沁水盆地柿庄南区压裂后煤粉运移控制研究

压裂后返排是煤层气井压裂改造过程中非常重要的阶段,而确定合理返排油嘴直径是提高压裂液返排效率、减小储层伤害、提高煤层气产量的重要因素。通过建立煤粉和支撑剂在裂缝中的启动模型,优化压裂后返排的合理油嘴直径,从而通过控制裂缝中返排液流速,使脱落的自由煤粉被携带出裂缝,但不发生支撑剂回流。对影响返排阶段油嘴直径的因素进行敏感性分析,得到了返排时影响油嘴直径的主控因素。以柿庄南区块3号煤层参数为例给出了压裂后的排液制度,对于指导矿场压裂后排液有现实意义。     

长庆油田气田水平井酸化压裂中树脂球的应用研究

目前在长庆油田气田水平井酸化压裂中,使用实心钢球打滑套进行施工作业,在压裂完成后需要将压裂钢球返排出井口。由于实心钢球重量较大不易返排,且在高速压裂液推动下,钢球易损坏地面管线和阀门,影响气井放喷效果。树脂是工程塑料的主要原料,本文采用高强度工程塑料制作成压裂球,其具有强度高、重量轻、耐腐蚀等特点,通过厂内检测和现场试验证明树脂球满足施工技术要求,有助于提高气井返排质量。     

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。     

苏里格气田液氮助排工艺技术

苏里格气田储层物性差,单井自然产能较低,不经过增产措施改造就难以获得工业气流。该气田主要采用液氮伴注加砂压裂对储层进行改造,以达到增产增效的目的,因此,压裂后排液的时机与压裂后返排工作制度的确定直接影响着压裂改造的效果及该井的产能情况。根据经验,苏里格气田气井在压裂后停泵压力大于25MPa时需要关井使压力扩散,等压力降到25MPa以下时用油嘴或者针阀控制放喷。根据苏里格气田现场试验研究,提出了苏里格气田天然气井压裂的合理液氮泵注程序及适合于苏里格气田压裂后排液强化返排技术。     

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。     

川西水平井纤维加砂压裂工艺研究与应用

常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流现象严重、铺置效果不理想等问题。针对川西气田水平井压裂后压裂液返排效率低、支撑剂回流现象严重等问题,研制出可降解纤维及与之配套的纤维降解剂,形成了可降解纤维材料体系,以提高压裂液返排效率,改善裂缝导流能力,并防止支撑剂回流,改善支撑剂铺置效果,进而提高压裂改造效果。通过在川西气田水平井采用可降解纤维材料体系实施纤维加砂压裂工艺,有效提高了压裂后压裂液返排效率,减少了支撑剂回流量,改善了压裂效果,为水平井防支撑剂回流提供了借鉴经验。     

压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律研究

压裂液返排期间,由于支撑剂的回流返吐导致放喷油嘴磨损严重,不仅增加了更换油嘴的成本,而且影响压裂施工效果。为了延长放喷油嘴的使用寿命,基于光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元(FEM)的耦合方法,对压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律进行数值模拟研究。以磨损速率为判断标准,优化设计了放喷油嘴的内流道结构,优选了油嘴材料,探讨了支撑剂质量分数和粒径对油嘴磨损程度的影响。研究结果表明:放喷油嘴收缩段与直线段的过渡段和出口处的磨损最严重,优选油嘴的内流道结构为流线形,收缩段长度为25 mm,整体长度为42 mm,材料为陶瓷;随着支撑剂质量分数和粒径的增加,放喷油嘴的磨损速率均呈现先增大后减小的规律;优化的放喷油嘴耐磨性强,使用寿命长,可保证压裂液返排施工高效进行。研究结果可为高压高含砂条件下的耐磨油嘴设计提供参考。     

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。     

水力压裂后返排期间放喷油嘴尺寸的动态优选方法

根据物质平衡和流体力学原理,研究了水力压裂后不同尺寸放喷油嘴条件下井口压力随时间的变化--规律,计算了支撑剂的回流效应和考虑干扰时的沉降距离.由此,可根据不同的储层情况、压裂工艺参数条件和井口压力大小优选放喷油嘴的尺寸.模拟结果表明,井口压力越大,返排速度越小;反之,则返排速度越大.换言之,优化的油嘴尺寸是实时的、动态可调整的.这为压裂后选择合理的油嘴系列、保证整个放喷返排过程中,既能最大限度地提高返排率,又能最大限度地减少支撑剂的回流及提高水力压裂后的效果提供了可靠的依据和保障.     

