致密砂岩储层水力加砂支撑裂缝导流能力

裂缝的导流能力对于水力加砂压裂效果影响很大,分析裂缝导流能力影响因素、研究如何增加裂缝导流能力,对于提高压裂增产效果具有重要意义。针对长庆油田安83区块致密砂岩储层的特点,使用Meyer软件对裂缝的各项参数进行模拟预测,考察了支撑剂类型、粒径、铺砂浓度、嵌入以及压裂液残渣对砂岩储层裂缝导流能力的影响,并进行了增产效果预测。结果表明:陶粒的导流能力远大于石英砂和树脂砂;低闭合压力下,粒径越大,导流能力越高,随着闭合压力的增大,大粒径支撑剂导流能力下降幅度较大;不同粒径组合支撑剂的导流能力下降幅度相比较于单一粒径支撑剂要平缓得多;铺砂浓度越高,裂缝导流能力越高;当闭合压力为70 MPa时,支撑剂的嵌入可使导流能力下降30.1%;压裂液残渣可使不同粒径支撑剂的裂缝导流能力出现不同程度的下降;增产倍数与裂缝导流能力成正比,当陶粒筛选目数10/20、20/40和40/60组合且比例为1∶3∶1时,增产倍数最大。在低渗透储层压裂现场应用,增产效果较好。     

疏松砂岩油藏压裂裂缝延伸规律数值模拟

压裂充填防砂可实现增产与防砂双重目的,是疏松砂岩油藏的一种重要完井方式。疏松砂岩具有高孔、高渗特点,且强度低、塑性强,裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为研究疏松砂岩储层压裂裂缝延伸机理,揭示压裂工艺参数对裂缝形态的影响,建立了考虑储层岩石弹塑性变形、裂缝起裂与延伸、压裂液流动与滤失以及储层孔隙流体渗流复杂耦合作用的流固耦合有限元数值模型,针对渤海油田绥中36-1区块典型疏松砂岩储层,开展了压裂裂缝延伸规律数值模拟计算,并重点分析了压裂液效率、排量对于裂缝延伸规律的影响。结果表明:低效率压裂液在疏松砂岩中仅形成极短而窄的裂缝,裂缝两侧伴随着一定范围的剪胀高渗带,难以容纳支撑剂,无法实现充填防砂目的;效率高压裂液可在疏松砂岩中形成压裂充填防砂工艺所需的短宽裂缝,裂缝壁面两侧存在轻微压实现象,对渗透率的影响较小;提高压裂液排量,裂缝长度减小,裂缝宽度增加。研究结果可为疏松砂岩压裂充填设计提供一定理论参考。     

考虑支撑剂嵌入的裂缝参数优化方法

基于支撑剂指数法,考虑支撑剂嵌入和微粒运移等因素,以数学迭代等手段对海上疏松砂岩储层压裂充填的裂缝参数优化方法进行了研究。归纳了支撑剂指数法的基本原理,优化了裂缝几何参数、无因次导流能力等,提出了压裂充填裂缝参数优化方法,并进行了案例井计算。结果表明：支撑剂指数为支撑裂缝体积与单井控制油藏体积的比值;微粒运移会降低支撑裂缝渗透率,且在一定范围内,降低程度逐渐增大;支撑剂嵌入会导致支撑层的宽度受损;随着微粒运移和支撑剂嵌入程度加深,最优缝长有所下降,最优缝宽有所增加,而对应实际的增产倍数有所下降;单井计算结果与实际施工一致,该方法对海上疏松砂岩储层压裂充填裂缝参数优化具有一定的指导意义。     

页岩支撑裂缝长期导流能力测试方法及测试装置改造

常规砂岩储层加砂压裂后油气渗流通道主要依赖于支撑裂缝,而页岩气储层由于其典型的脆性特征,通过大规模体积压裂后会形成复杂的裂缝网络,页岩气渗流能力主要取决于支撑剂充填层裂缝和储层剪切滑移形成的自支撑裂缝,因此,室内页岩储层导流能力的测试应包括支撑剂充填层和自支撑裂缝的导流能力两部分。目前国内对于页岩支撑导流能力的测试方法大多还是借鉴常规支撑剂充填层导流能力测试方法,无论测试方法还是测试装备都有一定的不适应性,大部分国产支撑导流仪的闭合压力加载系统、流量控制系统不能满足页岩储层长期导流能力测试要求。文章提出了页岩支撑裂缝导流能力测试方法及支撑导流仪改进目标、改进方法、改进措施,为页岩气储层室内导流能力的实施提供了技术支撑,为页岩储层体积压裂支撑剂优选及压裂效果评价提供了保障。     

