纤维加砂压裂工艺研究及应用

纤维网络加砂压裂的目的在于优化支撑剂在裂缝中的铺置,改善裂缝导流能力,降低压裂液粘度,配合液体快速返排,减小滤失伤害,防止支撑剂倒流,从而实现低伤害压裂改造。通过纤维网络加砂作用机理研究,在室内评价实验和纤维网络加砂设计优化研究的基础上结合现场试验,分别形成了以快速返排,高效防砂为目的的尾追纤维防砂工艺和以改善支撑剂铺砂剖面为目的的全程纤维网络加砂压裂工艺。现场先导实验表明纤维加砂压裂技术对提高裂缝支撑缝长、降低储层伤害、提高措施效果等方面具有良好应用前景。     

西峡沟浅层稠油油藏活性水压裂试验

西峡沟区块低温低压浅层稠油油藏因存在压裂液快速破胶困难、地质疏松支撑剂嵌入比较严重、压后压裂液返排动力不足等因素,使得压裂增产面临诸多难题。针对上述难题进行了技术研究,现场试验了低伤害的活性水压裂液,压裂工艺采用高前置液低砂比加砂压裂工艺技术。该技术应用于西峡沟区块稠油油藏,增产效果显著,为该区块浅层稠油的开采提供了新的经济有效的技术手段。     

泡沫压裂在延川南气田深煤层气井增产中的应用

为提升深煤层气井压裂改造效果,提高单井产量,对目前现场应用的几种压裂液体系进行了适应性对比分析,提出泡沫压裂体系低滤失、高黏度、低伤害、易返排等特征在深煤层气井压裂中具有较好的适应性,在此基础上开展了2口井氮气泡沫压裂现场应用试验,取得较好效果:氮气泡沫压裂施工压力平稳,砂比提高,加砂连续,平均单井日产气量增幅超过1 000 m~3/d。     

煤层气压裂液研究现状与发展

为了研究压裂液在煤层气压裂中的应用现状,提高压裂液与煤储层压裂技术的匹配从而提高压裂效果,对目前使用的活性水压裂液、交联冻胶压裂液、清洁压裂液和泡沫压裂液的性能与特点,以及各类型压裂液的应用现状进行了分析总结。分析认为活性水和交联冻胶压裂液配置简单、携砂能力强、使用范围广,仍是煤层气压裂液的主要类型;低压、低温、强水敏等有特殊要求的储层可使用泡沫压裂液、清洁压裂液等低伤害的压裂液。结合目前国内外最新进展阐述了氮气压裂液、增能压裂液、纳米压裂液、混合压裂液等新型压裂液的核心技术与特点。氮气压裂液使用液体氮气作为携砂载体,最大限度地降低了煤储层伤害;增能压裂液内部的化学反应产生的热量使其能够自动升温增压,在储层内部产生泡沫,达到和泡沫压裂液类似的效果;通过纳米技术对压裂液原料进行改性从而提高压裂液性能有望在压裂液研究上获得突破;混合压裂液结合了活性水与交联压裂液的优点。最后指出在满足低伤害、低成本、高效环保等技术指标的前提下,成熟压裂液优化和单剂研发、新型压裂液体系的研究突破口、压裂液返排液的回收利用是煤层气压裂液的研究方向。     

沁水盆地高阶煤层气压裂工艺反思与技术改进试验研究

煤层气单井产量是制约煤层气产业发展的瓶颈问题,压裂改造是提高煤层气单井产量的措施之一。本文总结了沁水盆地高阶煤层气压裂工艺近年以来的应用情况,反思了压裂效果差异后面隐藏的问题,探讨了压裂改造过程中外来水对煤层气储层的影响,针对活性水压裂工艺在低渗透煤储层应用中的不足,提出了降低水伤害提高压裂改造效果的一整套压裂工艺技术改进思路,通过开展先导试验取得了突出成效,初步形成了"低前置比、快速返排"压裂工艺。     

