煤层气井水力压裂压力曲线分析模型及应用

为了确定煤层气井水力压裂裂缝参数,应用连续性方程建立了基于动态滤失系数的压力曲线分析模型.采用有效应力原理研究了有效应力影响下渗透率和孔隙度的变化对动态滤失系数的影响,应用压力曲线分析模型对使用不同黏度压裂液的煤层气井进行了研究.结果表明:综合滤失系数随有效应力减少量增大呈指数形式增加;天然裂隙闭合以前,煤储层的滤失与压力相关,拟合压力的求取应在天然裂隙闭合以后;随着压裂液黏度的增加,裂缝的半翼缝长和压裂液效率增加,裂缝宽度减少,但压裂液效率增加缓慢;煤储层表现出压裂液的高滤失和低效率特征,动态滤失系数为原始值的22.65倍,压裂液的效率仅有13.1％,计算结果与煤储层压裂易形成短宽裂缝的理论相一致.     

煤粉源集合体对水力压裂效果的影响

煤粉颗粒在压裂液中发生"造浆"及"聚集"作用是影响煤层气藏水力压裂效果的关键.构造煤粉源集合体对压裂效果影响显著,研究结果表明:原位状态下,煤粉以构造煤粉源和原生裂缝煤粉源集合体两种形式赋存.前者体积在20~30m3之间,呈顺层和断层两种产状,其明显受煤储层小微构造的控制;后者规模很小,主要分布在内生裂隙缝间,其受煤变质程度和煤岩类型影响.煤层气完井期间,井筒附近构造煤坍塌扩径,构造煤粉源卸压膨胀,煤粉颗粒启动难度降低;压裂期间,在压裂液动压、紊流搅动作用下,煤粉颗粒均匀混合在流体中形成浆体;排采期间,回排的压裂液中煤粉含量较高,导致气井近井部位压裂裂缝及炮眼较早地堵塞,气井减产.而原生裂缝内煤粉在压裂液中通过颗粒疏水相互作用发生聚集,在压裂裂缝内形成堵塞,但堵塞程度较轻.稳定压裂液注入排量、减小流速,利用煤储层小微构造解剖技术预测构造煤粉源集合体发育部位能够降低近井部位堵塞的风险,改善水力压裂效果.     

压裂压后裂缝闭合模型及其应用

综合运用流体力学和岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立压裂压后裂缝闭合模型.通过模型求解分析裂缝闭合过程中井口压力的变化规律,给出裂缝闭合时间和支撑剂沉降距离的计算方法.实例分析和应用表明,低渗透储层人工裂缝自然闭合时间过长,支撑剂沉降距离较大,导致压裂液对地层和裂缝的污染严重,最终影响压裂效果,因此,压裂压后合理选择液体返排时机非常重要.     

安棚低渗裂缝性储层高温压裂液研究与应用

分析了安棚低孔、低渗裂缝性储层对压裂液的基本要求,确定了评价压裂液性能的实验温度,优化了稠化剂、胶联剂、破胶剂、助排剂等添加剂,形成了适宜于安棚油田的压裂液体系,该压裂液具有良好的耐温、耐剪切和延迟交联特性,携砂能力强、破胶彻底、伤害低,能够满足90～140℃温度地层压裂施工的需要.提出了变浓度压裂液优化设计技术,现场实施49井次,成功率91.3%,有效解决了高温裂缝性储层压裂易砂堵的难题.     

煤层气储层压裂水平井产能计算

煤层气作为一种重要资源，近多年来其研究和开发活动迅速增加。由于煤层气储层低孔、低渗特征，采用常规开采方法开发效果不佳。压裂技术和水平井技术是提高煤层气藏产量的有效方法。基于位势理论和叠加原理，建立了煤层气储层压裂水平井产能计算模型，考虑了煤层气储层非均质性、裂缝部分穿透储层、裂缝条数因素的影响。通过实例计算，分析了影响因素的敏感性。结果表明，煤层气产量与裂缝条数和穿透率成正比，每千米水平井段内合理的裂缝条数应不超过10条；裂缝穿透率宜控制在0．15之内，高于0．15煤层气井产量对穿速率则不敏感。     

高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究

为了研究煤层气井水力压裂后的裂缝扩展规律,以沁水盆地南部煤层气井为例,基于区内煤储层的物性特征和水力压裂工程实践,根据水力压裂原理,采用数值分析的方法,探讨了研究区的煤层气井水力压裂后的裂缝形态与裂缝展布规律,提出了研究区煤层气井压裂过程中的综合滤失系数计算方法,构建了高煤级煤储层水力压裂的裂缝扩展模型,并进行了验证.研究结果表明:区内煤层气井压裂后形成的裂缝一般扩展到顶底板的泥岩中,且以垂直缝为主,裂缝形态符合KGD模型.区内常规压裂井的裂缝长为47.8～177.0m,平均90.6m.裂缝缝宽为0.013～0.049m,平均0.028m.模型计算结果与实测值、生产实践较为吻合.     