大川中沙溪庙致密砂岩储层支撑裂缝导流能力的影响因素

目的增加裂缝导流能力,提高致密砂岩气的压裂增产稳产效果。 方法为了探究加砂压裂技术在大川中沙溪庙致密砂岩储层改造中的适应性,针对该储层的特点,采用API裂缝导流能力测试仪,考查了支撑剂类型及粒径、铺砂浓度、闭合压力及压裂液类型对支撑裂缝导流能力的影响。 结果相同粒径陶粒的支撑裂缝导流能力大于覆膜石英砂和石英砂,但覆膜石英砂的导流能力受闭合压力的影响最小;0.106~0.212 mm石英砂与0.212~0.425 mm覆膜石英砂的不同组合支撑剂粒径(质量比分别为1∶4、1∶1和4∶1)支撑剂导流能力下降幅度相比单一支撑剂更加平缓。支撑剂组合为4∶1的裂缝导流能力高于1∶4和1∶1组合,在高闭合压力条件下接近0.212~0.425 mm覆膜石英砂用作单一支撑剂时的裂缝导流能力。在低闭合压力条件下,增加铺砂浓度促使导流能力明显增大。而随着闭合压力的增加,这种影响程度逐渐减弱。支撑剂采用(0.106~0.212 mm石英砂)∶(0.212~0.425 mm覆膜石英砂)用量为4∶1的组合支撑剂,当闭合压力为41.4 MPa时,清水压裂破胶液处理后的液测导流能力较质量分数为3% 的KCl降低25.43%,返排压裂破胶液处理后的液测导流能力较质量分数为3% 的KCl降低58.34%。 结论实验结果指导了现场压裂支撑剂类型、粒径以及铺砂浓度等施工参数的选择,在四川盆地川中沙溪庙组致密气储层进行现场应用,获得了较好的压裂增产效果。      

低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素

通过科学的抽象,建立了大量的非均质地质模型,以油藏数值模拟为手段,系统地研究了压裂水平井在低渗透率油藏中的开发动态,建立了压裂水平井累积产量增产倍数图版.所考虑的影响因素包括人工裂缝的方向、K_v/K_h、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、储层渗透率、裂缝间距和非均匀裂缝长度等.研究表明：压裂水平井裂缝条数以3条相对较优;最佳裂缝长度与裂缝导流能力和储层渗透率有关;对于特定的油藏,存在相对较优的裂缝导流能力值;两条最外边裂缝的间距对压裂水平井产能有一定的影响;由于压裂水平井段上不同位置裂缝的产量贡献值有差别,建议加大中间裂缝的长度或导流能力,以达到裂缝间产量贡献值的均衡.在对裂缝条数、长度和导流能力研究的基础上,建立了增产倍数图版.     

基于离散裂缝的致密油藏重复压裂数值模拟研究

致密油藏储层物性差,大多采用压裂方式开发,当产量下降时需要重复压裂进行增产。建立了基质与人工裂缝相互耦合的致密油藏重复压裂渗流模型,采用离散裂缝模型对压裂形成的人工裂缝进行分析,用三种网格划分体系剖分基质系统、初次压裂裂缝、重复压裂裂缝系统。研究结果表明:裂缝长度和导流能力对重复压裂后的产能影响较大,在生产实际中应采用与储层性质匹配的裂缝长度和导流能力;启动压力梯度对于致密油藏的产能影响明显,在生产设计时需要重点考虑。     

