致密砂岩气藏水平井钻井压裂完井设计与施工风险因素识别控制

在油气藏的开发过程中，与直井相比，利用水平井技术能产生更好的经济效益。但是．水平井施工中的风险因素也更多，这容易导致较低的施工成功率，因此在水平井的应用过程中要采用几种相关的辅助技术，如实时监测技术，以对施工过程及时进行调整，以达到较理想的设计效果。本文中通过对美国二个气田水平井技术应用的相关资料分析对比，指出了水平井技术的应用程度越来越高；通过对相关资料的列举讨论，阐明了致密砂岩气藏水平井的压裂完井综合方法．包括气藏模型的建立，方案设计过程，钻井与完井实施过程，风险因素识别与控制过程，产量分析及水相处理过程；通过开展大量的基础工作，可实现三个目的：更合理的方案、更合理的水平井段轨迹、成功率更高的压裂完井施工。     

致密砂岩气藏水平井压裂工艺参数优化

低渗致密砂岩气藏采用多段压裂水平井进行开发,其开发效果受压裂工艺参数影响显著.针对川西新马-什邡地区透镜体致密砂体、砂泥岩互层、非均质性强、渗流环境复杂等特点,在明确储层特征分类的基础上,建立了特定的多砂体不同组合的物理模型,差异化优化了水平井压裂工艺参数,支撑了气藏的高效开发.基于优化的施工参数,现场成功应用,较优化...     

胜北深层致密砂岩气藏水平井细分切割体积压裂技术

针对胜北区块深层致密砂岩气藏前期直井压裂效果差、难以实现储量有效动用的问题,吐哈油田从2019年起结合区块储层地质特征,以提高储层改造体积、保证裂缝导流能力、降低压裂施工风险为核心,开展了水平井体积压裂工艺技术研究,形成了以"细分切割分段分簇+大规模体积改造+高温混合压裂液体系+高温可溶桥塞+小粒径组合粒径支撑剂+控制...     

应用风险控制方法提高致密砂岩气藏水平井成功率

总的说来,水平井的应用一直局限于高渗透率储集层以及煤层、石灰岩层和页岩层等非常规地层。相反,对于需要进行增产改造的致密砂岩气藏,应用水平井完井技术实现成功的几率很小。得克萨斯州北部和俄克拉何马州锅柄状地区的Cleveland砂层就是这种成功的实例之一。就在最近,一些应用水平井获得成功的实例出现在得克萨斯州东部和路易斯安那北部的Bossier砂层和Cotton Valley砂层。水平井钻井和完井的成本一般为邻近直井的2～4倍,但在理论上,水平井产量能达到邻近直井的3～5倍。较高的天然气价格使水平井具有良好的经济潜力(Mulder等人,1992)。然而,实际研究结果表明,许多水平井的产量一般只比邻近直井多10%～30%。由于成本要比邻近直井高出2倍以上,因此水平井的经济效益显然不甚理想。本文讨论了水平井在致密砂岩气藏中进行设计、钻井和完井时,通过识别和控制风险提高成功率的方法。实践表明,采用简化的或按部就班的方法通常在下述完井环境中不发挥作用。岩性多样性和是否含油气性的情况需要通过适当的应用综合钻井和完井技术识别并控制。为获得成功,对于不同地质情况需要采用不同的钻井和完井技术。简单的说,要想获得再次成功别无他法。提出了致密砂岩气藏水平井钻井风险识别、认识及控制的详细方法。该方法考虑了水平井成功布井和完井所需考虑的所有复杂问题,包括气藏描述(动态和静态)、钻井设计、钻井施工、增产措施及生产。该方法也会对没有恰当的考虑这些问题将可能产生的后果进行举例说明。通过这种方法,能够确定水平井的可行性和经济效益。如果确定一口水平井经济可行,那么这种方法对致密砂岩气藏的开采和提高采收率的最佳完井方式(直井或水平井)的选择能够提供帮助。     