砂砾岩储层压裂液滤失模型研究

砂砾岩储层由于砾缘缝和微裂缝较发育,压裂液滤失较复杂,时常导致压裂施工失败.结合砂砾岩储层特征,在认识砂砾岩储层压裂液滤失机理的基础上,将砾石含量和粒径与砂砾岩的裂缝体积联系起来,将压裂液滤失过程考虑为滤饼区、侵入区和双重滤失区,应用达西定律和双重介质流体渗流理论建立砂砾岩储层压裂液滤失模型.模型预测结果与实验测试的结果符合度较高,进一步分析表明砂砾岩的砾石含量和大小对滤失系数影响不大,压差、压裂液黏度和滤饼渗透率是影响砂砾岩储层压裂液滤失系数的主要因素,微裂缝发育程度是影响砂砾岩储层滤失系数的主要特征,提出增加压裂液的造壁性能和使用降滤失剂是降低砂砾岩储层压裂液滤失的有效措施.     

低渗气藏压裂技术应用研究

苏里格气田地层压力系数低,压后返排困难,常规的压裂施工对储层的伤害较大,影响压裂增产效果.通过全程液氮伴注,增加压裂液返排能量,可加快压后返排速度,降低压裂液对储层的伤害.经过优化施工工艺,优选低伤害、高性价比压裂液体系,形成了适合苏里格气田的压裂改造工艺技术.     

致密砾岩水力裂缝扩展大型矿场实验

砾岩储层由于砾石的存在而具有极强的非均质性,砾岩压裂成缝机理复杂．受限于岩样尺寸和实验条件,室内压裂物理模拟受砾石尺寸效应影响显著,裂缝扩展时间尺度小．为真实记录裂缝动态扩展过程,反映现场实际工况条件下的压后裂缝宏观整体形态,搭建一套超大尺寸(2.0 m×2.0 m×1.0 m)真三轴水力压裂矿场实验平台,通过万吨级应力加载装置、真实管汇和压裂泵车,实现现场真实工况条件下的砾岩水力压裂模拟．基于该平台,分析了水平应力差、压裂液黏度和单孔进液速率对砾岩压裂裂缝动态扩展过程和压后裂缝宏观整体形态的影响规律．实验结果表明,砾岩压裂趋于在井筒处形成“纵向缝+横切缝”的复杂多裂缝形态,远离井筒后,横切主缝扩展优势逐步显现,局部遇砾形成分支缝;12 MPa高水平应力差条件下,压后近井区域形成多缝竞争扩展的复杂裂缝带,横切主缝向远端延伸优势减弱;压裂液黏度低于50 mPa·s时,压后横切主缝扩展优势显著,当压裂液黏度高于50 mPa·s时,近井区域形成复杂多裂缝形态;单孔进液速率超过0.3 m³/min后,井筒处趋于形成多条纵向缝,易导致段间压窜．研究成果有助于深化认识砾岩储层...     

火山岩储层增产改造技术研究与应用

火山岩储层压裂增产改造是国内外面临的新课题,没有成熟的工艺模式,风险大、效果差.如何准确把握制约难点和研究实施有针对性的工艺方法,已成为火山岩勘探开发取得突破的关键.针对火山岩储层致密、低孔、低渗、微裂缝发育、自然产能低等特点,建立裂缝启裂与延伸模型,采用快速解释诊断、前置液降滤失和裂缝控制延伸技术,以及压裂液体系优选等工艺处理措施.通过对松辽和三塘湖盆地的现场试验效果应用,压裂成功率、施工规模及单井增产效果均取得明显的提高,推动了火山岩油气藏的勘探开发.     

超低渗透油藏水平井二次压裂技术研究与应用

华庆X油藏为典型的超低渗油藏,为了提高单井产量,采用以水平井为主的开发方式。但随着开发时间的延长和生产过程中压力、温度等环境条件的改变,部分水平井单井产量递减快,开发效益逐渐变差,急需要通过二次压裂恢复或提高单井产量。目前,国内水平井二次压裂尚处于起步阶段,为此,在通过对国外水平井二次压裂技术分析的基础上,结合华庆X超低渗油藏储层特征和水平井低产原因,开展了二次压裂增产潜力分析、工艺优化及配套管柱研发,形成了以“体积复压为主、加密布缝为辅”的老井二次压裂工艺技术。现场试验表明,6口井的增产效果明显,为超低渗改造水平井提高单井产量提供了技术借鉴。     

煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究

系统分析了重复水力压裂选井的主要影响因素,建立了重复水力压裂选井事故树模型;根据多层次模糊数学综合评价方法结合事故树模型,建立了煤层气垂直井重复水力压裂选井评价指标体系.根据评价指标体系,对沁水盆地东南樊庄区块部分产气效果不好的煤层气井能否对二次压裂进行评价.结果表明,该方法能较好地为现场煤层气垂直井重复水力压裂选井提供理论依据,投资风险大大降低.     

