川西中浅层水平井分段加砂压裂改造技术

针对川西低渗透气藏高温、高压、储层品质差、气井控制半径小、产量递减快、气藏整体采收率低等问题,在对水平井分段压裂适应性分析基础上,将常规水平喷射技术应用于水平井分段压裂,形成水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂及其配套技术。裂缝参数优化结果表明,在水平井段长为600m时,裂缝条数4~5条、裂缝半长120~140m,且中间裂缝较短,两端裂缝较长,两端裂缝间距小,中间裂缝间距大的裂缝组合,是实现分段压裂水平井产能最大化的保证。针对水平井压裂施工多裂缝易砂堵、长水平段支撑剂传输沉降等风险,通过工具改进,结合支撑剂段塞、防砂控砂,以及高效返排工艺技术,形成有效风险防控措施,保证顺利施工和安全生产。现场试验对比结果表明,新技术应用降低施工成本,提高气井单井产能,压裂水平井产能较邻井直井产能增大2倍以上。对比气井压后稳产情况可以看出,水平井稳产能力优于相邻压裂直井,在难动用储量的高效开发上表现出一定优势。     

页岩气钻采技术综述

页岩气开采已成为全球资源开发的一个热点。页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率,开采寿命长,生产周期长,采收率变化较大,且低于常规天然气采收率。不同于常规天然气的开采特点决定了页岩气开发具有其独特的方式。水平井技术对于扩大页岩气开发具有重大意义,水平井的成本一般是垂直井的1～1．5倍,而产量是垂直井的3倍左右。水平井技术结合geoVISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术可进行更高效、更合理的开采。压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式。清水压裂技术用于产生更密集的裂缝网络,形成额外的渗透率,使气体能更容易流向井中,从而生产出大量地层天然气;多层压裂技术常常用于垂直堆叠的致密地层的增产：重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝,从而增加裂缝网络,提高生产能力;还有最新的同步压裂技术。即同时对两口或两口以上的井进行压裂。这些压裂技术结合室内实验和测井技术,使得页岩气具有更大的发展潜力。     

三塘湖盆地西山窑组砂岩油藏体积压裂技术研究与应用

三塘湖盆地西山窑组属于低孔隙度、低渗透率、低地层压力系数的复合圈闭"三低"砂岩油藏,天然产能低,开采难度大。前期直井常规压裂投产效果差,递减快,区块储量未取得有效动用。借鉴非常规油气藏"体积压裂"技术理念,以体积压裂适用的基本储层条件为依据,论证了西山窑组砂岩油藏水平井体积压裂的可行性。结果表明,三塘湖盆地西山窑组砂岩油藏具有石英含量高、岩石脆性指数高、天然裂缝发育等特征,易形成长宽主裂缝和分支裂缝的复杂裂缝网络,具备大规模体积压裂改造的基本要求。根据室内参数优化和现场先导性试验研究,形成了"增加改造段数、减少改造簇数、高排量大规模注入"的水平井"细分切割"体积压裂工艺技术。现场试验9口水平井,有效率达到100%,压后平均单井日产油23.46t/d,相比直井常规压裂提高了93.2%,平均单井累计产油2910.24t。     

川西气田深层须家河组致密砂岩气藏成藏地质条件和勘探开发核心技术

川西气田须家河组具有资源丰富、储层厚大、保存条件良好、圈闭发育、成藏配套条件良好等天然气成藏地质条件.大型古隆起和斜坡区是天然气区域成矿带,继承性发育的古构造是天然气富集的有利地区,相对优质储层发育是天然气富集和稳产的基础,裂缝发育是高产的关键,相对优质储层叠加规模裂缝构成高产富集带.气藏具有埋藏深、高应力、高压、高温、致密、非均质等特征,高产富集带预测和规模建产难度大.针对高产富集带特点和气藏工程地质特征,初步形成了转换波三维三分量地震勘探和超高压大型水力压裂开发两大核心技术.勘探开发成效表明,基于转换波三维三分量地震资料的高产富集带预测技术,能较好地解决川西气田深层须家河组致密裂缝型气藏优质储层识别、裂缝检测及含气性预测等问题.基于提高深层高应力储层单井产量的超高压大型压裂技术,能较好地解决川西气田深层须家河组致密气藏规模建产的难题.     

