水平井压裂楔形缝内支撑剂输运特征数值模拟

为使研究结果更符合真实储层中支撑剂运移铺置情况，考虑水平井压裂注入特征和压裂裂缝实际形态特征，突破矩形窄缝数值模型的限制，基于计算流体力学方法建立了工程尺度单孔眼楔形裂缝模型。利用支撑剂输运数值模拟分析了支撑剂粒径、支撑剂密度、压裂液粘度、施工排量和砂比对支撑剂在楔形裂缝中沉降运移的影响。根据数值模拟结果，以在楔形缝内形成具有充分高度和长度且不会带来砂堵风险的砂堤为目标，建议现场压裂施工排量在2.5 m3/min以上，携砂液粘度小于20 mPa·s，砂比控制在10%~20%之间，并采用粒径为70/140目的支撑剂进行支撑剂充填作业。与常规矩形长板裂缝模型的支撑剂输运模拟结果相比，楔形裂缝模拟中砂堤形态存在明显差异，为现场压裂施工参数提供新的参考。     

压裂气井支撑剂回流及出砂控制研究及其应用

加砂压裂是低渗气藏开发评价和增储上产必不可少的技术措施,然而经过大量的现场施工发现,如果压裂后气井排液控制不当或生产过程中配产不合理,将导致支撑剂回流或出砂,引起气井产能严重下降,从而影响最终的压裂效果.分析了支撑剂回流机理,建立了压裂液返排过程中临界返排流量、支撑剂返排速度和沉降速度计算模型,提出了控制支撑剂回流的放喷油嘴选择原则.在考虑气井生产过程中既要返排注入地层中的压裂液,同时又不将地层砂(包括支撑剂)带入井筒的前提下,推导出了压裂气井的临界产量计算公式.结合实际的压裂施工资料进行了实例计算分析,为指导压裂液返排和确定气井合理产能提供依据.     

七里村油田一层多缝压裂工艺设计

通过对七里村油田4口压裂井微地震检测分析,确定该油田水力压裂裂缝为水平缝,适合一层多缝压裂.通过对已压裂的一层一缝、一层两缝和一层三缝的压裂井产量统计分析,结合当前压裂施工工艺,利用以前压裂施工统计数据并配合软件模拟,对一层两缝压裂工艺的裂缝长、施工排量和加砂规模等压裂参数进行优选,最终确定七里村油田最优压裂参数为:裂缝长度35～42 m,加砂规模19.23～27.69 m3,施工排量1.8～2.2 m3/min,携砂液量64.10～92.30 m3等.通过对一层两缝试验井与一层一缝压裂以及优化前的一层两缝压裂井产量比较,结果表明参数优化后一层两缝压裂可以大幅提高油井产量和稳产产量,更适合于七里村油田.     

华庆白257区压裂施工参数优化

合理的压裂施工参数是压裂设计的重点和难点,也是决定压裂成败的关键因素。在分析华庆白257井区储层压裂地质特征的基础上,提出了利用已压裂井的测试压裂和净压力拟合结果,形成压裂井模板,在此基础上进行前置液量,施工排量,加砂量以及砂液比等施工参数的优化。确定工区合理施工排量在1.8~2.0m3/min左右,前置液百分比15%~30%左右,加砂量为30m3左右,平均砂液比为30%左右,并将优化结果应用于同井区的其它井,取得了良好的效果。     

煤层气井近井压裂裂缝充填特征与堵塞机制

近井部位压裂裂缝内微粒运移与堵塞是煤层气井减产的重要因素之一。客观查明近井压裂裂缝内充填特征规律与堵塞机制对气井解堵理论深化、解堵工艺改进非常关键。基于煤矿掘进工作面开挖观测现象,对沁水盆地南部煤层气直井近井压裂裂缝内充填特征与裂缝堵塞机制进行系统分析。结果表明:煤层气井近井压裂裂缝内充填物由煤粉、支撑剂及完井滤饼组成;完井滤饼对压裂裂缝启裂、延展及支撑剂分布具有关键控制作用,近井裂缝壁面完井滤饼能够减缓压裂液的滤失速率,但在滤饼尖灭位置压裂液滤失速率突然增大时极易脱砂形成脱砂楔体,楔体在流体冲击下压实致密,排采期气液两相流携带煤粉流经脱砂楔体时卡在砂粒间形成裂缝堵塞;基于颗粒堆积模型与黄金过滤原则,针对研究区粒度中值0.045 mm的煤粉,脱砂楔体处注入支撑剂粒径大于0.900 mm可降低裂缝内煤粉堵塞程度。     

