大牛地气田压裂水平井压裂液返排率研究

准确预测压裂液返排率是压裂后排液阶段评价储层压裂效果的重要内容。依据离子浓度分析法,提出了实际压裂液返排率计算模型,并对大牛地气田压裂水平井实际压裂液返排率进行了计算分析。结果表明,实际压裂液返排率随返排时间的增加而趋于稳定,此时质量浓度不再变化,可结束试气工作,从而达到缩短试气周期、降低施工成本的目标;当质量浓度稳定时结束压裂液返排,压后返排率与实际压裂液返排率之间呈线性关系,可根据该关系预测实际压裂液返排率,进而快速评价水平井压裂效果。     

致密气藏压裂高效返排工艺技术

通过对低渗致密油气藏压裂液返排机理的研究,得出压裂后压裂液返排的影响因素除了基本地质特征外,主要还有压裂液的水锁伤害、启动压力和返排压差。在此基础上,通过研究提出了低渗致密油气藏压裂后高效返排的技术对策,即以高效返排压裂液和压裂液强化破胶为技术核心,以纤维加砂、液氮伴注、工艺优化和压裂后返排控制为关键技术,实现低渗致密油气藏压裂后压裂液的高效返排。高效返排工艺技术在川西地区致密气藏应用取得了良好的效果,缩短了返排时间,提高了压裂液的返排率和返排效率,降低了压裂液对储层的伤害,保证了压裂改造的效果。     

压裂液返排率的理论计算

压裂液返排率是评价压裂效果的一个重要参数,而返排率的求取往往是压裂施工结束后现场液体收集得到,缺乏相关理论模型进行预测。为了丰富压裂设计及评价理论体系,从压裂液返排机理出发,考虑裂缝闭合前后压裂液返排不同的返排过程,根据物质平衡原理、岩石力学和渗流力学,建立了返排率计算的数学模型,分析了地层渗透率、孔隙度、裂缝导流能力、破胶压裂液黏度对返排率的影响,计算结果表明,地层孔隙度对压裂液返排率影响较小,破胶压裂液黏度、裂缝导流能力、地层渗透率对返排率影响较大,提高破胶压裂液黏度和裂缝导流能力对于返排率的提高有重要的意义。     

致密砂岩气藏压裂液高效返排技术

压后返排是水力压裂作业的重要环节,低渗致密油气藏压裂液的高效返排,是保证压裂效果的关键所在,直接影响压裂改造的效果。通过低渗致密油气藏压裂液返排机理的研究,分析了影响压后压裂液返排的影响因素除了基本地质特征外,主要有压裂液的水锁伤害、启动压力的和返排压差。在此基础上,通过研究,提出了低渗致密油气藏压后高效返排的技术对策,即,以高效返排压裂液和压裂液强化破胶为技术核心,以纤维加砂、液氮伴注、工艺优化和压后返排控制为关键技术,实现低渗致密油气藏压裂后压裂液高效返排。高效返排工艺技术在川西致密气藏应用效果良好,大大地缩短了返排时间,提高了压裂液的返排率和返排效率,有效的降低了压裂液对储层的伤害,保证了压裂改造的效果．     

纤维压裂技术与现场应用

压裂改造是油气藏增产的重要增产措施,压后快速返排可以进一步提高增产效果,而提高压裂液的返排速度和控制支撑剂的回吐却相对矛盾,若压裂液返排速度过快,超过临界出砂流速,将产生支撑剂回吐现象,致使缝口处的导流能力大大降低;若压裂液返排速度过慢,致使返排率降低,将增加压裂液对储层的伤害。为解决这一矛盾,通过对纤维压裂工艺机理研究的基础上结合现场应用,表明纤维压裂对防止支撑剂回流、提高压裂液返排率、减少储层伤害、增强压裂改造效果等方面具有良好的应用效果。     

一种用于页岩气井返排率监测数据的组合插值算法

页岩气井体积压裂过程中,数万方滑溜水被注入储层,压裂结束后压裂液的返排率是表征页岩气井压裂成败及压后产量的重要数据。压裂液伴随着页岩气的长期开采逐渐返排,受压裂液返排时间、开采作业制度和人工成本等多方面的影响,返排率的长期监测费时费力,且通常难以得到连续的监测数据。本文针对时间序列的页岩返排率监测数据的缺失问题,利用基于SPSS和三次样条的组合插补方法,以此对压裂液返排率缺失数据进行有效插补,从而获得高质量的插补值。以四川某页岩气井为例,分析了压裂液返排率的插补值及其准确性,为四川地区页岩气的开发提供指导。     

