昆北油田优势通道成因及识别方法

针对低渗透砂砾岩储层中油井含水高、动用程度低、优势通道发育等问题，运用地层沉积学、岩心分析、动静态资料等方法得到优势通道的形成原因。通过优选动静态参数，利用灰色理论和模糊数学方法，建立了优势通道的模糊综合评判模型。研究结果表明：在冲积扇沉积的低渗透砂砾岩储层中，优势通道的形成主要受沉积相、储层改造及注水冲刷的影响。模糊综合评判模型可以实时的对储层优势通道进行定量评价。将研究成果应用于昆北油田切12区块14口水井，计算结果与示踪剂的解释结果符合率达到86%。研究成果对水驱油田调整开发对策有重要的指导意义。     

压裂液悬砂及支撑剂沉降机理实验研究

压裂液的携砂性能优劣直接影响着支撑剂在裂缝中的输送铺置效果及压后裂缝的有效导流能力。研制了“XS-I型”压裂液悬砂及支撑剂沉降物理模拟实验装置;开展了3种陶粒支撑剂（70/140目、40/70目、30/50目）在SRFP-1型压裂液中的悬砂特性研究,分析了支撑剂在携砂液中的沉降量、沉降速率以及二者随沉降时间的变化规律,得出影响压裂液悬砂性能的主控因素。实验研究表明,携砂液中支撑剂沉降分为快速沉降、缓慢沉降、稳定平衡3个阶段。压裂液黏度是影响压裂液悬砂性能的最主要因素,其次是支撑剂粒径、携砂液砂比。低黏度压裂液仅对70/140目支撑剂有一定悬浮能力（支撑剂充分沉降时间10～20 min）,对40/70目和30/50目的支撑剂悬浮性能较差（支撑剂充分沉降时间仅为1.0 min～5.5min）,整体悬砂能力较差。中黏度压裂液对70/140目支撑剂悬浮效果好（仅有9.9%～11.1%的支撑剂沉降）,在小于15%砂比下对40/70目及30/50目支撑剂有较好的悬浮能力（支撑剂充分沉降时间80 min～240 min）。中高黏度压裂液中,大粒径（30/50目）支撑剂在高砂比（25%～30%）条件下加入,也仅有12%～13.1%的支撑剂沉降,悬砂性能优,适宜作为主加砂阶段的携砂液。研究结果丰富了压裂液悬砂能力测试方法及支撑剂优选评价手段,为压裂液、压裂施工参数的优化及支撑剂的优选,提供基础数据依据。      

碳酸盐岩储层多级交替酸压技术研究

为扩大酸液在碳酸盐岩储层压裂裂缝中的波及范围及作用距离,实现酸液对裂缝中岩面的非均匀刻蚀,提高酸蚀导流能力,提出了碳酸盐岩多级交替酸压技术。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用压裂裂缝模拟软件,对前置液造缝阶段裂缝参数变化规律、造缝液体类型及交替注酸阶段交替注入参数进行了模拟优化,并进行了流态模拟与酸液腐蚀试验,优化了交替注入液体体系。模拟及试验结果表明:设计压裂缝长的70%是在裂缝快速增加阶段形成的,裂缝快速增加阶段可作为最佳的前置液造缝阶段,该阶段结束后即是多级交替注入酸液的最佳时机。多级交替泵注胶凝酸+压裂液及胶凝酸+交联酸段塞过程中,每级顶替液排量以阶梯递增方式注入、每级顶替液液量按递减方式注入、提高顶替液黏度和增加交替注入级数都有利于提高酸液在裂缝中的波及范围及均匀分布。研究结果可为碳酸盐岩储层的高效酸压提供理论依据。      

压裂支撑剂的覆膜改性技术

针对油气田开发对压裂支撑剂的性能要求愈来愈高的产业重大需求,油田化学领域运用现代化学理论与技术,开展了一系列卓有成效的压裂支撑剂化学覆膜改性研究和产品研发,为油气工业的快速发展做出了突出贡献。本文从化学和工程两个视角,系统阐述了压裂支撑剂化学覆膜改性的研究方向。化学角度,主要研究方向包括：在支撑剂表面涂层构成化学覆膜、通过化学手段科学改变支撑剂表面特性、化学涂层与改性并举。工程角度,大致分为三个重要研究方向：一是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来提升支撑剂强度;二是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来降低整个支撑剂的相对密度（如自悬浮涂层技术等）;三是石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜实现堵水疏油的功能。本文还简要阐述了树脂覆膜支撑剂、疏水支撑剂、憎水憎油支撑剂、自悬浮支撑剂、自聚型支撑剂、无机聚合物涂覆支撑剂以及功能性支撑剂等主要产品的特性。展望支撑剂未来的发展趋势,提出支撑剂应向多功能、高性能、小尺寸和智能化方向发展以及开发出更加适合无水压裂的支撑剂和原位生成型自支撑压裂体系。     

压裂多级裂缝内动态输砂物理模拟实验研究

为了研究压裂过程中裂缝内支撑剂的动态输砂规律及分布形态,采用自主研制的多尺度裂缝系统有效输砂大型物理模拟实验装置,进行了压裂液黏度、支撑剂类型、注入排量和砂比等对支撑剂在不同尺寸裂缝中的动态输送和砂堤剖面高度影响的模拟实验。实验结果表明,裂缝内动态输砂规律的影响因素,按影响程度从大到小依次为压裂液黏度、支撑剂粒径、砂比和排量;压裂液黏度越高,沉砂量越少,砂堤剖面高度越小而平缓,且在主裂缝中更为明显;支撑剂粒径越大,沉砂量越多,砂堤剖面高度越大,且在主裂缝中更加明显;砂比越高,沉砂量越大,砂堤剖面高度也越大,且在分支缝中增幅更大;随排量增大,主裂缝中的沉砂量略减小,分支缝中的沉砂量差别不大。研究结果为优选压裂液、支撑剂,制定压裂方案,以及优化压裂施工参数提供了理论依据。      

