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。     

纳米复合纤维基表面活性剂压裂液性能评价

黏弹性表面活性剂(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6～12 mm。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、缓解煤粉聚集、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。此体系对于中国煤层气开发具有一定参考价值。     

压裂液侵入对页岩储层导流能力伤害

大规模水力分段压裂是页岩气等非常规资源高效开发的关键技术。页岩气井返排率一般较低,大量的压裂液长期滞留地层对储层岩石、支撑剂强度等造成一定的伤害,影响页岩储层压裂改造长期效果。针对该问题,通过室内试验模拟研究现场压裂前后气测导流的变化规律,对压裂液伤害程度进行表征。结果表明:压裂液侵入降低了支撑剂、页岩岩石强度,导致支撑剂破碎率、岩石嵌入程度加剧,导流能力伤害达到60%以上;使用大粒径支撑剂、较高铺砂浓度,优选破胶性能好、低残渣、防膨性强的压裂液,能有效提高导流能力,降低压裂液伤害程度。研究结果对页岩地层压裂设计,降低压裂液伤害提高产量提供参考。     

页岩储层粘土矿物对裂缝导流能力伤害的影响

摘 要 页岩气的有效开发依赖于人工裂缝的产生,而要持续高效的进行页岩气开发,需要采用支撑剂保持人工裂缝的导流效果。目前,对于页岩储层支撑裂缝导流能力伤害的微观机理尚不清楚。本文以中国南方海相页岩为研究对象,开展岩板导流能力伤害实验,并与致密砂岩和常规砂岩进行对比,分析压裂液注入过程中导流能力变化规律。结果显示随着压裂液的持续注入,大量的支撑剂逐渐嵌入裂缝内,引起导流能力下降。初期导流能力下降较快,后期降速逐渐减缓。海相页岩支撑裂缝的导流能力伤害程度大幅度高于常规储层。常规储层支撑裂缝导流能力伤害率约为18%,而海相页岩的支撑裂缝导流能力伤害率约为47%~85%。导流能力伤害率与粘土矿物含量和类型关系密切。随着粘土矿物含量的提高,导流能力伤害率迅速升高,尤其是伊利石和伊蒙混层存在可以明显提高导流能力伤害率。粘土矿物具有极强的吸水膨胀能力,易引起支撑裂缝表面硬度软化、蠕变强化,导致支撑剂嵌入和导流能力下降。本文通过页岩导流能力实验,分析了压裂液注入过程中导流能力变化规律及粘土矿物含量对导流能力伤害率的影响,为优化压裂液配方、改进页岩气井排采制度和提高页岩气的产出具有重要意义。     

页岩储层黏土矿物对裂缝导流能力伤害的影响

页岩气的有效开发依赖于人工裂缝的产生,而要持续高效的进行页岩气开发,需要采用支撑剂保持人工裂缝的导流效果。目前,对于页岩储层支撑裂缝导流能力伤害的微观机理尚不清楚。以中国南方海相页岩为研究对象,开展岩板导流能力伤害实验,并与致密砂岩和常规砂岩进行对比,分析压裂液注入过程中导流能力变化规律。结果显示随着压裂液的持续注入,大量的支撑剂逐渐嵌入裂缝内,引起导流能力下降。初期导流能力下降较快,后期降速逐渐减缓。海相页岩支撑裂缝的导流能力伤害程度大幅度高于常规储层。常规储层支撑裂缝导流能力伤害率约为18%;而海相页岩的支撑裂缝导流能力伤害率为47%～85%。导流能力伤害率与黏土矿物含量和类型关系密切。随着黏土矿物含量的提高,导流能力伤害率迅速升高,尤其是伊利石和伊蒙混层存在可以明显提高导流能力伤害率。黏土矿物具有极强的吸水膨胀能力,易引起支撑裂缝表面硬度软化、蠕变强化,导致支撑剂嵌入和导流能力下降。研究结果为优化压裂液配方、改进页岩气井排采制度和提高页岩气的产出提供了解决方案。     

