环空加砂压裂管柱流体压降分析及现场应用

连续油管(CT)水力喷射压裂技术是提高低渗透油藏开发效率的一种重要手段。选择压裂作业连续油管时需要考虑连续油管及套管的强度及尺寸,不仅要保证压裂施工作业过程中管柱结构安全可靠,而且还要保证压裂施工中高压力、大排量要求。环空喷射压裂作业就是为了满足现场施工大排量而采取的一种有效措施,然而,增大环空排量会增加环空流体摩阻压降,摩阻压降又会直接影响地面设备选择、以及井下压裂作业成功与否。因此,针对连续油管水力喷射压裂环空流的流动特点,通过理论分析及现场数据回归的方法开展连续油管环空喷砂压裂环空流体压降分析,主要研究内容包括:连续油管偏心、流体流变参数对压裂液环空流压降规律研究。分析结果表明:连续油管偏心降低了环空流体摩阻压降,且影响明显;流变指数及压裂管柱尺寸增加,油套环空流体摩阻压降增加;压裂液环空流压降为清水压降的36%,根据校正Gallego F理论模型可以准确预测压裂液环空流压降梯度变化规律。研究成果可为连续油管环空压裂施工及设计提供理论指导。     

连续油管在增产技术中的应用

连续油管作业技术与装备是一项具有巨大潜力和生命力的实用性技术。目前,该项技术的应用日趋活跃,备受关注。本文结合连续油管的特点,介绍了连续油管作业机的结构,重点研究了连续油管在增产作业方面的应用技术,以及配套设备的应用。     

煤矿瓦斯灾害防治技术探讨

在分析目前煤矿瓦斯治理存在问题的基础上,提出了利用井下水力压裂技术和地面采动井抽采与常规的井下瓦斯抽采技术相结合的综合瓦斯治理措施,分别阐述了煤矿井下水力压裂和地面采动井的原理和应用情况,实践表明：煤矿井下定向压裂增透消突成套技术可有效提高瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,改善井下作业环境;地面采动井可＂一井三用＂,对抽放采动区域瓦斯效果较好。     

塔里木油田连续油管技术应用现状及前景分析

连续油管具有适应范围广、移运方便、安装迅速、自动化程度高、安全性好、效率高、可连续循环、可带压作业、通过性好等优点，广泛的应用于钻井、修井、测井、完井等各种作业中，显示出了巨大的优越性。目前，塔里木油田连续管技术的应用还基本局限于排液、冲砂、热洗等简单作业，而且年作业量也比较少，如果进行连续管技术的规模化应用，并大力研究和发展压裂、酸化、钻磨等高端作业工艺的应用，为塔里木油田油气井的修井、测试、增产及试油作业服务，不但可提高作业效率，缩短油气井的投产和复产周期，也可为解决高压、深井和水平井的作业难题提供有效途径。     

连续油管采油技术的概况、应用与现状分析

本文概述了连续油管技术的发展过程,描述了连续油管作业技术在油田中的应用情况,并针对国内连续油管作业技术现状提出了建议。     

连续油管作业的数字孪生及其下入性

连续油管是油气行业的重要工具,实际作业下入过程的存在与传动理论分析结果差异较大,倒是现场作业面临多次下入,造成连续油管的安全隐患。针对其下入性问题,提出了连续油管的数字化模型,建立了下入过程的接触状态算法、载荷分析物理模型,对下入的全过程进行同步孪生,实现了对下入连续油管实时计算的管柱承载状态与强度校核,以及对连续油管下入性的全过程分析。结果表明：连续油管下入过程中的接触状态随下入深度实时变化,管径比和摩擦系数是下入过程自锁判定的显著影响因素。本研究所提出的分析方法可有效服务于连续油管现场作业以及实时作业安全评估,并为连续油管的使用寿命分析提供重要依据。     

连续油管国产化技术研究新进展

概述了连续油管的发展及其在国内的应用情况,提出了连续油管国产化的工艺方案、存在的问题及解决办法,指出连续油管国产化时机已经成熟并切实可行。     

LY-20型滑套分层压裂器在杏子川油田应用效果评价

针对强非均质性致密储层,为了提高压裂效率、降低成本、保护环境,杏子川采油厂于2014年从改进开发工艺角度出发,采用了新引进的LY-20型滑套分层压裂工艺,对该工艺的工作原理及应用效果进行了探讨和分析,并与常规封上压下工艺现场实践进行对比。结果表明:LY-20型滑套分层压裂工艺对纵向上多层叠置、横向上层位变化大、层内隔夹层发育,具有强非均质性的致密储层,在开发的过程中,可以消除层间干扰,实现多层同时压裂,缩短作业周期,节约返冲液体,降低压裂难度,消除安全隐患,降低环境污染和消除井喷。LY-20型滑套分层压裂工艺,对于高效环保的开发强非均质性致密储层,具有较好的经济效益和环保性能。     

