实现快速排液的纤维增强压裂工艺现场应用研究

川西新场气田在压后排液测试及采气初期，常常出现支撑剂回流返吐的问题，给压裂井测试和正常输气造成不利影响。为此，文章进行了不同闭合压力、不同压裂液粘度和不同纤维浓度的支撑剂稳定性测量实验，结果表明，加入纤维后的支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上，稳定性显著增强，对预防支撑剂回流非常有效。CX483井现场试验表明，采用纤维增强加砂压裂工艺，排液速度明显加快，排液时间显著缩短，见气时间显著提前，达到了“能快速、高效排液，避免支撑剂回流返吐”的应用效果。这项工艺的成功应用，为进一步降低川西低渗致密气藏压裂液的滞留伤害和预防因地面管线的冲蚀破坏而造成的安全生产隐患提供了可靠的技术保证，具有良好的推广应用前景。     

川西水平井纤维加砂压裂工艺研究与应用

常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流现象严重、铺置效果不理想等问题。针对川西气田水平井压裂后压裂液返排效率低、支撑剂回流现象严重等问题,研制出可降解纤维及与之配套的纤维降解剂,形成了可降解纤维材料体系,以提高压裂液返排效率,改善裂缝导流能力,并防止支撑剂回流,改善支撑剂铺置效果,进而提高压裂改造效果。通过在川西气田水平井采用可降解纤维材料体系实施纤维加砂压裂工艺,有效提高了压裂后压裂液返排效率,减少了支撑剂回流量,改善了压裂效果,为水平井防支撑剂回流提供了借鉴经验。     

纤维加砂工艺研究与应用

压裂改造是提高低渗透油气藏采收率的重要手段,而压裂后快速返排是保证改造效果的关键因素.压裂后返排速度过慢会使压裂液长时间在地层中滞留引起储层二次伤害,过快则导致支撑剂回流、缝口宽度下降而使导流能力降低.在分析纤维防支撑剂回流机理的基础上,进行了纤维与原油反应实验、纤维与压裂液配伍性实验、纤维与支撑剂混合实验及纤维加砂支撑剂稳定性实验.实验结果表明:纤维与原油不发生反应,与压裂液具有较好的配伍性,可以有效地防止支撑剂回流.将该工艺应用于义283井和坨186井,取得了圆满效果,为今后油田应用纤维加砂工艺提供了良好借鉴.     

纤维控制压裂支撑剂回流实验研究

支撑剂回流现象在一些闭合应力低、结构疏松、微裂缝发育的砂岩层段及高压气藏时有发生。纤维控制支撑剂回流技术具有工艺简单,压后快速返排的特点。室内研究表明,在目前常用的压裂液、支撑剂体系下,适用于压裂改造控制支撑剂回流的纤维种类为聚丙烯类纤维,在液相、固相中分散性好,适用纤维长度为8～12mm,纤维浓度为0.8%～1.0%,纤维压裂液体系静态悬砂半衰期可达72h,加入纤维后的支撑剂充填层临界出砂流速可提高10倍以上,对裂缝导流能力和渗透率影响较大,但与储层基质渗透率相比仍然较大,不会影响压裂改造后的产量。     

高压高产气井预防砂刺的综合措施研究

压裂井在施工后期进行排液测试及采气过程中,常有支撑剂回流造成刺坏地面流程的情况发生。通过对川西高压高产气井支撑剂回流出砂的调研分析,找出了影响压裂井出砂的主要原因是工程因素和地质因素,针对排液措施不当、压裂液破胶不完全、裂缝未充分闭合、顶替液量不足和输气流量突然变大等工程因素可采取相应的工艺措施加以解决;对于地层疏松等地质因素造成出砂可以从提高支撑剂在人工裂缝中的固定强度入手。提出了2种有效提高支撑剂充填层稳定性的技术——纤维支撑剂和树脂涂层支撑剂技术。通过在川西气田的现场试验,表明这2种技术能有效减少压裂井支撑剂的回流返吐,从而保障气井的正常采输和生产,提高了压裂增产效果,具有较好的经济效益和安全环保效益,在川西致密砂岩气藏领域具有良好的推广应用前景,为今后川西气田开展加砂压裂新工艺、新技术提供了可靠的参考资料。     

水平井纤维伴注加砂压裂工艺应用

常规的压裂工艺存在支撑剂回流,支撑剂铺置效果不理想等问题。为了防止支撑剂回流,改善支撑剂铺置效果,提高压裂改造效果,开发出可降解纤维BF—II及与之配套的纤维降解剂BF—D,形成了可降解纤维材料体系。川西气田通过在水平井采用可降解纤维材料体系实施纤维伴注加砂压裂,有效提高压后返排速度,降低了支撑剂回流量,改善了压裂效果。     

