定向射孔在致密储层改造中的应用

川西地区低渗透致密砂岩气藏经过常规聚能射孔后进行压裂改造时，普遍存在破裂压力高、弯曲摩阻大的问题，这在对斜井进行压裂时问题就更加突出。介绍了马蓬49D井定向射孔技术应用情况，并重点阐述了定向仪的选择、射孔器材的设计、施工设计和操作。通过对比该井三层射孔段不同射孔工艺对后续压裂的影响效果，并对比同一区块内目的层为同一小层的井压裂施工情况，从现场实践证实了定向射孔技术有利于降低地层破裂压力和近井摩阻，提高了斜井的压裂效果。     

提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔技术应用研究

由于致密砂岩气藏压裂时,普遍存在的地层高破裂压力和较大的近井筒效应,降低了水力压裂的效果,可能导致压裂施工的失败。根据理论分析,结合真三轴水力压裂模拟实验,得出平行于最大主应力方向定向射孔工艺有助于降低地层破裂压力及近井筒效应,提高压裂效果。基于降低地层破裂压力作用机理分析,对定向射孔与复合射孔等高能气体压裂类射孔工艺进行比较认为,在提高压裂效果的功效上,定向射孔更隹;基于理论分析,开展了以提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔工艺现场试验,达到了有效降低试验井地层破裂压力及近井筒摩阻的目的,效果明显,为致密砂岩气藏高效压裂提供了新的思路。     

川西地区复合射孔技术的应用研究

川西地区90%以上气井采用后期射孔完井并配合加砂压裂改造的复合技术。结合川西地区致密砂岩气藏低孔渗的地质特点，对复合技术进行了研究。通过对该技术的作用机理分析，提出了复合射孔在川西地区的主要应用目的,并结合地质条件给出了优化设计的方案。通过现场应用，提出了相关的施工注意事项。现场应用证明，复合射孔的应用克服了常规射孔穿深浅、存在压实伤害等缺点，达到了降低地层破裂压力、改善渗流条件的目的。特别是其有效降低致密砂岩地层破裂压力的特点，为川西地区高破裂压力气藏的开发提供了新的思路。     

国产超高压压裂装备配套及在深层致密气藏的应用

XC气田须二段深层致密气藏,埋深为4500～5500m,探明储量为1211．2×10 9m3,属于深一超深、致密一超致密砂岩气藏,具有破裂压力高、延伸压力高的特点,通过研究,配套了适合140MPa压裂施工的全套国产超高压施工装备、地面管汇、压裂管串、井下工具,采用了压裂裂缝识别技术、多级粒径降滤技术、优化射孔等技术,在X11井等5口井中应用成功,施工最高压力达到113MPa,最大加砂量达到83m3,施工成功率为100％,对同类深层致密气藏勘探开发超高压压裂施工具有借鉴意义。     

深层气藏不动管柱水力喷射分段压裂技术

川西深层须四气藏为低孔低渗致密砂岩气藏,气藏埋藏深、压力高,破裂压力、延伸压力高,压裂改造难度大.X21-2H井水平段衬管完井,结合水力喷射技术和滑套多层压裂工艺,开发不动管柱水力喷射分段压裂技术,投球依次开滑套后由喷嘴喷砂射孔和压裂,实现了多段改造.通过优化喷嘴数量、入井管柱和工具、油套注入排量,采用“过交联”压裂液控制技术、环空压力控制技术,保证了顺利施工.     