致密油水平井连续油管自适应定向水力喷砂射孔改造技术的应用

为解决致密、页岩储层开发中常规螺旋分布炮弹射孔+体积压裂改造过程中起裂压力高、易沟通底层或盖层形成无效缝网的问题，结合连续油管水力喷砂射孔技术，提出了连续油管自适应定向喷砂射孔填砂分段一体化压裂改造工艺，研发了配套水平井自适应定向装置，并应用于玛湖致密油Ma1井的压裂改造，取得了较好改造效果。结果表明：①一定角度的定向射孔可以诱导水力裂缝沿有益方向延展，并形成复杂缝网，在其他因素不变的情况下，射孔方位及射孔孔深可以共同影响裂缝转向半径进而控制有效复杂缝网体积；②自主研发水平井自适应定向装置在水平段通过钢球重力及连续油管泵注实现自主定位，并可实现一次入井多次定位目标，Ma1井中多次定方位喷射作业中未发生故障，适用性强，可靠性高；③全过程油管内高压射流可以实现孔内增压、冲蚀孔眼与负压携液三种作用叠加，其可降低地层破裂压力、增加孔深、增大转向半径同时降低泵注设备压力，可对致密油水平井定向射流诱导压裂缝网形成起正向促进作用；④在玛湖Ma1井现场实施，比常规射孔降低起裂压力26%，日均产量平均最高提高78.4%。结论认为，通过水力喷射定向射孔有效腔体起裂压力；定向水射流诱导裂缝延展，可有效避免致密油水平井压裂中不当射孔将裂缝快速诱导至底层或盖层，形成无效缝网的难题；水力喷射诱导形成更为复杂的缝网形成提高单井产量，该技术可为页岩、致密油气资源规模化开发提供一种新的技术思路。     

井下压裂施工技术的研究与探讨

由于我国的地形和地质的复杂和特殊性,使得石油企业生产技术和工艺前进较为缓慢,如油田井下压裂技术就是一个特殊的技术工艺,我国的地形差异大,对需要满足生产和开发的技术工艺来说是一种挑战又是一种机遇。井下压裂技术中有些还没有达到国际的水平,有些还未成熟和健全,本文对井下压裂工艺的意义和压裂施工相关参数的优化进行了研究,同时也指明了井下压裂工艺的趋势和发展方向,为井下压裂工艺的发展起到了一定的指导作用。     

基于导流能力评价实验的复合酸化压裂技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏增产的主要措施和手段,即使采用较大规模施工,酸蚀缝长一般不超过120 m,而水力压裂技术能够实现大规模造长缝的目的。为此,开展水力压裂与酸携砂压裂相结合的复合酸化压裂技术研究及现场实验,以探索碳酸盐岩增产措施的新工艺技术。实验采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,模拟高温高压地层条件,通过测试水力加砂压裂裂缝、酸化压裂酸蚀缝、酸携砂压裂裂缝、水力压裂与酸携砂复合酸压裂缝的短期导流能力,探索评价了碳酸盐岩地层增产改造的新工艺技术,实验结果表明了碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂可以实现较好的导流能力。基于导流能力实验评价结果,优化设计了4 口井的复合酸化压裂方案并进行现场施工,增产效果良好,为碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂提供了有力的理论支持。     

济阳拗陷页岩储层水平井裂缝扩展数值模拟

由于物理实验受到实验条件、数量的限制,难以对裂缝扩展规律开展大规模的研究。因此,在有了一定的岩石力学测试、页岩压裂破裂方式测试以及页岩压裂裂缝扩展物模试验的基础上,开展了页岩压裂裂缝起裂及扩展规律数值模拟研究。基于流固耦合Biot固结理论、Darcy渗流定律,采用最大拉伸强度准则和Mohr Coulomb准则损伤阈值进行单元损伤判断,引入全新的材料分布算法,建立了水力压裂裂缝扩展的有限元计算模型。进行了岩石样本的参数标定试验。采用有限元计算方法研究了地应力、页岩脆性指数、压裂液黏度和层理特征等关键物理参数对页岩裂缝扩展的影响。结果表明,当脆性指数较小时,水力裂缝主要沿最大主应力方向在页岩基质中扩展,难以转向形成复杂缝网。层理胶结强度较高时,水力作用即便在局部压开天然层理,也难以持续以大角度偏离,而只能形成比较单一的裂缝。地应力比、压裂液黏度越低,层理密度等特性越高时,裂纹网络越复杂。     

单层铺砂条件下煤岩裂缝导流能力实验研究

为了深入研究煤岩压裂裂缝导流能力,运用FCES-100裂缝导流仪测试了低铺砂浓度尤其是单层铺砂条件下煤岩裂缝导流能力,并考虑了嵌入作用、天然裂缝等因素的影响.实验结果表明:在较低闭合压力下单层铺砂能够支持煤岩裂缝,获得理想的导流能力;不同煤岩由于力学性质的不同,单层铺砂导流能力存在较为明显的差异,在高闭合压力下支撑剂嵌入对质软的煤岩裂缝导流能力伤害严重;时间和实验煤岩板上存在的天然裂缝对单层铺砂煤岩裂缝导流能力存在影响.     

