常压页岩气压裂技术现状及高效压裂技术对策

针对常压页岩气经济开发面临的压裂改造效果差、多簇均衡扩展控制及配套暂堵机制认识不清、低成本高效压裂技术体系尚未形成等问题，基于常压页岩气储层特征及压裂技术现状开展常压页岩气低成本高效压裂技术对策的研究。研究认为低成本、密切割、多级暂堵、高强度连续加砂及提高有效改造体积是常压页岩气高效压裂需持续优化的重要方向；优化压裂费用构成及采用新工艺、新方法是降本增效的有效途径，其中多级固井滑套压裂技术很可能是有效途径之一；簇间距对压裂效果影响较大，推荐范围为5～10 m；提高暂堵球数量、暂堵次数及采取中前期投球暂堵可提高缝口暂堵效果；应力差越高所需要的缝内暂堵次数越多；天然裂缝密度>0.5条/m时，施工中期加入暂堵剂，天然裂缝密度<0.5条/m时，施工前期加入暂堵剂对提高缝内暂堵效果有利；采用粒径小于40/70目的暂堵剂，用黏度大于12 mPa·s的压裂液在12 m³/min及以上的排量以小于0.1的体积分数进行投放可以增强缝内暂堵效果；采用140/200目(10%)+70/140目(30%)+40/70目(60%)的石英砂组合及7%的综合砂液比既能保证导流能力需...     

中红外飞秒激光多光子共振激发${\bf{C}\bf{O}}_{2}^{+}$的自由感应衰变研究

对利用中红外飞秒激光激发$ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}^{+} $产生的前向相干辐射现象进行了系统研究。实验发现在泵浦激光与$ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}^{+} $的${\tilde{\rm A}}^{2}{\Pi }_{\rm u}$（${\nu }{{''}}=1$）→${\tilde{\rm X}}^{2}{\Pi }_{\rm g}$（$ \nu =0 $）态跃迁发生五光子共振情况下,$ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}^{+} $发出的波长为337 nm的前向相干辐射能够被有效激发。更进一步,利用泵浦–探测方法对该辐射进行了时间分辨研究。利用探测激光导致的辐射损耗效应,发现在不同的气压条件下,337 nm相干辐射的持续时间均在0.8 ps左右,与气压没有明显关系。基于这一观测结果,提出该辐射的本质是多光子共振导致的自由感应衰变辐射。研究揭示了利用中红外飞秒激光激发二氧化碳离子产生相干辐射的本质,指出了强场激光与原子、分子体系共振相互作用过程中自由感应衰变效应的普遍性。     

川西致密砂岩气藏近井带复合污染治理技术研究

针对川西致密砂岩气藏近井带储层污染的问题,首先,开展了污染物特征及组分全分析,明确了川西致密砂岩气藏近井带主要的污染类型;其次,研发了多功能复合解堵剂,开展了新药剂物理特性、溶垢能力、破乳降黏、岩芯驱替等评价测试;再次,建立了压裂井近井带污染模型,提出了“大液量注入、液氮强顶替、放喷助排”的深度净化工艺;最后,在新场气田、中江气田及洛带气田10口井进行推广应用。结果表明,新工艺措施有效率90%,增产天然气1 923$\times$10$^4$m$^3$,取得了明显的经济效益。结果表明：（1）川西致密砂岩气藏近井带污染为液锁、起泡剂乳化、压裂液伤害、结垢结晶的复合型伤害;（2）多功能复合型解堵剂具有溶解无机垢、破乳降黏及解水锁等多项功能,驱替污染岩芯后渗透率提升1.74$\sim$2.40倍;（3）“大液量注入、液氮强顶替、放喷助排”的深度净化工艺,能够提高净化剂在致密储层的穿透深度,提高污染物返排效率,在同类气藏中具有推广价值。     