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。     

苏里格致密砂岩气藏水平井体积压裂技术研究与试验

近年来,体积压裂技术成为非常规油气藏开发的关键技术。鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩储层压力系数低,并且孔喉及渗流特征复杂,孔渗条件极差,属于典型的非常规气藏,前期水平井采用传统压裂技术改造单井产量低,难以实现经济有效开发。为实现气田水平井高效开发,通过分析苏里格气田致密砂岩储层天然裂缝发育程度、水平两项应力差以及脆性指数等影响体积压裂的主控因素,建立了苏里格气田致密砂岩储层体积压裂技术模式,研究试验形成了复杂裂缝网络特征压裂参数体系,创新形成了体积压裂高效工艺和液体体系。现场试验增产效果显著,总体上较常规水平井单井产量提高1.5~2.0倍,为国内致密气储层体积压裂设计提供了有益的借鉴。     

致密砂岩气藏射孔完井裂缝起裂压力研究

致密砂岩气藏是一种非常重要的非常规油气资源,但其储层物性差、渗透率低、开采难度大,目前开发主要依赖水平井压裂改造技术。为了准确预测裂缝起裂压力,应用岩石力学、弹性力学相关理论对致密砂岩射孔完井方式下井筒复杂的受力状态进行分析,并考虑施工注入流体压力、压裂液滤失等因素对井筒周围应力场的影响,提出了一套相对完善的储层裂缝起裂压力预测模型。现场实例验证了该模型的正确性和适用性,且对于致密砂岩气藏的现场设计与开发具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地低渗透致密砂岩气藏水平井分段多簇压裂布缝优化研究

鄂尔多斯盆地杭锦旗区块属于典型的低渗透致密砂岩气藏,水平井分段压裂是最有效的增产改造方式。水平井分段多簇压裂裂缝布局对于压裂后产能具有重要影响,为使水平井压裂后产能最大化,运用位势理论和势叠加原理,考虑缝间干扰、启动压力梯度、耦合储层渗流与裂缝流动,建立低渗透致密砂岩气藏压裂水平井非稳态产能预测模型,利用该模型可以同时计算平直裂缝以及弯曲裂缝的产能。以杭锦旗区块锦58井区盒3层为例,利用正交设计方法研究了压裂段内不同裂缝簇数条件下裂缝参数对水平井压裂产能的影响规律。结果显示,每段3簇裂缝以及4簇裂缝所得结果一致,即裂缝参数对压裂产能的影响由强到弱依次为总裂缝半长、缝长比、裂缝导流能力、间距比,推荐在该区块采用"U"型布缝以及非均匀布缝模式。     

致密砂岩气藏水平井固井滑套分段压裂工艺

鄂尔多斯盆地大牛地气田属于典型的低孔、低渗致密砂岩气藏,水平井分段压裂是经济高效开发气田的关键技术。针对现有水平井裸眼封隔器分段压裂工艺无法控制裂缝起裂位置、二次改造困难等问题,探索了固井滑套分段压裂工艺在大牛地气田的适应性,阐述了该工艺的技术原理、工具组合和工艺特点,并开展现场应用和压后分析。现场应用情况表明:固井滑套分段压裂工艺不仅能够实现水平井定点压裂,而且施工效率高,能够实现一天压裂改造10段。此外,该工艺采用环空压裂施工,施工摩阻低,工具性能好,施工成功率高,在大牛地气田以及国内其他致密低渗油气田具有较好的推广应用价值。     

建南构造致密砂岩气藏水平井多级压裂现场实践——以建密HF-1井为例

为落实建南构造致密砂岩气藏须家河组须六段水平井单井产能、获取须六段致密砂岩储层流体性质,江汉油田在建密HF-1井开展了裸眼水平井6级压裂,最大限度增加水平井筒与气藏接触面积,提高储层动用程度。该井采用裸眼封隔器滑套6级大规模压裂技术,成功实施压裂改造,表明了致密砂岩气藏水平井应用裸眼完井具有明显的技术优势,为建南须家河组致密砂岩气藏水平井压裂开发提供了有力的技术支撑。     