反相乳液型减阻剂及滑溜水体系的研发与应用

由于常规压裂液降阻效果差,对储层伤害大,为了大幅度降低施工摩阻,降低施工压力,改善压裂改造效果,采用反相乳液聚合法合成了一种用于压裂的反相乳液型减阻剂,并以其为主剂,与优选出的配伍性能好、协同效应好的黏土稳定剂、助排剂等复配形成了一种新型滑溜水体系。室内试验表明:0.10%~0.15%反相乳液型减阻剂溶液的减阻率达到65%以上;新型滑溜水体系的减阻率达到65%,且具有较高的防膨胀和助排性能,较好的耐温抗盐性能。新型滑溜水体系已在青海、江汉、华北等油田薄互致密储层压裂和页岩油气井分段压裂中进行了应用,表现出了良好的特性,获得了良好的改造效果。该体系能够满足页岩油气储层及致密储层压裂的需要,且能降低大型压裂的施工成本。      

动态渗吸对超低渗透油藏开发的影响及应用

针对超低渗透油藏渗透率低、孔喉结构复杂、非均质性强、常规注水难以建立有效驱替、裂缝-基质间渗吸作用强等问题,运用室内渗吸实验和相似理论,在分析超低渗透油藏动态渗吸驱油机理的基础上,得到动态渗吸特征及主要影响因素,并将实验室数据应用到油田现场。实验结果表明:影响超低渗透油藏动态渗吸的主要因素包括润湿性、注入速度、裂缝密度、吞吐周期等。其中,润湿性是渗吸的主要影响因素,岩石亲水性越强,渗透率越高,裂缝越多,动态渗吸效果越好;适合超低渗透油藏开发的注水速度为0.1 mL/min;合理吞吐周期为2～3个,优化闷井时间为30 d左右。矿场试验表明,鄂尔多斯盆地A油田5口水平井进行体积压裂并利用动态渗吸采油后,平均含水下降20个百分点,5口水平井累计增油2 145 t,效果显著。研究成果对超低渗透油田生产方案的制订有指导意义。     

压裂输砂与返排一体化物理模拟实验研究

为了研究压裂和返排过程中支撑剂在裂缝中的运移、沉降和回流规律,自主研制了“YF-1”型压裂输砂和返排一体化模拟实验装置,在模拟储层温度、闭合应力和滤失情况下,开展了不同裂缝宽度、压裂液黏度、支撑剂类型、排量和出砂临界流速等因素在输砂和返排过程中对砂堤剖面的影响实验。实验结果表明：输砂和返排过程中,液体黏度是影响砂堤剖面的最主要因素,其次是支撑剂粒径和排量,裂缝宽度对砂堤剖面的影响最小;在返排过程中,液体黏度越小,出砂临界流速越大;缝宽和支撑剂粒径越大,出砂临界流速越大,在压裂后放喷时,应保证压裂液完全破胶,避免出砂。研究结果为压裂液优选、压裂施工参数优化、支撑剂优选及压裂后返排制度的制订提供了依据。     

压裂多级裂缝内流量分布规律

当前,以页岩油气为主的非常规油气藏开发力度日益加大,水力压裂是开发该类储层的核心技术。在该类储层的开发过程中,往往采用多级复杂裂缝压裂技术,但目前针对压裂过程中各级裂缝内流量分布规律研究甚少,而该规律对认识裂缝、指导压裂方案至关重要。为了研究压裂过程中多级裂缝内的流量分布规律,自主研制了多级裂缝系统有效输砂模拟实验装置,在模拟多级裂缝情况下,开展了不同压裂液黏度、支撑剂粒径、注入排量、砂比等因素对各级裂缝内流量的影响规律实验研究。研究结果表明,各级裂缝中流量占比逐级减小,主裂缝占比平均为64.63%,一级分支缝平均为22.14%,二级分支缝平均为13.23%;各级裂缝中流量分布比例主要受总流量大小影响,流量越大,主裂缝中流量占比越高,分支缝中流量占比越低,其次依次为支撑剂粒径、压裂液黏度和砂比。通过研究形成了一套多级裂缝内流量分布规律评价方法,揭示了各级裂缝内流量分布规律,为认识裂缝、优化压裂设计方案提供了依据。      

孔洞型碳酸盐岩储层压裂裂缝转向扩展特征研究

针对孔洞型碳酸盐岩储层改造产生的水力裂缝扩展规律复杂、不一定沿预设路径扩展的问题,基于碳酸盐岩储层孔洞体特征,制备了含孔洞体的碳酸盐岩试样;利用真三轴水力压裂试验结果,分析了不同水平主应力差异下孔洞体对水力裂缝扩展的干扰作用;并利用扩展有限元数值方法,分析了影响孔洞型碳酸盐岩储层水力裂缝扩展及扩展路径的因素。研究结果表明,水平主应力差异系数不大于0.15时,水力裂缝遇到孔洞体后产生非平面扩展,且水平主应力差越小,转向扩展距离越大,裂缝形态越复杂;水平主应力差异系数大于0.15、小于0.36时,水力裂缝会克服孔洞体的应力集中进行平面扩展,但遇到孔洞体后会被孔洞体捕捉,无法穿过孔洞体继续扩展;水平主应力差异系数不小于0.36时,水力裂缝会克服孔洞体的应力集中进行平面扩展,且遇到孔洞体后会直接穿过孔洞体继续扩展;随着水平主应力差增大,破裂压力逐渐降低。研究结果可为孔洞型碳酸盐岩储层压裂设计提供指导。