降低压裂井底地层破裂压力的措施

在进行水力加砂压裂前,能否破开地层是压裂施工的关键.目前的井越来越向深层发展,地层破裂压力越来越高,施工难度越来越大,在现有地面施工设备能力下,如何降低破裂压力显得尤为重要.采用酸化技术、高能气体压裂、喷砂射孔、优化射孔参数等压前预处理措施能有效地降低地层本身的破裂压力;优化泵注方式降低沿程摩阻、降低射孔孔眼摩阻及研究低粘度、高密度的压裂液体等措施能间接地降低破裂压力,增加破开地层的机会.     

降低异常破裂压力储层压裂施工压力技术

异常破裂压力储层埋藏深、岩性致密,构造应力作用强,地层孔隙压力高及储层伤害严重,地层破裂压力和裂缝延伸压力较高,造成地面施工压力过高,难度增大;同时也对储层改造的设备、管柱、工艺等提出了极高的要求。从储层地质和工程因素两个方面分析了异常破裂压力的成因,提出了应用酸化预处理、射孔优化、加重压裂液、降低施工摩阻等措施来降低施工压力,为异常破裂压力储层的压裂改造提供技术依据。     

川西高破裂压力储层压裂改造配套技术优化研究

针对川西须家河组地层埋藏深、储层致密、破裂压力高而导致压裂改造时"施工压力高、加砂难度大"的问题,对能适应高破裂压力储层的超高压压裂配套的工具、管柱、井口级别进行了优化研究,形成了一套适合川西地区超高压压裂的配套技术,并就井下工具的选择制定了优选原则。对适应高破裂压裂储层压裂施工的井下工具进行了优选,高压条件下的加砂压裂改造,建议和Y241配合使用或采用Y341封隔器+双水力锚组合。     

四川盆地元坝地区陆相储层高破裂压力成因与技术对策

四川盆地元坝地区处于强应力场环境中,其陆相储层破裂压力梯度为0.026~0.037MPa/m,已成为制约该区完井、储层压裂改造效果的主要技术难题。为此,在深入研究储层高破裂压力的地质成因和工程作用对破裂压力影响的基础上,探索试验了降低施工作业井口压力的技术措施和方法:以近最大水平主应力方向作为射孔方位,同时采用长井段、大孔径、高孔密、深穿透射孔(含喷砂射孔、补充射孔)来降低压裂造缝压力;采用酸损伤(酸泡、酸洗)技术来解除储层污染和降低岩石强度;采用加重酸液增加液柱压力和大内径管柱配合低阻性酸液或压裂液体系以降低施工摩阻。现场应用实践表明,单独或组合采用这些工艺技术措施,就能有效地降低施工作业的井口压力,实现储层酸压或加砂压裂改造作业。该试验研究成果可供类似地区借鉴。     

深层致密气藏异常高破裂压力储层复合改造新工艺

中国深层致密气藏普遍具有高破裂压力特征, 部分气藏破裂压力、 延伸压力异常高, 天然裂缝发育,储层改造方式难以选择, 施工效果不理想。针对川西深层钙质砂岩储层破裂压力异常高, 但其基质存在一定溶蚀率的特点, 形成了“ 预处理 ＋小型加砂压裂 ＋大型酸压” 复合改造新工艺。小型酸化降低破裂压力、 小规模加砂压裂在储层中形成一定长度的支撑裂缝, 大规模酸压把酸沿人工裂缝进入深部储层, 再从人工裂缝进入地层裂缝, 达到深度改造的目的, 从而提高储层改造效果。通过对 Ｆ Ｇ ２ ２井采用该复合改造技术, 产气量增加到２ ３０ ０ ０ｍ ３／ ｄ , 达到了评价储层的目的。该项新技术的应用为深层致密气藏异常高破裂压力储层的勘探评价提供了一种新的手段。     