脆性页岩网络裂缝中支撑剂的沉降特性

与常规砂岩储层压裂形成的双翼平面裂缝不同,脆性页岩储层压裂形成的是网络裂缝.因影响网络裂缝与双翼裂缝中支撑剂沉降的因素不同,故通过理论公式推导、计算结果与现场数据验证的方式,研究了脆性页岩网络裂缝中支撑剂的沉降特性.结果表明,支撑剂颗粒沉降达到收尾速度的时间极短,网络裂缝中支撑剂的实际沉降幅度远远小于理论计算结果;网络裂缝中支撑剂沉降主要受网络裂缝复杂程度和页岩复合层理效应的影响,受携砂液体粘度的影响较小.在脆性页岩中,压裂后支撑剂回流是影响压裂缝高和裂缝导流能力的主要因素.压裂后,采用类似常规储层的快速放喷和强制闭合技术,会加大裂缝中支撑剂回流造成的导流能力损失,极端情况下甚至会使支撑剂全部回流,导致压裂裂缝闭合成为无效裂缝,最终影响脆性页岩储层压裂后的产量.长时间停泵可减少支撑剂回流,有利于保持裂缝的有效导流能力.     

海上过筛管压裂工艺研究及应用

针对渤海油田中高渗疏松砂岩储层低产、低效井,分析了过筛管压裂射孔方式,建立了50～1000 mD中高渗储层压裂支撑裂缝半缝长和支撑裂缝导流能力优化经验公式。结合海上压裂作业及海水的高矿化度、高钙镁离子等特点,形成了海水基压裂液体系。支撑剂优选方面,研究了考虑支撑裂缝防砂临界流速的支撑剂粒径优选方法,同时评价了固结支撑剂在50～180℃不同温度下的固结强度。根据已实施11口井的过筛管压裂作业,9口井压裂之后增液、增油效果十分显著。实践证明过筛管压裂工艺可有效解决海上中高渗疏松砂岩储层低产、低效的难题,具有一定推广价值,但长期有效防砂是过筛管压裂工艺的关键。     

低渗油藏整体压裂数学模型研究与应用

低渗油藏往往存在启动压力,以往的整体压裂数学模型中的相对渗流率计算没有考虑启动压力和支撑裂缝失效的共同影响,通过长期导流能力的实验,回归支撑裂缝导流能力与闭合应力及时间的变化关系式,在此基础上建立了考虑启动压力和水力裂缝长期导流能力的整体压裂数学模型,并对整体压裂模型进行求解,分析了裂缝长度和导流能力对油井产能的影响,模型更能够反映低渗透储层的渗流特征,可用于指导低渗储层的整体压裂优化设计。     

支撑剂指数设计方法在压裂充填施工中的应用研究

支撑剂指数设计方法是在给定的支撑剂量条件下，从油藏的角度出发，以产量最大化为目标，得到最优裂缝参数的一种设计方法，目前已在国内外得到了广泛的应用。疏松砂岩储层压裂充填施工中，受设备能力、岩石物性参数等因素制约，实际裂缝宽度难以达到优化值，导致支撑剂指数优化设计方法与现场应用脱节。通过将施工净压力、岩石物性参数等力学因素引入支撑剂指数压裂设计方法中，在施工能力范围内，以解除储层污染、获得最高产能为目的进行压裂充填裂缝参数优化。优化结果可很好地指导现场作业且与现场贴合程度高，目前已在现场获得了良好的应用。     

海上疏松砂岩稠油油藏压裂充填优化设计

建立了考虑疏松砂岩稠油油藏启动压力梯度、压力敏感性,以及裂缝导流能力失效性的压裂井数学模型,实现了该模型的数值求解。在防止地层出砂的前提下,对渤海湾某油田进行了压裂充填参数设计。研究表明,与不压裂相比,在该区块实施压裂充填改造在经济上是可行的,参数优化结果为该区开发方案设计提供了技术支撑。     

端部脱砂压裂防砂技术在老河口油田老168区块的应用

根据端部脱砂压裂充填防砂机理可知,疏松砂岩油藏压裂防砂改变了流体的流动模式,将压裂前的径向流转变为压裂后的双线性流,从而大大减小了近井地带的压力梯度,降低了流体流动冲刷和携带微粒的能力,既满足了防砂要求,又实现了油井增产的目的.通过研究压裂防砂端部脱砂的形成条件,确定了压裂防砂施工参数的基本计算方法,结合老河口油田老168区块的储层应力特征,进行了压裂防砂可行性分析,模拟结果显示,老 168-斜16单井裂缝平均铺砂浓度为30 kg/m2,利用端部脱砂压裂防砂技术在该区块实施了12井次,防砂施工成功率达100%,防砂后平均单井产油量为12.82 r/d,防砂及增产效果明显,为该区块的高效开发提供了可靠的技术手段.     