致密气藏水平井测井产能预测方法研究

苏里格气田×区具有孔隙度小、渗透率低、孔隙结构复杂、各向异性和非均质性强等特点。在水平井开发过程中,由于测井系列少,水平段物性变化大,难于给出合适的解释标准,多级分段压裂难以优选射孔层段,评价水平井产能成为难点。通过构建综合反映储层物性、岩性、电性的综合指数,对水平段分段分级评估,基于简化油藏渗流模型,利用测井资料分别计算各类储层的产能指数,与试油资料相结合得到了该区的产能预测模型。应用综合指数能很好地划分储层类型并指导射孔层段的优选,该产能预测方法只需测井参数,操作简单,预测精度高。     

苏里格气田致密气藏水平井优快钻井技术

苏里格气田致密气藏水平井钻井时存在机械钻速低、地层井漏坍塌漏并存、钻井周期长等问题。为此,在分析钻遇地层情况和钻井技术难点的基础上,开展了"工厂化"水平井钻井模式优化、"高效PDC钻头+大功率螺杆"激进参数钻井技术、不同偏移距井眼轨迹控制模式优化和强抑制低密度CQSP-4防塌钻井液分段优化等研究,形成了苏里格气田致密气藏水平井优快钻井技术。2019年苏里格气田应用致密气藏水平井优快钻井技术完钻56口井,平均机械钻速12.76 m/h,钻井周期39.12 d,建井周期52.20 d,较2018年平均机械钻速提高了23.16%,钻井周期缩短了23.71%,建井周期缩短了16.02%。研究与应用表明,苏里格气田致密气藏水平井钻井关键技术提速效果显著,为苏里格气田致密气藏高效开发提供了技术支撑。     

长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术

为了提高长庆气田致密气开发效益,加大部署水平段长超4 000 m的水平井,但随着水平段长度增加,面临井眼轨迹控制困难、钻井液携岩难度大、钻具起下钻摩阻大、泥页岩井壁易失稳和尾管难以下至设计井深等技术难点。为此,应用优化钻具组合及强度校核技术,以保证施工的安全性;研发高性能水基环保钻井液体系并配合井眼清洁监测技术,以实现超长水平段的安全钻进;采用破裂板悬浮器下套管技术,以确保套管下入顺利;并结合该油田的实际情况提出了具体的技术措施,形成了长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术。长庆油田3口致密气水平井的超长水平段应用该技术后,均顺利完井,表明其可以保证超长水平段的安全施工。长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术为长庆油田致密气高效开发提供了技术途径。      

川西致密气藏裸眼水平井分段压裂技术

川西中浅层气藏致密、低孔、低丰度,裸眼水平井分段压裂是开发该类气藏的有效技术之一,但存在压裂参数难确定、压裂管柱下入难度大、水平段钻井液替出困难、压裂液返排效率低等问题。为此,在分析气藏特点和借鉴多级压裂经验的基础上,提出将裸眼水平段分成8~10段进行压裂,砂比优化为17%~21%;在注入前置液阶段采用支撑剂段塞处理近井效应,降低初期施工压力及形成多裂缝的概率;设计了可完全替出水平段钻井液的压裂管柱;制定循环钻井液、旋转管柱和给管柱加压的措施,保证压裂管柱下至设计位置;采用液氮伴注和大小油嘴交替更换的助排和返排技术,提高压裂液返排的速度和效率。XP105-1H井的裸眼水平段分成8段,采用以上技术和措施成功分段压裂;压后自然返排,返排率达95%;压后天然气产量6.441 2×104 m3/d,是相同层位水平井的2倍,天然气无阻流量达到23.168×104 m3/d。XP105-1H井裸眼水平段分段压裂的成功,可为类似致密气藏裸眼水平井分段压裂提供有益参考。      