封闭边界对变形致密气藏压裂井渗流影响

针对变形致密气藏的储层特征及渗流机理,利用摄动变换机制和反叠加方法求解圆形、矩形封闭变形致密气藏有限导流垂直裂缝井无量纲拟井底流压,绘制变形致密气藏压裂井试井理论曲线图版,形成一套快速有效的致密砂岩气藏压裂井动态反演技术及动态产能确定方法。通过苏里格气藏压裂井实例分析,验证了应力敏感性致密砂岩气藏压裂井产能递减典型曲线图版的准确性,有助于致密砂岩气藏的高效开发。     

深层致密气藏高效压裂改造技术研究

针对川西地区须家河组气藏工程地质实际，分析了深层致密气藏压裂改造技术的难点；通过结合川合148井、川合139井压裂改造现场试验情况并系统地剖析该区块在压裂改造中存在的问题。从降低破裂压力、压裂材料的优选、小型压裂测试等方面，提出了深层致密气藏高效压裂关键性技术对策，为深层气藏下一步压裂改造技术攻关提供有益的参考。     

酸处理降低破裂压力的研究与现场应用

储层改造是致密砂岩气藏获得商业气流的重要手段,一些致密砂岩储层中,有些井由于储层地质原因、钻井液污染、射孔密度等因素使得地层破裂压力异常较高,压开难度大,施工压力高,导致施工失败,如何降低破裂压力成了人们关注的焦点,酸化预处理是降低破裂压力的措施之一。文章以砂岩为研究对象,通过实验模拟酸对岩石力学参数的改变,以及酸化预处理技术在现场成功应用来充分证明了酸处理降低储层破裂压裂的可行性。     

砂岩气藏压裂定向井优化射孔工艺研究

定向井作为砂岩气藏开发的重要技术手段,在压裂改造过程中普遍体现出了较直井高效压裂更为困难的现象.基于真三轴水力压裂模拟实验,模拟了定向井压裂过程,基于实验结果,分析认为定向井压裂时明显的近井筒效应是定向井较直井高效压裂更为困难的重要因素.同时基于模拟实验,研究了孔深、孔径、孔密对定向井压裂改造的影响规律,提出了射孔参数优化原则.基于方位定向现场试验,给出了外定向、内自定向2种方式的推荐应用范围.通过9个层次的定向射孔工艺现场试验,均有效地提高了定向井压裂效果,降低了地层破裂压力及近井筒效应,提高了单井产能.为砂岩气藏定向井高效压裂改造提供了可靠的技术措施,具有推广应用价值.     

川西坳陷上沙溪庙组致密砂岩气藏压前预处理

川西新场Ｊ２Ｓ气藏为典型的致密砂岩气藏,１９９７年加砂压裂取得了突破,由于该储层加砂压裂存在规模大,施工压力高,作业时间长等特点,要求施工设备具有良好的状况,针对这一现状,若利用现有的太裂设备来满足川西坳陷上沙溪庙组致密砂岩气藏促产工艺研究和气藏规模开发的需要,必须寻求补偿压裂设备关况不良的技术途径,对地层进行预处理,以期达到降低施工压力的目的,文中列举了复合压裂,喷砂射孔和测试压裂等地层预处理,     

致密油射孔簇有效性的测井评价方法

致密油通常都需要进行大型压裂改造才能获得产能,从国内外的资料显示,选取的射孔簇产液量并非均质的,大部分射孔簇产液量很低甚至为无效射孔簇,没有达到压裂效果,优化射孔簇成为生产急需解决的难题。通过在华北油田束鹿凹陷泥灰岩致密油储层进行深入研究,分析储层测井曲线及其响应特征,发现裂缝指数、电阻率比值、脆性指数、阵列声波渗透性指数及核磁共振孔隙结构指数等参数和储层特征及产能相关性较好,创建了测井综合评价参数评价射孔簇有效性,将射孔簇分为3类,并依据储层产能给出标准,测井综合评价参数大于800为高效射孔簇,100~800为有效射孔簇,小于100为无效射孔簇。将划分的射孔簇和工程施工参数(破裂压力、加砂量、注入量)和监测参数(示踪流量、微地震监测裂缝)等资料建立关系,发现有良好的相关性。研究认为,在油井压裂施工前,利用测井综合评价参数评价射孔簇有效性,可以实现优化射孔簇,顺利完成储层体积压裂改造。     