深层潜山裂缝性气藏压裂改造技术

通过对深层裂缝性潜山气层构造特征和储层特征研究,针对这种储层特点提出了具体的压裂改造措施和压裂设计优化。主要压裂技术措施是CO2段塞增能、变粘度压裂液、降滤措施优选、快速放喷、缝高控制等。压裂设计优化主要包括压裂液体系和支撑剂优选、裂缝导流能力、施工规模、前置液量、施工砂比和施工排量。经现场实施,取得了良好的压裂效果。     

沁南煤层气井氮气泡沫二次压裂技术研究与应用

煤层气井低产问题严重,通过开展低产原因分析,针对性提出氮气泡沫二次压裂改造技术,利用其低滤失、高携砂、高返排、低污染的技术特点对初次压裂效果差、煤粉堵塞的井进行二次改造,提高单井产气量。现场应用试验结果显示,采用氮气泡沫进行二次压裂改造施工过程顺利,增产效果显著,平均单井增产达1 000 m~3/d以上。     

焦坪矿区煤层气井前置酸压裂液优选实验研究

为解决富含矿物质煤层煤层气开发面临的增产改造问题,基于酸液溶蚀煤中矿物质和煤层水力压裂理论,以焦坪矿区侏罗纪煤层为研究对象,通过分析储层特征,设计了盐酸体系和盐酸+氢氟酸体系的前置酸配方及活性水压裂液和生物酶破胶瓜胶压裂液的压裂液配方,通过开展前置酸压裂液与地层水的配伍性实验、前置酸溶蚀率实验,进行了前置酸配方初选,借助室内岩心流动实验完成了前置酸压裂液配方的优选。结果表明:采用前置酸压裂液技术,在一定程度上降低压裂液本身对煤层的伤害;15%盐酸体系相比12%盐酸+3%氢氟酸体系更加有利于改善煤层渗透性,优选作为前置液配方;从减小对煤储层伤害的角度来选择压裂液配方,优选活性水压裂液体系;综合考虑煤储层伤害、携砂和造缝效果来选择压裂液配方,优选生物酶破胶瓜胶压裂液。     

煤层气井支撑剂嵌入和回流控制研究

因煤储层与常规油气储层特性不同,支撑剂在煤储层易发生嵌入和回流两大问题。扫描电子显微镜和导流能力实验揭示了树脂包层砂具有接触面积大、能有效减少嵌入,而且破碎率、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。针对该支撑剂在煤储层温度下固结时间偏长,在压裂液返排初期易出现吐砂以及因支撑剂运移造成的导流能力下降等问题,提出了用柔性玻璃纤维防止支撑剂回流,实现压裂液及时高效地返排以减少储层伤害的目的。     

准噶尔盆地南缘XX勘查区煤层气直井压裂工艺分析

准噶尔盆地南缘XX勘查区地质构造较简单,煤层分布稳定,勘查区内以往仅施工了少量的参数井,未开展过煤层气压裂、排采工作,其周边也无煤层气井的相关工作经验可借鉴。文章以该区施工的第一口煤层气排采井为例,结合该区的地质条件,煤层赋存情况等,分别从目标层(段)、射孔、压裂液配方、支撑剂、压裂方式与规模等方面探讨了适合该区储层条件的煤层气压裂工艺。结果表明,使用光套管注入,投球选压,采用中砂比、大排量的压裂规模进行多层压裂的储层改造方法在该勘查区具有一定的代表性。     

低伤害纳米增效压裂液在福山油田的应用

海南福山油田属于复杂断块性油田,储层致密,自然产能低,在压裂改造过程中,常规瓜胶压裂液往往表现出施工压力高,地层伤害严重,增产效果不理想。为提高致密油藏压裂改造效果,研发了低伤害纳米增效压裂液体系,通过室内性能评价和现场应用表明该压裂液体系具有良好携砂性能、低伤害性能、洗油性能,对福山油田致密油藏起到了良好的增产稳产效果。     