川西致密砂岩气藏储层改造技术方法选择及效果分析

致密砂岩储层改造技术在川西地区各气田得到了广泛应用,针对储层特征选用合理的改造技术措施对提高增产效果有明显作用,加砂压裂是川西致密气层普遍采用的改造技术措施,喷砂射孔一加砂压裂是针对致密,高破裂压力地层或井身结构特殊井的工艺措施,高能气体压裂－加砂压裂主要应用于高破裂压力和塑性强气层,酸化工艺措施在碎屑岩气藏仅限于天然裂缝发育且被钻井液侵入严重的气层。     

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。     

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。     

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。     

燃爆诱导及酸处理新技术在川西须家河气藏的应用

川高561井须二储层是川西地区深层须家河组异常高破裂压力储层的典型代表,在加重酸酸化时井底压力达到159.6 MPa时,储层仍然未能压开,异常高破裂压力严重制约了该类储层的勘探开发.针对该井须二段4 911～4 943 m、4 959～4 995 m储层的地质特征及工程条件,采用燃爆诱导压裂技术和酸处理技术的有机结合,现场完成75 kg药量的燃爆和83 m3酸的酸压联作处理,在地面泵压89～93 MPa下施工排量达到0.955～1.02 m3/min.该层射孔试破没有获得天然气产能,通过燃爆诱导压裂和酸处理联作后,井底停泵压力降低了26.73 MPa,有效的改善了油气渗流通道,在油压42 MPa,套压43 MPa下天然气输气量达到8.288 5×104m3/d.该复合新技术在川高561井须二异常高破裂压力储层的成功实施,为川西深层须家河储层解决异常高破裂压力问题提供了新的技术思路.     

射孔优化技术在疏松砂岩油藏中的应用

通过对不同井眼角度、射孔方位、射孔密度和炮孔布置的模型在不同流速下的实验和对射孔参数与炮眼的渗流面积和炮眼压差关系的研究，进行了射孔优化，大大提高了疏松砂岩油藏防砂效果，认为射孔方位、井眼角度、射孔参数与油井出砂有直接关系，随孔径、孔密井眼角度的增大出砂加剧。为防止出砂，射孔时尽量沿最小主应力方向。     

测井方法在涩北气田出砂预测中的应用

柴达木盆地涩北气田出砂问题严重,如何找到合适的生产压差,使产量最大而出砂量最小,一直是困扰气田技术人员的一个难题。为此,利用测井方法求取地层孔隙压力、体积模量、单轴抗压强度、最小水平主应力方向等岩石力学参数,并将这些参数应用于出砂预测。以涩北气田涩4-3-2井为例,研究了该井主要的油气层段在不同气藏压力条件下的生产压差,进行了SMA敏感性分析。结果表明,在各种条件变化时,如射孔孔径、射孔相位、气藏压力的变化等,均会使生产压差发生改变。     

磨料射流射孔增产技术研究与应用

介绍了磨料射流射孔机理、参数影响规律室内试验和油井射孔现场试验结果。研究表明，磨料射流射孔过程可分为脆性和延展性材料切割两个不同阶段，并得出了主要参数(包括压力、排量、磨料类别、磨料粒度、磨料体积分数、围压和岩石性质等)对射孔深度的影响规律和合理的参数范围。在地面模拟试验井，24～27MPa压力条件下射孔和割缝深度达0.50m以上；10口井11井次现场施工证明，磨料射流射孔工艺技术降低破裂压力5～10MPa，油井增产效果明显。     

射孔完井高压气层出砂三维预测方法

针对射孔完井高压气层地层出砂问题,根据有效应力定律,建立了三维应力场弹塑性地层出砂模型,并运用弹塑性有限元方法进行求解。根据编制的计算程序,研究了射孔井筒附近应力、有效塑性应变的分布规律。研究发现,最大有效塑性应变位置是在射孔起始部位的上下端,因而是最容易出砂的位置;同时,地层压力越高、临界生产压力越低,就越不易出砂。临界生产压差是由岩石性质、流体性质、地应力、地层压力等条件综合确定的。尽量维持较高且稳定的地层压力和采用合理的油井生产制度,可以减少出砂量。模型适用于不同地应力条件、不同几何参数与射孔方案、不同岩石和流体参数等条件下射孔完井的气层出砂预测。     

