水力压裂过程中近井摩阻分析

在压裂施工中尤其是在斜井、水平井及长井段射孔井的压裂过程中,往往存在近井筒高摩阻损失。很多压裂施工的过早脱砂是由于邻近井筒区域的高摩阻而发生的,近井筒效应已成为影响压裂措施成败的重要因素。介绍了用排量阶梯降方法测试近井摩阻的和过程,实例分析表明该方法是现场分析近井摩阻的有效手段。     

压裂施工过程中的井底压力计算

影响井底压力计算的主要因素是压裂过程中压裂液的流动阻力,包括井筒摩阻和近井摩阻,其中近井摩阻包括射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻。文中基于工程流体力学、岩石力学等相关理论,利用物质平衡原理,建立井筒摩阻、射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻的数学模型．并对模型参数及物理意义进行分析和求解。计算结果表明：井筒摩阻可利用理论公式直接计算求取：若孔眼数、孔眼大小和相位等适当,射孔孔眼摩阻对井底压力的影响可忽略不计;近井弯曲摩阻主要通过降排量法和现场方法获得．但降排量法成本较高,采用现场方法可快速获得近井弯曲摩阻。该计算方法对于准确获取井底压力与施工时间的动态关系具有重要意义。     

区分射孔孔眼和邻近井筒摩阻的方法及应用

根据常规的摩阻计算方法，结合目前油田压裂现状，在压裂施工时进行停泵和几个排量改变，求取相应参数，形成一套行之有效的区分射孔孔眼和邻近井筒摩阻的方法。并用计算结果推断摩阻产生的原因，制订相应的解决办法，现场应用效果较好。     

新型小型压裂摩阻测试方法的应用

在某油田两口气井进行的压前小型压裂测试中,由于测得近井摩阻较高,采取了补孔的方式降低摩阻。虽然压裂作业取得了成功,但是作业成本明显升高。压后分析认为,近井摩阻过高的原因可能是由于测试压裂注入液量较小,无法有效驱替近井地带孔隙空间内的天然气,最终在该处形成气液两相流导致摩阻测量值偏高。对压裂摩阻进行了理论分析,采用了一种新的、可以消除这种两相流干扰的测试压裂摩阻的方法,并在多口井中进行了应用,能够消除干扰值85%以上,从而大幅降低了施工时间和施工费用。     

大位移井压裂地面施工压力预测模型研究

大位移井压裂过程中的流体静压力、井筒摩阻等与井身轨迹、作业条件等因素密切相关。结合井身 轨迹、井斜方位、作业条件等因素,建立起比较精确的压裂液运动界面模型,实时跟踪每段压裂液,确定各段流体在 井筒中的界面位置随时间变化的关系及其对应的物性参数的变化,反演预测地面施工压力,为压裂设计和施工工 艺提供一个重要的参数。     

液态CO_2压裂井筒流动摩阻计算

液态CO_2压裂所采用的携砂液为无水纯液态CO_2,其物性受施工压力及沿程压力变化的影响非常明显,准确预测液态CO_2压裂管流摩阻对于压裂程序的合理设计以及施工的顺利进行具有非常重要的意义。通过实验研究的方式得出了不同温度、压力条件下的液态CO_2管流摩阻,并建立了摩阻系数与广义雷诺数之间的数学模型,同时基于液态CO_2井筒流动过程中温度场以及压力场的非稳态性,通过迭代计算的方式研究了不同泵注压力、管径、排量条件下的施工摩阻,并建立了井筒流动摩阻图版,与现场施工数据对比表明该图版具有较高的准确性以及工程应用价值。     

压裂施工动态摩阻模型建立及其敏感性分析

准确掌握压裂施工动态是提高压裂工艺成功率的关键,施工压力是反映压裂施工动态的最直接有效的指标,而压裂施工动态摩阻会对施工压力产生干扰。在理论分析的基拙上,分别建立了压裂施工过程中的管柱摩阻、射孔孔眼摩阻及裂缝迂曲摩阻计算模型,并对各类摩阻的影响因素进行了敏感性分析,最后通过实例验证了压裂摩阻计算模型的准确性。研究结果表明：所建立的压裂施工动态摩阻计算模型基本能满足工程需要;当孔眼密度足够大时,与管柱摩阻和裂缝迂曲摩阻相比,射孔孔眼摩阻可忽略不计;裂缝宽度对裂缝迂曲摩阻的影响最为显著,在压裂施工过程中,保证足够的裂缝宽度能有效降低裂缝迂曲摩阻     

压裂施工中管路摩阻计算方法分析与改进意见探讨

以降阻比法为基础，分别对清水，有机硼交联HPG压裂液，携砂液的沿程管路摩阻计算方法进行分析对比，结合现场压裂施工数据，对有机硼交联HPG压裂液体系摩阻计算式进行改进，提高了压裂施工设计，压裂数值模拟中摩阻参数计算的准确度，对水力压裂过程中压力系统分析具有重要意义。     