川西侏罗系致密砂岩气藏稳产关键技术与展望

川西侏罗系致密砂岩气藏类型复杂,河道砂叠置复杂,砂体展布不稳定,储量品质低,气水关系复杂。该区域单井自然产能低、稳产能力差、可采储量低、气藏动用程度低、采收率低。为实现气藏持续上产、稳产,以地震老资料重处理与解释为基础,建立了完整的地球物理及测井精细评价技术体系,实现了河道砂岩精细刻画、储层精准预测及含水饱和度的定量评价。以“少井高产”为目标,依托地质工程一体化对难动用储量优选地质及工程双甜点,形成了平面上“一”字形、“Y”形、“X”形、“V”形等多形式组合,纵向上多层位、多井型井组优化的“一场多井、一井多层”混合井网+大规模多段多簇体积压裂储层改造工艺技术体系,施工排量从5～8 m3/min提高到16～18 m³/min,加砂强度由0.4～0.7 t/m提高到4.0～4.5 t/m,裂缝数量由20～30簇提高至50～80簇,单井产能从5.07×10⁴ m³/d提高到15.64×10⁴ m³/d。以地震-地质-建模-数模-工程-经济一体化为手段,摸清剩余气成因及规模,提出加密调...     

多岩性储集层暂堵压裂缝高扩展特征试验研究

针对多岩性组合储集层的裂缝高度扩展问题,通过制备不同岩性的人工试样,并开展了室内压裂物理模拟试验,同时加入暂堵剂,分析不同岩性差异、射孔位置及排量下的水力压裂缝高扩展特征,创新了试样压后三维裂缝重构方法。结果表明：不同岩性组合试样下的主要缝高截止机制由岩石力学性质所决定,高杨氏模量岩层会阻挡缝高穿层。当层间力学性质差异较小时,裂缝发生转向扩展突破,缝高发生穿层;当层间力学性质差异较大时,裂缝扩展限制于同一岩层,缝高难以突破岩层界面。低排量下,缝高截止于应力区分界面,暂堵压裂后,裂高继续延伸突破高应力区;高排量下,裂缝沿最小主应力横向扩展,加入暂堵剂发生,裂缝转向形成新的裂缝。当射孔位置居上时,试样缝高倾向于向上扩展,暂堵压裂后形成新的起裂点;射孔位置居下,缝高扩展贯穿整个试样,暂堵压裂后形成相平行的新裂缝。研究结果为多岩性组合储集层现场压裂方案设计提供了室内试验指导。     

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。     

基于黏聚层单元的缝内暂堵压力演化规律的有限元数值研究

暂堵转向压裂技术是目前高效改造低渗透难动用油气藏的"杀手锏"技术,目前缺乏对缝内暂堵压力演化规律方面的研究.基于黏聚层单元理论模拟暂堵带,采用应力-渗流全耦合有限元模型,对暂堵转向压裂过程中暂堵带封堵长度、暂堵剂封堵强度、压裂液注入排量、暂堵带滤失系数等因素对缝内压力变化的影响规律进行了数值模拟研究,并通过灰色关联分析确定各因素对缝内压力影响能力的相对关系.结果表明:暂堵剂封堵长度达到5m后,暂堵带的承压能力将趋于稳定;随暂堵剂封堵强度的增大,增压幅度呈现先快速上升后逐渐放缓的趋势,缝内压力可提升超过15％,有助于缝内形成憋压;增大压裂液注入排量可缩短76.3％的升压时间,有效加快缝内压力提升速率;暂堵带滤失系数减小至某一小值后,缝内增压效果明显且趋于稳定;根据关联系数分析得出影响能力从大到小的排序为:排量>暂堵剂封堵长度>暂堵剂封堵强度>渗透系数.研究成果对指导缝内暂堵转向压裂设计具有重要意义.     

