井下低频脉动水力压裂技术参数优化及现场应用

对于地层压力高、岩石破裂压力大的储层,水力压裂施工面临井口泵压大、设备要求高的难题。井下低频脉动水力压裂技术通过在井底产生低频脉动,可以显著降低岩石起裂压力和延伸压力,提高压裂增产效果。通过室内实验以及理论计算,对低频脉动水力压裂技术的脉动频率及脉动压力幅值两个关键参数进行了优化。结果表明:当脉动频率为20 Hz时,岩石的破坏最为严重; 脉动频率越高,振幅衰减越快; 岩石的抗压强度与脉动压力幅值成反比,幅值越大,岩石的抗压强度越低。最后,在陕北地区低渗透油田进行了3口井的低频脉动水力压裂现场试验。试验结果表明,低频脉动水力压裂后的试验井与相邻常规压裂井相比,砂堵问题明显减少,且在降低施工压力方面具有显著效果。     

Z油田大斜度压裂井产能数值模拟研究

针对Z油田具有代表性的7口大斜度压裂井建立了单井砂岩模型、孔隙度模型、渗透率模型,形成了Z油田天然裂缝发育储层大斜度压裂井产能数值模拟方法,数值模拟给出了不同层段（S1段、S3段和D2段、D3段）、不同井斜角（60°、75°）、不同裂缝参数和生产压差条件下大斜度压裂井产能模拟结果。通过探井试油资料与数值模拟预测结果对比分析可知,该数值模拟方法的计算结果与实际试油结果吻合,从而为Z油田大斜度压裂井产能预测分析提供了科学依据。     

水平井缝网压裂技术在鄂南地区低渗油藏中的应用

针对鄂南地区难动用致密砂岩油藏水平井分段压裂裂缝形态复杂、直井压后效果差、易形成水平缝等技术难点,通过施工排量、平均砂比、加砂量、前置液比例等缝网压裂施工参数优化,开展了水平井缝网压裂工艺研究。泾河13井长8油层的现场应用表明,压裂后均形成了缝网,从实践上验证了缝网压裂施工技术的正确性。该技术的成功应用,较好地解决了低渗砂岩储集层易形成水平缝的问题,实现了鄂南地区水平井缝网压裂工艺的技术突破。     

川西地区定向井压裂工艺技术研究及应用

结合川西实践,总结出定向井压裂表现的特点:破裂压力异常、近井摩阻大、施工压力较直井高、压后效果斜井较直井差,并就其原因进行了分析,得到近井效应显著、裂缝空间转向、多裂缝的形成是造成定向井压裂施工难度大和压后效果普遍较直井差的主要原因.围绕分析结果进行了定向井压裂工艺技术研究,提出了优化射孔、前置液段塞、线性加砂、变排量压裂工艺技术、以及变粘压裂液、增加前置液量、增大加砂规模等措施.2006年在川西马井和新都地区共进行了16井次定向井现场应用,施工成功率100%,工业气井建成率达94%;2005年马井区块平均直井、斜井压后无阻流量之比为2.05,2006年仅为1.39,同井组斜井、直井压后产量差距明显缩小.该研究为开发定向井提供了有效的手段,增产效果显著,具有很好的推广应用价值.     

乌里雅斯太凹陷压裂选井选层研究

乌里雅斯太凹陷砂砾岩油藏具有储层敏感性强、微裂缝发育、隔层应力低、射孔投产后产能低以及压裂后效果相差悬殊等特点.如何准确、定量优选出最具潜力的压裂井层已成为该油藏开发的瓶颈.根据对前期压裂井资料的统计分析,选取了地层系数、孔隙度、含油饱和度等地质参数以及排量、前置液百分数、加砂强度等工程参数作为影响压裂效果的主要因素,建立了压裂井的专家数据库.利用回归分析和BP神经网络对3口待压裂井进行了优选.实践表明,各影响因素与压裂效果之间存在非线性关系,线性回归不能满足优选压裂井的需要;二次回归和神经网络方法的拟合误差为0,预测误差不超过2%,可以满足现场压裂选井选层的需要.     