深层气藏压裂改造降低施工摩阻技术

川西深层气藏属于深—超深、致密—超致密砂岩气藏,储层具有破裂压力高和延伸压力高的特点,经过分析,降低施工摩阻是降低施工压力的有效手段。通过施工管柱合理配置、注入方式优化、纤维加砂、延迟交联压裂液、支撑剂段塞等方式,形成了深层气藏压裂改造降低施工摩阻工艺技术体系,并在LS1井进行现场应用。采用多级段塞、小粒径陶粒、低砂比、低伤害压裂液、纤维加砂等降低施工摩阻集成技术,近井摩阻降低了9.47 MPa,弯曲摩阻降低了7.61MPa,同时延程摩阻降低了4～5 MPa,成功完成了80 m3加砂压裂改造。压后日产气1.098 0×104m3/d,日产水为10.7 m3/d。     

FRACTURING STIMULATION TECHNOLOGY FOR HIGH SHALE-CONTENT RESERVOIRS IN LOWER ZUUNBAYAN FORMATION IN THE DEEP OF HAILAR BASIN

海拉尔盆地深部南屯组高含泥储层埋深大、岩石类型多、岩性复杂、泥质含量高、砂泥互层严重,导致压裂施工中闭合压力梯度高、近井裂缝形态复杂、近井摩阻大、施工压力高.因此,处理近井裂缝形态、降低压裂液滤失、抑制黏土膨胀、降低施工摩阻和压力是南屯组施工成功的关键.通过分析南屯组施工难点,形成了与之相适应的技术对策,研发了延缓交联低摩阻压裂液配方体系,并形成了针对性的压裂现场诊断和控制措施.现场应用153口井,施工成功率达94.8％,压裂后初期平均单井产液10.36 m3/d、平均产液强度0.98m3/ (m·d),平均单井产油5.72t/d、平均产油强度0.46t/(m·d),施工效果良好.该技术可为今后海拉尔盆地勘探开发提供重要的技术保障.     

支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺

水力压裂是一项高投入、高产出、高风险的复杂系统工程,其高风险体现在施工成功和施工效果上.从人工裂缝的形成来看,有三大因素制约施工①近井裂缝扭曲;②主体裂缝宽度不够;③液体滤失过大,动态缝的空间不足.而近井裂缝扭曲对施工成功的影响最大,需要在实践中探索和创新一种工艺,从而消除或降低近井裂缝扭曲,确保施工成功.通过近年来不断摸索、总结和借鉴,我们已初步形成了一种新的压裂工艺--支撑剂段塞冲刷,该工艺根据测试压裂分析的近井裂缝摩阻数据,科学合理地进行段塞冲刷设计,并实时分析评价段塞冲刷的效果,合理调整携砂液阶段的砂浓度和砂量,并最大限度地提高施工砂浓度,确保施工成功和施工效果.文章介绍了近井裂缝扭曲摩阻的成因、判别和解决办法,并举例说明段塞冲刷工艺在水力压裂中的应用情况以及支撑剂段塞冲刷对压裂施工效果的影响.     

川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算

以降阻比法为基础,分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析,结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据,对管柱摩阻计算公式进行修正改进后,提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性;同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算,可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算.对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义.     

非交联压裂液的摩阻测试及现场应用

在实验室自制流动回路中测试了一种非交联压裂液的摩阻,并与常规胍胶压裂液的摩阻进行了对比。在相同流量下,非交联压裂液降的摩阻明显低于常规胍胶压裂液。在现场对一系列压裂液进行了油管中的摩阻测试,非交联压裂液的摩阻低于胍胶压裂液摩阻,并且加重后的非交联压裂液同样具有良好的低摩阻性能,这与室内测试结果的规律性一致。采用非交联压裂液在塔里木油田进行了数口井次的施工,同样显示了其良好的低摩阻特性,不仅验证了试验测试结果的正确性,更能进一步推进非交联压裂液的现场应用,对于超深超高压井压裂施工具有重要意义。     

降低压裂施工摩阻技术研究

深井在实施压裂施工时,往往面临着地面施工压力高,设备承压有限,甚至压不开地层的情况。如何在现有施工设备条件下确保设备安全和施工成功成为亟待解决的问题。文章在分析压裂施工摩阻构成基础上,分别从降低管柱沿程摩阻、降低压裂液摩阻和裂缝缝内摩阻三个方面探讨了降低压裂施工摩阻的措施,并在现场进行了实施,施工后取得良好效果,为深井压裂提供借鉴。     

