安塞油田低渗透砂岩油藏重复压裂技术研究

初次水力压裂后产生的支撑裂缝周围会形成诱导应力场,进而改变原始地应力场,从而导致重复压裂的启裂改向,其延伸方向依然取决于地应力状态。通过改变围压条件进行的水力压裂模拟实验证实了重复压裂造新缝的可能性。安塞油田采用了重复压裂工艺,在老裂缝重张过程中加入暂堵剂进行封堵,形成高压环境,产生新裂缝并沟通部分天然微裂缝,随后加入支撑剂构建新的高导流裂缝体系,使泄油面积大大增加。现场试验的裂缝监测和效果分析资料证实产生了新裂缝。     

纤维暂堵对重复压裂应力场的影响研究

本文在建立了初次人工裂缝产生的诱导应力数学模型基础之上,基于渗流力学,采用势的叠加原理,对比了加入纤维暂堵液产生的诱导应力场对原地应力场的影响,实现了对垂直裂缝井重复压裂前由于注入纤维暂堵液产生的诱导应力场的定量分析。结果表明,注入纤维液后的应力椭圆面积比注入前变小。     

压裂用水溶性暂堵剂的研究与现场应用

缝内转向压裂技术是在水力压裂过程中加入暂堵剂,在水力压裂主裂缝通道内暂时形成桥堵,产生升压效应,从而压开新的支裂缝或沟通更多微裂缝,增大油/水层泄流面积,实现油/水井的增产增注。暂堵剂是缝内转向压裂的关键技术之一,目前在用的大部分为油溶性暂堵剂,不太适用于高含水油井及注水井。本文研制出一种水溶性压裂暂堵剂WSA,对其性能进行了研究,并开展了六口井的现场应用,结果表明,水溶性暂堵剂WSA满足缝内转向压裂工艺要求,取得了良好的增产增注效果。     

裂缝转向压裂工艺技术在新疆油田的应用

为了提高老井重复压裂效果，在新疆油田油井重复压裂时采用了裂缝转向压裂工艺技术，使重复压裂产生的新裂缝沿与前次人工裂缝不同的方向起裂和延伸，更大限度沟通、改造、动用剩余油富集区和动用程度低甚至未动用的储层。2006年在室内对暂堵剂进行了室内评价实验，同年在新疆油田利用该技术在现场试验、应用13井次，取得了良好的增产效果。试验中对初期实施的井进行了裂缝监测，证实了新裂缝的产生。人工暂堵转向压裂工艺为低渗透油气田开发后期的增产挖潜提供了新手段。     

基于三维扫描技术的页岩暂堵压裂物理模拟实验

页岩水力裂缝扩展形态及表征方法是评价暂堵压裂效果的基础,常规裂缝形态监测手段(如示踪剂法、声发射法)难以准确反映水力裂缝的起裂与扩展规律。因此,文中结合三维扫描技术,开展真三轴暂堵压裂物理模拟实验,研究不同排量下页岩暂堵压裂水力裂缝的起裂与扩展规律;通过获取裂缝体积与面积等参数,定量表征页岩暂堵压裂的裂缝网络复杂程度,从而评价压裂改造效果。结果表明,暂堵剂可有效促进页岩水力裂缝转向、分叉,以及多裂缝的形成,水力裂缝面曲率变化反映不同注液阶段暂堵剂的累积作用效果。不同排量下,页岩暂堵压裂的裂缝形态和裂缝网络复杂程度不同:小排量条件下,暂堵剂封堵初次裂缝,形成平行于初次裂缝的简单缝;大排量条件下,暂堵剂封堵初次裂缝,形成平行于初次裂缝并伴随天然裂缝张开的复杂缝。现场可通过增大排量提高暂堵剂在裂缝中的运移距离和封堵程度,增加远端天然裂缝的激活概率。     

一种复合暂堵剂在重复压裂中的应用

文章通过室内实验和现场应用,证实一种复合暂堵剂能够更加有效的提高重复压裂效果,其关键技术是复合暂堵剂以及组合使用方式。复合暂堵剂由纤维状暂堵剂和颗粒状暂堵剂组成,其暂堵机理是首先利用纤维状暂堵剂实现裂缝缝口或缝内架桥,再利用颗粒状暂堵剂的可自身膨胀性形成有效封堵,达到裂缝重定向的净
压力,从而形成不同于老裂缝方向的新裂缝,更大范围的沟通原裂缝未波及区域的油气,同时两种暂堵剂均为可控降解材料,不会对储层造成新的伤害,进而能最大限度的提高油气产量。室内实验结果表明,通过“架桥+封堵”的暂堵技术可有效实现封堵,其封堵强度可达38Mpa, 现场施工压力分析表明“架桥+封堵”暂堵工艺有效,新裂缝起裂明显,压后增产效果显著,这种复合暂堵剂为提高重复压裂转向的可控性提供了手段,并能有效提高重复压裂成功率和改造效果。     

利用人工暂堵转向提高重复压裂效果

针对新疆油田老井常规重复压裂增油效果逐年下降不能满足油田发展需要的问题,在裂缝的造缝及重定向机理研究基础上,开展了人工裂缝暂堵剂以及转向压裂工艺的选井选层等方面的研究。通过选用高强度暂堵剂,使重复压裂产生不同方向的人工裂缝,打开新的油气流通道,动用剩余油富集区,提高油田采出程度。这种通过采用暂堵剂堵塞原裂缝,使重复压裂缝相对于原有裂缝方位发生偏离、转向,改造动用程度低甚至未动用的储层,不仅可提高重复压裂增油效果,还能在一定程度上改变水驱方向、提高注入水利用率。因此,重复压裂压开新裂缝及新裂缝重新定向对中高含水期的低渗透油田开发具有重要意义。     