苏里格气田强非均质致密气藏水平井产气剖面

为确定苏里格气田水平井分段压裂后各压裂段的产气能力,通过分析水平井产气剖面及其储集层非均质性、水平井渗流特征、多段压裂改造工艺、生产压差等因素影响,认为储集层物性和有效砂体发育程度是影响产气能力的主控因素,其作用大于理想模型中水平井跟部和趾端的渗流优势项作用;生产压差的增大,加剧了强非均质储集层各压裂段产气量的差异;分段压裂改造后,段内裂缝的不均匀分布,导致同一压裂段不同射孔簇的产气能力不同。因此,提出多段压裂水平井的射孔段优选、水平段差异化改造和段内暂堵裂缝均匀扩展的技术对策,以提高致密气藏的开发效果。     

苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术

针对苏里格气田致密气藏超长水平段水平井钻井完井过程中循环泵压高、摩阻扭矩大、机械钻速低、井眼清洁困难、完井套管柱下入困难等问题,分析了超长水平段水平井钻井完井技术难点,进行了高效钻具和钻井设备优化配置、井眼轨道设计和井眼轨迹控制、水平段钻井提速和清洁,以及旋转导向钻井、强抑制润滑性水基钻井液和"旋转引鞋+套管"漂浮下入...     

低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

应用位势理论、叠加原理和流体力学的相关原理,建立了考虑裂缝干扰、污染表皮、裂缝非均匀分布、裂缝与井筒有限导流,以及裂缝-井筒汇聚流、裂缝内高速非达西流动的压裂水平井稳态流动数学模型,给出了模型的数值求解方法,并运用模型预测了实际水平井产能,分析了产能的影响因素。结果表明,该模型适用性强,能用于各种复杂情况下的水平井产能预测,预测精度较高;由于裂缝间的干扰作用,各条裂缝产量存在差异,水平井筒两端裂缝产量高,中间裂缝产量低;水平井产能随水平段长度、裂缝半长、裂缝导流能力的增大而增大;裂缝污染表皮对产能影响显著,产能随表皮系数的增加而急剧下降,因此应尽量减少压裂作业对地层的伤害;在相对合理裂缝间距范围内,裂缝分布形式对产能影响不明显;井筒半径对井筒压降有影响,应根据水平井产能的高低,设计合理的井筒半径。     

沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术

为了提高沧东凹陷致密油气藏长水平段水平井的钻井安全和效率,分析了地层特点及钻进中面临的摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大、紫红色泥岩地层钻速低和石膏层污染钻井液等技术难点,进行了井身结构优化、井眼轨道设计和井眼轨迹控制方式优选、钻井设备及工具优选、钻井液体系优选和性能优化、提速提效技术措施选择及套管安全下入方式优选,形成了沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术。在GD1701H井和GD1702H井的现场试验表明,该钻井关键技术可以解决沧东凹陷致密油气藏水平井钻井存在的技术难题,满足安全高效钻井的需求。综合研究认为,沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术应用效果良好,可为该类油气藏水平井钻井提供技术支持,建议进行推广。      

致密气井有效驱替面积的确定方法

致密气井的有效驱替面积主要取决于岩石和流体的性质、油藏几何形状及完井系数.本文重点研究干气藏的渗透率、孔隙度、油藏几何形状及裂缝半长之间的关系.     

致密气藏压裂水平井温度剖面影响因素分析

由于缺少水平井温度剖面预测模型,且影响温度剖面的主导因素不明确,导致根据分布式光纤温度测试数据反演解释致密气藏压裂水平井产出剖面十分困难。为此,建立了考虑多种微量热效应和裂缝系统传热的致密气藏压裂水平井温度剖面耦合预测模型,模拟分析致密气藏压裂水平井储层温度分布和井筒温度剖面特征,并采用正交实验分析和定量实验分析方法评价不同影响因素对温度剖面的影响程度。研究表明:各因素对致密气藏压裂水平井温度剖面的影响程度由大至小依次为裂缝半长、单井日产气量、储层渗透率、井筒直径、裂缝导流能力、水平段井筒倾角、储层总导热系数;主导因素为裂缝半长、单井日产气量和储层渗透率。温度模型的建立和温度剖面主导因素的确定为致密气藏压裂水平井产出剖面、裂缝参数等定量解释奠定了理论基础。