大佛寺井田煤层气井压裂参数优化方案

为有效优化彬长矿区大佛寺井田煤层气井压裂施工工艺,对井田内24口煤层气直井产气情况和压裂施工参数进行统计分析,研究了煤层气直井压裂施工对其产能的影响,并将产能效果较好的气井压裂施工参数进行了分析对比。研究发现,在煤储层地质因素一致的情况下,影响压裂效果的主要工程参数有施工排量、压裂液用量、加砂强度以及砂比等。大佛寺井田煤层气直井采用活性水压裂液,支撑剂为石英砂,压裂施工排量为5. 4～8. 5 m~3/min,压裂液用量616. 00～1 193. 25 m3,加砂强度为3. 26～13. 00 m~3/m,砂比为6. 9%～17. 1%.结合气井历史排采资料和相关地质资料,以日均产气量和稳定日产量1 000 m~3为压裂效果产能下限,得到适合大佛寺井田煤层气直井的压裂参数优化配置,建议压裂工艺优化方案设计如下:施工排量建议为8～10 m~3/min;细砂段塞1～2个;压裂液用量建议为950～1 100 m~3(前置液占25%～40%);加砂强度建议为5～7 m~3/m(煤厚 12 m)或8～9 m~3/m(煤厚12 m);砂比建议为10%～11%;支撑剂中中砂/粗砂比值建议为2～3.该方案可为井田后期煤层气井的压裂施工提供一定的工程依据。     

浅析煤储层压裂缝滤失系数的计算

以煤储层压裂改造基本理论为基础,对石油系统相关压裂参数的计算模型进行修正,建立起适合本地区储层的水力压裂计算模型。通过分析沁水盆地南部煤层气井压裂工艺、压裂工艺参数及煤储层力学特征,建立了压裂液滤失系数计算的数学模型,并编制了相关计算程序。应用建立的数学模型,带入沁水盆地樊庄、郑庄区块压裂井的压裂施工参数,进行了压裂缝滤失系数等计算,结合压裂施工工艺与气、水产能进行施工适用性评价,优化压裂工艺参数。     

梨树断陷页岩气水平井钻井关键技术

为解决部署在梨树断陷的首口页岩气水平井梨页1HF井存在的井壁失稳风险高、机械钻速低、固井施工难度大、井眼轨迹控制难度大等技术难题。在梨页1HF井施工过程中,通过综合应用油基钻井液、旋转导向地质导向、双凝双密度水泥浆等技术,并进行了钻头优选和钻具组合优化。施工结果表明井眼稳定,井眼轨迹平滑,水平段共完成进尺1 020 m,储层钻遇率92.7%,固井质量优秀。该井实现了安全、高效钻进,实际钻井周期22.56 d,较设计钻井周期缩短了14.94 d,平均机械钻速7.98 m/h,较设计提高了82.19%。该井良好的施工效果,可见对后续梨树断陷页岩气水平井施工具有积极的指导和借鉴作用。     

小型压裂测试分析方法在页岩气开发中的应用

页岩气成藏条件、岩性、物性、含气性等差异性特征使得不同页岩具体的开发方案和储层改造技术有很大区别,为正确认识页岩气储层的地质特征、储层参数,在实施改造工艺前有必要进行测试压裂对改造储层进行识别分析。通过对页岩气示范区Z井的测试压裂压降数据进行分析,基于G函数曲线的特征识别,获得了超低渗透页岩储层参数,并结合测井解释结果与岩石物性分析与解释结果进行对比,从现场的角度验证了在页岩气开发方案编制、动态分析以及产能评估等过程使用参数的合理性。测试压裂分析技术可更清楚地认识储层,提高页岩气储层改造的成功率,也给页岩气勘探和开发提供更加有力的依据。     