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。     

大牛地气田致密气藏水力加砂压裂工艺技术研究与应用

根据大牛地气田工程地质特征,优选出适应于储层特性的压裂液体系、支撑剂、压裂施工工艺优化技术和压裂作业配套技术,为气田开发提供了技术支持。     

非常规天然气储层超临界CO_2压裂技术基础研究进展

非常规天然气(致密气和页岩气)储层一般呈现低孔隙度、低渗透率、低孔喉半径等特征,气流阻力大,对于非常规天然气藏开发,主要采用压裂方式改造储层,提高单井产量和稳产有效期。水力压裂是实现商业开采的常用手段,但水力压裂针对非常规天然气储层存在水敏、储层污染等一系列问题。超临界二氧化碳(SC-CO_2)无水压裂可以避免上述问题,是一种潜在的经济有效的压裂新方法,并具有减排优势。针对非常规天然气储层SC-CO_2压裂技术进行跟踪调研,介绍非常规天然气储层压裂改造技术应用现状和非常规天然气储层SC-CO_2压裂改造基础研究进展,分析SC-CO_2压裂非常规天然气储层滤失特性、相态控制技术、SC-CO_2压裂液增黏方法和SC-CO_2压裂液携带支撑剂跟随性评价技术;提出SC-CO_2压裂设备及工艺流程。开展结合现场工艺的SC-CO_2压裂相态精确预测、研发不含氟、碳氢类聚合物的SC-CO_2压裂液增黏剂体系、优选低密度支撑剂和进行SC-CO_2压裂设备防腐、密封和流动保障技术攻关是非常规天然气储层SC-CO_2压裂技术最重要的发展方向。     

低伤害多羟基醇压裂液体系研究

针对长庆油气田超低渗透的储层特点,从减少稠化剂集团在储层中的滞留、降低压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害出发,开发出一种新型低伤害、低成本的低聚合多羟基醇水基压裂液体系.该压裂液体系以低聚合多羟基醇为稠化剂,有机硼为交联剂,合成了一种释酸剂作破胶剂.通过室内实验确定了压裂液的最佳配方:低聚合多羟基醇质量分数为2.0%、交联剂质量分数为0.8%、pH值调节剂质量分数为0.16%,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该压裂液体系具有很好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残渣低等优良性能,对储层伤害小于常规胍胶压裂液.因此,该压裂液体系具有很好的应用前景.     

鄂尔多斯盆地富县页岩气缝网压裂适应性研究

页岩气开发是近几年国内外研究的热点,缝网压裂是目前页岩气开发的主要技术手段。文章对比分析了美国页岩气与富县延长组页岩气成藏条件,认为鄂尔多斯盆地富县区块延长组长7段具有页岩气开发的潜力。进行了富县与美国各大盆地岩石矿物组成对比分析研究,分析了石英、长石、粘土矿物等组分对缝网形成条件的影响,确定富县区块延长组长7段储层进行缝网压裂的可行性。通过杨氏模量和泊松比计算出长7段页岩脆性范围为54.3%-67.4%,对比结果表明富县延长组长7段页岩使用缝网压裂能够形成较为复杂的网状裂缝;在此基础上,针对富县区块延长组长7段的储层特征提出了缝网压裂的初步方案,即使用低粘度压裂液和低密度支撑剂,大液量、大排量、小粒径和低砂比的压裂工艺,在页岩中形成大规模的裂缝网络,提高油气动用程度,扩大可采储量,对富县区块延长组长7段页岩气改造具有一定的指导意义。     

页岩油压裂用纳米变黏滑溜水的合成及其性能评价

常规滑溜水压裂液已经成功运用于页岩等非常规油气储层压裂中,但其携砂性能差、渗吸采收率低的问题仍然未得到有效解决。针对这一问题,本文合成一种新型纳米变粘滑溜水,该体系不仅具有常规滑溜水优异的减阻特性,还兼具了较强的变粘携砂性能;另外,该体系含有优选的纳米乳液,可将混合润湿或油润湿的页岩油储层改性为水润湿,具有强渗吸置换作用。通过一系列室内实验评价可以发现：碳纳米渗吸（carbon nano imbibtion,CNI ）体系纳米变粘滑溜水为乳液状,可实时在线配制,通过调整其浓度,粘度发生显著变化,达到低浓度时高减阻、高浓度时强携砂的效果,残渣含量及对储层伤害低,实现了一剂多效;同时它还具有常规滑溜水与瓜胶携砂液所没有的改性驱油的效果,从而提高原油采收率。纳米变粘滑溜水同时具备高减阻、高携砂、低伤害和强置换的性能,可作为未来页岩油压裂的主体压裂液。     

美国Appalachian盆地Marcellus页岩气藏开发模式综述

随水平井钻井和分段压裂技术的进步,北美页岩气成功迈入商业化开发阶段,且大型页岩气藏不断涌现,其中以Appalachian盆地的Marcellus页岩气藏最为引人注目。在深入广泛调研国外相关文献的基础上,从地质特征、储层特征、钻井工程、水力压裂、气井生产动态等方面综述了Marcellus页岩气藏的开发模式;并对该气藏的技术进步和开发前景进行了总结。研究结果表明:Marcellus页岩气藏资源量及可采储量巨大,储层物性较好,核心区地层轻微超压、地层主要发育东北和西北走向两组天然裂缝;水平井组是目前主要布井方式,主要采用三段井身结构,水平井段长600~1 800 m;气藏开发初期井距为0.77~1.54口/km2,后期井网加密后井距可达3.09~6.18口/km2;水平井分段压裂段数为4~8段,压裂措施用水量超过18 000 m3,支撑剂用量113~340 t,泵入速度4.77~15.90 m3/min;水平井初期产气量在(4.0~25.0)×104m3/d,单井最终可采储量(0.17~1.13)×108m3。除水平井钻井和分段压裂技术外,其它多项技术也得以发展和进步。Marcellus页岩气藏开发模式综述可为国内页岩气藏的开发提供参考。     