压裂液返排期间放喷油嘴设计与工作寿命预测

压裂液返排期间支撑剂回流返吐导致放喷油嘴磨损严重,依靠经验选择更换油嘴时机,增加了更换油嘴的成本和劳动强度,影响压裂施工效果。基于光滑粒子流体动力学和有限元的耦合方法,结合磨损实验,优化了油嘴的内流道结构和关键参数,优选了油嘴材料,并利用基因表达式编程算法挖掘油嘴磨损的实验数据,建立了工作寿命的预测模型,编制了预测软件。现场应用表明,优化的放喷油嘴耐磨性强,工作寿命提高了75%以上;预测软件计算结果平均误差6.03%,对压裂液高效返排施工具有理论和实际意义。     

川西致密气藏裸眼水平井分段压裂技术

川西中浅层气藏致密、低孔、低丰度,裸眼水平井分段压裂是开发该类气藏的有效技术之一,但存在压裂参数难确定、压裂管柱下入难度大、水平段钻井液替出困难、压裂液返排效率低等问题。为此,在分析气藏特点和借鉴多级压裂经验的基础上,提出将裸眼水平段分成8~10段进行压裂,砂比优化为17%~21%;在注入前置液阶段采用支撑剂段塞处理近井效应,降低初期施工压力及形成多裂缝的概率;设计了可完全替出水平段钻井液的压裂管柱;制定循环钻井液、旋转管柱和给管柱加压的措施,保证压裂管柱下至设计位置;采用液氮伴注和大小油嘴交替更换的助排和返排技术,提高压裂液返排的速度和效率。XP105-1H井的裸眼水平段分成8段,采用以上技术和措施成功分段压裂;压后自然返排,返排率达95%;压后天然气产量6.441 2×104 m3/d,是相同层位水平井的2倍,天然气无阻流量达到23.168×104 m3/d。XP105-1H井裸眼水平段分段压裂的成功,可为类似致密气藏裸眼水平井分段压裂提供有益参考。      

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.     

胭脂红示踪剂在评价压裂液返排中的应用

针对川西地区SF气田近期部分水平井压后返排率和测试产量较低的问题,采用胭脂红示踪剂来评价压裂液返排情况。将胭脂红定量加入到水平井某一分段的压裂液中,通过检测返排液中胭脂红的含量来评价返排率。针对返排液中的杂质影响测量准确性的问题,建立简便可靠的比色卡法来判断返排液中的胭脂红浓度。在SF气田应用了4口水平井,定量描述了2口井的返排情况,定性判断另外2口井示踪压裂段液体并未返排。应用结果表明,胭脂红作为示踪剂能够定性/定量评价示踪段的返排情况,为水平井的压裂设计提供重要的理论依据。     

压裂返排技术优化

压裂后排液过程中,压裂液的返排速度、破胶黏度对支撑剂总回流量的影响很大.通过研究压裂液返排速度、破胶黏度对支撑剂总回流的影响,确定了压裂液的最佳返排速度及时机,建立了不同井口压力下的放喷制度,形成了完善的压裂助排技术.该技术主要包括超低界面张力助排技术、ADC自生氮化合物助排技术以及预制、伴注气体助排技术.     

气井压后出砂危害和尾追纤维技术控砂返出及增产效果评价

川西气井加砂压裂中,约50%的井在压后排液及生产输气初期出现支撑剂返出而严重刺坏油嘴、针阀、闸门等地面设施,并给测试及输气生产带来安全隐患。尾追纤维技术不仅能有效控制支撑剂在排液过程中或输气初期阶段随流体返出,还可以提高压裂液的返排速度和缩短排液时间而降低压裂液对储层的伤害,进而提高支撑裂缝的导流能力,获得显著的油气增产稳产效果。目前已在川西气井压裂中获得普遍应用,具有广泛的推广应用前景。     

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。     

大牛地气田纤维脉冲加砂压裂工艺

大牛地气田常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流、支撑剂沉降和支撑剂运移堆积导致部分气井压裂效果不理想的情况。为获得大牛地气田上古储层产能上的突破,在开展室内支撑剂沉降实验及砂团稳定性能试验的基础上,结合Fracpro PT压裂软件优化摸拟压裂设计和施工参数,在大牛地气田D66井区DPH-119井二叠系下统下石盒子组盒Ⅰ段进行了纤维脉冲加砂压裂工艺的先导试验。累计注入压裂液3 406.9 m~3,砂量342.6 m~3,液氮量192.9 m~3,纤维量1 573 kg。排液后期采用8 mm油嘴控制放喷求产,计算无阻流量6.53×104m~3/d。与同层位地质显示接近的DPH-128井相比,产量提高了15.1%,取得了较好的效果。该技术为大牛地气田气井的压后高产及高效返排提供了重要的技术支持。     

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。     

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．     

低渗油藏水平井低伤害压裂液技术

低渗油藏水平井开发是一项复杂而又有实际价值的工程技术。如何能更有效地利用水平井压裂化学配套技术来提高压裂效果,面临着诸多难题。如污染、支撑荆沉降速度控制、返排困难等。文章从水平井压裂的储层保护、压裂液的携砂性能以及分段破胶快速返排及强制闭合压裂配套技术方面进行了探讨,为改善水平井开发低渗透油田效果提供了技术支撑。