苏里格地区探井上古砂岩气藏增产技术新进展

2008年以前,长庆苏里格低渗透砂岩气田形成了以机械分层压裂、低伤害压裂液、适度规模压裂等压裂工艺及配套技术。伴随着苏里格气田勘探范围扩大、勘探难度增大,苏里格西部、苏里格东部、苏里格南部均呈现出不同的储层特点。为此,针对苏里格西部储层气水关系复杂的特征,提出并应用了水力喷砂射孔求初产、组合控缝高工艺、化学固化下沉剂控缝高压裂技术,初步形成了苏西控水增气系列技术;针对低压低产深并排液困难问题提出的压裂排液一体化技术大幅提高了排液效率;所开发低伤害的酸性压裂液和耐高温无机硼交联压裂液增产效果明显。     

新疆阜康矿区煤层气井压裂液优选研究

储层改造是煤层气井的主要增产措施,而储层改造的主要工程手段为水力加砂压裂。煤层基质吸附压裂液会导致割理孔隙度和渗透率的大幅下降,且这种吸附性伤害是不可逆的,会极大影响储层改造措施的效果。因此,煤层气井压裂液与煤储层的配伍性极为重要。本文综合考虑压裂液粘度、携砂性能、对储层的伤害及经济性,优选出适用于阜康矿区煤层气井的压裂液。     

体积压裂低密度支撑剂运移模拟研究

低密度支撑剂在裂缝中的沉降速度较慢，容易随压裂液进入裂缝深处，可以大幅提高压裂后的增产效果，在压裂过程中得到了越来越广泛的应用。为研究体积压裂过程中低密度支撑剂在复杂裂缝中的运移规律，基于计算流体力学，建立欧拉—欧拉固液两相流模型，系统分析不同注入排量、压裂液黏度、注入砂比对支撑剂分布状态的影响。同时开展支撑剂动态运移实验与模拟结果进行对比，结果表明：数值模拟与物理实验所得规律相同，提高泵注排量和增大压裂液黏度可使支撑剂运移到裂缝更深处，增大注入支撑剂含量可有效提高裂缝中形成的砂堤高度，但当砂比增加到15%以上时砂堤平衡高度增长率变小，综合考虑经济性和压裂后的增产效果，现场压裂施工时选取泵注排量5 m³/min,压裂液黏度10 MPa·s,砂比为10%储层改善效果较好。     

沁水盆地柿庄南区块煤储层水力压裂缝数值分析

为解决煤储层压裂后的裂缝展布规律无法直接观测的问题,以牛顿流体PKN模型为依据,通过分析柿庄南区块压裂施工工艺及煤储层力学特征,结合支撑剂在牛顿力学中的沉降理论,开展填砂裂缝的数值计算,进行煤储层压裂缝几何特征与支撑剂分布预测。研究表明:随着裂缝长度的延伸,流体压降导致裂缝宽度逐渐降低直至闭合,活性水压裂液不能将支撑剂带入裂缝远端,施工过程中支撑剂迅速沉降并堆积在裂缝近端,其携砂长度远小于造缝长度。建议适当增加压裂液携砂能力,降低支撑剂粒度与重度,可增加裂缝的支撑长度,提高压裂效果。     

煤层气井压裂后快速返排技术研究及应用

煤层气井压裂后返排技术对煤层气井产气量起到至关重要的作用。针对煤层气井压裂液伤害的特点,通过对煤层气压裂工艺原理、水锁伤害及水敏伤害的研究,在柳林区块选取3口井进行试验。认为利用控制放喷的手段,在控制出砂的条件下,短时间内尽快多地返排出压裂液有利于煤层气产气。     

