致密储层压裂液返排技术研究

致密性储层压裂后,支撑剂是否回流,直接影响着压后裂缝导流能力和压后油井的正常生产。在现有返排模型的基础上,建立了适用于致密性储层压后返排裂缝闭合模型。研究结果表明:随着支撑剂直径的增加,返排的临界回流流流速逐渐增加,而且返排的临界回流流流速的增加幅度也越来越大;随支撑剂直径的不断增加,油嘴直径越来越大,而且油嘴直径的增加幅度也越来越大。     

压裂返排影响因素分析

水平井压裂时,返排制度是决定压裂效果的重要因素。分析影响返排效果的施工因素,针对储层采用合理的返排制度有利于提高压裂液的返排效率、有效控制支撑剂的回流、提高水平井多裂缝的有效导流能力,从而提高储层改造的效果。     

江汉油田低渗透储层压后返排方案优化

对于低渗透储层,压裂措施结束后,进行快速返排利于该类油藏的后期生产。但是,目前国内大部分压裂返排工作制度的确定依赖于现场经验,缺少理论指导,江汉油田低渗透储层同样面对着相同的问题,这就引起了支撑剂回流问题。本文从油田实际出发,主要通过对压裂液返排速度和支撑剂受力分析的关系研究,提出了基于临界速度法建立的低渗透储层压后压裂液返排方案。针对不同类型支撑剂,在快速返排过程中,随井口压力变化,先用小油嘴放喷,然后再用大油嘴放喷,能及时排出压裂液,同时又能防止支撑剂回流。     

支撑剂的沉降规律研究

水力压裂是油气藏增产的一项重要技术,形成高导流能力的填砂裂缝是水力压裂成功的关键,支撑剂则是压裂施工的关键材料。支撑剂在裂缝中的沉降分布规律影响着压裂施工的好坏,因此研究和掌握支撑剂在裂缝中的沉降规律,对石油压裂工艺发展具有重要意义。本文主要采用可视化缝隙导流沉降装置进行支撑剂在裂缝中沉降模拟实验,对比分析砂堤形态及支撑剂沉降速度,从而达到优选支撑剂的目的。     

压裂液返排试验及返排制度优化研究

试验结果显示,合理的返排液体粘度应小于5m Pa·s;支撑剂回流主要发生在排液初期;初期合理的返排速度控制在0.2m3/min,控制油嘴不大于3mm;作用在支撑剂有效应力大于6m Pa后,返排出砂状况明显降低;若压裂过程加入纤维,可更有效控制支撑剂回流。试验结果对压裂液返排施工具有很好的指导意义。     

多尺度支撑剂组合加砂技术在压裂过程中的应用研究

随着勘探开发井深度的增加及开采难度的加大,压裂裂缝的复杂程度也越来越大,窄裂缝、弯曲裂缝、多裂缝不断涌现,经常导致加砂困难或支撑裂缝质量差等问题。同时在压后返排过程中时常出现支撑剂返吐现象。以上问题严重影响了压裂效果。多尺度支撑剂组合加砂技术是把不同粒径支撑剂的优点结合起来,在裂缝复杂或狭窄的区域加入流动性较好的小粒径支撑剂,在裂缝条件较好的区域添加大粒径支撑剂,提高压裂成功率及支撑裂缝的质量,减少了支撑剂回吐的几率,避免在裂缝口部出现瓶颈现象。本文分别从理论上研究了小粒径加砂、大粒径加砂以及组合支撑剂加砂技术的特点,然后进行了室内试验研究以及产能分析,最终得出了不同粒径支撑剂组合加砂技术的优点及应用方法,为提高压裂成功率及裂缝的质量提供了依据。     

煤层气压裂中支撑剂沉降模型的对比与优选

水力压裂过程中涉及到众多固液两相流问题,如使用压裂液将支撑剂输送至地层、压裂液返排时对支撑剂的携带等。由于目前使用的支撑剂密度多大于压裂液密度,支撑剂在随压裂液运动的同时会发生沉降。支撑剂在压裂液中的沉降速度直接关系到现场的工艺设计,因此有必要对支撑剂沉降进行深入研究。目前煤层气压裂主要为清水压裂。针对清水压裂,对常用支撑剂沉降模型的计算值与实验数据进行对比,最终优选出与实际符合最好的支撑剂沉降模型。     

纤维支撑剂在压裂中的作用原理

在提高原油采收率、改善注水条件等方面压裂措施起着重要的作用.压裂井要求快速排液、高效返排,对支撑剂要求较高.与常规支撑剂相比纤维支撑剂能产生超强的悬浮携砂能力和支撑剂固定能力,不仅能有效解决返排技术难题,同时能起到防止支撑剂回流的作用.     