松辽盆地北部中浅层压裂返排液示踪监测技术

准确监测压裂液返排率和压裂改造后地层的产液状况,是得到压裂后油井实际产能的关键技术.研究了地层水和压裂液组分差异,优选出地层水微量物质溴离子和碘离子,将2种离子作为定性判别地层水存在的指标;探讨了在压裂液中定量加入硫氰酸钠示踪剂,用硫氰酸钠作为定量区分压裂液与地层水的指标;根据示踪监测结果,计算了压裂液返排量和返排率.在松辽盆地北部中浅层3口探井应用该技术,获得了比常规试油试采更为准确的压裂液返排率和压裂改造后地层产液的油水比,解决了压裂返排液地层水与压裂液定性、定量判别难题.     

CO2泡沫压裂优化设计技术及应用

针对苏里格低压、低渗透气藏常规水基压裂液压后返排困难,导致储层水锁伤害的问题,研究利用CO2泡沫压裂来降低压裂液滤失,提高压裂液返排率,降低对储层的伤害。有针对性地研究了CO2泡沫压裂优化设计技术,包括:CO2泡沫压裂起泡技术、酸性交联技术、变泡沫质量和恒定内相设计技术等。现场应用表明,长庆苏里格气田气藏应用CO2泡沫压裂技术,可大大提高返排率,缩短压裂液返排时间,降低压裂液对气层的伤害,提高压裂效果。     

示踪剂技术在致密砂岩气藏压裂中的应用

为了了解临兴中区块致密砂岩气藏压裂液返排情况,分析压裂效果,开展了压裂示踪剂监测技术研究工作,并将其应用于该区块2口井压裂监测中。在A水平井9段压裂中注入9种有机微量示踪剂,在目标井B井2层暂堵分段压裂的5个段塞中加入不同示踪剂,通过取样测试示踪剂浓度并在返排阶段计算压裂液返排率。结果表明,A水平井各段压裂液返排率上升趋势与累计返排量上升趋势基本一致。12天返排基本结束后,第9段返排率为20.73%,第7段返排率为18.69%,第6段返排率为15.35%,其余各段返排率均小于10%,其中第1段、第2段和第3段返排率小于5%。该井总返排率为11.79%,第9段、第7段和第6段返排率高于总返排率,说明这几段是主要的返排贡献段。B井第1层前置液返排率为6.75%,第1层携砂液返排率为13.44%,暂堵剂返排率为13.71%;第2层前置液返排率为28.10%,第2层携砂液返排率为25.19%。此次施工B井并未单独进行暂时封堵,而是同时进行了2层压裂。以上成果认识,为压裂液返排提供了一种有效的监测手段。     

页岩储层吸水特征与返排能力

中国页岩气资源量巨大,但页岩储层渗透率极低,为了有效开发页岩气藏,通常采用体积压裂技术以增大渗流面积,但页岩储层压裂后普遍存在着压裂液返排率低的问题。针对该问题,全面分析了页岩的组分及其与水的力学作用机理;设计了页岩粉末膨胀和岩心吸水实验,分别研究了页岩对蒸馏水、地层水、压裂液A和压裂液B的吸水能力;同时运用缝网渗流能力等效原理,推导了页岩吸水强度的计算公式,概算了页岩气井体积压裂后的吸水百分比。研究结果表明：页岩受表面水化力、渗透水化力、氢键力及范德华力作用的水分子难以返排,而受重力和毛细管压力作用的水分子在一定条件下可以返排;压裂液能够有效抑制页岩的吸水能力,有助于压裂液的返排;通过改变压裂液组分提高压裂液返排率是可行的。该研究成果为认识页岩储层体积压裂液返排的内在机理以及压裂规模与返排率的关系,提供了较为翔实的理论依据。     

提高川西浅中层气藏压后增产效果的对策

针对川西浅中层气藏存在的小规模加砂压裂增产效果差、压裂液返排率低、储层伤害大等问题,分析了提高压后天然气增产效果的大型加砂压裂与纤维加砂高效排液技术对策.大型加砂压裂造缝长度大,沟通的储层范围广,压后增产效果好;高效返排工艺能有效提高压裂液的返排速度和返排率,减少压裂液在地层中的滞留量,进而降低储层伤害,有效提高压后天然气的产能.现场应用结果表明,大型加砂压裂和高效返排工艺是有效提高川西浅中层气藏压后天然气增产效果和采收率的技术良策.     