应力断料及其在破坏力学层面上断裂机理

应力断料是产生于八十年代初建立在断裂力学基础上的 ,能实现固体材料连续界面快速和规则分离的先进加工工艺方法。通过有色金属应力断料中的开拓性工作 ,从微细观层次上解释了应力切断断口上裂纹源的形成 ,以及裂纹扩展的物理过程 ;首次提出了变形局部化的形成与演化是材料准脆性断裂主要内因的新见解。还借助理论引伸出提高工件转速 ,以缩短圆棒件应力切断机动时间的构想     

安塞油田长西区低渗透油藏压裂增产技术研究

针对安塞油田长西区低孔隙度、特低渗透率、低含油饱和度和浅层低产的油藏特性,通过大量室内、现场试验研究,优选出适合的压裂施工参数,包括低温压裂液、裂缝支撑半径、前置液和砂液比。采用"深穿透、细分层、快排液"的矿场压裂方法,工艺成功率达99.4%,增产效果显著。     

拖市天然裂缝型低渗透油田压裂工艺及机理研究

采用岩石力学试验,可以求取拖市油田产层、隔层的物性参数,为压裂设计掌握基础资料。在生产中,用Kaiser效应测量对应地层的地应力大小,计算地应力剖面,是为了给压裂设计提供基础数据。同时,还要计算受地应力影响的近井摩阻、压裂液效率、裂缝闭合压力。计算结果与实验结果表明,拖市油田的水力裂缝在近井地带发生偏转,在这种情况下,裂缝的动态缝宽较小,水力压裂应以低砂比、长时间注入为原则,以便降低砂堵风险。     

体积压裂裂缝对地应力场干扰规律的研究

为了研究体积压裂在低渗透油藏的开发效果,采用有限元分析并利用Comsol对体积压裂过程中的地应力扰动进行模拟,分析了地应力的分布、裂缝长度、裂缝的净压力、简单缝和复杂缝对地应力扰动的影响,以及裂缝长度、弯缝与直缝的应力扰动及影响分析,获得了地应力扰动的影响因素与影响规律。研究表明:裂缝长度、裂缝净压力和裂缝形态是影响应力扰动的主控因素,应力扰动的幅度值与这些因素呈现正相关;同时建立了不同裂缝长度,最大和最小主应力扰动差值的图版,可用此图版来确定不同裂缝长度条件下复杂缝网产生的位置;直缝对弯缝的扰动值较直缝更小。     

国外清洁压裂液的研究进展

粘弹性表面活性剂（VES）基压裂液（又称为清洁压裂液（ClearFRAC)）的使用改变了传统聚合物压裂液对支撑剂的输送方式，可以消除残余聚合物对支撑剂充填层的堵塞，并能提高充填层的导流能力。总结和回顾了目前国内现有压裂液体系及存在的问题，对国外清洁压裂液的研究状况、理论基础、研究进展及井场应用情况进行了综述。井场应用结果及与瓜胶压裂液体系组分对比表明：清洁压裂液性能优于聚合物压裂液，具有高效、低伤害、配制简单的特点。最后对目前我国开展清洁压裂液的研究提出了一些建议。     

新场上沙溪庙致密碎屑岩气田整体压裂开发方案设计研究

为了解决川西致密碎屑岩气田存在的生产动态复杂,储量难动用,采速低,见产慢,稳产条件差,提高综合开采效益困难等问题和难点,通过研究和现场试验,认为采用整体压裂改造开发技术可以获得较好的产能和经济开发效果,建立了气,水三维二相三重介质低渗致密裂缝性气藏整体压裂模拟模型,模型中首次全面考虑了低渗致密气藏低速非达西型渗流和高速非达西型渗流的影响,结合地应力研究,对新场上沙溪庙致密碎屑岩气田整体压裂开发方案进行了设计研究;为低渗致密气藏患体压裂改造方案的编制提供了思路和工具。     

生物酶对低温低分子胍胶压裂体系破胶的作用

针对致密砂岩储层的地质状况和低温地层破胶难的问题,优选出低伤害、高效返排特性的压裂液体系,进行低温胍胶压裂液室内实验,分别研究了在温度40℃和45℃时,破胶剂中加入酶时压裂液性能方面的变化。结果表明,温度升高以及酶的加入都会加快破胶速度,初步实现了对低温地层致密砂岩储层压裂技术的突破,对于合理开发此类储层具有重要的指导意义。     

路44区块二次加砂压裂工艺的分析及应用

对于低渗透薄差层的改造,控制缝高是影响改造效果的关键因素。华北油田路44区块薄差层砂泥互层严重,上下隔层应力较弱,常规的加砂压裂工艺适应性较差,因此决定采用二次加砂压裂工艺。通过建立裂缝沿缝高扩展模型,论述了二次加砂压裂具有控制缝高的作用。并根据路44区块油井的地质参数和施工参数,利用FracproPT软件进行二次加砂压裂施工模拟,将其与常规加砂压裂对比,结果表明在加砂量相同的情况下,油井在二次加砂压裂后裂缝高度较小。最后结合数值模拟结果对加砂量、第二次注入前置液的比例、停泵时间和排量4个施工参数进行分析,确定出最佳的施工参数范围。研究对于油田现场二次加砂压裂的施工具有一定的指导意义,将研究结果应用于现场其他井中,增产效果较好。