页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用

针对页岩气储层超低渗透率（一般在毫微达西至微纳达西之间）、生产周期长和开采寿命长的特点,压裂施工规模大（“千方砂万方液”）,施工排量k（8—15m3／min）,施工摩阻高,因此室内在优选高效减阻剂、助排剂、防膨剂的基础上,开发了一种速溶、低粘、低摩阻、高防膨率、易返排的滑溜水。经室内评价和中试应用表明本品滑溜水在管径1寸半连续油管,排量0．17m3／min时,国外滑溜水降阻率为60．62％,而本品滑溜水则为64．74％,说明此体系具有较低的摩阻}生能和耐剪切性能,达到或超过国外水平。     

深层页岩气压裂滑溜水技术研究与应用

为满足深层页岩气地层特征对大型压裂施工使用滑溜水的造缝、耐温、减阻性能技术要求,通过改进聚合物分子结构以提高减阻剂的减阻性能,同时引入刚性基团提高减阻剂的耐温性能,采用两步法合成出耐高温、高减阻率的减阻剂,以及配套配伍性好的黏土稳定剂和助排剂,形成了深层页岩气压裂滑溜水技术。该滑溜水在丁山构造深层页岩气压裂进行了现场应用,地层垂深(TVD)4 095.46 m,最高温度达143℃,现场减阻率达到82%,单段携砂量最高达到83 m~3,解决了深层页岩气耐温造缝及携砂难题,满足了深层页岩气压裂需求。     

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。     

水溶性减阻剂在页岩气滑溜水压裂中的应用进展

滑溜水压裂是致密页岩气开采主要采用的增产手段,水溶性减阻剂是滑溜水压裂液中用于降低流体在管道输送过程中所受阻力的化学试剂。介绍了减阻剂的减阻机理,综述了水溶性减阻剂在页岩气滑溜水压裂领域应用的研究进展,包括生物基多糖减阻剂、聚氧化乙烯减阻剂和聚丙烯酰胺类减阻剂在页岩气压裂领域应用的研究现状。对水溶性减阻剂的应用前景进行了展望,减阻性能好、对储层伤害低、环境友好和成本较低廉的减阻剂是未来研究的重点。     

礁石坝区块页岩气压裂用滑溜水体系研究

随着页岩气压裂过程中,井的垂直深度的不断加深,对滑溜水的减阻性能要求越来越高。为了大幅
度降低施工摩阻,降低施工压力,改善压裂改造效果,研发出了一种低摩阻的滑溜水体系。通过黏土防膨实验,优
选出最佳防膨剂浓度为１％;通过测定助排剂溶液的表面张力值,优选出的助排剂为ＦＣＳ－２８３,浓度为０．５％;将减
阻剂与优选出的配伍性能好、协同效应好的黏土稳定剂、助排剂等复配形成了一系列新型滑溜水体系,测定体系了
减阻率。实验优选出的滑溜水体系为１％防膨剂＋０．５％ＦＣＳ－２８３＋０．１７５％ＪＣ－Ｊ１０,其减阻率达７３．５％。该体
系能够大幅降低滑溜水摩阻,降低大型压裂的施工成本。     

页岩气藏滑溜水压裂用降阻剂性能影响因素研究

"大排量、大液量"体积压裂日益成为页岩气藏开发的有效方式,降阻性能是体积压裂液体关键性能,直接决定了体积压裂的成败。研究了剪切速率、线速度、雷诺数、降阻剂相对分子质量、降阻剂质量分数与降阻性能的关系,水质对降阻性能的影响。结果表明,模拟现场降阻性能时,采用剪切速率相似原则并不能完全有效地评价滑溜水降阻性能,建议依据线速度、雷诺数相似模拟;降阻剂结构相似,有效浓度一致时,相对分子质量越大降阻性能越好,但高相对分子质量降阻剂耐剪切、溶解等性能差;降阻剂质量分数提高,降阻性能提高,但质量分数增加到一定值时,降阻性能提高较小,降阻剂质量分数低于一定值时耐剪切性能差;水质对降阻剂性能有影响,矿化度高时,阳离子降阻剂降阻性能较好。     