通道压裂支撑剂缝内分布规律研究

通道压裂是低渗透致密油气藏高效、低成本开发的关键技术,通过采用非连续簇团铺砂的方式,使裂缝中形成具有高导流能力的通道,但目前关于通道压裂的理论研究仍然处于起步阶段.因此,基于计算流体力学建立欧拉-欧拉固液两相流模型,对通道压裂过程中支撑剂的分布状态进行模拟,通过与实验结果进行对比,证明了所建立模型的有效性,并系统研究了不同中顶压裂液(纯压裂液脉冲段)黏度、支撑剂密度、泵注排量对通道压裂通道率的影响.结果表明,中顶压裂液的黏度从1 mPa·s增加到20 mPa·s,通道内平均通道率增加5%;支撑剂密度从1400 kg/m³增加到2000 kg/m³时,缝内通道率减小了7%;排量由3 m³/min增加到7 m³/min时,通道率由28%增加到33.5%后减小到31%.现场应用过程中应使用较高黏度中顶压裂液、较低密度支撑剂和合理的泵注排量以保证裂缝中形成有效支撑通道.     

长8储层直井体积压裂施工参数优化研究

长庆油田长8储层属于低孔低渗储层,通过借鉴国外体积压裂理念及改造经验,进行了直井体积压裂探索研究与试验,取得了较好的改造效果。以改善长8低渗储层开发效果为目标,在分析长8储层地质特征的基础上,对已有的体积压裂井施工参数的合理性进行了分析;并进行前置液比例、排量、砂比等施工参数的优化。研究发现,长8储层适合的前置液比例15%~20%,合理排量为6~8 m3/min,合理砂比为11%~13%,将优化结果用于同区的其他井,增产效果显著。     

低渗低压水平气井压裂研究及实践

水平井技术已逐渐成为油田提高采收率和开发综合效益的重要手段,国内外应用情况表明,钻遇在低渗透油藏的水平井,不经过压裂酸化改造很难达到工业开采价值。从区域地质特征及井况条件出发,充分研究了压裂液、支撑剂选择、压裂管柱结构以及压裂规模等方面,通过优化设计,确定了适合低渗低压水平井的压裂的前置多段塞、大排量造缝、降排量携砂及施工方案优化等压裂技术措施。对红台2-17井进行了大型压裂施工试验,取得了较好的增产效果,为国内低渗储层低压水平气井压裂提供了宝贵的经验。     

彭页HF–1井页岩气藏大型压裂工艺技术

页岩气储层具有孔隙度小、渗透率低、微裂缝发育的特点,需要进行压裂才能获得理想产能。彭页HF–1井是中国石化部署在重庆境内的一口重要的预探井,根据对该井的储层特征进行分析,确定了该井储层改造的压裂模式。在此基础上,确定了该井的压裂工艺。然后通过实验,优选了压裂液和支撑剂。彭页HF–1井根据压裂设计进行施工,整个施工共分12段进行,共加入压裂液16211.6m3,石英砂1332.7t。压后通过测试,取得了20000m3/d的高产。该井压裂施工获得成功,产能测试获得突破,证实了页岩储层的含气性能,该套页岩气压裂工艺适合该区块储层,同时也对其他区块的页岩气压裂施工也具有较好的借鉴意义。     

深层煤层气压裂技术的研究与应用

水力压裂是煤层气开采最有效的方式,延长矿区深层煤层气井的煤层深度达2000 m左右,由于煤层埋藏深和施工压力高等特点,压裂技术难度大,没有成熟的经验可以借鉴。介绍了延长矿区深层煤层气压裂技术,该压裂技术采用了活性水压裂液、大排量低砂比、脉冲加砂和复合支撑的思路,目前该技术已成功在延长的深层煤层气井上进行了2口井的现场压裂试验。     

二次加砂压裂技术在海上低孔渗砂岩气藏的应用

东海低渗储层具有埋藏深、温度高、边底水发育、平台空间小等特点,采用传统加砂压裂方式初期产量低、压后压降快、有效产能低,无法满足海上经济有效开发的需求。因此,基于平台化压裂的技术瓶颈,开展二次加砂压裂增产机理及适应性评估,通过技术优化研究,确定了二次加砂压裂施工排量、加砂规模、二次加砂比例、中途停泵时间等关键参数,优选评价了压裂液和支撑剂材料,并评估了平台空间综合利用,形成了一种适合海上低渗平台开发的增产技术。DX-B5井的实施效果表明:二次加砂压裂技术首次应用于海上低渗油气田,并取得显著的增产效果,相比邻井初期产量增加了2倍,累计产量增加了3倍,针对类似储层条件的油气井,可推广应用于东海及国内其他海域的低渗储层增产开发。     