页岩气储层的渗吸动力学特性与水锁解除潜力

大规模水力压裂是页岩气成功开发的关键技术,上万方的压裂液被注入地层,而返排率往往低于30%.根据常规油气相关理论,外来流体进入基质孔隙会引起强烈的水锁伤害.但实践中大量压裂液滞留在页岩储层中并未引起严重水锁,部分井的产能随着滞留量的增加反而升高,这说明页岩气储层具有水锁解除的能力.本文基于页岩气储层压裂液渗吸问题开展实验,分析了水与页岩相互作用以及引起的动力学效应,研究渗吸特性与储层水锁解除潜力之间的关系.压裂液通过渗吸作用进入基质产生复杂物理化学作用.页岩的渗吸能力、扩散能力、渗吸水诱发裂隙能力是影响页岩气储层水锁解除潜力的主要因素,储层能量补充、渗吸液向基质深部的扩散、水岩反应产生的微裂隙等是水锁解除的主要机理.提出了以初始含水饱和度、渗吸能力、扩散能力、吸水诱发微裂隙和黏土化学作用等为主要评价参数的水锁解除潜力评价方法,利用自发渗吸、核磁共振与脉冲渗透率测试评价水锁解除潜力.通过该方法对典型页岩气储层的水锁解除潜力进行了分级评价,该研究深入分析了页岩气储层水锁解除机理及控制因素,对页岩气储层压裂改造具有指导意义.     

页岩储层水力压裂体积改造实现方法研究

大型水力压裂技术是页岩气开发的核心技术之一,该技术使页岩储层形成复杂的网状裂缝,达到改造体积的目的。从我国页岩储层特征出发,在对国内页岩气压裂井施工技术等方面进行调研的基础上,结合现场施工实践经验,提出页岩气压裂施工中需要解决的关键难点。从断裂动力学角度对页岩气压裂缝网形成机理进行分析,并在此基础上,提出解决压裂施工过程中问题的方法,即适合于我国页岩气压裂施工设计的一般性原则。根据国内某口页岩气压裂井相关资料,结合研究内容,设计合理施工泵序,并利用专业页岩气压裂设计软件进行验证。     

页岩气产能评价方法及模型研究

非常规气藏渗流机理复杂,具有独特的渗流机理和生产动态特征,难以用常规的气井产能方法评价产能,预测可采储量。从渗流力学出发,根据页岩气藏压裂后储层特征,建立了页岩气藏复合模型,确定了页岩气井稳产时间,分析了内外区渗透率、内区半径、启动压力梯度、解吸压缩系数和储层厚度等影响规律;并参照Vogel方程建立了页岩气井产能方程。结果表明:内区渗透率、外区渗透率、内区半径、储层厚度和解吸压缩系数是影响页岩气井产能的敏感因素;表皮因子和启动压力梯度不是敏感因素。通过可靠性分析,参照Vogel方程建立的页岩气井产能公式能够快速、准确的判断页岩气井的产能。     

基于GA-BP神经网络的长宁地区页岩气水平井产能预测技术

准确预测页岩体积压裂井的产能是确定合理开发决策的重要前提。目前页岩气井产能预测主要基于理论模型,需要理想化假设条件和不易得到的参数,导致体积压裂前的产量预测精度不高。为此,通过数据挖掘技术直接从影响产能的参数入手,突破传统理论模型的局限,首先利用灰色关联度确定影响长宁地区57口页岩气水平井压后产量的主控因素及权重,然后基于遗传算法优化的误差反向传播(back propagation,BP)神经网络方法,建立页岩气水平井体积压裂产能预测模型。基于该模型,针对长宁地区已生产井数据开展现场应用。应用结果表明:工程参数主要影响页岩气水平井的初期产量,总有机碳含量(total organic carbon,TOC)、单井百米液量、单井百米砂量、脆性矿物指数等工程参数是影响页岩气水平井测试产量和3个月累产气量的主控因素;TOC、I类储层钻遇长度、孔隙度、含气量等地质参数是影响页岩气水平井1年累产气量的主控因素;基于长宁地区已生产井数据建立的页岩气水平井体积压裂测试产量预测模型的平均误差为8.76%,预测误差同比多元回归模型预测降低了47.79%;基于遗传算法-误差反向传播(genetic algorithm-back propagation,GA-BP)神经网络的产能预测技术具有操作灵活和预测精度高的特点。利用大数据分析和产能预测方法为长宁地区页岩气井的产能预测提供一种新思路,提高了产能预测效率,并有效地指导现场施工。     