水平井压裂技术发展现状

水平井水力压裂增产技术对于薄储层、低渗透、稠油油藏以及小储最的边际油气藏改善开发效果、提高单井产量和最终采收率．都具有重要作用。就水平井压裂基础理论研究而言,国外在裂缝起裂、裂缝延伸、井筒和储层温度场、压后水平井产能预测等方而形成了较为成熟的认识,国内略显滞后,但在压后产能预测方而已建立了油藏和气藏压裂研究模型．开发了系列产能预测软件;在水平井压裂工艺的研究与应用方面,国外仍处于领先水平,国内亦进展迅速．如水力喷射分段压裂技术已在吉林、新疆、长庆等油田现场应用,辽河油田也完成了工具设计和模拟实验,但在多级压裂技术方面,国内研究与国外相比尚有差距,需要在封隔器和滑套性能方面进一步研究。由于多级压裂技术．特别是管外封分段压裂技术．属于完井－压裂－采油一体化技术,将成为水平井开发的重要手段。     

川西新场须二段新10-1H水平井安全快速钻井技术

川西新场构造须二段气藏储层埋深较大,范围一般为4600～5200m,孔隙度和渗透率较低,孔隙度范围在1%～4%之间,渗透率普遍低于0.06×10-3μm2。由于须二段气藏获得高产、稳产的储层类型主要为致密的裂缝-孔隙型,因此水平井是开发此类气藏的有效技术。以川西新场构造第一口水平井——新10-1H水平井为例,分析了该构造须二段水平井安全快速钻井的难点,并提出相应技术对策:直井段一开井段采用塔式钻具组合,二开井段采用钻头和直螺杆配合塔式钻具,并根据实时测量数据,采取小钻压吊打等措施,确保井眼的防斜打直;通过动力钻具与MWD配合控制井眼轨迹,并根据MWD实时测量数据分析井下情况,合理调整井眼轨迹,确保井眼轨迹的精确控制;根据地层岩性特点,优选牙轮钻头和PDC钻头,是提高钻速的关键;水平段钻进施工时,采用复合金属离子聚磺防漏水包油钻井液体系,能够有效润滑、防卡,降低摩阻至250kN以下,保障钻进的顺利进行。     

垂直压裂井开发下致密砂岩气藏压力分布研究

川西气区属于典型的致密砂岩气藏,直井或水平井压裂后才能获得工业天然气产量,措施后产量压力递减快,采收率低,加密调整井对邻井干扰严重。为厘清致密砂岩气藏开发后地层压力分布,采取针对性措施,提高气藏采收率,提出了Voronoi网格数值模拟法,建立了压裂井数值模型,研究了致密砂岩气藏压裂井地层压力在横向及纵向上的分布,分析了气井的配产、生产时间、地层渗透性等因素对地层压力剖面的影响。结果表明,在平面上,地层压力在压裂裂缝方向和垂直于裂缝方向上渗流不对等,形成椭圆渗流区域;纵向上,压降梯度与气井配产、生产时间成正相关,与地层渗透率成负相关。新场气田沙溪庙组气藏沙二1气层在压裂裂缝方向上,在距井筒60~100m气层中,压力降占生产压差的80%左右。基于地层压力分布特点,采取了部署菱形井网的加密井、优化气井配产及低产水井间开管理等措施,实施后剩余储量区得到有效动用,提高了采收率,延长了气井稳产时间。     

新疆油田火山岩气藏体积压裂机理研究及应用

进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短.借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理.根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积压裂的作用,优选出压裂液体系;建立不同角度天然裂缝开启的力学模型,确立体积形成的关键力学条件,并针对火山岩气藏压裂目的层的地应力结构进行实际分析.从储层矿物角度出发,研究对比火山岩储层的脆性系数;根据力学条件,结合压裂工艺过程,建立相关模型,优化研究体积压裂关键工艺参数,包括排量、压裂规模等;分析降阻水、线性胶、浓胶液三种不同黏度液体对裂缝网络的作用.在上述研究基础上,针对新疆油田DX1413井实际地质条件,分析该井进行体积压裂的有利条件,并进行压裂设计与改造施工,对施工曲线、施工过程、施工结果进行分析,得到了一些有益的结论,这些结论对火山岩气藏的开发有重要的启迪作用.     