大体积海工混凝土裂缝控制的研究

大体积混凝土表面容易出现裂缝,影响混凝土质量。从材料选择、配合比设计和施工工艺等方面阐述了大体积海工混凝土裂缝控制方法。     

定向射孔水力压裂多裂缝形态实验研究

采用大型(试件尺寸：300 mm×300 mm×300 mm)真三轴水力压裂物理模拟实验系统,研究了定向射孔水力压裂人工水力裂缝起裂和形态的影响因素。研究结果表明：定向射孔方位角和水平地应力差对定向射孔水力压裂人工水力裂缝的起裂和形态影响巨大。定向射孔水力压裂形成的人工水力裂缝可能不是理想的平直双翼裂缝,而是双翼弯曲裂缝;在水平应力差和定向射孔方位角较大的情况下,容易形成由定向射孔方向和最大水平地应力方向多点同时起裂的非对称多裂缝系统或穿过微环面的双翼裂缝。提高原场地应力测量的精度和定向射孔的定向精度,将定向射孔方位角控制在较小角度,有利于避免产生形态复杂的人工水力裂缝,降低压裂施工难度和砂堵风险,改进压裂增产效果。     

库车裂缝性砂岩气藏渗透率模型研究与应用

裂缝性气藏中孔隙介质包括压裂裂缝、天然裂缝及基质孔隙。考虑裂缝与基质间的物质交换,建立了考虑压裂裂缝的多重孔隙介质渗流数学模型,研制了裂缝性气藏压裂后生产动态模拟器。根据库车天然裂缝发育程度综合量化分类,天然裂缝发育程度是影响压裂后产能的重要因素之一;裂缝系统连通差、发育差的气藏,压裂后也难以获得理想的增产效果。统计分析了裂缝参数与渗透率的关系,裂缝密度与测试渗透率相关性好,给出了裂缝密度与渗透率的关系,建立了渗透率地质模型。结合裂缝性砂岩气藏压裂井生产动态模拟器,通过拟合试采压力校正渗透率,打破了关井测试计算地层渗透率的传统做法。通过实例计算表明,所建立的多重介质渗流数学模型和渗透率地质模型是合理的,试采压力拟合精度高,校正渗透率准确且误差较小,为油田开发提供了一种新思路。     

特低渗透油藏入井流体顺序接触储层损害评价

特低渗透油气资源在剩余油气资源中的地位越来越凸显。由于低孔低渗的特点,特低渗透油层在钻井、完井、采油、增产改造、EOR 等全过程均会发生储层损害。以镇泾油田长8 组为研究对象,对钻井完井液、压井液和压裂液顺序接触储层对储层的损害进行了方法探讨和实验评价。结果表明,钻井完井液对储层的损害最严重,压裂液次之,压井液最轻。分析表明,流体敏感性损害和漏失损害是钻完井液损害储层的主要因素。压裂液乳化、残渣、液相圈闭、浸泡时间损害,天然裂缝与水力裂缝堵塞,压裂液的冷却效应是压裂液损害的主要因素。最终提出了加入封堵剂改善钻完井液性能,从压裂工艺、压裂液体系出发改善压裂液的解决方式,实现全过程储层保护是特低渗油藏开发的关键。     

水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态的智能预测

水力压裂作为页岩气储层开采的核心技术,在压裂过程中水力裂缝的扩展会遇到天然裂缝,与天然裂缝相交后压裂缝的扩展特征对缝网的形成有明显影响,从而影响最终压裂改造效果。基于内聚力单元建立了基于断裂力学的页岩气储层渗流-应力-断裂耦合的水力裂缝与多个天然裂缝相交扩展模型,研究了不同天然裂缝倾角、天然裂缝尺寸、应力差、压裂液排量和黏度下水力裂缝与天然裂缝扩展形态规律。采用基于Bagging算法集成支持向量机(support vector machines, SVM)、决策树(decision tree classifier, DTC)、逻辑回归(logistic regression, LR)、K最邻近算法(K-nearest neighbor, KNN)的裂缝形态分类器对裂缝相交扩展形态进行预测,并将Bagging算法预测结果与SVM、DTC、LR、KNN预测结果进行比较。研究结果表明：基于Bagging集成算法对水力裂缝与天然裂缝相交扩展形态预测准确率达到了92.58%,相较于单个算法,最高提升了17.95%,其中应力差越小、天然裂缝倾角、裂缝尺寸越大和压裂液排量、黏度越低越容易产生剪切缝,...     

裂缝性地层中水平井压裂裂缝起裂新模型

对裂缝性地层中的水平井进行水力压裂时,井筒附近的天然裂缝会对压裂产生影响。现有压裂裂缝起裂压力计算模型所考虑的影响因素各有侧重,且尚未考虑井筒附近天然裂缝产生的诱导应力场对起裂压力造成的影响。本文基于弹性力学及岩石力学理论,综合考虑了井筒周围天然裂缝的诱导应力、压裂液渗滤效应、岩石温度变化、封隔器影响等因素,建立了一个适用于裂缝性地层中的水平井压裂裂缝起裂压力计算模型,且计算简便便于推广。本文根据实例计算分析了天然裂缝影响起裂压力的各个因素,并进行了对比。计算结果表明,一定条件下井筒周围天然裂缝对起裂压力影响明显,采用以前的起裂压力计算模型误差较大。