防回流纤维对支撑剂导流能力影响实验研究

水力压裂裂缝内的导流能力是影响油气井压后产量的重要因素。为研究防回流纤维对裂缝内支撑剂导流能力的影响,运用FCES-100裂缝导流仪,对不同粒径支撑剂在纤维以及压裂液影响下的导流能力进行实验测试,掌握了其影响规律。实验结果表明,纤维对不同粒径支撑剂导流能力的影响具有相似规律,在闭合压力较低时几乎无影响,而随闭合压力的增高其影响逐渐增大,当闭合压力达到70MPa后由于纤维的影响可导致导流能力下降30%～40%。压裂液残渣可导致支撑剂导流能力下降50%以上,而在较高闭合压力下由于纤维和压裂液残渣的共同影响可导致支撑剂导流能力下降70%以上。因此对于闭合压力较高的地层应慎重使用纤维防止支撑剂回流。     

裂缝充填模拟试验装置的研制

鉴于常规裂缝导流仪无法有效开展如压裂充填防砂、防支撑剂回流和压裂液在裂缝条件下的破胶过程以及对导流能力的伤害等试验研究问题,研制了裂缝充填模拟试验装置。该装置通过铺置岩板和支撑剂,可以针对不同闭合压力、温度、流体、流速、射孔孔径和孔密,更加全面准确地模拟地层内裂缝前端和两侧壁面的流体渗流、地层砂侵入,支撑剂回流状况,基于出砂量、裂缝导流能力、裂缝缝宽变化或支撑剂回流量等测试结果,可全面地评价优化支撑剂的嵌入程度、防砂和防支撑剂回流效果及裂缝充填层的伤害等指标。该装置为水力压裂中各种参数的优化评价构建了一个合理而有效的平台。     

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在生产过程中，油气在裂缝中绝大多数处在非达西条件下流动，这对压裂设计及产能预测非常重要，通常用Forchheimer方程描述。20/40(0.45～0.90 mm)支撑剂充填层非达西流实验结果表明，在低流速条件下偏离Forchheimer方程，在高流速下Forchheimer方程线性很明显；紊流系数和渗透率与支撑剂粒度、球度、圆度、支撑剂充填层孔隙度和实验条件等有关。在非达西流条件下，模拟压裂液对支撑剂充填层损害及返排实验表明，压裂液对非达西流的紊流系数和充填层渗透率均有一定影响，甚至会造成渗透率长久性的损害。实验还表明，支撑剂充填层非达西渗流的研究，有助于优化压裂设计和提高压后产能预测，非达西渗流紊流系数和渗透率可作为评价和筛选支撑剂性能的重要指标。     

压裂输砂与返排一体化物理模拟实验研究

为了研究压裂和返排过程中支撑剂在裂缝中的运移、沉降和回流规律,自主研制了“YF-1”型压裂输砂和返排一体化模拟实验装置,在模拟储层温度、闭合应力和滤失情况下,开展了不同裂缝宽度、压裂液黏度、支撑剂类型、排量和出砂临界流速等因素在输砂和返排过程中对砂堤剖面的影响实验。实验结果表明：输砂和返排过程中,液体黏度是影响砂堤剖面的最主要因素,其次是支撑剂粒径和排量,裂缝宽度对砂堤剖面的影响最小;在返排过程中,液体黏度越小,出砂临界流速越大;缝宽和支撑剂粒径越大,出砂临界流速越大,在压裂后放喷时,应保证压裂液完全破胶,避免出砂。研究结果为压裂液优选、压裂施工参数优化、支撑剂优选及压裂后返排制度的制订提供了依据。     

压裂液破胶效果对支撑剂回流影响的实验研究

川西浅层蓬莱镇组气藏地层温度低,容易出现压裂液破胶不彻底的情况,压后排液时常常导致支撑剂的回流返吐。研究压裂液破胶效果对支撑剂回流的影响规律,确定一个合适的破胶液粘度,对于压裂液配方优化调整具有重要的现实意义。文章对压裂液破胶效果与支撑剂回流返吐的影响关系作了详细的实验评价,证实破胶液粘度的临界点为10mPa.s,破胶液粘度低于10mPa.s时基本上不会对支撑剂回流产生影响。     

Experimental Research on the Conductivity of a Fracture Influenced by Fiber

The conductivity of fracture is significant for fractured well production. In order to study the influence of glass fiber, which is used for preventing proppant flowback on conductivity of proppant, the conductivities of various proppants were tested by applying FCES-100 device, thus grasping the law of proppant conductivity change with fiber and fracturing fluid residues. The experimental results indicate that the law is similar for various proppants. The fiber is nearly no influence on proppant conductivity under lower pressure. However the influence of fiber becomes prominent when increasing pressure. The conductivity of proppant decreases about 30–40% caused by fiber when the pressure reaches 70 MPa. Fracturing fluid residues can reduce the conductivity of proppant more than 50% and combined with fiber the conductivity of proppant can be reduced more than 70%. So it is suggested that fiber should not be used for preventing proppant flowback in high closure pressure reservoir.     