从新851井谈川西深层须二气井完井工艺

完井工程是石油天然气勘探开发工程中的重要环节,是衔接钻井和采输石油天然气工程而又相对独立的工程。川西须二气藏具有其自身的特点,新851井为川西须二气藏气井,具有高温、高压、高产且含CO2的特征,由于多种原因导致被迫封井。文章通过剖析新851井完井中所存在的问题,对须二气藏的完井提出了认识和意见。     

基于多段压裂的页岩气藏不稳定压力分析

页岩气藏是一种具有吸附解吸作用过程,且储层物性为特低孔渗性的特殊气藏,国内外很多学者从不同的角度出发,对页岩气渗流规律展开了研究,得到了较符合页岩气藏渗流规律的成果。通过考虑页岩气藏的纳米级孔隙特征,页岩气的吸附解吸、扩散渗流特征,结合多段压裂水平井的流体渗流模型,建立了一个新的更适用于页岩气藏的多段压裂水平井的渗流数学模型。通过引入表观渗透率函数、点源函数理论、叠加原理,Laplace变换和Stehfest数值反演等数学方法 ,得到页岩气藏多段压裂水平井井底压力的连续点源解,绘制不同条件下的压力动态曲线,将储层中流体的渗流阶段分为6个阶段,并对相关参数进行了敏感性分析,得出吸附指数、窜流系数和弹性储容比在吸附解吸阶段影响明显。将该渗流数学模型应用于国内某页岩气藏压裂水平井,模型拟合参数和实际储层测井参数误差在3%~5%,说明该模型可为页岩气藏的不稳定产能预测和评价提供理论依据。     

应力敏感对川西气田低渗气藏渗流的影响研究

川西气田中浅层主力气藏平均有效渗透率大多小于0.1×10-3μm2,具有典型低渗致密气藏特征.对于低渗油气藏渗流过程中应力敏感的影响程度,目前在国内外还存在较大的争议:有学者认为低渗透储层存在着较强的应力敏感性;也有学者认为储层岩石越致密,其对应力的敏感程度越低.地层压力变化可以作为验证低渗气藏是否存在应力敏感的重要参数.川西气田多数气井需压裂投产,因此本文仅针对压裂气井建立产能方程,并进行优化,从而建立物质平衡与方程优化法.利用物质平衡与产能方程优化法对CX135井,新场沙溪庙组气藏以及马井蓬莱镇组气藏的部分气井地层压力进行分析,发现考虑应力敏感和不考虑应力敏感计算所得的地层压力、无阻流量很相近,误差在5％以内,这说明应力敏感对川西低渗气藏气体渗流的影响较小,在产能计算过程中可以忽略不计.     

国内页岩气开采技术进展

因页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长等优点,已成为当前能源研究的热点和突破口.自2009年以来,我国已在页岩气开发实验区钻井62口,其中24口井获得工业气流,这预示着国内页岩气资源开发全面铺开.页岩气储层与常规储层差异很大,必须采用先进技术,尤其是水平井钻井、完井及压裂技术,才能实现经济有效开发.介绍了国外页岩气开采技术以及国内近两年在页岩气钻井技术、钻井液技术、固井技术和压裂技术方面取得的经验,这些经验奠定了国内页岩气开发的技术基础.论述了页岩气开采面临的技术和环境问题,指出下一步页岩气技术发展方向.今后,需要结合国内页岩气藏特点,在借鉴国外新技术及国内经验基础上,通过工具研制、技术配套、方案优化,尽快完善适用于页岩气开发的水平井钻井技术;从流变性、封堵能力方面进一步完善油基钻井液体系,同时开展适用于页岩气水平井钻井的水基钻井液体系研究;针对页岩气水平井多采用油基钻井液的现状,进一步完善冲洗液、水泥浆体系及固井工艺技术.开发适合页岩气水平井多级压裂技术相关的井下工具、工作液和施工工艺,加强压裂裂缝动态监测,优化压裂设计.形成配套的钻井和压裂等作业过程中产生的废液、废水及废渣处理技术,重视贞岩气开采的环境污染评估,保证我国页岩气开发的健康发展.     

Modelling of fractured horizontal wells with complex fracture network in natural gas hydrate reservoirs

Shale gas resources (SGR), as a representative of natural gas hydrate reservoirs, have been the main energy supply for the energy consumption currently. The multi-scale pore structure of shale, complicated seepage mechanisms, including Knudsen diffusion, matrix deformation, stress sensitivity, non-Darcy flow and spatial fracture network stimulated by hydraulic fracturing technology have posed huge challenges to an accurate prediction and assessment of shale gas recovery. A full understanding of gas seepage mechanism of shale gas is the critical and scientific issue to develop carbon hydrogen energy resources effectively. It is very urgent to establish a comprehensive mathematical model to analyze the productivity capacity through simultaneously considering various flow mechanisms and fractures network system. To fill this gap, this paper presents a comprehensive numerical model of hydraulic fracturing horizontal well with discrete fracture network where embedded discrete fracture model (EDFM) is employed to characterize the coupled phenomenon between discrete fracture network and fractured SGR. And then two numerical discretization methods, e.g., finite difference and finite-volume, are used to numerically discretize the equations, subsequently, the Newton-Raphson iterative method is adopted to obtain the final solutions. Finally, the sensitivity analysis experiments are employed to investigate the effects of the key parameters. The results can provide some certain guidance for the optimization of stimulated treatment in natural gas hydrate reservoirs.     

