长庆油气田CO2泡沫压裂工艺研究与现场试验

介绍了长庆油田低渗透砂岩油气藏CO2泡沫压裂的室内研究与现场试验情况,阐述了长庆油气田CO2泡沫压裂的施工工艺、施工参数、液体体系及试验效果.并通过对比,分析了该项新工艺在长庆油气田的适用性.     

CO2泡沫压裂优化设计技术及应用

针对苏里格低压、低渗透气藏常规水基压裂液压后返排困难,导致储层水锁伤害的问题,研究利用CO2泡沫压裂来降低压裂液滤失,提高压裂液返排率,降低对储层的伤害。有针对性地研究了CO2泡沫压裂优化设计技术,包括:CO2泡沫压裂起泡技术、酸性交联技术、变泡沫质量和恒定内相设计技术等。现场应用表明,长庆苏里格气田气藏应用CO2泡沫压裂技术,可大大提高返排率,缩短压裂液返排时间,降低压裂液对气层的伤害,提高压裂效果。     

长庆油田压裂工艺技术的现状及发展方向

压裂工艺技术是长庆低渗透油层试油、气配套技术的重要组成部分,也是提高单井产量和增加可采储量的关键技术,在长庆低渗、特低渗油、气田开发中具有特殊的地位.经过多年研究及现场试验与改进推广,形成了针对不同储层和油藏条件的一整套完备的增产措施技术模式,为实现低渗透油田高效勘探、经济有效开发提供了重要技术手段.通过对长庆油田压裂工艺的总结,探讨了油田压裂技术发展方向.     

深部气藏CO２泡沫压裂工艺技术

泡沫压裂工艺技术是低压、低渗、水敏性地层增产增注以及完井投产的重要保障，国外在泡沫压裂（特别是在CO₂泡沫压裂）的室内研究、设计以及施工技术、返排技术和压裂效果的现场评价等方面均已比较成熟。由于CO₂的特殊性质，其在压裂改造技术中所占的份额将越来越大，在深井压裂改造中亦是如此。我国有许多低压、低渗、水敏性地层以及投产多年的老井需要进行压裂改造。为此，系统地介绍了CO₂的基本性质、CO₂泡沫压裂的增产机理及CO₂泡沫压裂工艺技术，并对中原油田深部气藏的现场施工结果进行了详细地分析，所采用的CO₂泡沫压裂较普通的压裂改造效果更好，可作为低渗透气藏开发的一种有效措施。     

CO2泡沫压裂工艺技术在中原油田的实践

针对中原油田开发后期的低压、水敏油气层的特点，对CO2、CO2泡沫压裂液的主要特性以及CO2泡沫压裂工艺技术的主要特点进行了探索。CO2泡沫压裂设计应充分考虑温度和压力对CO2相态变化的影响，应优化施工管柱，最大限度地降低施工压力，应开发多种抗高温、酸性环境交联的压裂液体系，以更加适应中原油田CO2泡沫压裂施工需要。因泡沫压裂液滤失量小，所以施工排量不宜太高，一般以不低于3．2m^3／min为宜。在CO2泡沫压裂液、CO2泡沫压裂优化设计、现场施工质量控制等方面取得了较大的进展，在现场取得了较好的应用效果。     

陆相页岩气层的CO_2压裂技术应用探讨

中国陆相页岩气资源潜力较大。与海相页岩相比,陆相页岩气层具有厚度薄、脆性矿物含量低、黏土矿物含量高、压力低等特点,海相页岩气的开发技术(特别是压裂技术)并不完全适用。为此,针对陆相页岩气层的储层特征和压裂改造难点,分析了CO2泡沫压裂技术、CO2增能压裂技术和液态CO2压裂技术的特点,并在鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩气层开展了液态CO2压裂、CO2增能压裂应用试验。结果表明:纯液态CO2在2.0m3/min排量下可压开长7段页岩气层,压后排液迅速,24h后即点火可燃;同时,CO2增能压裂能显著提高压裂液返排速度和返排率,缩短排液周期,有利于陆相页岩气的勘探开发。此外,根据目前国内压裂设备和技术现状以及环保问题,提出了陆相页岩气层CO2压裂技术今后的应用和发展思路。     

致密砂岩气藏压裂工艺技术新进展

致密砂岩气是一种重要的非常规能源,但致密砂岩储层属于低孔低渗地层,在压裂增产改造过程中存在诸多问题。本文通过文献调研,从致密砂岩气藏地质特征出发,剖析了致密砂岩气藏压裂过程中存在的主要技术难点,并对当前致密砂岩气藏主流压裂技术进行了对比分析。结果表明,水平井裸眼滑套分段压裂和水平井无限级滑套分段压裂工艺技术最具发展前景。同时,建议将现有的致密砂岩气藏压裂工艺技术与CO2泡沫压裂、N2增能压裂等低损害压裂技术相结合,以达到压裂施工过程中储层保护的目的。     