大型压裂技术在低孔低渗薄储层中应用与研究

针对沙四段低孔、特低渗储层存在层多、层薄、微裂缝发育等特点,从分析该区块压裂改造难点入手,找出了影响压裂效果的关键因素。针对性提出了压裂液体系优化、综合降滤技术、综合控缝高技术和压裂测试技术,在高89块实现了区块大型压裂改造。现场应用证明,新投产井压裂后均自喷生产,稳产期长,增产效果显著。     

临兴致密气压裂液全过程渗吸伤害规律

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。压裂施工中由于毛管力作用压裂液的渗吸现象会造成储层渗透率降低,从而降低采收率,因此开展压裂过程中压裂液渗吸伤害机理研究对储层保护和提高压后产能具有深刻意义。以临兴致密气区块为研究对象,通过室内渗吸实验模拟从压裂到返排整个过程中压裂液与储层之间的渗吸作用机理,探究了渗吸液相、压裂液黏度、岩心渗透率以及渗吸时间四种因素影响下的压裂液渗吸伤害规律,并利用灰色关联法量化分析各因素对渗吸伤害的影响程度。研究结果表明:压裂液黏度和压后焖井时间与储层伤害率呈正相关关系,与返排率呈负相关关系;岩心渗透率与伤害率呈负相关关系,与返排率呈正相关关系;压裂液渗吸对储层的伤害率较地层水大,返排率则低于地层水;各因素对致密砂岩气储层渗吸伤害的影响程度大小排序为:压裂液黏度压裂液渗吸时间岩心渗透率。研究结果为压裂施工现场的压裂液体系优选及焖井时间控制提供参考。     

大型压裂技术在低孔低渗薄互层中应用与研究(英文)

针对沙四段低孔、特低渗储层存在层多、层薄、微裂缝发育等特点,从分析该区块压裂改造难点入手,找出了影响压裂效果的关键因素。针对性提出了压裂液体系优化、综合降滤技术、综合控缝高技术和压裂测试技术,在高89块实现了区块大型压裂改造。现场应用证明,新投产井压裂后均自喷生产,稳产期长,增产效果显著。     

低渗透砂岩压裂层位优选的测井评价模型

典型的低渗透砂岩储层具有非均质性严重、储层产能受岩性和物性因素影响较大、自然产能相对较低等特点,需要对储层进行改造才能见到较好的效果。水力压裂是低渗透储层增产的有效手段,选井选层直接影响压裂效果,目前油田主要依靠经验选择施工井层,不能保证压裂后获得很好的增产效果。利用测井资料处理分析得到低渗透砂岩储层产能评价的关键参数,可以有效地开展低渗透储层压裂产能预测与层位优选,评价产能改造潜力,指导酸化压裂层位的选取和施工,提高油藏开发效益。利用测井、岩芯及测试等资料,从低渗透砂岩储层的岩石矿物、粘土矿物、钙质胶结物、微观孔隙结构等方面入手,分析了影响低渗透砂岩产能的储层因素,构建了储层精细评价和产能预测的测井优化模型,确定了低渗透砂岩储层压裂层位优选标准和图版,最终实现了对压裂优选层位的分级划分。     

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。     

沁水盆地南部煤储层压裂缝几何特征预测

以煤储层压裂改造基本理论为基础,对石油系统相关压裂参数的计算模型进行修正,建立起适合本地区储层的水力压裂计算模型;通过分析沁水盆地南部煤层气井压裂工艺、压裂工艺参数及煤储层力学特征,建立了裂缝几何尺寸计算的数学模型,并编制了相关计算程序;应用建立的数学模型,代入沁水盆地樊庄、郑庄区块压裂井的压裂施工参数,进行了压裂缝几何尺寸计算,结合压裂施工工艺与气、水产能进行了施工适用性评价,优化了压裂工艺参数。     