致密油层体积压裂滑溜水体系研究及在昌吉油田的应用

针对昌吉油田致密油水平体积压裂要求,研制出新型耐温耐盐降阻剂WH24及具有助排、破乳、黏土防膨和杀菌作用为一体的多功能增效剂。通过室内实验对滑溜水体系进行评价,直管降阻实验结果显示质量分数0.06%~0.1%降阻剂的滑溜水降阻效果明显。大排量连续混配滑溜水体系在昌吉油田致密油层3口水平井共计55层的压裂施工成功率100%,滑溜水施工排量11 m3/min,降阻率相比清水可降低80%。该滑溜水体系出色的降阻效果为昌吉油田致密油层的体积压裂成功实施奠定了基础,同时也节约了成本,减少了环境污染。     

页岩气体积压裂水平井产能影响因素研究

针对页岩气开发中体积压裂水平井的产能影响因素问题,利用数值模拟技术,在考虑页岩气等温吸附和解吸条件下,建立有限导流页岩气体积压裂水平井开采模型。通过研究天然微裂缝渗透率、基质-微裂缝ｓｉｇｍａ 系数、储层改造体积、人工裂缝导流能力、诱导裂缝导流能力、诱导裂缝密度以及非达西因子等因素对产量的影响,得到人工裂缝导流能力、天然微裂缝渗透率和改造体积大小对累计产气量的贡献率分别为２８. ６６％、２２. ５０％、２２. ３５％,是影响单井产能的最主要的３ 大因素。气井产能优化设计对页岩气储层改造具有一定指导意义。     

威荣深层页岩气体积压裂工艺研究及应用

中石化威荣页岩气田埋深3 600～3 900 m,优质页岩储层厚度为35. 5～46. 6 m,孔隙度为4%～6. 6%、TOC为2. 2%～4. 0%、Ro为2. 0%～2. 6%、含气量为2. 56～4. 88 t/m~3、地压系数为1. 9 MPa/100 m左右。室内实验及岩心分析表明,威荣深层页岩脆性矿物及力学脆性指数较高,但两向应力差值在6～16 MPa之间,对于提高裂缝复杂程度难度较大。针对压裂改造难点形成的"变排量+密集段塞+连续加砂"工艺成功应用于WY23-1HF及WY29-1HF井,压后测试产量分别为26. 01×10~4m~3/d(35. 4 MPa)、23. 80×10~4m~3/d(22. 2 MPa),取得了威荣深层页岩气商业开发突破。     

大规模滑溜水压裂参数优化研究与应用

针对延长油田浅层低渗油藏压力低、地层能量不足、物性差、油井压后产量低、稳产时间短以及递减较快的问题,在充分研究目标区域油藏特征的基础上,结合室内实验,优选出一种可循环使用的低伤害减阻剂滑溜水压裂液体系,同时采用Fracpro压裂软件优化了压裂施工参数.结果表明:1)0.1％含量的JHFR-2减阻剂和0.2％含量的JHF...     

地层水物化作用下的泥页岩破裂压力计算

钻井过程中,钻井液与井壁围岩的接触产生水化作用会导致井壁围岩变形,引发井壁缩颈坍塌、破裂等事故。根据弹塑性力学和岩石力学相关理论,应用最大张应力准则,在黄氏模型的基础上考虑了钻井液在岩石孔隙中的渗流而在井壁围岩所产生的附加应力场、岩石的孔隙度和钻井液水化作用的影响,建立了泥页岩破裂压力模型,结合现场压裂实验数据和不同含水率泥页岩岩心三轴压缩实验结果,计算得到了泥页岩破裂压力的预测值、泥页岩含水率与抗张强度和破裂压力的关系曲线。结果表明：本文模型预测值和实测值相比,误差为3.65%,更加接近实测地层破裂压力,破裂压力和抗张强度均随着含水率的升高而降低,说明水软化了泥页岩,降低了它的力学性能。     