CO2泡沫压裂工艺技术在川西低渗致密气藏的应用

新场气田上沙溪庙组气藏属中孔、低渗孔隙性储层,孔隙喉道小,水敏性较强,压裂液返排排驱压力高,压裂液返排困难,易形成水锁伤害,采用常规压裂工艺技术难以获得理想的增产效果;为此研究并现场应用了CO2泡 沫压裂技术,现场试验表明CO2泡沫压裂技术能减少进入地层的水基压裂液量,提供地层液体返排的能量,达到了压裂液自喷、快速、多排的目的,从而降低了压裂液对储层的二次伤害,提高了低渗透致密气藏的压裂效果。
     

低温气藏压裂改造技术研究与应用

针对低温、低压力系数气藏压裂存在的压裂液破胶时间长、返排效率低,压裂效果差等问题,研究开发了低温水基交联液氮增能泡沫压裂液体系。通过优化裂缝长度,采用低温活化破胶技术、液氮增能技术、多级支撑剂段塞等多项压裂工艺优化技术,探索出一条适合低温、低压力系数气藏压裂增产改造的工艺方法和配套技术.经现场应用取得了良好效果。     

二氧化碳泡沫压裂液性能研究

对低压、低渗、水敏地层采用CO2泡沫压裂技术,起到增产增注效果。泡沫压裂由于具有地层伤害小、返排迅速、滤失低、粘度高、摩阻低以及携砂能力强等优点,因而在以上储层的改造中得到了广泛应用。研究了影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素,如泡沫质量、温度、压力、稠化剂、酸性交联剂,并对CO2泡沫压裂液性能进行了评价。     

DFIT测试在长庆气田开发中的应用

与常规的小型测试压裂不同，流体注入诊断测试（DFIT）是通过关井阶段出现的拟线性流或拟径向流阶段求取储层压力，采用改进的梅耶霍夫方法（M-method）解释储层渗透率。以长庆榆林气田一口开发井为例，依据DFIT的技术原理和测试步骤，对该井测试压降数据进行解释分析，结果可信度较高，证明了该项工艺在长庆低压低渗油气田的可行性。     

深层气井试油压裂技术研究与应用

东濮凹陷深层气藏具有高温、高压、低孔隙度、低渗透的特点，使得度油压裂工艺难度加大。通过对过去深层气井试气压裂技术总结分析，并结合现有的先进理论有工艺技术，在深层气井的射孔技术上采用大孔密、深穿透、负压射孔方式，并附以高能气体压裂技术来解除井筒地带泥浆污染问题，降低压裂施工的破裂压力。在储层改造技术方面优选压裂方式、优化压裂设计、研制耐高温低伤害压裂液体系，在储层内压出深穿透、高导流的长缝，来达到增加产能的目的。对于深层气井采用常规抽汲排液技术不能满足要求，采用连续油管液氮排液技术解决这一难题。这些技术在濮深15井应用成功，进一步完善了东濮凹陷深层气井的试油压裂技术。     

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针对靖边区下古生界碳酸盐岩储层非均质性强的主要矛盾,以随机模拟建模为主要方法,对和气田靖边区地质研究和气藏描述成果进行量化转变,形成了包括构造模型、物性模糊和流体分布模型的长庆气田靖边区整体地质模型;以此模型为基础,进行储量的风险估计、归纳气井产能与地质情况的关系、提供井位优选的参考依据及提供气藏数值模拟的网络参数场。     

气井产能的影响参数敏感性分析

影响气井产能的因素多种多样,为了具体描述各因素对产能的影响,以长庆气田为例,利用气藏工程和数值模拟方法,从地层系数、产水、非达西流系数、地层压力、表皮系数等几个方面定量分析了各因素对不同储层条件下气井绝对无阻流量的影响程度。研究表明：地层系数是影响气井产能的主要因素;边界和地层非均质对气井产能影响很大;对于产水气井,应严格按照控水采气技术政策合理开采,避免水淹;随着非达西流系数的增大,气井产能不断降低;在气井的生产过程中,必须合理利用地层能量;当表皮系数由0增加到6时,其无阻流量为不受污染时的60％～70％。因此,防止储层污染、对储层进行有效改造、合理利用地层能量是获得气井高产的重要保障。     

Feasibility of Gas Drive in Fang-48 Fault Block Oil Reservoir

The Fang-48 fault block oil reservoir is an extremely low permeability reservoir, and it is difficult to produce such a reservoir by waterflooding. Laboratory analysis of reservoir oil shows that the minimum miscibility pressure for CO2 drive in Fang-48 fault block oil reservoir is 29 MPa, lower than the formation fracture pressure of 34 MPa, so the displacement mechanism is miscible drive. The threshold pressure gradient for gas injection is less than that for waterflooding, and the recovery by gas drive is higher than waterflooding. Furthermore, the threshold pressure gradient for carbon dioxide injection is smaller than that for hydrocarbon gas, and the oil recovery by carbon dioxide drive is higher than that by hydrocarbon gas displacement, so carbon dioxide drive is recommended for the development of the Fang-48 fault block oil reservoir.     

