气井裂缝出砂临界产量模型研究及应用

长庆榆林气田上古压裂气井在生产过程中，不同程度裂缝出砂，造成了极大安全风险。不同气井，压裂施工参数厦规模不同，其裂缝出砂临界产量就不相同。本文通过假设压裂裂缝中支撑荆堆积方式，取支撑剂为研究对象进行了受力分析，经过严格的数学推导，得出了气井裂缝发生破坏时．出砂临界产量与井底流压之间的关系．结合实际推导了气井裂缝出砂临界产量数学模型，并进行了应用计算。这些佘式的推导，对搞清压裂气井裂缝出砂临界产量。实现压裂气井不采取防砂措施下的合理配产有着重要的指导意义。     

压裂气井出砂临界产量确定方法研究

压裂气井在生产过程中,如果配产不合理将会导致出砂,引起产能下降,最终影响压裂效果。以往建立的压裂气井裂缝出砂临界产量公式没有考虑裂缝闭合压力的作用。综合考虑闭合压力、生产压差、支撑剂的类型以及裂缝的几何形态等对气井裂缝出砂的影响,通过对支撑剂受力分析,对以往的临界产量公式进行了改进,推导出了新的裂缝出砂临界产量公式,并对影响因素进行了分析,为防止压裂气井出砂提供了依据。图1参8     

气井临界出砂产量模型研究

天然气在开采过程中常常由于产量过大造成出砂 ,不同的储层具有不同的临界出砂产量 ;本文通过岩石力学及断裂力学的相关知识 ,对岩石的受力状况进行了分析 ,经过严格的数学推导 ,得出了岩石发生破坏时 ,多孔介质中的孔隙压力与井底流压之间的关系 ;并结合试井产能公式 ( μZ) -p及的关系图推导出了达西与非达西两种流动状况下气井的临界出砂产量公式 ;此外 ,文中还对公式在使用中应注意的问题进行了说明。这些公式的推导必将对纠正目前普遍存在的盲目追求产量的误区产生深远的影响     

高压高产气井预防砂刺的综合措施研究

压裂井在施工后期进行排液测试及采气过程中,常有支撑剂回流造成刺坏地面流程的情况发生。通过对川西高压高产气井支撑剂回流出砂的调研分析,找出了影响压裂井出砂的主要原因是工程因素和地质因素,针对排液措施不当、压裂液破胶不完全、裂缝未充分闭合、顶替液量不足和输气流量突然变大等工程因素可采取相应的工艺措施加以解决;对于地层疏松等地质因素造成出砂可以从提高支撑剂在人工裂缝中的固定强度入手。提出了2种有效提高支撑剂充填层稳定性的技术——纤维支撑剂和树脂涂层支撑剂技术。通过在川西气田的现场试验,表明这2种技术能有效减少压裂井支撑剂的回流返吐,从而保障气井的正常采输和生产,提高了压裂增产效果,具有较好的经济效益和安全环保效益,在川西致密砂岩气藏领域具有良好的推广应用前景,为今后川西气田开展加砂压裂新工艺、新技术提供了可靠的参考资料。     

压裂气井出砂机理研究

油田上普遍使用水力压裂增产技术来提高低渗透性气藏的产量,否则,气藏便会失去商业开采价值。然而,经过压裂施工后,发现有支撑剂回流到地面,导致气井出砂严重。这不仅将造成生产设备严重损坏,而且会严重降低支撑裂缝的导流能力,引起气井产量的大幅度下降,从而减少了由增产措施所带来的经济收入。文章以长庆气田榆2 6 - 12井为例,根据岩石力学理论,采用三维压裂模拟设计软件,研究了压裂气井的出砂机理,从而为压裂气井的出砂提供了理论依据     

加砂压裂气井产量预测的一种新模型

本文利用数理统计方法，通过对川西某气田中加砂压裂气井生产规律的研究，对参考文献[1]中所提到的加砂压裂井产量预测模型提出了修正,修正后的模型考虑了气井生产过程中流动压力的变化对产气量的影响等人为因素，所作出的产量预测结果具有较高的精度。     

页岩气井临界出砂产量预测方法

页岩气井出砂会降低裂缝的导流能力,进而降低气井产能,同时会造成砂堵和冲蚀,影响气井安全。针对该问题,提出了一种页岩气井临界出砂产量预测方法。首先,以页岩气井裂缝临界出砂流速实验为基础,分析了导致裂缝出砂临界流速差异的原因。然后,结合气井裂缝中支撑剂质量和裂缝半长,计算得到页岩气井在不同裂缝闭合压力下的临界出砂产量。最后,利用渝西某区块龙马溪组深层页岩气井现场观测结果对该方法进行了验证。结果表明：支撑剂和裂缝的稳定性在不同闭合压力阶段存在差异,闭合压力较低以及岩板破裂导致平衡被打破时,临界出砂流速相对较低;不同支撑剂类型对应的裂缝临界出砂流速的范围也存在较大差异,复合压裂砂支撑裂缝的临界出砂流速整体相对较大,有利于预防气井出砂。实例区块15口井中有6口井预测出砂,与实际生产现象一致。该方法对于优化页岩气井早期配产具有重要意义。     

