川西低渗致密气藏低伤害压裂技术研究及应用

川西地区重点勘探开发区块A气田遂宁组和B气田蓬莱镇组气藏由于前期压裂工艺技术的不配套,使得压裂施工成功率低、措施有效率低,严重影响了气藏的有效开发.压裂伤害机理研究表明,压裂过程中的伤害主要来源于压裂液和支撑剂造成的裂缝伤害,提出了压裂改造应从低伤害压裂液、压裂优化设计、返排工艺等多个方面降低伤害.研制形成的低稠化剂压裂液稠化剂浓度下降20%、伤害下降11.7%、残渣下降16%.在铺砂浓度实验、前期施工井评价和典型井的模拟和优化的基础上,确定了A气田遂宁组气藏和B气田蓬莱镇组气藏的最优压裂施工方案,形成了以线性加砂工艺技术、变粘压裂工艺技术、低砂比压裂工艺技术、多层压裂工艺、液氮+纤维高效返排等降低施工难度、实现低伤害压裂的配套集成技术.通过低伤害压裂技术的应用,使B气田蓬莱镇组气藏压后平均无阻流量由项目开展前的1.90×104m3/d上升到8.5137×104m3/d,使得A气田遂宁组气藏在2005年底提交天然气含气面积129.07km2,探明储量100.78×108m3,具备持续高速勘探开发的潜力.低伤害压裂技术在川西其它气田得到了推广应用,也为近期目标区块的勘探开发以及类似储层天然气的勘探开发提供了重要的经验和参考价值.     

多功能增效压裂液在川西中浅层气藏的研究与应用

川西中浅层气藏为典型的低渗、致密气藏,压裂改造是勘探和开发的主要手段.然而,随着川西坳陷低渗致密砂岩气藏开发的深入,储层品质逐渐降低,对原有的压裂液体系及改造工艺提出了更高的要求.研制的多功能增效压裂液具有表面张力低(＜25 mN/m)、破胶迅速、返排速度快等特点.选取同一井组的邻井进行产量对比,压后效果表明,应用井压后平均产量为3.4×104 m3/d,为邻井的1.8倍.多功能增效压裂液实现了低渗储层压裂的“快进快出”要求,减少了压裂液对储层的伤害,能有效地改造储层,增产效果显著.     

提高低压气藏改造效果的关键技术——以川西LD气田为例

川西LD气田为典型的低压低渗透致密气藏,该类气藏因地层压力低,加砂压裂改造时压裂液滤失量大,返排速度慢,返排率低,导致储层及裂缝受到伤害而影响改造效果,使依靠压裂建产的LD气田的稳产形势面临巨大挑战.通过室内实验,研制了低质量分数的稠化剂增能压裂液体系,降低了压裂液残渣对储层的伤害,结合储层地质特征,在液氮增能设计方法优选及施工关键参数计算方法研究的基础上,形成了液氮增能压裂技术,提高了压裂液的返排速率和返排率,最终形成了提高LD气田低压气藏改造效果的关键技术.现场10口井l8层的应用结果证实,气井返排速率明显加快,压裂后平均测试时间由前期的10 d缩短到2 d,气井见气点火时间明显缩短,平均产气量为0.7623×10(4) m3/d,比2008年增加了0.5495×10(4) m3/d,有效实现了低压气藏低伤害压裂,为低压气藏开发提供了有效手段.     

洛带气田多层系低压气藏压裂工艺技术研究及应用

洛带气田蓬莱镇组气藏储层具有储层敏感性强、压力低、层多但单层薄、储量丰度低等特征,采用常规压裂工艺储层伤害大、压裂液返排率低,压裂效果不好。 针对储层特征,攻关形成了以“低伤害强返排压裂液、优化施工参数、液氮助排、纤维防砂、高效返排、多层压裂”为核心的压裂工艺技术,在洛带气田蓬莱镇组气藏具有很好的适用性!现场应用取得了显著的改造效果,也为国内外类似气藏的压裂开发提供了有益借鉴。     

新型延迟自生热增压泡沫压裂液研究

随着川西地区中浅层气藏采出程度加深,地层能量逐渐降低,压裂液返排率下降,常规压裂技术已不能适应开发需要。为解决该问题,研制了具有低腐蚀低伤害性能、泡沫携砂性好、低滤失、返排速度快的新型延迟自生热增压泡沫压裂液,并进行了现场应用。实验结果表明,该压裂液体系压后返排速度快,见气早,施工工艺成功率为100%。该研究在一定程度上增加了川西中浅层压裂改造的增产有效性。     

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.     