煤层气缝网压裂技术研究

为解决煤层气活性水改造效果差的难题,基于煤层发育被方解石充填的天然裂缝网络、压裂液滤失量大的特性,提出了新的缝网压裂思路,研制与煤层相适应的复合压裂液体系。潜在酸压裂液酸蚀充填矿物,使裂缝恢复畅通,形成相连通的复杂裂缝网络;清洁压裂液携砂,支撑压开的裂缝。探讨了该思路的可行性和优势,以及与页岩气、砂岩气缝网压裂的区别。分析了沁水盆地南部3号煤和15号煤地质特征,研制了相应的潜在酸压裂液和清洁压裂液,形成"潜在酸酸蚀裂缝充填矿物,清洁压裂液携砂"的缝网压裂技术。与常规活性水压裂对比表明,3号和15号煤层缝网压裂产量高,见气普遍更早。3号煤压裂支撑剂用量更少,15号煤煤层气开发取得历史突破。实践表明煤层气缝网压裂具有可行性。     

酸性清洁压裂液体系性能研究及现场应用

为了适应CO_2泡沫压裂施工要求,通过芥酸酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺盐胶束与高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混,制得一种耐酸性表面活性剂/聚合物清洁压裂液;并对压裂液的相关性能进行了系统评价。实验结果表明:在80℃、90 min剪切作用后,压裂液黏度依然维持90 m Pa·s左右;储能模量G'为7 Pa,耗能模量G″为1 Pa,压裂液具有较好的黏弹性;压裂液在矿化度1 000~8 000 mg·L~(-1)均可满足悬砂要求;破胶液黏度低于5m Pa·s,残渣含量为50 mg·L~(-1),破胶液表面张力为23.88 m N·m~(-1),界面张力为0.024 6 mN·m~(-1),破胶残渣粒径平均值为40 nm;岩心伤害率在11%以下,压裂液对支撑剂短期导流能力的伤害率在15%以下,可满足压裂施工要求。现场试验结果表明:该压裂液携砂性能好,泡沫质量高,增产效果明显,适合CO_2泡沫压裂施工。     

水平井压裂携砂液摩阻定量计算模型研究

近年来,携砂液在压裂管柱内流动的沿程摩阻研究仍未取得实质成果,而携砂液的沿程摩阻分析是指导压裂设计和施工的关键。因此,有必要对携砂液的沿程摩阻进行研究,推导可普遍应用的沿程摩阻计算模型。利用液固两相流相间的动量交换理论,研究了携砂液分别在直井段、造斜段和水平段流动时支撑剂颗粒处于悬浮运动状态、滑跳移运动状态以及部分悬移,部分滑跳移状态下的携砂液平均流速,最终利用Darcy-Weisbach公式建立了可用于各类型井的携砂液沿程摩阻计算模型,并计算分析了管径、施工排量、砂比、压裂液及支撑剂性质对携砂液沿程摩阻的影响。     

宁209井区裂缝控藏体积压裂技术研究与应用

为了解决页岩气开发面临的改造体积有限、产量递减快及储量动用程度低等难题,提出裂缝控藏体积压裂工艺技术。该技术通过减小簇间距、增加裂缝条数来加大缝控面积,形成连片控制区域,立体动用储层,大幅度提高一次可采储量。对该技术进行工艺设计优化,通过精细分段优化射孔位置、孔眼节流优化射孔孔数、渗流和应力干扰优化簇间距、气水置换和高强度加砂优选纳米压裂液、有效压力优化支撑剂、实验回归优化暂堵剂用量,优化结果为：6簇射孔,每簇6孔×60°×6孔/ft,簇间距6~8 m,单段段长40~50 m;采用纳米压裂液体系,先纳米滑溜水段塞打磨,后纳米线性胶连续加砂,加砂强度大于3.0 t/m;采用70/140目石英砂+40/70目陶粒（3：7）小粒径组合支撑剂,可适当提升石英砂比例。该技术在长宁地区宁209X-x井进行试验应用,折算1 500 m水平段测试产量26.6×10⁴ m³/d,相比邻井提升103%,增产效果显著,为页岩气井的高效开发提供借鉴。     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计方法研究