覆膜砂压裂改造技术现场应用效果浅析

油井压裂是储层改造和增产的重要工艺手段,压裂的目的是形成一条用支撑剂支撑的人工裂缝,从而达到使低渗储层获得较高产能的目的。目前压裂常用的支撑剂为普通石英砂和陶粒,但是他们最大的缺点是在地层条件下都会发生破碎,并且破碎的微粒在压裂液返排或油气生产过程中会发生运移.从而堵塞渗流通道,使裂缝的导流能力降低,甚至在压裂液返排过程中出现吐砂现象。本文主要阐述了树脂覆膜砂的性能及防砂、增产和稳产机理。     

压裂气井出砂机理研究及防治

水力加砂压裂是低渗透油气田的重要增产措施,由于地质和生产制度原因造成压裂气井回流出砂,危及安全生产,掩埋射孔井段,影响气井产出。研究认为:地层两向水平应力差值的大小是控制压裂缝宽窄的地质因素,因应力差值大形成的“短而宽”压裂缝闭合速度慢,返排压裂液时支撑剂未被裂缝夹住,填充层顶部支撑剂易被流体携带出砂。频繁开关井激动井底,生产制度过大,突破气井出砂临界生产压差使压裂缝中砂拱松散而被流体带出。决定支撑剂回流的临界参数有裂缝闭合应力,油气开采所施加的流体动力及裂缝宽度。     

sw8-9-3井混注可降解纤维压裂施工分析

为解决压后返排支撑剂回流问题,对东北分公司sw 8-9-3井进行了全程纤维加砂施工。现场实验和文献调研证明,纤维可提高压裂液携砂能力,有利于提高支撑缝长,改善裂缝中支撑剂的分布剖面。该井后不关井直接进行压裂液快速返排,排液时间显著缩短,返排效率高。加入纤维可以减缓支撑剂的沉降速度,提高悬砂性能,因此可进一步考虑减少聚合物等增粘剂的加入量,最大限度保护储层,优化导流能力,提高产量。     

压裂返排液回收再利用技术的研究与应用

压裂是改造储层促进增产的重要施工手段,随着体积压裂等大规模施工工艺技术的应用,压裂液用量越来越大,压裂施工后返排液量也随之大幅增加,这些压裂返排液的大量排放造成了污水处理成本的骤增,污染物排放的加大。通过压裂返排液回收再利用技术的介绍,以促进节水减排工艺技术的进步,为绿色石油、环保中国多作贡献。     

预凝胶颗粒对支撑裂缝封堵能力实验评价

评价预凝胶颗粒对支撑裂缝封堵能力对压裂裂缝封堵及重复压裂暂堵转向都具有重要意义。通过玻璃填砂管实验,研究了浓度、支撑剂类型和预凝胶颗粒充填方式对支撑裂缝封堵效果的影响。结果表明,预凝胶颗粒对支撑裂缝具有较好的封堵性,预凝胶颗粒浓度对封堵率影响较大,陶粒支撑剂更容易被封堵混合充填方式封堵率较高。预凝胶颗粒具有较好的封堵和暂堵作用。     

纤维素衍生物及纤维材料在压裂液中的应用

纤维素衍生物在压裂液中常被用作稠化剂、稳定剂和降漏失剂。纤维材料加入压裂液后,可以在降低稠化剂用量的同时提高携砂性能,在随支撑剂进入地层的同时降低压裂液滤失、强化造缝及支撑裂缝,并有效防止返排时的支撑剂回流,从而达到有效增产之目的。     

阴离子型VES压裂液在裂缝性油藏中的研究应用

裂缝性油藏中出现的天然裂缝会在水力压裂过程中发生剪切或者破坏等一系列现象,这导致了压裂液的滤失情况十分严重,进一步造成砂堵或者加砂困难等问题。针对裂缝性油藏中压裂液滤失严重的问题,通过研究阴离子型VES压裂液的性能来降低压裂液的滤失量。测试了VES压裂液的流变性能、耐温性能、粘弹性能、悬砂性能及破胶性能。研究表明,VES压裂液的耐剪切性很好,可以维持长时间的工作要求,在低剪切力下可以维持粘度的不变,在提高剪切速率时粘度会开始下降,在剪切速率得到回降后粘度又可以快速恢复;VES压裂液在60℃的地层中利用率最高,此温度下的粘度最大,弹性也最大,不可用于高于80℃的地层;VES压裂液支撑剂沉降速度很低悬砂性能很好,破胶很快且很彻底;这些优越的性能可以大量减少裂缝性油藏在水力压裂过程中压裂液的滤失量。     