页岩气水平井暂堵球运移坐封机理

为了确定页岩气水平井暂堵球运移坐封机理,研究水平井筒和射孔炮眼处固液流态特征。为此,基于计算流体力学(CFD)、离散单元法(DEM)和稠密离散相模型(DDPM)耦合压裂液与暂堵球运动特征,计算获取暂堵球在不同位置分布、运移和坐封规律,结合施工微地震监测数据分析投球前后微地震事件强度、平面及空间分布,探讨投球工艺参数与储层改造效果关联特征,进而总结了页岩气水平井采用暂堵球进行炮眼封堵的理论基础。研究结果表明:管道中央流核是暂堵球和支撑剂运移主要区间,适当提高液相黏度可提高中心流核占比,低黏液体在炮眼处进液具有差异性,对上游炮眼进行部分封堵,不能有效提高下游深部炮眼处改造效果;受限于流体阻力,暂堵球速度降低,沿管壁分散,空间分布差异,相互作用力可忽略,不同排量下暂堵球运移速度有相对稳定值,5 m~3/min排量是暂堵球有效坐封临界值;投球后平均施工压力明显增大,表明暂堵球长时间有效坐封,采用6簇射孔微地震事件波及范围大于8簇射孔,投球后事件多集中于上游射孔段,下游射孔段改造效果较差;采用6簇射孔投球前缝长延伸顺利,投球后以提高缝网复杂度为主,采用8簇射孔投球前近井带改造,投球后前4簇提升储层改造体积(SRV)为主,即增加簇数将导致缝长延伸不足,提高近井带改造体积。     

最大度至多为3的图上极大分离集的最大数目

给定图G=（V,E）,若顶点子集F在图G中的导出子图的最大度至多为1,则称F为图G的一个分离集;若F不是其他分离集的真子集,则称F为一个极大分离集。对极大分离集计数问题进行研究,证明了在所有n个顶点且最大度至多为3的图上最多有\begin{document}${6^{\frac{\mathit{n}}{{\rm{4}}}}}$\end{document}个极大分离集,并刻画了相应的极图结构。     

致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂技术的应用及其效果分析

苏里格气田发育河流相致密砂岩、低孔特低渗的物性特点迫切需要新型储层改造技术的应用,以增加压裂裂缝网络的密度及表面积,达到初期高产和长期稳产的目的。探讨了段内多缝体积压裂技术的关键因素,即每条裂缝的规模控制和裂缝间距的控制以及每次投送暂堵剂的数量。然后通过微破裂向量扫描四维裂缝影像的监测手段对压裂裂缝规模进行了监测。同时对比段内多缝压裂井和常规压裂井投产30 d内单位套压降下的产气量,体现出段内多缝体积压裂技术的明显优势。     

致密砂岩储层孔隙结构特征及其对开发的影响

致密砂岩孔隙结构特征是致密油气地质评价的核心研究工作。通过铸体薄片、X-射线衍射、扫描电镜、常规压汞、恒速压汞及气水相相对渗透率等多种实验分析手段,研究了川西中江气田沙溪庙组致密砂岩孔隙结构特征,探讨了孔隙结构差异性成因,并分析孔隙结构对开发的影响。研究表明,中江气田沙溪庙组致密储层岩石类型以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主;储层物性受原生矿物组合与成岩演化过程及其产物的影响,其中,石英对储层的渗透率贡献相对明显,对孔隙度影响不明显,黏土矿物、方解石都对孔隙度和渗透率影响明显,均呈负相关;在孔隙结构参数中,孔喉组合关系、喉道大小决定储层渗流能力,以大孔喉对储层渗透能力的贡献最大;孔隙结构对产能及气井生产特征影响明显,孔隙结构均质性越好所对应的气井产能及平均日产气就越高。研究成果对于深入理解致密砂岩孔隙结构及气井开发效果差异性具有重要的理论意义,能为气藏合理开发及评价提供科学依据。     

致密气藏多尺度支撑机理研究与应用

致密砂岩气作为重要的非常规天然气资源,需经过压裂改造才能实现有效开发。选取四川盆地致密砂岩露头岩芯,雕刻制作粗糙裂缝面岩板开展多尺度裂缝导流能力和支撑剂回流实验,分析导流能力及支撑剂回流的影响规律。研究表明,为了获得较高且稳定的导流能力,近井主裂缝需要有足够的支撑剂以提供更大的剩余缝宽,远井剪切裂缝只加入少量小粒径支撑剂也能有效改善高闭合应力条件下的导流能力;对于支撑剂充填的主裂缝,裂缝导流能力随着闭合应力和支撑剂浓度的变化存在临界闭合应力及临界支撑剂浓度。在支撑剂充填层中加入纤维,临界出砂流速呈数量级增长,可以有效预防压后裂缝的支撑剂回流。致密气藏多尺度支撑理念在四川盆地川西拗陷致密气储层开展的压裂工程实践取得了显著的增产效果,为中国致密气藏经济高效开发提供了有效支撑和借鉴。     