四川盆地什邡气田浅层砂岩储层改造的难点及对策

四川盆地什邡气田浅层砂岩储层加砂压裂施工压力异常、压后增产效果较差,剖析其原因主要是：水锁伤害严重,多裂缝等近井效应明显,主缝延伸困难,压裂液效率低,有效缝长较短。针对上述问题,提出以下对策：优化压裂液配方,提高润湿接触角,降低毛细管力,同时采取针对性的工艺措施：小排量起裂,较早的支撑剂段塞技术,中-低排量控制缝高延伸,配合纤维网络携砂改善支撑剂沉降剖面和液氮助排等高效返排工艺。试验井的应用结果表明：前置液阶段初期支撑剂段塞入地后监测压力变得平稳,15 h返排率64.4%,最终返排率72.5%,压后井口油套压6.7 MPa下测试产气量为8.4×104 m3/d,增产效果显著。该技术措施在多口井推广应用,增产效果较工艺改进前有较大幅度的提高,可为类似气藏的开发提供技术支持。     

渤海油田油井酸化返排液固悬物含量分析

针对渤海油田油井酸化返排液简易处理后回注造成的回注井堵塞问题，分析了渤海油田现场三口油井酸化返排液的固悬物含量，并通过改变酸碱环境，进一步分析了酸碱环境对酸化返排液中固悬物含量的影响。实验表明，不同单井、单井不同返排周期返排液中固悬物含量差异明显，酸碱环境对固悬物含量影响很大，加碱中和后的酸化返排液中会产生大量的Fe（OH）₃沉淀。室内填砂管动态驱替实验表明，去浮油后的pH值为1~2的酸化返排液，不会对填砂管造成明显堵塞。现场施工过程中，酸化返排液应避免加碱中和，同时使用盐酸体系降低返排液pH值，可有效减少返排液中固悬物含量，降低回注井近井堵塞风险。      

川西气田压裂井出砂机理及防砂技术

川西地区压裂井支撑剂的回流是一个普遍的现象，特别是高压高产井支撑剂回流更为严重，压裂井出砂将导致人工裂缝的导流能力下降，同时给压后排液、测试、求产阶段和压后采输气带来诸多不便。为此，具体分析了川西地区压裂井出砂的原因及其危害，并针对出砂原因提出了相应的预防支撑剂回流的措施，着重介绍了树脂涂层支撑剂、纤维支撑剂压裂工艺两项新工艺技术措施。通过这些预防支撑剂回流措施的应用，减少或消除了川西地区压裂井支撑剂的回流，提高了压裂增产效果。     

压裂液返排过程中支撑剂回流规律研究

油井压裂结束后,均有压裂后返排过程。返排过程中支撑剂回流是评价压裂效果的重要因素,因此有必要对其进行研究。考虑压裂返排过程中缝宽的动态变化,根据质量守恒定律和伯努利方程,考虑返排过程压裂液的滤失,得到缝内任意垂直截面的流速计算模型;对回流过程中支撑剂进行力学分析,得到支撑剂发生回流的临界条件,进而提出控制支撑剂回流的合理返排方案。根据建立的支撑剂返排模型,对吉林油田嫩平1井进行压裂液返排设计,制定出合理的控制支撑剂回流的返排施工方案。     

一种超低密度支撑剂的可用性评价

常规支撑剂的密度一般比较大,严重影响着有效水力裂缝的形成,并难以应用于长缝压裂,超低密度支撑剂的使用能够增加裂缝有效长度,提高压裂井的增产效益。采用室内实验与软件模拟相结合的评价手段,对一种新型空心覆膜陶粒支撑剂（ST-I）进行酸溶解度、抗破碎率等基本性能评价,分析了其导流能力在不同闭合压力、铺砂浓度下的变化规律。同时将这种超低密度支撑剂与普通陶粒支撑剂进行性能比较,测试了其在不同压裂液黏度下的沉降特性。结果表明,该支撑剂具有较好的物理、导流性能,在压裂液中的沉降速度较普通陶粒支撑剂明显较慢,完全满足长缝压裂的基本要求。通过后期合理的压裂施工设计,能够形成有效支撑半缝长达到180 m 左右的裂缝。