致密砂岩变黏滑溜水体系的研制与应用

目的 为了满足致密砂岩气藏储层改造需求以及解决作业现场压裂返排液处理难题,开发了一种自缔合乳液变黏滑溜水(VSW)体系,该体系仅含一种多效添加剂。方法 通过含量控制实现滑溜水与携砂液的在线转变,评价了压裂液的降阻性能、耐温抗剪切性能、携砂性能、破胶液性能及岩心基质伤害,并在苏里格气田开展了水平井现场试验。结果 配方为1.0%(w)VSW的高黏滑溜水在清水和标准盐水中的黏度分别为93 mPa·s和64 mPa·s;清水配制的1.0%(w)VSW高黏滑溜水,在90℃、170 s^-1下剪切1 h后,黏度为78 mPa·s;携砂性能良好,0.425～0.850 mm陶粒支撑剂的沉降速度为0.84 mm/s。配方为0.1%(w)～0.3%(w)VSW的低黏滑溜水降阻率可超过75%。高黏滑溜水破胶液黏度为1.74 mPa·s,对岩心基质的损害率低于10%;现场压裂施工最高加砂质量浓度达700 kg/m³,平均无阻流量达104.69×10⁴ m³/d,返排液回收利用率达97.5%。结论 该体系具有良好的增黏性及抗...     

高密度瓜胶压裂液体系的研究与应用

针对华北油田家29断块与岔71断块高压油气层压裂改造难度大的问题,室内优选出溴化钠与硝酸钠复配加重剂,研发了高密度压裂液体系。研究结果表明,该压裂液体系的密度1.20~1.55 g/cm3可调,160 ℃、170 s?1条件下剪切90 min后黏度大于100 mPa·s。在华北油田进行了4口井的现场应用,与普通压裂液相比,施工排量提高了1.0~1.5 m3/min,砂比提高了5~16个百分点,井口压力降低了7~15 MPa,压裂效果较同区块邻井显著提高。     

抗温耐盐滑溜水压裂液用聚合物合成研究

滑溜水体积压裂技术是现阶段西部油田高温致密碳酸盐岩储层开发的重要技术之一,可提高改造效果。但西部油田现阶段现场施工时,使用高矿化度地下水配液,同时地层高温,导致常规滑溜水降阻剂性能严重下降。因此,有必要开发针对性的高性能聚合物降阻剂。通过对压裂液添加剂的优选,采用亲水单体与抗温耐盐单体中的一种或者几种进行自由基水溶液共聚,并对新合成的聚合物采用红外光谱分析、核磁共振分析等方法,优选得到较适合的改性单体及用量,开发了一种抗温效果好(140℃)、高矿化度条件下(10×104 mg/L)溶解速度快、降阻性能优异(降阻率70%)、地层伤害低、返排液处理简单的新型抗温耐盐型滑溜水压裂液体系,为超深碳酸盐岩的开发奠定理论基础,并提供技术支持。     

页岩等温吸附曲线SLD-PR模拟方法及应用

页岩气主要由吸附气和游离气组成,吸附气体的含量直接影响页岩气藏的地质储量和页岩气井的产量。为了准确得到页岩的吸附气含量,以川南地区龙马溪组页岩为研究对象,设计了实验测量了温度在25～45 ℃,压力在0～8 MPa范围内页岩吸附甲烷的等温吸附曲线,发现页岩的吸附气量随着温度的升高而减少。通过简化局部密度函数（SLD-PR）理论计算了不同温度下页岩的等温吸附曲线并且与实验结果作对比,结果表明该方法可以用来计算页岩等温吸附曲线。利用SLD-PR方法预测了页岩气藏储层温度和压力条件下等温吸附曲线,弥补了高温高压下实验测量页岩等温吸附曲线误差大的不足。同时对比了利用SLD-PR方法和Langmuir方法计算的吸附气量,发现利用Langmuir方程计算得到的吸附气含量偏大,利用SLD-PR方法计算得到的页岩吸附气含量更加可靠。     

悬浮煤粉低伤害压裂液体系研究与应用

为了提高煤层气储层改造效果,针对煤层气井在开发过程中产出煤粉并对储层造成伤害等问题,采用正交实验优化配方的方法,开展室内实验研究优化悬浮煤粉的压裂液体系配方,并进行现场试验等方面工作.研究结果表明,采用0.2％g+0.2％b+0.1％FP-2复配悬浮剂配方,对煤粉的悬浮率达到27.33％,采用2％KCl作为防膨剂,防膨...     