满东1井加砂压裂改造工艺简介

塔里木盆地满东 1井位于沙漠腹地 ,具有超深、异常高压、高闭合压力、高温等特征 ,该井加砂压裂施工采用了 12 7mm套管插入 12 7mm回接筒中作压裂管柱 ,井口采用大通径 (10 2mm)10 5MPa采气树及YD89枪电缆负压射孔等多项新工艺 ,成功地实施了大型加砂压裂 ,为类似井储层改造提供了经验     

渤海区块大位移侧钻小井眼完井工艺优化设计及安全性评估

针对渤海某油田疏松稠油砂岩的地质结构,进行了小井眼侧钻井完井施工。选用3.5in*大孔径射孔器,对完井工艺进行优化设计,并通过管柱动态力学分析软件对管柱安全性进行评估。利用定向工程软件对管柱校深进行模拟,以及利用射孔优化软件对射孔后套管强度进行分析。该技术成功解决小井眼疏松稠油砂岩压裂充填完井中的射孔技术难题,有效降低近井带的压降和相同产量时的生产压差,施工过程安全可靠,达到了稳产控砂的目的。     

低孔低渗储层射孔技术改进及应用

低孔低渗储层岩性致密、渗流阻力大,常规射孔压实带的存在进一步造成渗透率降低,射孔孔眼的随机性分布使压裂过程中出现启动压力高、脱砂、砂堵等现象,影响了试油评价工作。采用多脉冲复合射孔技术、定方位射孔技术可消除常规射孔的影响;综合减震技术、延时起爆技术及射孔效果检测技术,改进和完善了射孔测试联作技术,提高了测试成功率,保证了测试效果,为试油工作提供了保障。     

油井中后期出砂预测及防砂对策

油井中后期出砂是老油田经常遇到的问题,这种出砂是较难处理的。出砂的原因是:油层孔隙压力降低,砂岩骨架被压碎;孔隙内介质变化使胶结物破坏;高流速下液体冲坏砂拱等。油井中后期出砂的预测是用岩石力学试验方法、测井及试井资料分析。防砂方法应采用大套管、高密度射孔完井,在出砂后宜用综合治理。     

塔里木盆地高压气藏出砂测井评价方法研究

塔里木油田大北克深地区由于超深井高温高压,在测试过程中地层出砂,严重影响了试油试采以及储层的评价。介绍了油气井产层出砂机理,认为深储层压实作用较强,岩石致密且稳定性较好,只有生产压差过大或采出速度较快时才会导致岩石发生剪切破坏或张性破坏而引起地层出砂。基于测井计算的岩石力学参数和地层压力及地层应力数据,建立了裸眼完井的临界生产压差计算模型、射孔完井的临界生产压差计算模型和基于岩石单轴抗压强度的临界生产压差计算模型。采用出砂指数法、临界生产压差法及灰色关联统计分析法等综合预测产层出砂情况。实现了利用测井资料快速准确地计算生产压差,用于出砂定量分析与确定最优完井方案,为采油防砂提供决策依据。     

海上小井眼大通径一次多层压裂充填工具研究

渤海蓬莱油田平均每年进行约50口井的侧钻井作业,采用ø177.8 mm尾管射孔的小井眼完井技术和单层压裂充填防砂工艺,保证其防砂效果和油井产能。但是,单层逐级压裂充填防砂的整体时效性差、费用高。现有的一次多层压裂充填防砂技术存在管柱通径小、细分层数少、压裂充填排量受限等不足。以ø177.8 mm小井眼完井为例,研制了一种通径为ø98.55 mm的1次6层及以上细分层系压裂充填防砂管柱及配套工具。对往复运动承压的密封模块等关键工具进行了强度分析和室内试验。试验结果表明,该工具的各项技术参数可以满足蓬莱油田的作业需要,且优于国内外同类工具,具有良好的应用前景。