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。     

清洁压裂液导流能力伤害对比实验研究

清洁压裂液作为一种新型压裂液体系,具有清洁、低污染、破胶彻底、残渣少、压后退排率高等特点,在特低渗储层具有良好的应用前景.通过对比常规瓜胶压裂液、低伤害压裂液和清洁压裂液的压裂充填裂缝导流能力伤害实验,定量分析不同压裂液体乐对压裂裂缝导流能力的伤害率,从而可以直观评价清洁压裂液对储层的伤害特点,为清洁压裂液的推广应用提供重要依据.     

新型清洁压裂液的室内合成及性能分析

压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用,而压裂液是压裂技术的重要组成部分,是造缝与携砂所使用的液体。目前,压裂液体系仍以水基压裂液为主,油气田开发对压裂效果要求越来越高,消除残渣及其伤害成为压裂技术中亟待解决的重大难题。清洁压裂液,又叫做粘弹性表面活性剂压裂液,出现于上世纪90年代以后,是国外研究者在研制无聚合物水基压裂液时,找到的一种优异流体。本文主要分析了其室内合成和性能分析。     

新型纳米复合纤维基清水压裂液体系配方优化与评价

页岩气藏储层具有不同于常规油气储层的岩性和物性特征。选择适合的压裂液体系对于页岩气藏的高效开发具有重要意义。基于新型纳米复合纤维,研究了纳米复合纤维基清水压裂液体系。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。对纳米复合纤维基清水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。此体系对于国内页岩气储层的有效开发具有一定参考价值。     

清洁压裂液对阜东斜坡区头屯河地层伤害研究

由十八烷基三甲基氯化铵(1831)、水杨酸钠、KCl制备了清洁压裂液,通过流动实验系统评价了清洁压裂液静滤失、动滤失对阜东斜坡区头屯河地层特低渗透砂砾岩岩心渗透率的影响.结果表明,清洁压裂液静滤失对阜东岩心伤害率可达30％左右,动滤失对阜东岩心伤害率很小.进一步通过分析破胶液黏度、润湿反转作用、乳化作用等因素,发现清洁压裂液与岩心的油相发生乳化作用是导致岩心静滤失伤害的主要原因.     

新型低聚物清洁压裂液结构与性能研究

压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液。研究的清洁压裂液体系由低聚物、表面活性剂和盐组成,不含有交联剂。通过溶液的表面张力和粒径方法研究了压裂液的组成与性能之间的关系。并测试了压裂液的耐温抗剪切性能、携砂性能、破胶性能等。研究表明,两性表面活性剂和阳离子表面活性剂的加入,使得清洁压裂液的表面张力降低,携砂能力增强。该体系清洁压裂液遇到一定量的油、气以及地层水时会自动破胶,对地层伤害小,耐温抗剪切性能好,可用于120℃地层。     

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。     

压裂液流变性研究的新进展

在对压裂工艺有影响的压裂液诸多性能中,最为主要的是压裂液的流变性,它涉及到压裂过程中压裂液的稳定性、悬浮能力、摩阻计算等最重要的参数设计。综合调研有关压裂液流变学的文献,介绍了目前压裂施工用的各种压裂液,实验室采用的模拟现场井筒条件预测摩阻压力的方法,以及如何应用实验模拟数据预测井筒的水力学动态和压裂液的流变性。但在压裂液弹性特征、动态特征和支撑剂在动态条件下的传递与沉降方面认识不断深入。还应开展     

基于Cross本构方程的裂缝内清洁压裂液支撑剂铺置行为数值模拟

支撑剂在裂缝中的铺置行为直接决定着压裂增产效果。以提高支撑剂在裂缝中的携砂能力为目的,采用流变仪研究了黏弹性表面活性剂清洁压裂液的流变特性,运用Cross非牛顿流体本构方程拟合得到了清洁压裂液的流变参数,基于Eular-granular颗粒动力学方法研究了支撑剂在清洁压裂液中的运移特性。模拟结果表明,Eular-granular颗粒动力学方法模拟结果与室内实验吻合较好,能够描述裂缝内砂堤铺置行为。对清洁压裂液而言,零剪切黏度越高,剪切稀化性越低,结构松弛时间越小,其携砂性能越好;采用低密度、小粒径的支撑剂可以有效降低缝内砂堤平衡高度,延长支撑剂的铺置距离,减少裂缝内近井段支撑剂的堆积,防止返排时产生回流。     