页岩储层体积压裂复杂裂缝支撑剂的运移与展布规律

为了研究页岩储层体积压裂复杂裂缝支撑剂的运移与展布规律,构建了大尺度复杂裂缝支撑剂运移与展布评价实验系统,测试了次裂缝角度、注入排量、加砂浓度、支撑剂粒径、压裂液黏度等对支撑剂运移与展布的影响,研究了主/次裂缝中支撑剂的运移与展布规律。结果表明:(1)裂缝中流体流态随裂缝支撑高度增加逐步由层流向紊流转变;(2)支撑剂在裂缝中的运移方式主要包括悬浮运移和滑移运动;(3)分支前主裂缝的支撑剂展布形态与次裂缝角度、注入排量、加砂浓度和支撑剂粒径等参数相关,其中注入排量为最主要的影响因素;(4)分支后主裂缝的支撑剂质量比与次裂缝角度、注入排量、液体黏度、加砂浓度和支撑剂粒径呈正比,同次裂缝与主裂缝的流量比呈反比;(5)分支后次裂缝的支撑剂质量比与注入排量、次裂缝与主裂缝的流量比、压裂液黏度呈正比,与次裂缝角度、加砂浓度和支撑剂粒径呈反比;(6)分支后主裂缝的砂堤前缘角度同加砂浓度、支撑剂粒径、次裂缝与主裂缝的流量比呈正比,与次裂缝角度、注入排量和压裂液黏度呈反比;(7)次裂缝的砂堤前缘角度同次裂缝角度、加砂浓度与支撑剂粒径呈正比,和注入排量、压裂液黏度、次裂缝与主裂缝的流量比呈反比。结论认为,该研究成果可以为页岩储层体积压裂支撑剂的优选和压裂方案设计提供理论支撑。     

深层页岩体积压裂缝网动态渗透率模型及其应用

深层页岩具有闭合应力高、非均质性强、流动性差等特点,体积压裂是提高深层页岩产能的重要手段。为表征体积压裂改造区非均质缝网形态及其渗透率动态变化,通过CT扫描人工造缝岩心得到二值化图像并计算分形维数,利用蒙特卡洛随机建模并统计裂缝参数,基于流量等效原理分解非均质缝网。耦合页岩气黏性流、克努森扩散、表面扩散建立单缝流量方程,通过分形理论尺度升级并结合缝宽动态变化特征,建立了非均质缝网动态表观渗透率模型。结果表明：①小尺度缝网表面扩散在地层压力大于10 MPa时可忽略,黏性流比重与地层压力成正比,克努森扩散相反;②大尺度缝网克努森扩散随地层压力增加,先增大后减小,表面扩散和黏性流呈此消彼长的趋势,小尺度缝网渗透率随地层压力增加先减小后增大,大尺度缝网渗透率与地层压力成正比;③最小缝宽（b_min=10^-7 m）不变时,最大缝宽增大10倍,缝网渗透率增大100倍,缝网渗透率与缝宽呈正比;④最大缝宽（b_max=10^-4 m）不变时,小尺度缝网渗透率低压（5 MPa）时略大于大尺度,最小缝宽对渗透率影响不大;⑤裂缝孔隙度越大,缝网分布越密集,渗透率越高。研究成果对缝网改造区的渗流特征以及不同压力、缝网尺度下渗流机理研究具有指导意义。     

安塞致密油藏混合水体积压裂技术研究与应用

安塞油田已进入开发后期,单井产能和采收率逐渐降低,为了老油田的持续发展,充分挖掘渗透率小于0.1×10-3μm2的致密油藏的资源潜力,已成为安塞油田后期开发改造的主攻方向。借鉴北美致密储层的开发经验,针对鄂尔多斯盆地致密储层特性,按照"体积压裂"理念,在传统压裂方式的基础上改进创新,开展了混合水体积压裂技术攻关试验。通过混合水压裂,迫使天然裂缝张开,在主裂缝形成的同时,天然裂缝不断扩张,伴随脆性岩石的剪切滑移,实现对天然裂缝、岩石层理的贯通,形成较大的缝网系统,更大程度地扩大泄油面积,提高单井产量。现场实践对比表明,改造后裂缝体积增加40%,油井单井产油量提升30%。该技术为实现安塞油田致密油藏有效开发提供了技术支持。