郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验

郑庄煤层气田郑X井欲实施绒囊暂堵流体重复压裂转向,既形成新裂缝又不影响原缝生产,增加供气体积以达到满意产量。室内先用绒囊流体暂堵直径38 mm煤岩柱塞的中间人工剖缝,后用活性水测试绒囊流体暂堵剖缝承压能力达20 MPa,超过地层18 MPa的破裂压力,满足转向要求;绒囊暂堵流体伤害郑庄煤岩柱塞渗透率恢复值85%,满足原缝继续生产要求;现场利用混砂车和水罐建立循环,通过剪切漏斗配制密度为0.94～0.98 g/cm3、表观黏度为30～34 mPa·s的绒囊暂堵流体。先用活性水顶替检测原缝是否存在后,用排量为3.0～3.5 m3/h注入绒囊暂堵流体60 m3,停泵30 min油压稳定在12 MPa,表明绒囊封堵原缝成功。用活性水压裂液压裂,油管压力上升至18 MPa时出现破裂。微地震监测新缝方位为N13°W,相对于原缝N42°E转向55°。压后间抽2 h产气200 m3,是压裂前产量的2倍以上。采用微地震监测和对比压裂前后产量证明,绒囊可迫使压裂液转向压开新缝,且不伤害原裂缝,适用于煤层气老井重复压裂恢复生产。      

郑3X煤层气井绒囊流体重复压裂控水增产试验

郑3X煤层气井水力裂缝沟通含水砂岩层,导致了气井高产水、低产气。为此,利用绒囊流体封堵含水砂岩层和原缝,重复压裂压开新缝,降低气井产水量,提高产气量。室内测试结果表明,绒囊流体暂堵煤岩裂缝承压能力21 MPa,降低砂岩水相渗透率52.67 %,伤害煤岩基质渗透率恢复值87 %,满足转向压裂和堵水的性能要求。现场配制密度0.85~0.95 g/cm3、表观黏度40~60 mPa·s的绒囊流体80 m3。当绒囊流体成功封堵含水砂岩层和原缝后,再利用活性水进行压裂。排采结果表明,重复压裂后排水期和产气期的产水量分别降低79%和68%,而产气量提高44%,表明绒囊流体在郑3X井控水增产试验成功。绒囊流体具有良好的封堵能力和控水性能,能够实现水侵煤层气井堵水压裂一体化作业,提高煤层气开发效果。     

页岩储层水力压裂优化设计

含气页岩由间隙气和吸附气组成,水力压裂是提高这类储层有效动用的唯一手段.本文在分析研究页岩储层特征的基础上,对适合于页岩的水力压裂模型和工艺参数优化进行了分析研究.页岩储层天然裂缝和层理发育,储层流体主要是在层理及天然裂缝系统中进行,针对砂泥岩地层的水力压裂数值模型(包括全三维模型)不适用于页岩储层水力压裂分析.DFN离散裂缝压裂模型是基于连续均匀介质和多孔不连续非均匀介质力学理论的3D压裂数值模型,可用于模拟页岩和煤岩水力压裂中多裂缝、非对称缝和不连续缝,也可用于天然裂缝和断层发育地层中的不连续缝的模拟.在压裂工艺方面,对射孔方式、压裂液、支撑剂等进行了优选.研究结果也可用于裂缝性砂岩储层改造.     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。     

多裂缝煤岩储层水力压裂裂缝动态扩展研究

考虑多裂缝煤岩储层裂缝发育特性,基于简化的N-S方程和连续性方程建立了水力压裂裂缝尖端动态扩展模型。采用坐标变换的方法简化缝内流体连续性方程,计算得到多裂缝煤岩储层任意时刻压裂液的滤失速度。应用3D-CBMulti-Fracture软件,对山西某区块WS-10煤层气井水力压裂主裂缝及次生裂缝动态扩展过程进行研究。研究结果表明,当携砂液注入次生裂缝时间超过5 min后,压裂液滤失速度出现波动,随着裂缝尖端砂堵区渗透率增大,压裂液滤失系数增大;当次生裂缝砂堵区渗透率较小时,裂缝尖端变得短而粗,携砂液进入次生裂缝10 min后,裂缝最大宽度增加了2.2倍;增大裂缝尖端砂堵区渗透率,裂缝长宽比变化均匀,裂缝截面形状不会发生突变;当裂缝尖端砂堵区渗透率为0时,水力裂缝动态扩展体积误差为5%~25%。     