Feedback control of proppant bank heights during hydraulic fracturing for enhanced productivity in shale formations

In hydraulic fracturing of shale formations, compared to conventional reservoirs, the fracturing fluid injected is of low‐viscosity and hence during pumping the proppant settles significantly, forming a proppant bank. Motivated by this consideration, we initially develop a high‐fidelity process model of hydraulic fracturing to describe the dominant proppant settling behavior during hydraulic fracturing process. Second, a novel remeshing strategy is developed to handle the high computational requirement due to moving boundaries. Third, a section‐based optimization method is employed to obtain key fracture design parameters for enhanced productivity in shale formations subject to given fracturing resources. Fourth, a reduced‐order model is constructed to design a Kalman filter and to synthesize a real‐time model‐based feedback control system by explicitly taking into account actuator limitations, process safety and economic considerations. We demonstrate that the proposed control scheme can regulate the uniformity of proppant bank heights along the fracture at the end of pumping. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 1638–1650, 2018     

液氮助排在延长气田应用研究

液氮助排是在气藏地层压裂后或者开发中后期过程中一项重要采气工艺,液氮助排可及时排除压裂后井底未及时排出的压裂液,提高压裂液的返排率,降低压裂液对地层和填充裂缝伤害,缩短作业周期,提高气井产量;另外气田开发中后期产生井筒积液会导致气井产量下降甚至停产,及时排出积液,可以提高单井产量,延长生产寿命.     

A new model for simulating particle transport in a low‐viscosity fluid for fluid‐driven fracturing

Fluid‐driven fracture (i.e., Hydraulic fracturing) is an important way to stimulate the well productivity in the development of unconventional reservoirs. A low‐viscosity fluid called slickwater is widely used in the unconventional fracturing. It is a big challenge to simulate the particle (or proppant) transport in the low‐viscosity fluid in a field‐scale fracture. A new model to simulate particle transport in the low‐viscosity fluid in a field‐scale fracture is developed. First, a new parameter is defined, called the rate of proppant bed wash‐out, by which we incorporated the mechanism of proppant bed wash‐out into Eulerian‐Eulerian proppant transport model. Second, we proposed a novel way to consider the effect of proppant settling on the proppant concentration in the upper layer (or suspending layer) to accurately simulate the proppant transport. Additionally, a dimension reduction strategy was used to make the model quickly solved. Our simulation results were compared with published experimental data and they were consistent. After validation, the effect of fluid viscosity, injection rate, fracture height, and proppant concentration on the proppant distribution in a fracture is investigated. This study provides a new model to simulate particle transport. Meanwhile, it gives critical insights into understanding particle transport in the field‐scale fracture. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 3542–3552, 2018     

CO2增能压裂工艺在延长油田的应用

根据储层的特点和压裂改造的需要,延长油田开展了CO2增能压裂工艺技术研究,引进开发了新型CO2泡沫压裂液,优化了CO2增能压裂方案设计及现场施工工艺,形成了适合延长油田的CO2增能压裂工艺技术.经过现场应用,CO2增能压裂提高了返排率,降低了地层污染,使增产时间得到增加,提高了投入产出比,具有很好的经济效益,取得了良好的压裂效果.     

一种新型覆膜砂支撑剂导流能力室内评价研究

覆膜砂在国内主要用于油气井防砂和控制压裂吐砂领域,但对其作为压裂支撑剂的系统评价研究较少。本文应用一种改性环氧树脂和固化剂得到一种新型FM S覆膜砂支撑剂,并对该支撑剂导流能力进行了室内实验评价研究。研究表明:该覆膜砂支撑剂在高闭合压力(大于40M Pa)下的导流能力与空白支撑剂相比得到提高;在低闭合压力下覆膜支撑剂的导流能力一般低于空白支撑剂,导流能力主要受覆膜层厚度、固化剂的性能、固化时间和固化时的闭合压力等因素控制;该支撑剂在地层条件下结成块状,这可防止压裂液反排过程中普通支撑剂出现的吐砂现象,以及因支撑剂破碎后微粒运移造成的导流能力下降等问题。新型覆膜砂的破碎率、浊度、圆度、球度和酸溶度等指标与普通石英砂相比也得到改善。研究结果对覆膜砂的压裂应用具有一定的参考价值。