高温防水锁低伤害压裂液技术

川西须家河组气藏具有埋藏深、温度高、储层具有中等水敏和强的水锁特征,且发育一定的天然裂缝,从储层特性和压裂工艺分析了对压裂液的性能要求,对研制出的XC须二储层120～140℃的压裂液体系进行了性能评价,该体系在120℃下,剪切210 min黏度为62.8 mPa·s,防膨率为81.25%,岩心伤害率为15%,滤失系数为8.4×10-4m/min-1/2,与常规压裂液体系相比,水锁伤害后渗透率恢复率提高了20%,性能达到国外压裂液水平。在X10井须二段应用,顺利完成83.2m3支撑剂的大型加砂压裂,压后开井排液10 h返排率为61%,31h返排率为81.3%,返排速度远高于同类井采用国外公司液体的情况（63 h的返排率为76%）,压后测试天然气产量2.140 2×104m3/d,水产量31.2m3/d（油压11.8 MPa,套压13 MPa）,增产明显。     

SF气田水平井分段压裂技术研究

SF气田蓬莱镇组气藏水平井分段压后平均测试产量为1.23×104m3/d,投产率仅46.%,个别井出砂严重堵塞油管,且平均返排率为58.2%,未达到预期开发效果。针对这种情况,亟待深入分析原因,通过深化储层 认识和实验研究,认为储层多为砂泥岩互层,非均质性严重,采用均质模型进行裂缝间距优化不尽合理;储层存在中等水敏、较强的水锁伤害导致常规压裂液储层适应性差;水平井分段压裂施工时间长、分段破胶难度大、返排制不完善是该气田水平井压后产量低、返排效果不理想的主要原因。为此,提出开展水平井液氮伴注、纤维防砂优化、研究各段压后储层增能情况,制定水平井合理的返排制度,在提高返排速率的同时达到防止支撑剂回流,降低储层伤害和安全风险的目的。     

自生热类泡沫压裂液在川西地区J3ｐ气藏的应用

川西地区J₃ｐ气藏温度低，压裂液破胶困难，甚至不能完全破胶，对储层伤害大，且容易引起支撑剂回流，降低裂缝导流能力和刺伤井口排液或输气油嘴，给测试及输气生产带来安全隐患；储层渗透率低，孔隙结构差，孔隙喉道微小，黏土矿物含量高，滤失极易导致储层伤害；气藏压力低，残液返排率低，对储层伤害大。自生热类泡沫压裂液能通过化学反应在地层中产生大量的热能和气体，使地层温度升高，促成冻胶压裂液快速而彻底破胶；产生的气体能形成泡沫，并优先占据储层岩石的孔隙和喉道而降低滤失；形成的高温气体具有自动气举作用，使残液返排率显著提高。因此，自生热类泡沫压裂液能有效解决低温低压气藏压裂改造中的储层伤害问题，应用于川西J₃ｐ气藏压裂改造效果良好，值得推广应用。     

多功能表面活性剂在致密气藏压裂中的应用

川西地区致密砂岩气藏低孔低渗、孔喉结构差、粘土含量高、水锁严重,且气田进入开发中后期,地层压力下降,造成压裂过程中储层易伤害,压后返排效果差。为此,在压裂液中加入了一种具有起泡性能优良、表面张力低、防膨性能好等诸多优点的多功能表面活性剂,大大降低了压裂液对储层的伤害,促进了液体的返排。该压裂液现场应用返排率和返排速度均有显著提高,增产效良好。     