压裂液流变性研究的新进展

在对压裂工艺有影响的压裂液诸多性能中 ,最为主要的是压裂液的流变性 .它涉及到压裂过程中压裂液的稳定性、悬浮能力、摩阻计算等最重要的参数设计 .综合调研有关压裂液流变学的文献 ,介绍了目前压裂施工用的各种压裂液 ,实验室采用的模拟现场井筒条件预测摩阻压力的方法 ,以及如何应用实验模拟数据预测井筒的水力学动态和压裂液的流变性 .但在压裂液弹性特征、动态特征和支撑剂在动态条件下的传递与沉降方面认识不够深入 .还应开展模拟现场条件下的实际动态特性及压裂液的化学特性和结构研究 ,完善分析和评价压裂液的现场模拟程序 .     

非牛顿压裂液中支撑剂聚集沉降规律实验研究

水力压裂中常用的交联冻胶压裂液属于非牛顿流体。针对支撑剂在非牛顿流体中是如何沉降的问题,利用垂直裂缝物理模型,分别采用不同液体、流速、支撑剂密度及砂浓度进行实验,研究支撑剂在流动的交联压裂液中颗粒沉降的规律。结果表明,在非牛顿流体中,液体流动越慢,支撑剂密度越大,砂比越高,颗粒的聚集沉降现象越明显。在现场施工中应该采取一定措施来减弱支撑剂颗粒聚集沉降的影响。     

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.     

国外水力压裂工艺技术现状和发展

综述了近几年来国外水力压裂工艺技术现状和发展动向．着重对水力压裂的设计技术、支撑剂、压裂液和添加剂以及压裂设备，压裂检测技术，压裂缝高控制技术等进行了综合论述并简单介绍了水力压裂今后的发展方向和有关建议．     

新型聚合物压裂液的研制及评价

采用AM和AMPS二元共聚,合成一种水溶聚合物P(AM/AMPS)的。对合成条件进行了分析,探讨了单体、温度、引发剂和反应时间等因素对聚合物特性粘数的影响,并在此基础上形成压裂液的配方。依据SY-5107-86标准,对压裂液进行室内性能评价。结果表明该聚合物压裂液耐温、耐盐、抗剪切性能良好。     

苏里格气田加纤维压裂技术的应用研究

针对苏里格气田气井压裂返排过程中支撑剂回流的实际情况,制备出适合苏里格气井的压裂用纤维,并确定
了加入纤维的尺寸与浓度;通过模拟裂缝强制闭合模式,结合返排过程中临界返排流量、支撑剂沉降速度等计算模型,
编制了纤维防支撑剂回流压裂返排优化设计软件,并结合实际的压裂施工资料进行分析设计,为压裂液返排及控制支
撑剂回流提供指导。现场的加纤维压裂和控制放喷试验表明：所研制纤维适合苏里格地区气井的防支撑剂回流要求,
较为显著地减少了支撑剂回流量,提高了放喷排液速度,同时还降低了排液过程中由于支撑剂回流导致的针、闸阀损
毁情况发生的概率。     

压裂液强制返排及支撑剂回流模型研究

如何科学合理选择放喷油嘴尺寸,同时准确预测裂缝闭合时间,是压裂液强制返排的核心.根据支撑剂运移和压裂液强制返排机理,同时考虑支撑剂受力、压裂液二维滤失、压裂液压缩性和井筒摩阻,并结合物质平衡原理、岩石力学和流体力学的相关理论,建立了裂缝闭合前后放喷油嘴尺寸选型的支撑剂运移及力学模型和裂缝强制闭合时间计算模型.采用建立的模型,不仅可使放喷油嘴尺寸定量化,同时在不需要冗长的压降数据情况下,就能确定裂缝强制闭合时间.经实例验证,本模型的计算结果稳定可靠,可用于实际分析.     

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。     

海水基清洁压裂液体系PA-VES90的制备及性能研究

为了降低海上油田压裂成本,开发研究了能够用海水、淡水或地层水配制的海水基清洁压裂液体系PA-VES90,并且实现了主剂PA-1和激活剂PA-JX1的工业化生产.室内评价结果表明:PA-VES90压裂液在90℃,170s-1下剪切1.5h,其黏度在40mPa·s以上,满足现场携砂要求.体系破胶简单彻底,利用2％的原油和柴油作为破胶剂,在2.5h完全破胶.破胶液具有较低表面张力,容易返排.体系对岩芯基质渗透率损害率和动态滤失渗透率损害率小于10％.用现场水样配制的清洁压裂液体系无沉淀、无絮凝,与地层流体配伍性良好.     

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。