桥塞射孔分段压裂工艺在U型煤层气井——LG01-H井中的应用

LG01井组是一口包括1口排采直井LG01-V和1口水平对接井LG01-H组成的U型煤层气井。水平井LG 01-H采用套管完井,通过在水平段进行向下定向射孔和分段压裂(采用电缆桥塞+射孔联作)、优化压裂施工参数,优选压裂液和支撑剂组合,采取大排量施工来保证活性水造缝携砂,成功进行了压裂施工。实践证明,可钻桥塞分段压裂工艺应用于煤层气水平井具有很高的可行性,对进一步拓展该技术应用领域、推动应用与发展打下了坚实基础。     

煤层气直井压裂效果及其对产能影响——以窑街矿区为例

煤层气藏作为典型缝控气藏，压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制，以甘肃窑街海石湾矿区为例，重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识，结果表明：(1)煤层气井破裂压力主要反馈井筒固井水泥环特征而非煤储层力学性能，从该井压裂曲线看破裂压力不明显，表明井筒环空固井水泥环厚度适中，水力压裂期间固井水泥环破裂相对容易，能量消耗低，注入压裂液能量主要用于撑开煤岩裂缝；(2)从压裂曲线看出，该井压裂裂缝延伸压力较高，表明地下煤储层结构较为破碎且发育煤粉源集合体，煤粉对压裂裂缝的延展具有关键制约作用。而且在压裂曲线裂缝延展阶段出现多个波动形态特征，指示多条次级裂缝撑开，整体上该井压裂裂缝形态较为复杂，推测为主干压裂裂缝两侧发育枝状次级裂缝形式；(3)该井注砂后发生严重砂堵，主要原因是煤储层压裂液滤失造成近井地带压裂裂缝内支撑剂脱砂形成楔体，导致后续支撑剂注入困难，同时也与煤储层原生裂缝煤粉源及少量构造煤粉源集合体发育有关；(4)压裂微震监测数据显示该井煤储层主干压裂裂缝走向为NE 50°，其中在北东方向上煤岩微震...     

煤层气井水力压裂段塞技术多因素风险分析

基于大量现场作业和水力压裂裂缝扩展理论,提出了煤层气井水力压裂施工中支撑剂段塞存在引起早期砂堵的风险。针对煤层气井压裂施工,着重分析了施工液量、排量、裂缝转向、多裂缝等对裂缝几何尺寸的影响。采用理论分析结合模拟计算的研究方法,阐述了上述多种因素对裂缝几何尺寸、压裂液效率、尤其是缝宽的影响规律。针对不同因素的影响,提出了相对应的施工措施:提高排量、增加段塞前泵注液量有利于支撑剂进入裂缝;提高液体黏度、排量,沿最大主应力方向定向射孔等措施降低裂缝转向带来的砂堵风险;采用细砂或粉砂作为段塞支撑剂,有利于进入人工裂缝、降低滤失量、提高施工压裂液效率,进而降低多裂缝带来的影响。     

煤层气井排采过程中压裂裂缝导流能力的伤害与控制

煤层气井排采过程中,压裂裂缝导流能力大小变化,直接影响压降漏斗扩展范围,进而影响煤层气井产气量的高低。以晋煤集团寺河矿3号煤制作煤片,以兰州石英砂为支撑剂,运用FCES-100裂缝长期导流能力评价仪,在实验室物理模拟了排采过程中煤储层压裂裂缝的导流能力变化规律。实验结果认为：煤层气井排采过程中压裂裂缝导流能力具有较强的应力敏感性,如果控制排采降压连续缓慢稳定进行,可以使压降漏斗充分扩展前应力敏感对导流能力的伤害较小;在水力压裂施工中可以通过增加砂比来减小支撑剂嵌入的影响,对于深井选用更高强度支撑剂可以克服支撑剂破碎引起的伤害;不稳定和断续排采可造成压裂裂缝导流能力快速下降,只有坚持排采降压的“连续、缓慢、稳定”进行,才能避免应力敏感和流速敏感带来的储层伤害,确保煤层气井开发取得好的效果。