测试压裂技术在涩北气田的应用

涩北气田出砂日趋严重,纤维复合防砂压裂技术已经成为该气田行之有效的防砂与增产方法。在主压裂施工之前,采用小型压裂试验并配套注入/压降、阶梯升排量、阶梯降排量等技术,借助全三维压裂软件FracproPT拟合压裂压力,获取储层、裂缝的有关参数和近井摩阻等,为主压裂施工提供可靠依据。     

利用支持向量机优化压裂加砂规模研究

压裂效果受多种因素的影响,与工艺参数、储层条件等影响因素之间是一种非线性映射关系.针对压裂设计过程中确定加砂规模难的问题,利用前期压裂井数据作为样本,考虑储集层有效厚度、含油饱和度、孔隙度、渗透率、加砂规模、砂比对压后效果的影响,通过支持向量机的学习训练,建立影响因素与压裂效果之间的预测模型,预测不同加砂规模下的压后效果,从而优选出最佳的压裂加砂规模.对压裂井进行实例计算并通过现场实施,表明该方法能有效克服小样本难题并且收敛速度快,优化结果与实际压裂效果吻合度高,对压裂加砂规模设计具有指导意义.     

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。     

煤层气井高破裂压力因素分析及解决措施

以沁水盆地某区块68口压裂施工井中的8口失败井为研究对象,分析18次施工改造成功率仅78%的主要原因是煤储层破裂压力较高。造成破裂压力高的主要原因是射孔不够完善及地层滤失严重、施工过程中砂比使用不恰当以及煤储层自身的低杨氏模量和高泊松比。提出了3种解决措施:压裂施工过程采用大尺寸套管注入;研发适合煤储层压裂的高效压裂液体系,提高液体密度,增加井筒液柱压力;结合生产实际,采用高孔密、螺旋布孔方式使孔眼与裂缝起裂平面夹角最小从而降低破裂压力。此研究为煤层气井压裂提供了技术支持。     

沁南煤层气井压裂施工曲线分析

为研究不同类型煤层气井压裂施工曲线所揭示的储层特征和施工情况,对沁水盆地南部郑庄樊庄区块的230口煤层气井的压裂施工曲线进行对比分析,结合油压、排量、砂比的相互影响关系,对压裂施工阶段进行分类。前置液阶段分为阶梯排量型曲线和稳定排量型曲线,携砂液阶段大体分为压力稳定型、压力波动型、压力上升型、压力下降型等4类曲线,顶替液阶段主要为压力上升型曲线。对不同压裂曲线反映出的工程原因和地质内涵进行分析,结合实际排采资料,对不同类型压裂曲线产气效果进行评价,认为稳定型≈下降型波动型≈上升型。     

涪陵一期页岩气水平井分段压裂效果分析

页岩气水平井压裂改造的好坏是影响压后产能的重要因素。通过对储层特征进行剖析,认识到涪陵一期页岩气储层有利于体积压裂改造;从地质储量、天然裂缝发育、改造方式、各项施工参数等方面进一步剖析一期施工井分段压裂效果,得到了相应的结论,为一期后期、二期井位的布井和试气等提供参考。     

致密低渗油藏压裂井网气驱深度学习预测模型

压裂井网气驱将油藏压裂与注气井网驱油结合,是当前致密低渗油藏提高采收率有效技术之一．水力裂缝及多相流动复杂性,使得基于精细油藏数值模拟的压裂井网气驱效果预测变得困难且耗时．提出一种基于均方根传播（root mean square propagation,RMSProp）深度学习的压裂井网气驱效果预测方法．通过建立压裂直井/水平井混合井网气驱数值模拟模型,引入高斯函数定量表征压裂水平井多级裂缝分布特征．利用正交试验筛选试验样本方案,自主编程实现数值模拟结果自动提取与数据处理,建立致密低渗油藏压裂井网气驱样本数据库．基于随机森林算法,筛选油藏地质、裂缝、生产等关键参数重要性特征,通过误差逆传播（back propagation,BP）神经网络、长短期记忆单元（long short-term memory,LSTM）、双向长短期记忆单元（bi-directional long short-term memory,BiLSTM）等深度学习算法,建立日产油、地层压力和采出程度预测代理模型,通过与油藏数值模拟对比,验证模型准确性．结果表明,BiLSTM算法在预测压裂井网气驱和压裂衰竭开发时效果最好...     