TX-7井加砂压裂砂堵影响因素浅析

砂堵是造成压裂施工失败的最直接原因,尤其是在四川地区致密碎屑岩气藏的压裂施工中,砂堵的几率较高,而影响砂堵的因素又较复杂,主要包括地层因素、压裂液因素、工程因素、设计因素等,如何有效避免砂堵的产生一直是压裂设计和施工作业中感到棘手的难题。针对大塔场构造TX-7井复杂的工程地质特征和砂堵特点,根据对测试压裂和主压裂施工数据及曲线进行分析处理的结果,分析评价了该井产生砂堵的多裂缝、井筒及井眼附近摩阻、压裂液效率等因素的不同影响程度,并针对大塔场构造沙-气藏为特低渗的薄互层、井眼附近摩阻高、滤失系数大等复杂的地质和工程特征,提出了优选射孔层段、段塞降摩阻、粉砂暂堵、高粘液体降滤等多 项重要枯术措旆的建议．其结论和建议对四川地区致密碎屑岩气藏的压裂改造具有重要的指导意义。     

安棚油田部分井低砂比砂堵原因及对策

安棚油田压裂施工低砂比砂堵的原因是天然裂缝发育，滤失严重；裂缝起裂位置与最大主应力方向不一致，近井段摩阻大；岩石弹性模量高，人工裂缝窄。提出消除低砂比砂堵的措施是前置液中加入降滤失剂、延长低砂比注入段和降低管内摩阻，并通过施工实例证实了这些措施的良好效果。     

径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式

为研究井眼内径及压裂施工参数对径向井压裂摩阻影响规律和确定井眼内压裂液摩阻大小,使用中国石油大学（华东）研制的压裂液摩阻测试系统（主要由摩阻测试控制中心、压裂液调配釜、可调速螺杆泵、变径管道、高灵敏度压力测量仪、电子流量计组成）,模拟径向井中压裂液的流动状态,并对压裂液摩阻进行准确测量,分析了影响压裂液摩阻的主要因素。实验结果表明,对径向井摩阻影响由大到小的因素依次为:井眼内径、排量、黏度、支撑剂粒径和砂比,且影响规律各有不同。采用降阻比原理,通过对322组实验数据进行回归拟合,建立了考虑井眼内径、排量、压裂液黏度、支撑剂粒径及砂比的径向井瓜胶压裂液摩阻损失计算关系式。利用相关系数检验法计算标准估计误差为0.140,拟合回归方程有效。实验发现,瓜胶压裂液黏度对摩阻有双重影响:一方面会增加流体内部以及流体与管壁间的剪切应力,导致摩阻损失增大;另一方面,随着黏度增加,聚合物溶液产生转捩延迟效应,同时对支撑剂控制能力增强,促使压裂液摩阻损失减小。      

侧位抛物线大位移井轨道设计

优选井眼轨道是大位移井获得成功的关键之一。由于大位移井轨道的自身特点，进行轨道设计时，不仅要考虑摩阻和摩扭的大小，而且要考虑套管磨损和井眼长度以及施工的难易程度。提出了一种新的大位移井轨道即侧位抛物线轨道及其设计方法。计算分析表明侧位抛物线大位移井轨道井眼长度、摩阻和摩扭均小于同条件下的二次抛物线和悬链线轨道，而且不需要圆弧过渡段，给设计和施工带来了方便，因此，侧位抛物线轨道要优于二次抛物线和悬链线轨道。与圆弧形轨道相比，侧位抛物线轨道的旋转钻进摩扭稍大，但其起钻摩阻和滑动钻进摩阻均小于圆弧形轨道，而且井眼长度比圆弧形轨道小得多；因此，侧位抛物线优于圆弧形轨道。除给出侧位抛物线大位移井轨道设计全部计算公式外，还给出了计算实例，对现场设计施工具有一定的指导意义。     

清洁压裂液摩阻特性研究

在流动回路中研究了清洁压裂液的摩阻特性,对比了不同流速下胍胶压裂液和CFF清洁压裂液的摩阻系数。在相同流速下,CFF清洁压裂液比胍胶压裂液有更低的达西-韦氏摩擦系数。经过十余口井的现场施工试验验证数据表明,CFF清洁压裂的确具有十分优良的降摩阻性能,其降阻率可达78%以上。这种独特的性能对于深井压裂、小管柱压裂施工中降低摩阻减轻设备负荷,提高压裂水马力具有重要意义。     

大位移井钻井摩阻预测及井眼轨道优选

大位移井钻井的施工难度主要来自钻井的摩阻大,因此在钻大位移井时必须较准确地预测摩阻,根据摩阻预测情况优选井眼轨道.近年来经过多次实践和研究大位移钻井的设计和施工情况,分析了钻井摩阻产生的原因及影响大位移井正常钻进的主要因素,提出了应利用成熟的软件来选择低摩阻的井眼轨道,总结了摩阻预测以及井眼轨道优选的方法,为同类井的施工提供了经验.