碳酸盐岩储层缝内暂堵转向压裂实验研究

顺北油气田碳酸盐岩储层非均质性强、连通性差,采用暂堵转向压裂技术可提高裂缝复杂程度,改善开发效果,但碳酸盐岩储层暂堵条件下的裂缝起裂扩展规律尚不明确。为此,采用改进后的三轴压裂物模模拟实验装置,进行了碳酸盐岩暂堵转向压裂实验研究。依次注入压裂液和加有暂堵剂的压裂液,分析了注入暂堵剂前后的施工压力曲线变化情况和暂堵转向压裂后的裂缝形态,从而明确了裂缝暂堵转向规律和实现缝内暂堵转向压裂的条件。研究表明,暂堵可增大裂缝复杂程度;为了实现缝内暂堵转向压裂,岩样内要发育有天然裂缝或层理面,同时暂堵剂能够进入裂缝内并实现封堵,使施工压力升高,从而实现新缝开启或转向。碳酸盐岩缝内暂堵转向规律研究结果为顺北油气田碳酸盐岩储层压裂改造提供了理论依据。      

绒囊暂堵转向压裂裂缝转向能力及其力学机理分析

现场已用绒囊转向剂实施造缝转向,其转向力学机理尚未研究。室内利用7枚?25 mm致密砂岩天然岩心人工造缝模拟压裂后初始裂缝,选择其中3枚注入绒囊转向剂实施封堵,利用三轴试验机测量7枚岩心径向应力-应变曲线,计算绒囊转向剂封堵后岩心水平应力差值5.33MPa,相对未封堵岩心水平应力差值8.57 MPa下降37.81%。绒囊转向剂封堵后岩心脆性系数0.45降至0.16,下降64.44%。实验表明,利用绒囊转向剂封堵裂缝可提高岩石整体强度,降低岩石水平应力差,为重复压裂后新缝转向提供力学环境。室内以300 mm×300 mm×300 mm大尺寸岩心模拟地层,在真三轴压裂模拟系统中利用胍胶压裂形成初始裂缝后,注入绒囊转向剂实施暂堵,再注入胍胶模拟二次压裂。测试二次压裂破裂压力相对初次压裂升高约10 MPa,剖开岩心定性观察暂堵后二次压裂岩心中新缝与初始裂缝方向差异明显,未封堵岩心中新缝与初始裂缝方向重合。研究认为,绒囊转向剂通过提高含裂缝岩石破裂压力,降低地层水平应力差值,增大新缝起裂角度,促使裂缝转向。     

大牛地气田测试压裂工艺技术研究与应用

测试压裂又称小型压裂试验,是通过进行一次或两次以上的小型压裂试验,同时采取与之相配套工艺技术措施（如阶梯升／降排量、携砂段塞、瞬时停泵、微脉冲试验等）,并对压裂压力进行分析来获取储层、裂缝的有关参数与射孔孔眼摩阻、近井筒裂缝迂曲摩阻等,如储层流体渗透率、压裂裂缝延伸压力、闭合压力、缝长、缝宽、压裂液造壁系数、压裂液效率等,从而制定和修改主压裂设计、科学指导压裂施工及为压后评价提供可靠的依据。     

碳酸盐岩储层加砂压裂改造的难点及对策

碳酸盐岩储层的储集空间复杂多变,天然裂缝发育,基质渗透率一般小于1×10-3 μm2,压裂改造是该类储层投产开发的一项关键技术。鉴于目前碳酸盐岩储层压裂改造成功率低,广泛调研了国内外碳酸盐岩加砂压裂的改造实例,分析认为压裂液滤失严重、储层可动流体饱和度低、缝高控制难、施工压力高、施工压力对砂浓度敏感是碳酸盐岩压裂改造的主要难点。从加强储层展布预测和测试压裂评价、降低压裂液滤失和消除多裂缝、利用酸预处理和加重压裂液降低破裂压力和施工压力、改进压裂液的抗剪切性能和携砂能力、优化压裂规模和优选施工参数等方面提出了相应的对策,对提高碳酸盐岩储层加砂压裂改造的成功率具有指导意义。     

井下低频水力脉动压裂技术及其应用

针对水力压裂施工中强化压裂液携砂、有效支撑裂缝、提高裂缝导流能力和降低施工压力存在的问题,提出了一种创新性的井下低频脉动水力压裂技术,分析研究了井下水力脉动对于水力压裂起缝、携砂和沿程摩阻的影响.理论分析和实验研究表明,低频水力脉动作用下,裂缝中压裂砂受到脉动作用影响,拖拽力和上举力的瞬态值急剧增大,压裂液携砂得到强化...     