射孔新技术在川西地区的应用

在川西地区开展的直井定方位射孔、多脉冲复合射孔等射孔新技术.定方位射孔利用偶极声波测井各向异性处理结果和地层倾角测井的双井径资料估算地层应力方向,依据压裂资料对区域地应力进行评价.多脉冲复合射孔器采用三级增效火药,一次施工完成射孔和高能气体压裂2道工序.其突破了常规聚能射孔的局限性,有效降低了致密砂岩地层破裂压力,克服钻固井污染和射孔压实污染,沟通地层原生裂缝.对具有岩性致密、裂缝控气和高地层破压地质特征的川西中深层气藏的勘探开发有明显的作用.阐述了上述射孔新技术的原理,并对其应用情况进行了介绍.     

定向射孔对水力压裂多裂缝形态的影响实验

定向射孔广泛应用于油气井完井措施,其对水力压裂的人工水力裂缝形态有很大影响,定向射孔方向与最大水平地应力方向的夹角、远场水平地应力的差值都会影响到裂缝的起裂部位和整体形态。为此,采用大型(试件尺寸300mm×300mm×300mm)真三轴水力压裂物理模拟实验系统,研究了定向射孔水力压裂人工水力裂缝起裂和形态的影响因素。结果表明:定向射孔方位角和水平地应力差影响很大;定向射孔水力压裂形成的人工水力裂缝可能不是理想的平直双翼裂缝,而是双翼弯曲裂缝,在水平应力差和定向射孔方位角较大的情况下,容易形成由定向射孔方向和最大水平地应力方向多点同时起裂的非对称多裂缝系统或穿过微环面的双翼裂缝;提高原场地应力测量的精度和定向射孔的定向精度,将定向射孔方位角控制在较小角度,有利于避免产生形态复杂的人工水力裂缝,降低压裂施工难度和砂堵风险,从而达到改进压裂增产效果的目的。最后,还对完井和压裂施工提出了建议。     

水平井定向分簇射孔技术及其应用

定向分簇射孔技术整合了分簇射孔与定向射孔的技术优势,解决了一系列技术难题。为了使该技术取得更好的油气开发效果,研究了射孔器自身重力偏心、电子选发模块的编码与地面程序控制相匹配、轴向居中触点信号传输以及射孔后簇间密封隔离等工艺技术,实现了电缆输送水平井射孔器自重定向、动态传输信号、可靠寻址与选发射孔以及射孔后簇间密封等功能,完成了射孔管串一次下井射孔与桥塞联作或多簇射孔作业,形成一套水平井电缆输送定向分簇射孔技术。应用于页岩气、煤层气等非常规气藏生产现场的效果表明:定向准确,选发射孔可靠,簇间密封良好,技术效果明显。定向分簇射孔技术攻克了井眼轨迹偏移主力产层的射孔难题,具有明确的目标性和方向性,有力支撑后续储层改造,促使压裂液最大限度地作用于主力产层,更好地配合制造储层复杂缝网,实现对非常规气藏的优质高效开发。     

基于ANSYS软件的降低破裂压力机理模拟

针对深井压裂施工时各种降低破裂压裂方法的技术特点,基于ANSYS有限元软件,建立了裸眼完井和套管射孔完井两种应力计算模型,对压裂施工中井筒附近岩石应力变化进行了模拟计算,分析了不同深度的储层、不同岩石物性的储层及深穿透射孔和酸化预处理对储层的破裂压力的影响。结果表明,储层岩石力学性质中杨氏模量对破裂压力的影响较大,表现为随杨氏模量的增加,岩石破裂压力增加,而岩石的泊松比变化对破裂压力影响较小;酸化预处理可以降低岩石的杨氏模量;射孔深度不同,对降低破裂压力的作用随孔深的增加而减弱。在应用中应该根据情况选择优化孔眼长度。     