美国Barnett页岩气开发中应用的钻井工程技术分析与启示

美国Barnett页岩气开发十分成功,有较多经验可供参考。井身结构设计要满足多次压裂的增产方式和长达30～50a生产周期的要求;丛式井成为降低开发成本、增大对储层控制能力的有效技术;水平井技术是页岩气开发的关键技术,水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍,而产量是垂直井的3倍左右;水平段钻进中,常使用油基钻井液和PDC钻头,在保持水平井眼稳定性的同时,提高机械钻速;低密度、高强度固井完井技术,能为后期储层改造和开发做好准备;随钻伽马测井曲线,可用于较准确地识别页岩储层,若水平井技术结合geo VISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术,可以更为合理的控制井眼轨迹。提出国内钻井工程技术集成与发展的建议:实现地面上集成、集中的"小间距丛式井组"(井工厂),做到"组少井多";实现储层中水平井眼轨道空间分布,合理开发"地下立体井网",做到"少井高产和高采收率";追求"钻井速度高、井眼质量好、钻井成本低"的钻井模式;开展长水平段水平井或水平分支井钻井技术的整体研究:研究满足后期开发和压裂需求的完井方式,在成本允许的条件下采用泡沫水泥固井技术,研制特殊套管、封隔器、分支工具等材料和新型井下工具。     

Regulating hydraulic fracturing in shale gas plays: The case of Texas

The ability to economically produce natural gas from unconventional shale gas reservoirs has been made possible recently through the application of horizontal drilling and hydraulic fracturing. This new technique has radically changed the energy future of the United States. The U.S. has shifted from a waning producer of natural gas to a growing producer. The Energy Information Administration forecasts that by 2035 nearly half of U.S. natural gas will come from shale gas. Texas is a major player in these developments. Of the eight states and coastal areas that account for the bulk of U.S. gas, Texas has the largest proved reserves. Texas' Barnett Shale already produces six percent of the continental U.S.' gas and exploration of Texas' other shale gas regions is just beginning. Shale gas production is highly controversial, in part because of environmental concerns. Some U.S. states have put hydraulic fracturing moratoriums in place because of fear of drinking water contamination. The federal government has gotten involved and some states, like Texas, have accused it of overreaching. The contention over shale gas drilling in the U.S. may be a bellwether for other parts of the world that are now moving forward with their own shale gas production.     

天然气水合物储层水力压裂研究进展

天然气水合物是一种广泛分布于海底地层中重要的未来战略能源,但在开采过程中,由于水合物储层介质颗粒粒径较小,孔隙多被固态水合物占据,储层渗透率低,制约着天然气水合物开采的产业化进程。当今水力压裂技术已广泛应用于低渗透油气藏的增产作业中,本文总结了近年来国内外对天然气水合物储层应用水力压裂技术的研究现状,从压裂实验、数值模拟和压裂液等方面进行了讨论。结果表明,水力压裂可以创造人工裂缝,扩大水合物解离面积,提高储层渗透率和天然气产量,有利于商业开发。储层的脆性响应问题、开发新型压裂液以及压裂对水合物储层地质安全的影响,都是水合物储层水力压裂研究亟待解决的问题。     

成岩作用对川西遂宁组气藏储层质量的控制

洛带气田上侏罗统遂宁组气藏是"十五"期间在川西坳陷致密砂岩领域的重大发现之一,其储层具有特低—超低孔隙度、低渗透率的特点,是川西浅中层少见的储层类型。在对洛带气田遂宁组沉积特征研究的基础上,利用岩石常规薄片、铸体薄片及扫描电境等微观储层研究方法,对该气藏储层的成岩作用及其对储集岩质量的影响进行了研究,建立了成岩作用序列。研究表明:①对遂宁组储层起破坏作用的是压实作用、胶结作用和交代作用,而溶蚀作用、压裂作用则对储层起到建设性作用;②遂宁组最主要的成岩相组合为铁泥膜-硬石膏-白云石-方解石成岩相;③由压实破裂、压实滑动和构造动力形成的微裂缝、粒缘缝有效改善了储层的渗透性。