页岩气井压裂液返排对储层裂缝的损害机理

为了弄清压裂液返排过程中对页岩气储层裂缝的损害机理,选取四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组页岩和压裂返排液,利用压裂返排液对造缝岩样开展压裂液返排和气驱压裂液实验,监测压裂液返排流动阶段的岩样液相渗透率、返排液固相粒度分布和浊度变化,对比压裂液气驱前后的气测渗透率,分析压裂返排液对页岩气储层中裂缝的损害机理与损害程度。研究结果表明:(1)压裂返排液作用后,页岩渗透率损害率介于53.1%～97.6%,返排液固相粒度区间显著缩小,液相滞留所造成的相圈闭损害、固相残渣堵塞、气相携液诱发微粒运移和盐结晶是其主要的损害方式;(2)气相流阶段,渗透率损害率降至23.1%～80.2%,滞留液相损害有所缓解,但固相残渣堵塞和返排液在裂缝面的盐结晶损害仍然难以避免;(3)基于页岩气井压裂液返排过程中对裂缝的损害机理,考虑到返排液的处理难度及其对储层裂缝的损害,建议应积极发挥压裂液的造缝能力,优化压裂液性质与用量,尽量做到不返排或少返排压裂液。     

页岩气井压裂返排液对储层裂缝的损害机理

为了弄清压裂液返排过程中对页岩气储层裂缝的损害机理,选取四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组页岩和压裂返排液,利用压裂返排液对造缝岩样开展压裂液返排和气驱压裂液实验,监测压裂液返排流动阶段的岩样液相渗透率、返排液固相粒度分布和浊度变化,对比压裂液气驱前后的气测渗透率,分析压裂返排液对页岩气储层中裂缝的损害机理与损害程度。研究结果表明：①压裂返排液作用后,页岩渗透率损害率介于53.1%～97.6%,返排液固相粒度区间显著缩小,液相滞留所造成的相圈闭损害、固相残渣堵塞、气相携液诱发微粒运移和盐结晶是其主要的损害方式;②气相流阶段,渗透率损害率降至23.1%～80.2%,滞留液相损害有所缓解,但固相残渣堵塞和返排液在裂缝面的盐结晶损害仍然难以避免;③基于页岩气井压裂液返排过程中对裂缝的损害机理,考虑到返排液的处理难度及其对储层裂缝的损害,建议应积极发挥压裂液的造缝能力,优化压裂液性质与用量,尽量做到不返排或少返排压裂液。     

考虑压后返排的气井产能数值模拟研究

压裂施工结束后,为防止压裂液对地层产生二次污染,必须及时将压裂液排出地层.压裂液返排的程度直接影响生产井的生产效果.将压后产能与压裂液返排相结合,考虑压裂液返排在裂缝周围形成污染带的影响,建立了考虑压后返排的气液两相渗流模型,进行了数值差分求解,并模拟分析了返排率对气井产能的影响.模拟结果表明:压裂液返排率越高,即停留在地层中的压裂液越少,对地层伤害就越小,气井初期产量就越大.压裂液返排率的提高对于提高气井初期产能,以及累计产能起着重要的作用.     