川西致密砂岩气藏测井评价技术及其发展展望

川西致密砂岩气藏具有低孔隙度、低渗透率、孔隙结构多样、气水关系复杂的地质特征,使得传统测井评价技术得到的孔隙度、渗透率、含水饱和度等参数精度偏低,测井评价容易产生偏差,因此,亟需开展有针对性测井评价技术研究。以中江沙溪庙组复杂河道致密砂岩气藏为研究对象,结合气藏勘探开发实践,形成了以基于沉积微相约束的测井曲线标准化为基础,以多元回归、BP神经网络、基于流动单元的储层物性评价技术和多因素交会、基于多因素判别的流体识别雷达图、变$m$、$n$参数的饱和度评价模型为核心的致密砂岩气藏测井评价技术体系,为中江沙溪庙组气藏的高效开发提供了有力的支撑。形成的致密砂岩气藏测井评价技术体系为同类型的气藏开展相关研究提供了有效的借鉴。     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1 mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1 mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1 mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

川东深层致密砂岩储层改造难点及技术现状

川东YL地区陆相致密砂岩气藏埋藏深、岩性致密,压裂改造是实现该区域有效勘探开发的必要手段,但YL地区深层致密砂岩压裂改造面临着破裂压力超高、施工压力超高、闭合压力超高、排量提升困难、缝高控制困难等技术难题,大部分气井压后产能低且产量递减快。储层改造工艺技术能否取得突破,直接影响到了该地区的勘探开发进程。通过分析YL地区深层致密砂岩气藏的储层特征,总结前期现场实践中面临的技术难题及实施经验,提出一套适用于川东深层致密砂岩气藏的压裂改造工艺技术,可有效促进地区勘探开发工作,对同类型的深层致密砂岩压裂改造具有借鉴意义。     

神木气田低渗致密储层特征与水平井开发评价

鄂尔多斯盆地东部神木气田是长庆气区目前增储上产的重要组成部分，系统研究其储层特征、空间叠置结构及水平井开发适用性对气田科学开发具有重要意义。实验分析表明，神木气田山西、太原组储层岩石类型主要为岩屑石英砂岩、岩屑砂岩及石英砂岩，孔隙类型以溶蚀孔、晶间孔及粒间孔为主，储层孔隙度分布于2.0%~10.0%，平均为6.6%，渗透率分布于0.10~1.00 mD，平均为0.83 mD，整体属低孔、致密砂岩储层。测试分析表明，孔隙度5.0%、渗透率0.10 mD、含气饱和度45%为有效储层物性下限标准。基于密井网解剖，将有效砂体空间结构类型划分为多层孤立分散型、垂向多期叠加型、侧向多期叠置型等3种。研究表明，神木气田不适合开展大规模水平井开发，可在有限地区进行局部式水平井部署。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征,根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论,建立了室内实验规模的出砂数学模型,并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明,实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明,渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂;胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素,砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度;渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈"S"形;在运移过程中,砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

白庙致密砂岩凝析气藏水平井优化设计

白庙气田具有构造复杂、埋藏深、储层物性差、凝析油含量高、地露压差小、地层压力高等特点,属于致密砂
岩凝析气藏。气井压裂投产初期一般具有较高的产能,但随着凝析油在近井地带析出堵塞渗流通道,产量下降快,稳
产时间短。投入开发以来,一直采用直井开采,采出程度低,开发效果差。水平井开发机理研究认为,采用水平井开发
可以提高气井产量及气藏采收率。针对该气藏地质特点,通过深入研究地质特征,重新认识局部构造和储层展布规
律,开展了水平井开发这类气藏的试验研究,先后优化实施了2 口水平井,取得了初步的效果,对合理开发致密砂岩凝
析气藏具有一定的指导意义。