低伤害压裂液在苏里格气田东区水平井的应用

2010年,苏里格气田东区开始水平井开发试验,由于储层地质条件差,对伤害更为敏感,且多段改造沿用中、西区的常规羟丙基压裂液体系,裂缝和储层伤害大、压后返排困难,压后测试平均无阻流量仅为3.88×104m3/d,改造效果十分不理想。2011年,在前期大量室内研究和现场试验的基础上,分别应用羧甲基胍胶压裂液体系、低浓度羟丙基胍胶压裂液体系、阴离子表面活性剂压裂液体系等三种低伤害压裂液体系开展了8口水平井压裂试验,现场施工顺利,压后返排快,测试平均无阻流量31.63×104m3/d,增产效果明显。低伤害压裂液的试验成功为苏里格气田东区水平井储层改造开辟了新的方向,为苏里格气田增产增效奠定了基础。     

深层气藏压裂改造降低施工摩阻技术

川西深层气藏属于深—超深、致密—超致密砂岩气藏,储层具有破裂压力高和延伸压力高的特点,经过分析,降低施工摩阻是降低施工压力的有效手段。通过施工管柱合理配置、注入方式优化、纤维加砂、延迟交联压裂液、支撑剂段塞等方式,形成了深层气藏压裂改造降低施工摩阻工艺技术体系,并在LS1井进行现场应用。采用多级段塞、小粒径陶粒、低砂比、低伤害压裂液、纤维加砂等降低施工摩阻集成技术,近井摩阻降低了9.47 MPa,弯曲摩阻降低了7.61MPa,同时延程摩阻降低了4～5 MPa,成功完成了80 m3加砂压裂改造。压后日产气1.098 0×104m3/d,日产水为10.7 m3/d。     

CT低伤害压裂液的研制及应用——广安002-X36井压裂增产效果分析

广安002-X36井是四川盆地广安构造带上的１口斜井,具备实施超大规模加砂压裂施工的条件。针对该井的储层特点和大规模加砂压裂施工工艺要求,以CT低伤害压裂液体系为基础,通过对交联剂的优化研究,采用M5500黏度计对压裂液冻胶进行长时间剪切实验,成功得到耐长时间剪切的压裂液配方。优化后的压裂液具有抗剪切性能强、耐长剪切、破胶快速彻底、返排迅速等特点,现场施工6 ｈ23 ｍｉｎ,液体质量稳定。加砂压裂施工前测试气产量0.65×10_⁴ m³/d,压裂后测试产量39.3×10⁴ m³/d,取得了显著的增产效果。此次现场施工结果表明,CT低伤害压裂液能满足四川盆地上三叠统须家河组储层特别是广安区块大规模加砂压裂增产作业的需要。     

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寻找大型气田是四川天然气开发中一个带有关键性的问题。四川地区天气然气藏类型很多,各具特点。对于碳酸盐岩气藏来说需要寻找区域性裂缝气藏,以及孔隙(或微裂隙)发育较好的气藏,或者相当大的潜力可挖。孔隙型气藏将是一个重要的勘探方向。要加强区域巨型压裂技术的研究以解决致密气藏的开发和开采问题。在四川盆地中往往有上下气藏互相叠置的现象,研究这类多气藏气田的开发是一个很重要的问题。在四川盆地中无论在区域上还是剖面上都还有很多空白有待进一步研究。四川的天然气有着良好的远景。     

普光气田多级交替注入闭合酸压技术及其应用

由于普光气田飞仙关组、长兴组碳酸盐岩储层具有高温、高压、岩性致密、非均质性强和天然裂缝发育等特点,常规酸压技术难以实现酸压深度改造。为此,在分析普光气田储层特点的基础上,建立了多级交替注入闭合酸压酸液指进程度评价模型,开展了针对多级交替注入闭合酸压技术影响因素的实验研究。结果表明:①交替注入的级数越多,酸蚀裂缝导流能力越高,但需要根据现场施工条件进行优化调整;②稠化酸作用后的酸蚀裂缝导流能力高于普通酸;③排量越大,裂缝的导流能力越高;④采用闭合酸压技术能够有效提高酸蚀裂缝导流能力。该技术在普光9井实施后,产气量由酸压前的10.32×104m3/d增至123.86×104m3/d,增产效果显著。截至2010年6月,对普光气田的5口新钻井实施多级交替注入闭合酸压投产,平均无阻流量高达621.8×104m3/d。     