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长庆气田为低压、低渗气藏，压力系数低、非均质性强，气藏类型复杂，压裂液对储层容易造成伤害。为了降低伤害，在地质特征分析的基础上，对压裂改造中引起储层伤害的因素进行了分析研究。通过岩心伤害流动实验、电镜对比分析、压裂液残渣粒径分析等室内实验研究认为，储层压力系数低、稠化剂的大分子集团对储层造成的伤害是引起伤害的主要因素，而储层的敏感性伤害、压裂液残渣的伤害虽对储层造成一定的影响，但并不是造成伤害的主要因素。在伤害因素分析的基础上，还阐述了目前在长庆低压、低渗气田应用的CO₂压裂和液氮全程伴注技术取得了较好的效果，特别是液氮全程伴注技术已得到了较大范围的应用，排液周期进一步缩短、返排率显著提高，压后不能及时喷通的井明显下降。同时结合压裂液伤害的主要因素，提出了压裂液发展的新技术思路。     

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BJ石油服务（中国）有限公司（简称BJ公司）在苏里格气井进行了两口井的压裂试验，压裂液采用对低渗透低压气藏排液有效的CO₂酸性交联液压裂液体系，增稠剂采用羧甲基羟丙基瓜尔胶，交联剂采用有机锆交联剂；施工前进行小型测试压裂，确定储层的滤失系数、裂缝延伸速度、延伸压力、裂缝闭合压力等重要设计参数；施工设计中预前置液中加入纯CO₂，能增加溶解气驱的能量，CO₂可以起到冷却作用，达到降低储层温度的目的；在人工裂缝的尺寸方面采用了宽、短裂缝的设计,采用高强度支撑剂——陶粒提高缝长和改善导流能力，加大前置液量和提高末端砂比技术，前置液比例达到50%以上，而在后期的施工过程中，迅速将支撑剂浓度由200 kg/m2提至1000 kg/m2，施工过程中很好地运用端部脱砂技术；加强现场质量控制，对指导压裂施工具有较大的借鉴作用。     

超临界CO2开发页岩气技术

页岩气藏具有低孔隙压力、低孔隙度、低渗透率和高含黏土等特点,开发难度较大。为了降低页岩气藏开发成本,提高页岩气经济技术可采储量,需要一种新的高效页岩气开发技术。通过分析页岩气成藏、页岩储层、页岩气和超临界CO2流体的特性,结合超临界CO2喷射破岩试验结果和CO2、CH4与岩层吸附特性可知:超临界CO2喷射钻井能够在页岩层中获得较高的机械钻速,同时不会使页岩层产生黏土膨胀、水锁等效应;利用超临界CO2流体进行储层压裂改造,能使储层产生更多微小裂缝,有助于页岩气生产,最重要的是CO2与页岩的吸附强度高于CH4,CO2能置换吸附在页岩上的CH4,在提高产量和生产速率的同时,实现CO2永久埋存。因此,超临界CO2开发页岩气无论从技术上和经济上均具有较大优势,将成为未来页岩气高效开发的新技术。      

腰英台特低渗透油藏C02驱油井见气规律研究

机理研究和国外矿场实践表明,C02驱油可以大幅度提高低渗透油藏的采收率。在腰英台油田进行7注30采的CO2驱油试验,注气1a后,16口油井不同程度见气。针对试验区低孔、特低渗透、储层非均质性强、油水关系复杂的地质特征,结合油井见气前、CO2前缘突破到井口、气量稳定与上升、接近气窜前后和严重气窜等阶段的生产动态特征,系统分析了CO2驱油井的见气规律。研究认为裂缝发育方向上的油井优先见气,快速气窜;沉积微相是控制C02平面运移方向与速度的主要因素;同一沉积微相上,储层物性好的高渗带是C02黏性指进的重要影响因素。另外,紧密跟踪动态,建立腰英台地区油井的气窜标准,剖析了不同见气阶段生产特征的内在原因,给出气窜井与气窜井组的监测生产建议。     

非常规排液技术在长庆气田的应用

长庆气田具有典型的低压、低渗、低产特征。气井实施压裂、酸化等储层改造措施后,依靠产出气携持作用和地层能量进行排液很难达到预期效果。排液时间长且不彻底,容易引起储层二次伤害和影响正常试气生产,必须采取有效的排液技术排出积液,以提高气井产量和确保稳产。基于现场试验,提出了几种非常规排液技术的现场应用,分析了各项技术的可行性,同时开展了现场制氮气举排液试验,并评价了其应用效果;试验表明,油管注气憋压排液和套放排液法适于套压较低的气井;油套连通排液适于部分油放不通而套压较高的气井;现场制氮排液相对成本低,效果明显,值得现场进一步推广。通过试验研究,为同类气藏现场排液技术的应用和决策提供了一定的参考。