页岩气水平井关井转向压裂技术

页岩气水平井关井转向压裂技术是指页岩气水平井在某段首次压裂施工过程中,在未达到设计液量和砂量的情况下,施工压力较高(接近设备安全限压),砂堵风险大,采取主动停泵关井一定时间,再进行二次压裂的施工工艺方法。该技术对首次施工压力高,压裂改造困难的井段适应性强,能显著提高加砂量,提高压裂效果,增加水平井的产能,但不适应垂深超过3 500m的页岩气水平井。在实际应用中,建议将关井时间设为14~26h,再展开第2次压裂,以提高工艺的成功率。     

渭北超浅层致密油藏压裂工艺技术

渭北油田埋藏浅,存在压裂液难破胶、裂缝形态难识别、压后返排困难等压裂施工难点,前期压裂改造效果较差。为渭北油田规模化开发做准备,通过低温破胶、调整稠化剂浓度、预判裂缝形态、优化设计参数、优选分压工艺等一系列整体压裂优化,形成了超浅层致密油藏压裂工艺技术体系。现场试验69口井136层次,一次施工成功率达91.1%,施工有效率为93.5%,压后试油初期平均日产油2.6 t,取得了良好的改造效果。     

江陵凹陷深井重复压裂问题分析及工艺对策

江陵凹陷虎3井区压裂存在破裂压力梯度高,施工安全系数低;改造强度偏小,动态缝宽偏窄等问题,严重阻碍了勘探开发的顺利进行。通过降低施工压力,进行试探性加砂;加大施工规模,提高支撑剂通过性等方法来进行工艺优化,施工参数有了较大幅度的改变,压裂施工得以顺利进行。     

正交实验法优选整体压裂裂缝参数研究

低渗透油藏整体压裂的开发效果是油、水井裂缝参数和井网井距等综合作用的结果。针对整体压裂多参数交互影响,以初期产量、采油速度等指标表征各生产时期影响,选用正交实验表设计以井距和油、水井裂缝参数为实验因素的正交实验方案,通过极差分析得到最优方案。基于优化结果设计施工井的产量明显优于邻近产量,表明正交实验法适用于整体压裂参数优选。     

模糊识别方法在压裂选井选层中的应用

分析统计H组合储层32口开发井的地质参数、压裂施工参数.运用模糊数学分析方法建立适合该区压裂选井选层的数学模型,优选压裂施工方案以及对施工参数敏感性进行分析.选井选层实例分析与该地区实际压裂效果具有很好的符合性.     

各向异性部分压开垂直裂缝压裂井试井模型研究

通过对部分压开压裂井的不稳定试井模型的研究,可以确定在进行油藏动态分析及数值模拟时所需的参数,利用Newman乘积原理,得到各向异性部分压开垂直裂缝压裂井的压力响应表达式.利用Stefest数值反演对模型进行求解并绘制考虑井筒储集系数和表皮系数的压力和压力导数曲线,并对曲线流动阶段进行了分析.     

基于PKN分析的煤层气垂直井水力压裂时间计算模型

注水压裂是目前提高低渗煤层地面垂直井产能最有效的手段。为了研究压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应,以及低渗透煤层压裂缝的时空演化规律,首先根据垂直井的受力特征,运用弹性力学等理论知识,建立相应的起裂压力计算模型;其次考虑损伤对煤岩本体变形的影响,将Dougill损伤因子引入起裂压力计算模型,从而建立延伸压力的计算模型;结合裂缝内净压力的非线性压降规律、延伸压力计算模型以及经典的PKN分析模型,最终建立新的裂缝扩展模型。该模型反映了压裂时间t与压裂半径L之间的函数关系。焦作矿区运用该模型计算表明:压裂时间控制在40~60 min,则相应的压裂半径为88.04~108.75 m。这一理论计算值与现场实际检测结果较为符合,初步验证了新建模型的正确性,可为实际施工控制以及保护矿区地下水环境提供坚实的理论依据。     

基于正交试验分析理论的页岩气初期产能预测新方法——以涪陵焦石坝为例

页岩气主要采用长水平井分段压裂模式进行开发,初期测试产能同时受地质参数及压裂施工参数的影响。分类统计并用厚度加权平均法计算处理单井地质、工程相关参数,采用正交试验分析理论进行多因素敏感性分析,确定影响页岩气水平井初期产能的主控因素,利用多元线性回归建立页岩气水平井初期产能预测模型,并以此模型预测新钻页岩气水平井初期产能,具有较高的页岩气井产能预测精度。在我国首个页岩气勘探开发示范基地四川盆地涪陵焦石坝区块地质条件分布稳定的主体区80多口页岩气水平井进行了应用,预测结果与实测结果对比,相对误差15%,现场实用性强。