平湖油气田八角亭构造BG1井低产分析及储层改造

BG1井为平湖油气田八角亭构造一口气井,该井于2006年11月完钻并投产P11层。投产初期BG1井的产能较高,天然气产量最高达到10×104m3/d,但产量下滑迅速,后虽补开P12层,但产量并未有起色,不久产量便下降至数千方。结合地质认识、油藏开发特征以及压力测试等资料进行分析研究,明确了BG1井产量下滑是受储层非均质性、凝析油反凝析、地层水不配伍等多重因素影响。根据方案对比,提出了解堵和压裂联做方案。并于2008年9月对BG1井实施了压裂改造措施,基本解决了井筒附近的污染,产量恢复至3.5×104m3/d,对东海低渗透储层的改造具有借鉴意义。     

低渗气藏低伤害压裂液技术研究与应用

根据中原油田文23和户部寨气田储层低渗、低压、中高温等特点,研究了适应该储层的低伤害HB-99有机硼交联压裂液和预前置液。通过对HB-99有机硼压裂液的延缓交联、自动破胶、热剪切稳定性、剪切后黏度恢复、表面活性、滤失、残渣含量以及对岩心伤害等性能评价,证明该压裂液延缓交联能力强,剪切后黏度恢复率高,滤失低,破胶水化彻底,残渣含量低,表面活性高,能防止黏土膨胀,对地层损害小。现场10井次试验表明,应用低伤害HB-99有机硼交联压裂液,施工成功率为100%,平均日增天然气28.3×104m3,增产效果显著。     

不动管柱多层分层加砂压裂技术及其应用

针对川西中浅层气藏低渗低孔,纵向上多层系、多砂体叠置等特点,开发了不动管柱多层分层加砂压裂工艺。确定了适应不同储层温度的低伤害压裂液配方,各配方低伤害压裂液均具有较好的抗剪切性能,对岩心伤害率仅4％～12％;不动管柱多层分层加砂压裂工艺可一次性完成三层甚至四层分层压裂,其配套低密度钢球及捕球工艺可大大减少因钢球留在井内对天然气产量和后期作业的影响。该技术现场应用于三层或四层分层13井次,单井平均加砂量92．5m^3,返排率均达62％以上,低密度钢球捕获率72．4％,压裂前平均天然气产量0．3529×10^4m^3／d,压裂后平均天然气产量11．6698×10^4m^3／d,增产效果显著。该技术为同类气藏的高效开发提供了依据,具有较好的推广应用前景。     

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??Deep shale gas reservoirs buried underground with depth being more than 3 500 m are characterized by high in-situ stress, large horizontal stress difference, complex distribution of bedding and natural cracks, and strong rock plasticity. Thus, during hydraulic fracturing, these reservoirs often reveal difficult fracture extension, low fracture complexity, low stimulated reservoir volume (SRV), low conductivity and fast decline, which hinder greatly the economic and effective development of deep shale gas. In this paper, a specific and feasible technique of volume fracturing of deep shale gas horizontal wells is presented. In addition to planar perforation, multi-scale fracturing, full-scale fracture filling, and control over extension of high-angle natural fractures, some supporting techniques are proposed, including multi-stage alternate injection (of acid fluid, slick water and gel) and the mixed- and small-grained proppant to be injected with variable viscosity and displacement. These techniques help to increase the effective stimulated reservoir volume (ESRV) for deep gas production. Some of the techniques have been successfully used in the fracturing of deep shale gas horizontal wells in Yongchuan, Weiyuan and southern Jiaoshiba blocks in the Sichuan Basin. As a result, Wells YY1HF and WY1HF yielded initially 14.1×104 m3/d and 17.5×104 m3/d after fracturing. The volume fracturing of deep shale gas horizontal well is meaningful in achieving the productivity of 50×108 m3 gas from the interval of 3 500–4 000 m in Phase II development of Fuling and also in commercial production of huge shale gas resources at a vertical depth of less than 6 000 m.