低渗透储层射孔参数对起裂压力的影响

裂缝起裂是关系水力压裂成败的关键,而射孔参数是影响裂缝起裂的关键因素之一。根据岩石力学、渗流力学、弹塑性力学,建立了低渗透储层射孔地应力力学模型,在考虑流固耦合效应及动态效应的基础上,运用有限元法,建立耦合有限元模型,并采用Newton法求解,以获得低渗透储层?历钻井?固井?射孔?压裂不同阶段后的地应力分布状态。结合岩石的破裂准则,分析射孔参数对起裂压力的影响:地层破裂压力随着方位角的增加而增大,射孔与最大水平地应力的夹角最好不超过30°;随孔眼直径增加,破裂压力降低,选择16 mm孔眼较为合适;随射孔密度增加,起裂压力整体呈下降趋势;在射孔根部起裂时,随着孔深增加,起裂压力先减小后增加,孔深为0.5 m时,起裂压力最低,在射孔尖端起裂时,随着孔深增加,起裂压力降低。此研究结果可作为低渗透储层射孔参数优化的依据。     

致密砂岩气藏水平井分段压裂优化设计与应用

针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型,以提高储层整体渗流能力为目标,优选了裂缝起裂次序、裂缝间距和射孔参数,通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明:优化后的水平井压裂8~13段,每段内射孔2~3簇,每簇长度为0.5 m,相同压裂段内簇间距为30~60 m;采用中间为12~16孔/m、两端为16~20孔/m的变密度射孔,优化排量为3.5~6.5 m³/min;采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5.3×10⁴m³/d,较优化前有明显提高,取得了显著的经济效益,为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借鉴。     

斜井及水平井在不同构造应力场水力压裂起裂研究

水力加砂压裂是储层特别是低渗透储层改造的重要手段。压裂施工时,储层破裂压力直接决定水力压裂的成功与否。影响储层破裂压力的因素较多,例如射孔相位、密度、孔径等,但对于斜井或水平井,构造应力场及其与井身结构之间的匹配关系对破裂压力和初始起裂方向影响更为显著。在压裂施工中,由于缺乏对上述因素的认识,常常导致施工因压力过高而中止。基于线弹性断裂力学结合岩石的抗拉破坏准则,对构造应力场进行分类,展开了不同构造应力场下斜井和水平井压裂施工中破裂压力及裂缝起裂方向研究,为水力压裂起裂及优化设计提供参考依据。     

非常规油气藏体积改造技术核心理论与优化设计关键

北美页岩气藏在储层渗透率低至纳达西的情况下仍能实现有效开发,其核心是增大储层改造体积,用技术体系来表征即为“体积改造技术”。“体积改造技术”强调“打碎”储层,使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大,在三维方向实现对储层的“立体”改造。针对页岩和致密油气储层的不同特点,界定了“狭义”和“广义”体积改造技术的异同：“狭义”体积改造技术源于对象、技术和验证3个要素（页岩、“水平井钻井+水平井分段压裂”、微地震裂缝诊断）;“广义”体积改造技术是针对致密油气储层提出的水平井多段和直井多层压裂技术方法。两种技术针对的储层对象有所不同,但最终目标是一致的。体积改造技术的核心理论为：1“打碎”储层,形成复杂缝网,“人造”渗透率;2基质中的流体沿裂缝“最短距离”渗流;3大幅度降低基质中油气流动所需驱动压差。进一步提出了满足体积改造技术理论的核心条件为：储层具有明显脆性,天然裂缝与层理发育,最大最小应力差较小。其中脆性指数是岩石发生破裂前的瞬态变化快慢（难易）程度的表征,而体积改造技术优化设计的关键是“逆向设计”方法,以及分簇射孔模式、最优孔数及裂缝间距优化。现场实际研究表明：分簇射孔确保各簇有效开启的最优孔数为40~50个,并可获得最优孔数与排量的关系,以及最优缝间距越小越易实现裂缝转向;同时还给出了孔眼优化、实现应力干扰的最佳裂缝间距、细分切割基质的理论模型与计算结果。体积改造技术对提高非常规油气藏的改造效果有着重要的指导作用。