高压砾石充填防砂施工过程中砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是影响施工成败和防砂效果的主要因素.讨论了地层砂侵入砾石层的特性以及砾石层压降计算方法,用以评价其挡砂效果和对产能的影响;建立了砾石尺寸综合评价方法,用以优选最佳砾石尺寸;以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,用以对施工参数进行组合优化设计;最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计.给出了一套高压砾石充填施工参数优化设计方法,用该方法对涩北气田涩49井进行了高压充填设计,施工后防砂效果较好,产能降低率11.6%,目前稳产在(4.7～5.0)×104m3/d.     

水平裂缝压裂设计数值方法的研究

压裂设计是改进压裂工艺、优选压裂方案和指导压裂施工的一项重要工作。本文对水平裂缝压裂设计中裂缝几何尺寸和裂缝中流体流速的计算、裂缝中支撑剂分布的确定以及压裂产率比的预测等主要环节进行了研究,提出了一套水平裂缝压裂设计的数值计算方法,并编制成程序。这一套设计计算方法适用于以变排量注入两种幂律液体和使用两种支撑剂的情况,并考虑了水平裂缝中压裂液滤失有界的特点及近井地层污染的因素,对砂堆砂沟区支撑剂分布的确定方法也做了改进,从而扩大了前人方法只限于常排量注入一种牛顿液体,地层为无限厚和地层无污染的局限性。本文利用设计程序影响压裂效果的几个主要参数进行了计算、分析和优选。提出了在不同地质情况下进行水平裂缝压裂应当采取的施工方案。     

云南老厂雨旺区块煤层气井产出水化学特征

基于云南老厂矿区雨旺区块煤层气地质条件和6 口煤层气先导试验井产出水样品的常规离子测试,分析了区内煤层气井产出水化学特征、离子变化规律及其与产能的关系.结果表明:研究区煤系含水层自老厂背斜核部接受大气降水补给,整体称单斜向东南径流,并受次级褶皱和断层影响;煤层气井产出水阳离子以Na++K+为主,Ca2+、Mg2+含量较低,阴离子以HCO3-和Cl-为主,矿化度介于1 465～5 625 mg/L,水型主要为Na-HCO3·Cl和Na-Cl·HCO3,与压裂液水型相似.溶滤作用在研究区内普遍存在,脱硫酸作用强度较大,阳离子交替吸附作用强度较小,脱碳酸作用较弱综合分析煤层气井产出水化学特征和研究区产能特征可知:当前煤层气井主要产出压裂液,煤层本身产水较低,导致压降漏斗扩展范围较小,降压效果较差,煤层气解吸量较少,产能较低.     

压裂液返排速度对支撑剂回流量影响实验研究

压裂液返排速度是影响油气井压后效果的重要因素。为研究压裂液返排速度对支撑剂回流量的影响,运用自主研发的裂缝模拟实验装置,进行不同压裂液返排速度下支撑剂回流量的实验测试。实验过程中针对每一个压裂液返排速度,测试不同返排阶段支撑剂的回流量。实验结果表明,压裂液返排速度以43.2 m~3/d为界限,返排速度低于43.2 m~3/d时支撑剂回流量随压裂液返排速度增加较慢;而当返排速度高于43.2 m~3/d后,支撑剂回流量增加明显加快。支撑剂回流主要集中在压裂液返排初期,前33.33%的返排液量携带出了75%以上的回流支撑剂;因此在压裂液返排初期应选用相对较小的返排速度以达到控制支撑剂回流的目的,返排后期在不造成出砂的前提下,适当增大返排速度以实现压裂液尽快返排,减少地层伤害。     

纳米复合纤维基表面活性剂压裂液研究

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液因为具有低伤害的特性,在煤层压裂中得到广泛应用。针对煤层割理裂隙发育、对表面活性剂吸附量大的特点,在阴离子表面活性剂压裂液中引入功能性纳米复合纤维,形成纳米复合纤维基表面活性剂压裂液体系。通过实验确定纤维的最佳质量分数为0.4%～0.7%,最佳长度为6～12mm。对压裂液体系开展了室内评价,结果显示此压裂液体系在预防支撑剂回流、降低滤失、增强携砂性能、降低摩阻等方面效果显著,且对支撑剂层的导流能力伤害较小。此体系对于国内煤层气开发具有一定参考价值。