低渗压裂气井出砂产量确定方法研究

我国有大量低渗透气田,这类气藏自然产能极低,需要压裂后才能进行生产,若压裂后配产不合理,将导致出砂、裂缝闭合等不利情况,达不到增产的目的。根据低渗透气藏的这一特点,运用质点动力学方法,建立裂缝中存在压裂砂情况下的临界气流速度公式,研究保持压裂裂缝导流能力的最大生产产量的确定方法,为矿场合理生产奠定基础。     

出砂气井携砂产能研究

疏松砂岩气藏在开采过程中容易出砂,采取完全防砂的方式进行开采,既增加了气井的成本,又降低了气藏的开发速度.为此,提出疏松砂岩气藏采取允许地层适量出砂的开采方式.通过对井筒中固体颗粒的受力分析,建立了颗粒的力学平衡方程,并由此得到了气井携砂的临界产量公式.经过实例分析证明,所推导的临界携砂产量公式较为准确和适用.     

低渗气田压裂气井合理产量的确定

低渗透气藏如果压裂后配产不合理,将导致出砂、裂缝闭合等不利情况,达不到增产的目的。综合考虑影响低渗压裂气井出砂产量的各方面因素,运用质点动力学的方法,建立了裂缝中存在压裂砂情况下的临界气流速度公式,只要气井产量小于该临界产量就不会破坏裂缝中的支撑砂粒,能使裂缝保持长期的有效性。得出裂缝宽度、裂缝高度、支撑剂砂粒直径、支撑剂砂粒密度及气体密度是影响压裂气井产量的因素。研究了保持压裂裂缝导流能力的最大生产产量的确定方法,能使裂缝保持长期的有效性,为矿场的合理生产奠定基础。通过对Cq气田某井的计算分析,表明所建立的模型是正确合理的。     

YQ探区气井压裂砂堵分析与对策研究

压裂是低渗透油气藏开发的有效手段,而砂堵往往制约着油气井压裂的成功实施,影响油气田的开发和产能建设。通过对YQ探区气井压裂施工曲线的分析,将砂堵分为近井筒砂堵和地层内砂堵两种形式。分析认为造成近井筒砂堵的因素主要是地层因素、射孔与井斜因素和压裂液性能等,而造成地层内砂堵的因素主要有隔层效果、储层物性因素、施工因素及天然裂缝等。针对造成两种形式砂堵的具体原因提出了合理的解决对策,为指导以后的压裂设计和施工提供了依据。     

无碱二元体系在孤东七区油藏流变性和界面活性分布

为更好地揭示无碱二元体系在油藏中性能损失规律,结合胜利孤东七区非均质强、储层结构疏松等油藏条件,在不同长度岩心中开展二元体系溶液渗流实验。通过进行聚合物溶液对表面活性剂界面活性以及表面活性剂对聚合物溶液黏度的影响来研究两者间的相互作用;并在不同长度岩心出口端取采出液,测试不同位置处黏度与界面张力的变化研究该二元体系溶液在近井和油藏流变性和界面活性分布特征。结果表明:加入聚合物溶液后,二元体系界面张力变化规律与单一表面活性剂相似,但使油/水界面张力达到超低时间要长;表面活性剂对聚合物溶液黏度影响不大,二元体系能保持良好的增黏特性;渗流开始时,二元体系A和B黏度保留率较单一聚合物溶液要高,而界面活性主要损失在近井地带（相对距离0~20%）,并在相对距离60%~100%处达到稳定;渗流达到稳定时,二元体系黏度保留率在0~20%处从100%降为84.2%,并在油藏深部分布均匀,受到相对距离的影响不大,二元体系与油滴间的界面张力在60%时达到稳定。     

考虑实际气体达西流动的气井出砂预测模型

结合流体力学与岩石力学知识,以Mohr-Coulomb岩石破坏准则为基础,建立了考虑地层孔隙流体渗流作用与实际气体达西流动规律的裸眼气井出砂预测模型。利用数学方法解析求解,得出裸眼气井临界井底流压计算公式;引入地层稳定性指数概念,分析了地层孔隙流体压力、地应力、岩石抗压强度对地层稳定性的影响。结果表明,储层地应力增大、地层孔隙流体压力减小、岩石抗压强度减小,临界井底流压增大,地层稳定性指数减小,地层趋于不稳定,易出砂。     

致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用

针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型,以提高储层整体渗流能力为目标,优选了裂缝起裂次序、裂缝间距和射孔参数,通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明:优化后的水平井压裂8~13段,每段内射孔2~3簇,每簇长度为0.5 m,相同压裂段内簇间距为30~60 m;采用中间为12~16孔/m、两端为16~20孔/m的变密度射孔,优化排量为3.5~6.5 m³/min;采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5.3×10⁴m³/d,较优化前有明显提高,取得了显著的经济效益,为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借鉴。     

脱砂压裂井出砂预测研究

建立了脱砂压裂井井眼围岩压实带分析模型,利用塑性应变准则对压裂前、后油井出砂进行了有限元模拟,定量分析了压实带各参数对油井出砂临界生产压差的影响规律.研究表明:压实带的弹性模量及内聚力是影响井眼围岩应变的重要参数,弹性模量及内聚力的增加均可在一定程度上降低井眼围岩的等效塑性应变,提高油井临界生产压差;泊松比变化对围岩应变的影响可近似忽略不计;压实带内各参数的综合作用可显著改善井眼围岩的稳定性,明显提高油井出砂临界生产压差.     