The impact of cleats on hydraulic fracture initiation and propagation in coal seams

Cleats are systematic, natural fractures in coal seams. They account for most of the permeability and much of the porosity of coalbed methane reservoirs and can have a significant effect on the success of hydraulic fracturing stimulation. Laboratory hydraulic fracturing experiments were conducted on coal blocks under true tri-axial stress to simulate fracturing stimulation of coal seams. Fractures were initiated by injecting a water gel with luminous yellow fluorescent dye into an open hole section of a wellbore. The impact of cleats on initiation and propagation of hydraulic fractures in coal seams is discussed. Three types of hydraulic fracture initiation and propagation pattern were observed in this study: 1) The hydraulic fracture initiated and then grew along the cleat. 2) The hydraulic fracture initiated along a butt cleat or a fracture(natural or induced by drilling) oriented roughly in the minimum horizontal stress direction, then turned to propagate along the first face cleat that it encountered or gradually turned towards the maximum horizontal stress direction. 3) The hydraulic fracture initiated perpendicular to the minimum stress and, when it encountered a face cleat, tended to propagate along the cleats if the extension direction does not deviate greatly(20° as determined in this paper) from the maximum horizontal stress direction. When a coal seam is hydraulically fractured, the resulting fracture network is controlled by the combined effect of several factors: cleats determine the initiation and extension path of the fracture, the in-situ stress state dominates the main direction of the fracture zone and bedding planes impede fracture height growth.     

胶结型天然裂缝对水力压裂裂缝延伸规律的影响

为确定致密砂岩储集层中天然裂缝在水力压裂裂缝网络形成中的作用,采用渗流-应力-损伤耦合方法建立数值模型,并运用Monte-Carlo模拟方法,在数值模型中生成裂隙网络模型,研究天然裂缝方向、天然裂缝强度、水平主应力差、压裂液注入速率以及压裂液黏度对水力压裂裂缝延伸规律的影响。结果表明,天然裂缝与最大水平主应力夹角为30°~60°时,形成的水力压裂裂缝最为复杂。天然裂缝强度增大不利于分支裂缝和转向裂缝的产生,低水平主应力差条件下,天然裂缝展布方向主导水力压裂裂缝的延伸;在高水平主应力差条件下,应力主导裂缝网络的延伸;当水平主应力差为3.0~4.5 MPa时,水力压裂裂缝复杂程度最高,延伸范围最大。增大压裂液注入速率,会促进复杂水力压裂裂缝网络的形成;适当提高压裂液黏度,可以促进裂缝的扩展,但是当黏度过高时,裂缝仅在射孔周围有限范围内形成复杂裂缝网络。     

大牛地气田煤层失稳机理分析及对策

大牛地气田以山西组、太原组为目的层的水平井,在大斜度井段钻遇煤层,易发生井壁垮塌事故,严重影响了施工安全和施工进度。为了预防钻遇煤层发生垮塌事故,从煤层的层理结构、煤层的裂隙结构分析了煤层失稳的机理,并结合已完钻水平井工程及钻井液技术指标,分析得出了预防煤层垮塌的钻井液技术对策和工程技术对策。得出进入煤层段前50 m钻井液密度应稳定在1.24~1.26 g/cm3,避免上下大幅波动,钻井液滤失量应低于5 mL;控制起下钻速度不超过10 m/min,进入煤层钻井液应遵循大排量、低射流的原则。对以后山西组、太原组水平井的钻井工程设计、钻井施工及其他油气田煤层钻井垮塌问题,具有指导和借鉴意义。     

煤层不同类型裂缝应力敏感性实验——以阜新盆地煤样为例

煤层气井排水降压阶段普遍诱发裂缝应力敏感性,导致井周裂缝快速闭合、渗透性大幅下降,严重影响煤层气开采.为探索能够降低煤层裂缝应力敏感性、提高有效渗透率的增产改造措施,采集阜新盆地含方解石脉煤样,以原煤样、巴西劈裂煤样以及酸化处理煤样为实验对象,研究了天然裂缝、人工裂缝、酸化裂缝的渗透率及其应力敏感性.结果 表明:煤样中...     

煤层气水力压裂微地震监测技术在鄂尔多斯盆地东部M地区的应用

为探索研究二叠系下统太原组和山西组煤系地层水力压裂效果,以鄂尔多斯盆地东部M地区煤系地层太原组和山西组为例,以微地震井中监测为技术手段,实时监测压裂效果,结合微地震事件属性特征分析人工裂缝网络连通性,解决复杂区域裂缝网络控制问题,为煤系地层水力压裂过程中压裂方案设计与调整提供依据,并对施工过程质量控制提供依据。现场实施取得良好的效果,实时调整压裂方案,为煤系地层水力压裂和储层评价提供了依据和技术保障;利用井间应力干扰可以促成大范围裂缝带的形成和沟通,形成更大的裂缝体积和渗流通道,对产能的改善作用更加明显,提高开发效率。     

