压裂液强制返排中支撑剂回流理论及应用研究

对于低渗致密储层,压裂施工结束后常采用压裂液强制返排技术,支撑剂是否回流是该技术成功与否关键性的评价标准.针对目前支撑剂回流机理研究的局限性,详细分析了支撑剂运移回流的物理过程,通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析,建立了支撑剂回流的运动模型和起动模型.计算结果表明:注入的最后一段支撑剂在停泵后瞬间就在裂缝口停下来,支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将支撑剂起动;在强制返排的过程中,先用小油嘴放喷返排,然后换用较大油嘴,既能及时把压裂液排出地层,又能较好地防止支撑剂回流.为定量选择放喷油嘴直径提供理论依据,优化返排工艺.     

支撑剂回流及其在裂缝内分布影响因素研究

针对压裂施工后压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立数学模型,模拟裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算掌握了压裂液返排粘度、支撑剂密度、支撑剂粒径对支撑剂回流量及支撑剂在裂缝内分布的影响规律。结果表明对于所研究的影响因素伴随着支撑剂回流量的减少缝内支撑剂的分布状况逐渐变差,因此在具体设计时必须综合考虑各方面的影响,以便获得最优的结果。     

压裂返排液回用处理技术研究及应用

基于页岩气井压裂返排液返排量大、成分复杂、处理难度大等问题,以处理后回用配压裂液为目标,研发了混凝沉降-精细过滤-膜深度处理压裂返排液处理工艺,并根据工艺设计制造压裂返排液处理设备一套。将该工艺及设备用于宜探1HF井压裂返排液处理,处理后的返排液所配制的减阻水满足现场压裂施工技术要求,实现了页岩气水力压裂清洁生产。     

压裂压后裂缝闭合模型及其应用

综合运用流体力学和岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立压裂压后裂缝闭合模型.通过模型求解分析裂缝闭合过程中井口压力的变化规律,给出裂缝闭合时间和支撑剂沉降距离的计算方法.实例分析和应用表明,低渗透储层人工裂缝自然闭合时间过长,支撑剂沉降距离较大,导致压裂液对地层和裂缝的污染严重,最终影响压裂效果,因此,压裂压后合理选择液体返排时机非常重要.     

高庙区沙溪庙组凝析气藏压裂技术应用研究

高庙区沙溪庙组气藏为低孔低渗致密储层,由于强应力敏、地层出砂及凝析油对储层造成伤害,导致压后排液过程中井口压力下降快,返排率低,且压后产量快速下降。针对此情况,通过室内实验研究,优化压裂液中破乳剂加量、防膨剂加量组合,优选支撑剂材料;同时利用测得的高压流体露点压力,确定排液压力范围。通过研究确定适用于沙溪庙凝析油气藏的压裂技术,现场实施效果良好。     

页岩气井返排液对产能评价影响的研究

涪陵页岩气水平井产能试井测试数据主要采用孔板流量计计量,节流上游温度和压裂液流量的数据质量相对较低或部分缺失,给精确计算气井节流临界流量带来了一定的难度。为解决页岩气分段压裂水平井试采期间不同节流嘴尺寸、不同压裂液返排量条件下的临界流量计算问题,建立适合于页岩气分段压裂水平井气-液两相节流临界流计算方法,对于研究返排液对产能评价的影响具有重要的现实意义。     

压裂液滤失的二维数值模拟

结合油藏工程和数值模拟技术 ,根据压裂施工过程中滤失的压裂液在地层中二维流动和压裂液为非牛顿型流体的实际 ,建立了非牛顿型压裂液的二维动态滤失模型 ,用数值方法求解 ,并将计算结果与一维模型结果进行对比分析。计算表明 :仅考虑压裂液垂直于裂缝壁面一维流动所计算的滤失速度会偏小 ,并且这种差值会因地层渗透性的增加而加大。二维方法由于考虑了压裂液的非牛顿特性和二维流动 ,其结果也比一维模型更符合现场实际 ,可以减少压裂施工的风险 ,提高压裂设计的可靠性。     

液氮伴注水基泡沫压裂液技术在苏77井区的应用

介绍了苏77井区的储层特征,并指出压裂改造过程中面临的主要难题：粘土含量高、压力系数低、返排困难、残渣伤害。针对难题,苏里格气田普遍采用液氮伴注水基泡沫压裂液技术,增压助排,减少储层伤害。该压裂液100℃剪切稳定性好,能有效防止粘土膨胀运移,液氮泡沫稳定,有助于增加地层能量,提高自喷返排率。通过现场使用表明,采用液氮伴注水基泡沫压裂液技术,适当提高平均砂比、变排量施工、提高液氮伴注比例以及全程伴注等措施,不断优化施工参数,有效满足了苏77井区低压低渗气藏的压裂试气施工,并取得一定成效。     

低渗气藏压裂技术应用研究

苏里格气田地层压力系数低,压后返排困难,常规的压裂施工对储层的伤害较大,影响压裂增产效果.通过全程液氮伴注,增加压裂液返排能量,可加快压后返排速度,降低压裂液对储层的伤害.经过优化施工工艺,优选低伤害、高性价比压裂液体系,形成了适合苏里格气田的压裂改造工艺技术.     