致密油藏特征及一种新型开发技术

 致密油包含源储接触和源储紧邻两种典型源储配置关系,且致密油不包含页岩油,这明晰了致密油的定义和分类。从构造、岩石物性和流体性质3 个方面总结了致密油的储层特征。中国致密油资源潜力巨大,是目前中国非常规油气开发领域最为现实的选择。HiWAY 流道水力压裂技术在开发致密油方面极具潜力,已在全球10 个国家的40 多个非常规油气田成功作业,平均增产20%以上,并大幅度节约了用水量和支撑剂使用量,其技术的关键在于通过交替式间歇注入支撑剂和高强度凝胶压裂液在裂缝中产生流道,并利用一种新型的纤维添加物来使流道保持稳定分布。     

页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模拟技术

页岩气藏天然裂缝分布复杂,地层非均质性强,水平井压裂技术是开发的必要手段,建立页岩气藏压裂缝网扩展与流动一体化模拟方法对于制定生产方案及评价压裂措施具有重要的现实意义。采用基于闪电模拟的油藏压裂裂缝网络扩展计算方法来模拟页岩气藏多分支裂缝网络形态,在此基础上进一步运用嵌入式离散裂缝模型（EDFM）来定量表征页岩气藏有机质-无机质-裂缝网络之间的复杂流动机制,从而实现页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模拟。基于该方法建立了200 m×200 m的地质模型进行缝网形态模拟以及流动表征,通过缝网扩展模拟方法得到裂缝网络分布规律,在此基础上基于嵌入式离散裂缝模型进行流动模拟,得到模型生产200 d后的含气饱和度分布以及产气量分布曲线。同时,基于本文模型分析了压裂液注入压力、分形概率指数、压裂液黏度以及裂缝网格精细程度等参数对裂缝网络形态、含气饱和度分布以及页岩气产量的影响。研究表明,压裂液注入压力越高分形概率指数越小、压裂液黏度越小裂缝扩展范围越大、含气饱和度下降范围越大单井产量越高,裂缝模拟精度会显著影响产量误差。基于该页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模型可以大规模模拟页岩气藏缝网形态以及多重介质复杂流动,为评价页岩气藏压裂施工好坏以及产量预测提供了有效的帮助。     

四川盆地五峰-龙马溪组深层页岩气勘探开发进展及建议

四川盆地五峰-龙马溪组页岩气资源量主要集中在大于3 500 m埋深范围内,对其实施勘探开发具有重要意义。通过明确四川盆地深层页岩气藏的主要分布范围,在总结分析深层页岩气藏中关于应力与物性关系、脆性与岩石破裂模式、水平应力差与压裂改造效果等方面的特征基础上,深入剖析在对四川盆地五峰-龙马溪组深层页岩气实施勘探与开发过程中出现的关于勘探开发风险深度、钻完井以及压裂技术等相关问题。对此提出以下几个方面的建议:埋深4 500 m为目前深层页岩气藏的勘探风险深度;在钻完井方面,建议采用强抑制水基钻井液,加强地震解释,优化水平井钻井轨迹和方位,采用旋转导向钻井工具等;在水力压裂方面,建议改变射孔方式,采用拉链式同步压裂,使用多尺寸粒径支撑剂以充填多级裂缝,考虑使用液氮等环保型压裂介质,建立和优化多流体运移机制的试井数学模型等。     

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.     

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。     

基于改进残差的神经网络方法预测页岩气甜点

北美页岩气革命取得的巨大成功对全球能源格局产生了深远的影响,并引起了工业及学术界的广泛关注。甜点预测是提高页岩气钻井成功率、保障压后产能的一项关键技术。目前传统方法预测页岩气甜点区存在误差较大的问题。以加拿大商业开发成功的页岩气产区Fox Creek地区为例,对控制该区页岩气甜点的地质及工程因素进行详细剖析,在此基础上,提出一种改进残差的神经网络方法来分析页岩气甜点主控因素,并建立甜点区预测模型。结果表明,影响研究区页岩气甜点区的主控因素为孔隙度、渗透率、泥质含量、埋深、地层压力、脆性指数和压裂施工参数（水平段长度、压裂段数、支撑剂注入质量和压裂液注入体积）。改进残差神经网络算法在测试及训练的产气量数据预测方面吻合度分别达到0.94和0.85,展现出很好的预测效果。基于改进残差神经网络的预测模型表明,西部和南部Duvernay边界处发育页岩甜点区,向东北部逐渐变差。该页岩气甜点预测模型为该地区页岩气的后续高效开发提供了可靠的基础。