,建立压裂液滤液返排数学模型,分析不等径毛细管中油驱压裂液滤液返排过程的主要影响因素。利用胜利油区樊154区块天然岩心进行室内驱替实验,分析岩心渗透率、模拟油粘度、返排压差和模拟油—压裂液滤液界面张力4个因素对压裂液滤液返排率的影响。结果表明:岩心渗透率对压裂液滤液返排率的影响较大,当渗透率由1.276×10~(-3)μm~2降低到0.13×10~(-3)μm~2时,压裂液滤液返排率可减小20%左右;当模拟油粘度由6.459 mPa·s降低到1.192 mPa·s,模拟油—压裂液滤液界面张力由14.617 mN/m降低到0.021 mN/m时,压裂液滤液返排率均可提高15%左右;返排压差越大,压裂液滤液返排率越高,当返排压差超过8MPa时,继续增加返排压差对压裂液滤液返排率增幅的影响不大。     

随机裂缝性储层压裂特征实验研究

模拟了裂缝性储层的天然裂缝系统,利用大尺寸真三轴实验系统,分析了天然裂缝影响下的水力裂缝形态、压力曲线特征和滤失机理.实验结果表明,在天然裂缝系统中,裂缝扩展模式分为主缝多分支缝和径向网状扩展两种形式.在同一个天然裂缝系统中,主缝多分支缝扩展模式在水平主应力压差高的条件下占优势,压力曲线波动频繁,基本符合一维滤失特征;径向网状扩展模式在水平主应力压差低的条件下占优势,压力曲线平缓,属于二维滤失.进行了小型压裂估算最小地应力模拟,定义了天然裂缝主导的误差系数,在模拟出的上述天然裂缝条件下,平均误差系数为0.2.     

含纤维的低摩阻压裂液试验研究

压裂施工时,支撑剂一般靠较高黏度的常规聚合物压裂液运输,管流摩阻高;低浓度降阻剂压裂液管流摩阻低,携砂能力也较低;含有纤维的低浓度降阻剂压裂液能显著提高支撑剂的输送能力,且能降低管流摩阻。在不改变压裂液性能的前提下,通过室内试验,优选出最佳降阻剂浓度下最佳纤维浓度的压裂液,不仅可以降低成本,而且其降阻效果比最佳降阻剂浓度压裂液更好、携砂能力更强。     

非常规压裂返排液回注处理实验研究

油气井作业过程中产生的压裂返排液已成为当前油田地表水体主要污染源之一。对非常规开采压裂返排液进行了主要污染成分分析,结合油田现场处理现状提出了回注处理工艺,并进行了实验研究。结果表明,在采用破胶、Fe/C微电解、混凝和压滤的处理工艺后,压裂返排液达到ρ(悬浮物)10mg/L、ρ(油)30mg/L、pH值为6~9的标准要求。该研究为压裂返排液回注处理工艺、装置的设计及现场实施提供了实验基础。     

低渗致密气藏压裂过程中伤害实验研究

水力压裂是川西低渗致密气藏勘探评价及开发建产的关键技术,但压裂过程中由于液相的浸入、压裂液破胶不彻底、压裂液残渣的滞留、压裂液老化等因素,大大降低了压裂增产效果。针对压裂过程中的各种伤害,通过实验进行了评价。研究结果表明,水锁与压裂液滤失是造成储层伤害的2个主要因素。水锁增加了启动压差,使得压后返排困难,破胶液在地层中长时间逗留,加大了压裂液对地层的伤害。压裂液滤失形成的滤饼大大降低了储层的渗透率,一般可达50％以上。研究结果表明,压裂施工中可以通过减少压裂液中的固相颗粒与加快返排速度等措施来减少对地层的伤害。     

酸压井的裂缝形态评估

随着压裂酸化技术的广泛使用与发展以及复杂油气藏压裂酸化施工难度的增大,压裂酸化处理效果评价问题日益受到重视。对酸压井,特别是复杂岩性油气藏,常规压裂的G函数分析方法不一定适用。经过改进的G函数的压降分析方法适用范围较广,特别适用于裂缝性储层。