Hydraulic fracture initiation theory for a horizontal well in a coal seam

A series of experiments were performed to determine rock mechanical parameters related to hydraulic fracturing of coal.The effect of confining pressure and pore pressure on the strength of coal was studied.Experimental results show that the coal seam in the study areas has a relatively low elastic modulus,high Poisson’s ratio,high fragility and is easily broken and compressed.The coal seam is considered as a transversely isotropic medium,since the physical properties in the direction of bedding plane and orthogonal to the bedding plane vary markedly.Based on the generalized plane strain model,stress distribution for an arbitrarily orientated wellbore in the coal seam was determined.In a horizontal well,hydraulic fracturing was found to initiate in the coal seam mass due to tensile failure,or from cleats due to shear or tensile failure.For those coal seams with abundant natural cleats,hydraulic fracture initiation can be induced by any of these mechanisms.In this study,hydraulic fracture initiation criteria for a horizontal well in a coal seam were established.     

裂缝性页岩储层水力裂缝非平面扩展实验

开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,选取4块尺寸为400mm×400mm×400mm的下志留统龙马溪组页岩露头标本,来进行真三轴水力压裂实验和声发射监测,以便研究水力裂缝与天然裂缝的沟通行为。实验结果表明:水力裂缝遇到天然裂缝时可发生转向或者穿透天然裂缝,形成一种空间非平面裂缝网络;大开度、低胶结强度的天然裂缝容易导致水力裂缝转向,难以形成新的主水力裂缝面;水力裂缝穿透层理面时,流入到层理面上的压裂液呈椭圆状分布;水力裂缝从岩石本体起裂的方向上声发射点较集中,沿着天然裂缝扩展的方向上声发射点少。结论认为:1水力裂缝能否穿透天然裂缝与天然裂缝的开度、胶结强度有关;2裂缝性页岩储层水力压裂易形成空间非平面网状裂缝;3与主裂缝面相比,压裂液进入到层理面的体积较少。     

频率域薄储集层预测技术在煤系地层中的应用

下二叠统太原组和中二叠统山西组山2段是鄂尔多斯盆地东部气田致密岩性气藏的主要产气层,分别属于海陆过渡相和三角洲前缘相,砂体薄,横向规模小.太原组—山西组发育多套煤层,以山2段中下部4+5号煤层及太原组底部9号煤层最发育.煤岩波阻抗低,与高波阻抗砂泥岩地层形成强反射,屏蔽了砂泥岩之间的弱反射,应用叠前反演、地震属性等常规...     

微地震事件解释实例

微地震事件是储层对水力压裂的响应,其分布特征与压裂工艺、储层性质、区域构造应力等密切相关。因此,微地震事件解释须结合地质、油藏、工程等信息才能全面、准确地理解水力压裂裂缝延伸过程,提高压裂改造效果评价的可靠性及对储层和压裂工艺的认识,以指导井位部署和压裂设计。针对辽河探区Q1块和S268块三个微地震事件监测实例,利用微地震联合测井岩性分层、三维地震剖面以及三维地震数据相干体属性,探讨了影响微地震事件分布特征的因素,得到以下认识：1天然裂隙是影响微地震事件分布的重要地质因素,储层天然裂隙发育表现为微地震事件重叠,易于形成复杂的裂缝网络,储层天然裂隙不发育表现为微地震事件不重叠且集中分布,也可实现造长裂缝的目的,形成对称缝网;2对致密砂岩储层进行水力压裂时可将在全区稳定分布的煤层作为稳定隔挡层,控制缝高,提高改造效果;3进行井位部署时,要考虑邻近井的影响,采用合理的井间距和压裂工艺,最大限度地降低邻近井对压裂造成的影响;4地层变形形成的局部高应力区域可对水力压裂裂缝形成阻挡,影响改造效果,结合地震资料综合解释有助于微地震监测识别地层变形对压裂的影响。     

ú������ѹ���ѷ���չ���ɷ���

煤层中含有大量优质清洁的煤层气，通常使用水力压裂技术才能正常生产。由于煤层中含有大量天然裂缝，所以压裂时压裂液滤失严重、裂缝扩展极其复杂。因此，了解煤层气井压裂的裂缝扩展对于指导高效开采煤层气具有重要作用。通过统计分析中国石油在华北地区的5个试验区块的压裂施工资料，发现煤层压裂中地层破裂压力梯度集中在0.0144~0.053 MPa/m之间，施工压力普遍较高。使用井温测试法和大地电位测试法测量了煤层裂缝的方位和高度，分析发现：压裂后的煤层裂缝一般都穿越其上下隔层，最大时裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍；裂缝的长度大部分为50~70 m，形状基本以垂直裂缝为主，也有垂直裂缝和水平裂缝共生的情况，少数压裂井出现单翼垂直裂缝。裂缝方向存在着随机性，但在某方向上出现的概率较大，说明裂缝扩展是地应力、局部地层构造和煤层割理共同作用的结果。