大规模压裂水平井压裂液返排方法探讨

水力压裂是油、气藏增产最有效的措施之一,压裂液的返排与增产效果关系密切。低渗透油层超长水平井多级压裂,压裂液用量大,采用单一油嘴控制放喷返排,已经不能满足精细施工的需要。针对大规模压裂水平井的压裂液返排,建立了不同油嘴下压力对应产量和临界流量的计算公式,采用系列尺寸的油嘴控制压后放喷,达到提高一次返排率、提高压后产能、防止支撑剂回流的目的。     

强制闭合压裂工艺技术研究与应用

基于压裂液返排工艺技术要求,综合考虑压后返排涉及的裂缝闭合、流体滤失、支撑剂运移、地层流体流动和井筒流动等问题,现对压裂液返排模型进行了系统和深入的研究,重点研究了返排过程中支撑剂的运动模型、起动模型和压裂液返排率的计算模型,并首次模拟了考虑返排的压后气井产能。研究成果对于丰富压裂设计模型具有理论意义,对于指导压裂液返排具有重要的意义。     

Bossier砂层中优化压裂液返排

适当的流体和支撑剂充填是成功压裂增产措施的关键.即使采用了有效的压裂充填,油井动态产能经常受到不完全破胶和压裂液不彻底返排的影响.目前使用一系列环保技术--与压裂液相配伍的化学示踪剂来逐段确定压裂液返排率.应用这项技术,可以单独地分段清洗压裂液,并通过压裂液的优化选择提高返排率.     

页岩气藏压裂液返排理论与技术研究进展

页岩气藏的压裂实践表明,压后返排设计对页岩气藏压裂效果具有重要影响。近年来,压裂液返排理论与技术研究已成为页岩压裂领域的热点问题。基于国内外学者在页岩压裂液返排机理、模型、影响因素及工程工艺等方面的研究成果,系统总结和分析了页岩压裂液返排控制机制与设计方法。页岩压后压裂液在返排过程中的力学影响因素主要有毛管力、重力、化学渗透力、黏性力、气体解吸附效应等;针对压裂液是否渗吸进入基质以及压裂液的返排流动区域的研究存在争议,大多数学者认为压裂液并不渗吸进入基质中,返排流动区域主要是压后形成的水力裂缝;根据页岩气田现场生产数据分析得出早期返排过程主要为气水两相流动,目前针对页岩压后返排两相流动过程的数值模拟模型,考虑影响因素单一,应建立综合考虑影响返排过程中各类因素的模型;工程应用现状表明目前现场对返排制度的尝试还不能实现合理的返排控制,返排制度制定缺少正确的理论指导。研究成果对开展页岩压裂返排理论与工程设计研究具有一定导向作用,对提升页岩压裂改造效果具有重要指导意义。     

致密气藏低伤害压裂液研究及应用

致密气藏通常具有低孔、低渗、低压、强水锁等特性，减少外来液体侵入储层，加快压裂液返排，提高压裂液返排率，将直接影响压后的单井产量。针对鄂北塔巴庙地区上古生界气藏石盒子组盒1段和山西组山1段，在充分认识储层地质特征的基础上，对N2增能水基压裂液进行了大量的室内研究，以尽可能降低由于压裂液侵入储气层而造成的伤害。试验表明，N2增能水基压裂液能较好地降低储层喉道毛细管的界面张力，有利于压裂后残液的返排，降低了对储层造成的伤害，其性能指标满足压裂工艺对储层改造的要求。通过现场实施，该压裂液配方体系能较好地满足压裂工艺及储层的物性，提高了压后压裂液返排率，取得较好的单井产量。     

页岩气井返排规律及控制参数优化

压后排液作为压裂和后期生产“衔上接下”的关键一环,页岩气井压裂后返排控制参数的选择及返排制度的制定还一直处于探索阶段,返排控制参数对页岩气井返排率及气井产量的影响尚不明确,返排关井时间、返排油嘴使用和更换基本都凭经验和固定模式。通过某区大量页岩气井返排数据分析,研究了返排速度、压裂+关井期间压裂液与页岩作用对返排率和气井产量的影响,明确了页岩气井压后返排作法,研究结果表明,提高返排率有利于提高页岩气井产能,但返排率不是决定气井产能高低的关键因素;页岩气井压裂施工结束后关井有利于人工裂缝的继续扩展,提高单井产量,但关井时间过长会引起大量的压裂液滞留于地层对储层造成伤害,反而降低气井产能;提出开井初期采用慢返排模式更有利于提高返排率和单井产能,采用对“油嘴进行控制、逐级放大、连续、平稳”的排液制度。页岩气井返排规律及控制参数优化结果为该区块页岩气井压后返排控制参数的优化提供了依据。