基于线性强化弹塑性疏松砂岩破裂模式

渤海油区疏松砂岩储层埋深较浅，地层天然压实作用较弱，在压裂充填过程中表现出明显的非线性塑性特征，分析和研究疏松砂岩地层压裂过程的破裂模式对于破裂压力的预测和压裂充填施工设计具有重要的实际意义。基于线性强化弹塑性岩石本构力学模型，考虑压裂液渗滤效应，建立了疏松砂岩地层弹性和塑性双区井周应力模型，通过理论分析验证了应力模型的正确性。基于岩石的拉伸破坏和剪切破坏准则，获得了疏松砂岩压裂充填过程中井壁破裂压力预测模型和4种破裂模式，并利用现场数据验证了模型的可靠性。研究结果表明：井壁屈服后塑性区呈椭圆型，且长轴在最大主应力方向；塑性模量系数越大，塑性半径越小，破裂压力越小；屈服应力越大，塑性半径越小，破裂模式由塑性拉伸破坏、塑性剪切破坏向弹性拉伸破坏变化；随内摩擦角和内聚力逐渐增加，破裂压力增加到一定值后不再变化，破裂模式由塑性剪切向塑性拉伸变化。在渤海油区常规疏松砂岩物性范围内，破裂模式主要为塑性剪切破坏。     

纤维控制压裂支撑剂回流实验研究

支撑剂回流现象在一些闭合应力低、结构疏松、微裂缝发育的砂岩层段及高压气藏时有发生。纤维控制支撑剂回流技术具有工艺简单,压后快速返排的特点。室内研究表明,在目前常用的压裂液、支撑剂体系下,适用于压裂改造控制支撑剂回流的纤维种类为聚丙烯类纤维,在液相、固相中分散性好,适用纤维长度为8～12mm,纤维浓度为0.8%～1.0%,纤维压裂液体系静态悬砂半衰期可达72h,加入纤维后的支撑剂充填层临界出砂流速可提高10倍以上,对裂缝导流能力和渗透率影响较大,但与储层基质渗透率相比仍然较大,不会影响压裂改造后的产量。     

稠油出砂冷采对射孔技术的要求

冷采被用作一种新的采油工艺可以成功地用于未胶结砂岩中的稠油。稠油出砂冷采井需采用大孔径、深穿透、高密度射孔技术，并且射孔要采用低于油层压力1～2MPa的负压射孔方式，射孔井段要远离边水和气顶，以防蚯蚓洞过早地延伸进入边水区域。     

考虑裂缝导流能力时效性的多级压裂水平井产能半解析模型

目前多级压裂水平井产能计算模型研究较多,但大部分产能模型都没有考虑裂缝导流能力时效性对产能的影响。而室内实验和矿场实践表明,在实际生产过程中,裂缝导流能力随时间不断变化。本文利用源函数法求解油藏渗流模型,利用有限差分方法离散求解考虑裂缝导流能力随时间变化的裂缝渗流模型,并通过裂缝和油藏接触面处的流量和压力相等这一边界条件,将这两者进行了耦合,得到了考虑裂缝长期导流能力的多级压裂水平井产能半解析模型。模型计算结果表明,导流能力随时间的降低,在产能预测分析中是不可忽略的因素,这一因素会改变油藏的渗流场分布,改变裂缝内的流量和压力分布,会使更多的流体通过井筒附近的裂缝流入井内。本文建立的模型和计算结果对于储层产能预测研究和实际生产都有较大的指导意义。     

沙南低渗砂岩油藏水力压裂效果评价

基于修正后的三维水力压裂模型，研究了沙南低渗砂岩油藏不同地层渗透特性对水力压裂裂缝长度或导流能力的影响，分析了目前水力压裂效果和最优缝长。结果表明，地层有效渗透率越大，水力压裂增产比越低，经济效益越低。