压裂液综合滤失系数的计算方法研究

准确认识和计算压裂液综合滤失系数,既是压裂施工设计中的一个关键问题,也是压后分析评估的一个核心内容.通过对压裂液综合滤失系数的四种计算方法,即理论计算方法、压后压力降落分析、瞬时关井压力梯度法和压裂过程压力反演方法综合分析后认为,理论计算方法得到的压裂液综合滤失系数往往小于实际情况,而且地层渗透率越低问题越严重,对此给出了理论计算方法计算的压裂液综合滤失系数的修正关系式,具有重要的借鉴和指导意义.     

致密油体积压裂耦合渗吸产能预测模型

致密/页岩油储层在进行大型水力压裂时,注入压裂液返排率平均仅为10%,压裂液滞留在地层中通过渗吸作用置换储层中的原油,从而达到提高单井产能的目的.为了表征压裂液滞留与渗吸采油在压裂水平井中的复杂作用,从渗吸机理出发,建立了水平井体积压裂耦合渗吸产能预测模型,模型中通过引入基质与裂缝间的毛管力来修正窜流项,表征渗吸作用,同时考虑启动压力梯度来描述基质的低渗特性.通过Laplace变换和Stehfest数值反演方法对模型进行求解并完成模型验证,研究了致密油压裂过程中压裂液滞留量、储层岩石润湿性以及启动压力梯度对体积压裂水平井产能的影响机制.研究结果表明,较高的压裂液滞留量和较小的启动压力梯度有利于提高生产井产能;油湿性储层应减弱毛管力作用,而水湿性储层应增强渗吸的作用,以提高油井生产能力.致密油压裂水平井渗吸产能计算模型为渗吸采油以及致密储层的开发提供了理论依据.     

低温低渗气藏酸基新型压裂液增稠剂的研制

针对川西气藏低渗、低温、水敏、碱敏性储层在压裂施工过程中压裂液及其破胶液对储层的伤害严重,导致储层渗流能力严重下降等问题,开展改善压裂液的增稠剂性能研究,通过借鉴羟丙基胍胶的改性原理,向普通胍胶分子中引入亲水基团钠羧甲基和羟丙基,研制出酸性条件下交联的新型压裂液增稠剂GXG.经评价,该增稠剂溶解和增黏性能都很好,破胶后残渣含量少,破胶液黏度低,有利于压裂液的破胶返排.由该增稠剂作为基液的压裂液有很好的流变性、破胶性,对储层伤害小.能够达到川西浅层气藏对压裂液的技术要求,为低温低渗透油气藏的压裂技术研究提供了重要的基础成果.     

致密油藏低伤害醇基压裂液体系的研究与应用

致密砂岩油藏具有渗透率低、吼道细小、填隙物含量高等特点,因此要求压裂液必须具有低伤害,较高的返排能力和防膨能力的特点.为此,制备得到了低分子量,低粘(基液粘度小于10mPa·s),压后能够有效破胶、易返排的多羟基醇压裂液体系.通过对该体系的流变性能、残渣含量、静态滤失特性、表面张力、破胶液防膨性能及对岩心伤害等进行室内实验评价,证明该压裂液抗剪切能力较强、破胶水化彻底、无残渣、滤失低、表界面张力低、能防止黏土膨胀、对地层损害小.现场10口井的现场试验表明,应用多羟基醇压裂液,平均返排率80%,平均单井试排产量增加6m3/d,实施效果显著.     