水平井压裂在喇嘛甸油田的应用探讨

水平井技术在喇嘛甸油田应用有3口井,但部分井自然产能较低,达不到工业产能,如喇8-平320井,投产后不产液。因此,为了提高油井产能,建议对该井实施压裂改造措施。通过调研现有水平井压裂技术及分析水平井各种压裂工艺优缺点的基础上,根据喇嘛甸油田地层状况及水平井具体的井身结构,结合8-平320水平井的概况,对8-平320井的压裂方式、压裂液及支撑剂的优选、裂缝角度、裂缝个数、裂缝长度问题进行了研究和探讨,为喇嘛甸油田水平井压裂提供理论支持。     

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。     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题,通过分子结构设计和正交实验,研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液,在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外,施工后液体能快速返排,从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35～140℃、170 s^-1条件下剪切120 min,终黏度大于80 mPa.s:能彻底破胶,残渣含量低,破胶液表面张力为25.91 mN/m,对致密砂岩岩芯伤害率低于15%,封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用,效果良好,施工后液体返排快,返排率高达75.94%,比邻井提高47%,天然气产量1.647 5×10⁴ m³/d,是邻井JS316HF井产量的两倍,显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。     

页岩自吸实验及其在返排分析中的应用

人工复杂缝网壁面压裂液自发吸入页岩基质是导致页岩储层压裂返排率普遍较低的一个重要原因,目前尚未发现有效的评价压裂液返排率的方法。针对渝东南下志留龙马溪组页岩开展自发渗吸实验,深入分析页岩层理、KCL溶液和阳离子表面活性剂对自吸速率和能力的影响,并提出了一种基于自吸速率预测页岩储层压裂液返排率的方法。结果显示,页岩平行于层理方向的自吸速率明显高于垂直于层理方向的自吸速率;质量分数为10%的KCL溶液对粘土有较好的抑制性,能够降低自吸速率和自吸能力;阳离子表面活性剂通过改变溶液的表面张力和润湿性,从而降低自吸速率和自吸能力。此外,页岩气井闷井期间的压裂液吸收主要与压裂液性质、人工缝网表面积和闷井时间有关。压裂液的吸入量随着闷井时间增加而增加,初期20 d压裂液吸收速度较快,后期慢慢变平缓;压裂过程中形成的人工缝网表面积越大,则闷井期间的压裂液吸入量越高,返排率越低。该项研究对于页岩气井产能预测、压裂液选型以及返排措施制订具有重要意义。     

宁209X1立体开发平台水力压裂复杂裂缝井间干扰机理

四川盆地长宁区块页岩气储层已经进入立体开发阶段,在龙马溪组主力产层采用“W”形的上下两套水平井进行立体开发,井距由最初的500 m减小到300 m。随着井距的减小和立体开发井位的部署,井间裂缝产生干扰时常发生,甚至造成井间压窜,致使邻井产能下降。为探究立体布井水力压裂复杂裂缝井间干扰机理,基于地质工程一体化思路,建立了宁209X1立体布井平台的综合地质构造及地质力学模型、天然裂缝的离散裂缝网络模型以及立体井组水力压裂复杂裂缝扩展数值模型,模拟了该平台4口井的压裂裂缝形态,并对井间压裂裂缝干扰机理进行分析。结果表明：该平台水力压裂裂缝在横向上难以对邻井产生干扰,且缝高方向扩展受控;少数压裂段各簇裂缝出现了非均匀起裂扩展现象,部分压裂段出现非对称扩展现象;在当前条件下,天然裂缝带是决定是否产生井间干扰的关键性因素。研究结果可为裂缝性页岩气立体开发平台压裂施工参数优化提供理论支撑。     

基于数字岩心模拟的深层页岩气储层可压性评价模型

首先构建深层页岩气储层典型的三维数字岩心模型,再采用有限元分析模拟岩石弹性参数,然后利用摩尔斯分类法确定弹性参数控制因素敏感性相对大小,最终建立基于层次分析法的深层页岩气储层可压性评价模型。结果表明：经过与理论值与实验测试值误差分析,数字岩心模拟值可靠;经微地震监测和压裂施工曲线验证,基于数字岩心模拟建立的可压性评价指数与储层改造体积和压裂曲线取得较好的一致性,可为深层页岩气储层靶点层位选取和压裂工艺优化提供指导。