页岩油气水平井压裂技术进展与展望

通过对"十三五"以来国外页岩油气储集层水平井压裂技术进展的系统总结,阐述了水平井压裂技术在页岩油气储集层多层叠置立体开发、小井距密井网布井、水平井重复压裂、施工参数优化与降低成本方面的新特征;结合中国页岩油气水平井压裂技术需求,论述了水平井压裂技术在多裂缝扩展模拟、水平井压裂设计、电驱压裂装备、可溶化系列工具、低成本入井材料与工厂化作业方面的新进展。在此基础上,结合非常规页岩油气"十四五"规划对水平井压裂改造技术的需求分析,提出了7个方面的发展建议:(1)强化地质工程一体化联合研究;(2)深化页岩储集层改造基础理论及优化设计技术研究;(3)完善大功率电驱压裂装备;(4)研发长井段水平井压裂工具及配套作业装备;(5)加强水平井柔性开窗侧钻剩余油挖潜技术攻关;(6)发展长井段水平井压裂后修井作业技术;(7)超前储备智能化压裂技术。     

高温高压气井测试地层出砂的评价方法

随着石油勘探开发技术的发展和勘探领域的扩大,高温高压气藏、含硫油气藏、凝析油气藏等相继得到开发,而高温高压气井地层测试出砂问题广泛存在于国内外各油田,目前国内外更多的是从防砂工艺和出砂预测做文章,为了及早地控制地层出砂,文中着重从测试压差方面给出地层出砂的一些评价方法,如从抗压强度法、井口油压法、剪切强度法以及射孔流速法上来评价。     

黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能

克服单纯应用黑油模型模拟水平井水力压裂裂缝计算油井产能方法繁琐的弊端,将压裂设计软件与黑油模型相结合进行水平井分段压裂产能预测,首先应用压裂数据软件进行水平井分段压裂设计,模拟水力压裂裂缝各个参数,然后生成数据文件输入到黑油模型中进行处理,通过黑油模型进行油藏基质、裂缝周围的网格细化,准确捕捉裂缝形态及在其各个不同位置处的流动参数,模拟多层、多相流流体流入裂缝和从裂缝流入井筒的流动,分析裂缝几何形态、导流能力、裂缝位置、间距、裂缝夹角、基质渗透率等参数对产能的影响,模型中考虑了压裂液返排过程,这对低渗油气藏水平井压裂产能预测尤为重要。     

水平井整体压裂软件开发与应用

目前的水平井压裂仅立足于单井,没有考虑注水和井网的影响,仅仅以提高水平井单井压裂的产能为目的,具有很大的局限性。以提高整个区块的采收率为目标,以整个油藏为研究对象,建立了水平井整体压裂理论模型,充分考虑水平井、直井联合布井的情况,设计了多种水平井、直井联合布井井网,开发了一套水平井整体压裂优化设计软件。在优选水平井整体压裂井网基础上,考虑不同的水平段长度,对裂缝条数、裂缝长度、导流能力、裂缝间距、裂缝不对称分布等参数进行了设计,得到了最佳的裂缝参数,并预测了压裂水平井的生产动态（日产量、累积产量、含水率、采出程度等）。该方法和软件对提高油田水平井整体压裂效果具有一定的指导意义。     

页岩气井井筒完整性若干研究进展

在页岩气开发工程中遭遇了井筒完整性问题，主要包括页岩气井水泥环密封失效引起的环空带压问题和页岩气井压裂过程中的套管变形问题。基于目前已有的相关研究成果，总结分析了页岩气井井筒完整性失效问题的相关研究进展情况。随着国内外学者对页岩气井压裂过程中套管变形研究的逐渐深入，认为页岩气井套管变形的主要影响因素包括压裂过程中的温度应力、储层非对称压裂、固井质量差及断层或裂缝滑动等。其中，压裂过程中断层或裂缝滑动造成的页岩气井套管剪切变形机理已经受到越来越多的研究人员关注，并提出可以通过提高套管强度和固井质量、避开断层或裂缝滑动区域来有效降低套管变形的技术对策。页岩气井水泥环密封失效主要由套管内压变化和套管偏心引起的水泥环屈服破坏、界面裂缝引起的窜流等问题造成的，通过采用膨胀水泥、柔性水泥及环空预应力等技术措施可有效减小水泥环密封失效的风险。通过优化设计页岩气井的特殊水泥浆体系，对于有效提高页岩气井水泥环密封完整性具有重要意义。考虑到水泥浆固井密封能力的局限性，还可以附加考虑在井眼环空局部采用机械密封方法达到密封完整性要求。关于页岩气井井筒完整性的研究结果，对于通过体积压裂完井的其它非常规油气井工程相关设计控制也具有重要的参考意义。