压裂液用纤维类物质的研究进展

从纤维素衍生物用作压裂液增稠剂和纤维材料在压裂液中的应用两方面讨论了压裂液用纤维类物质的研究进展.分析认为:压裂液用纤维类物质包括纤维素衍生物和纤维材料两种,前者主要用作增稠剂,曾用于水基稠化或冻胶压裂液;后者作为支撑剂增强材料,已成为一个研究热点,国外已进行了深入研究并在油气田获得较多应用,国内也作了少量先导性试验.国内外的研究与应用表明:加纤维压裂液通过机械方法悬浮和输送支撑剂,低黏度下即有较好的携砂性能;返排时,纤维材料分散在支撑剂中形成空间网状结构,能有效地防止支撑剂回流,压后无需关井即可大量排液,返排效率可进一步提高;纤维材料的加入有利于优化裂缝尺寸,形成的人工导流通道更有效,压后增产效果显著;纤维材料可用于出砂、低渗油气藏的开发.     

页岩气措施返排液重复利用技术研究

页岩气主要通过采用大规模减阻水多级分段压裂获得。减阻水压裂会产生大量的返排液,返排液若直接排放会对周边的生态环境造成一定的影响,必须对其进行有效处理。如果能够实现对返排液中减阻水压裂液的重复利用,就可减少对环境的污染、降低开采成本、节约水资源,研究其处理方法具有极大的技术价值和经济价值。根据页岩气措施液性能要求,在仔细分析返排液性质的基础上,评选出絮凝剂、杀菌剂等水处理药剂,筛选出适合返排液重复利用的减阻剂,在焦页8-2HF和焦页12-3HF井应用中取得较好的效果。     

安棚低渗裂缝性储层高温压裂液研究与应用

分析了安棚低孔、低渗裂缝性储层对压裂液的基本要求,确定了评价压裂液性能的实验温度,优化了稠化剂、胶联剂、破胶剂、助排剂等添加剂,形成了适宜于安棚油田的压裂液体系,该压裂液具有良好的耐温、耐剪切和延迟交联特性,携砂能力强、破胶彻底、伤害低,能够满足90～140℃温度地层压裂施工的需要.提出了变浓度压裂液优化设计技术,现场实施49井次,成功率91.3%,有效解决了高温裂缝性储层压裂易砂堵的难题.     

气田中浅层地层水压裂液体系研究

为了降低川西气田地层产出水带来的环境压力,在地层水的水质分析基础上,研制了适用于川西中浅层气藏的地层水瓜胶压裂液体系。该地层水压裂液体系在45 ℃、170s-1条件下剪切60min,黏度可保持在100mPa·s左右,伤害率23.86%,破胶液表面张力27.82mN/m,防膨率87.5%,残渣质量浓度518mg/L,具有破胶彻底、流变性好等优点。在什邡38-2井和什邡38-4井的现场试验取得了显著的增产效果,分别获得天然气产量达1.14×104 m3/d和1.68×104 m3/d,实现了气田地层产出水的重复利用。     

膜分离制注氮设备在压裂助排工艺中的推广应用

NPU1200膜制氮注氮装置由空气压缩机、空气净化器、热交换器、氮气分离系统、氮气增压系统、PLC控制系统等组成,主要作用是在压开地层后,以一定的排量和压力向管柱中泵入高压氮气,以提高地层压力推动压裂液排出,加快返排速度,提高反排液量,具有返排率高、自动化程度高、操作简便等特点。36井次的现场应用表明,该设备的使用可以增加单位时间的产气量,提高工作效率,节约生产成本,能够满足生产需要。     

塔河油田酸压井气举阀气举排液技术应用研究

塔河油田碳酸盐岩油藏部分油井酸压后不能通过自身能量排液、投产，前期主要采取抽汲排液的方式返排残酸，但作业时间长，效率低，还会对储层造成二次污染，影响了油井的酸压效果评价。为此，引进了吐哈钻采院的气举阀气举排液技术，在现场应用中取得了良好的效果，提高了酸压返排效率，缩短了返排周期，达到了快速返排的目的。本文对气举排液技术的技术原理、工艺设计、动态检测和技术特点等进行了全面的论述，对气举技术在塔河油田的应用情况进行了总结，针对不同油井特点、气举技术及技术应用效果等相互关系，开展了连续气举技术、稠油井气举技术和地层供液不足井气举技术的实施效果研究，对气举技术在塔河油田的应用具有指导意义。     

类泡沫压裂液在陵72井区的应用前景探讨

类泡沫压裂液体系具有常规压裂液和泡沫压裂液的优点,在地面为液态状,施工时与常规压裂相同,注入地层后自动发泡形成类似泡沫压裂液的混合物,同时具有良好的携砂性能、降滤失性能、无残渣、低伤害性能。类泡沫压裂液在陵72井区14井次的压裂实践中,工艺成功率为92.3%,措施有效率为71.4%,累计增油23 125.8t。实践表明,类泡沫压裂液可用于江汉油田新沟嘴组油藏的储层改造。