Enventure GT公司推出可膨胀衬管重复压裂技术

正重复压裂页岩气储层时,首选暂堵剂封堵原射孔孔眼。多数暂堵剂由化学物质和颗粒物质组成,通过压力泵泵入射孔孔眼中进行堵塞。当堵塞段足够长时就可以进行射孔作业,然后进行水力压裂。但进行重复压裂作业时使用化学暂堵剂存在无法控制压裂液流向的问题。Enventure GT公司采用可膨胀衬管代替暂堵剂很好地拟补了这一不足,封堵效果比暂堵剂更可靠,提高了重复压裂过程中压出新裂缝的概率。     

转向压裂技术在重复压裂中的应用

人工暂堵压裂是在压裂过程中实时加入暂堵剂，以暂堵老缝或已加砂缝，通过破裂压力，裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，从而造出新缝。其提高重复压裂效果的机理是使重复压裂产生的新裂缝沿与前次人工裂缝不同的方向起裂和延伸，在油气层中打开新的油气流通道的同时，更大限度沟通，改造．动用剩余油富集区和动用程度低甚至未动用的储层。理论上它是通过恢复或提高原有裂缝导流能力的常规复压技术的补充和发展，是提高油层挖潜水平的有利手段。     

低渗透油田暂堵重复压裂堵剂用量优化与现场试验

暂堵重复压裂是开启天然微裂缝、提高侧向剩余油动用程度的重要手段之一。由于目前施工过程中对堵剂用量没有具体优化,多凭经验确定,往往造成暂堵升压幅度小。为了提高鄂尔多斯盆地暂堵重复压裂的可控性,针对低渗透油田天然微裂缝发育、2向水平主应力差较小的特点,在分析暂堵压裂过程中存在的突出问题后进行了暂堵剂的筛选,以减少堵剂残留给储层渗透率带来的伤害;依据巴布库克关于支撑剂在裂缝中的沉降规律,模拟暂堵重复压裂过程中人工裂缝内的暂堵压差,实现升压造侧向缝,并重新认识了暂堵压裂成败的关键影响因素和影响规律;利用三维压裂软件求取缝高、缝宽等关键参数,优化了暂堵剂的实际用量,现场试验中暂堵升压明显。该方法进一步完善了低渗透油田裂缝暂堵压裂优化设计方法,对现场施工具有一定的指导作用。     

重复压裂裂缝延伸模拟实验研究

利用人工岩心,采用室内重复压裂模拟实验的方法,研究重复压裂的造缝机理,量化造新缝的可能性及条件．为现场预测裂缝转向或创造产生新缝的条件。对于选择重复压裂时机,优化压裂设计,改善重复压裂效果具有重要的指导意义。     

重复压裂造缝的应力场分析

通过对重复压裂造缝的应力场进行分析,推导出满足重复压裂产生新裂缝的条件。主要分析了一次压裂的 裂缝、储层压力等多种因素对当前地应力场的影响,可以看出诱导应力改变了原地应力场,当原应力场最小水平主 应力大于原最大水平主应力时,重复压裂裂缝可能重新定向。     

重复压裂井产能评价方法研究

由于对重复压裂井原有裂缝失效程度的难以评价,重复压裂井的产能预测常常有很大的误差。为此,根据重复压裂井的压前产量和含水率,拟合了原有裂缝的有效率,在考虑新裂缝和原有裂缝的部分作用情况下,建立了油水两相平面二维的裂缝-油藏数学模型,通过对模型的数值求解,对重复压裂井进行了产能评价。研究表明,在考虑新、老裂缝共同作用下的产能评价方法,能更为准确地预测重复压裂后的生产动态情况,为压裂时机的确定、压后经济效益的预测都具有重要的指导意义。     

低渗层重复压裂的油藏数值模拟研究

采用黑油模型，研究了在低渗地层的五点注采井网中，不同储集层渗透率和油井不同含水率下，重复压裂的裂缝穿透率和导流能力等对采油动态的影响。研究表明，重复压裂的效果在很大程度上取决于复有原有裂缝和地层的认识上，对具有一定可采储量地层重复压裂时，如果集集层的渗透性较差，应以增加裂缝的穿透率为主，若储集层的渗透性较好，则应主要增加裂缝的导流能力；无因次裂缝导流能力是影响复压生生产动态的一项实质性因素。     

国内外水力压裂技术现状及发展趋势

综述了目前国内外水力压裂技术发展现状，重点分析了８０年代中后期发展的优化水力压裂设计和９０年代与水力压裂技术相关的新材料（支撑剂、压裂液、添加剂等）和新技术（高砂比压裂、重复压裂、压裂监测和裂缝检测等技术）发展状况。提出了国内水力压裂技术发展趋势，如开发全三维水力压裂软件，研究裂缝诊断技术和装置，以及开发实时现场压裂分析等     

页岩气水平井组拉链压裂过程中地应力的分布规律

页岩储层具有低孔隙度、超低渗透率的特征,往往需要通过水力压裂才能使气井具备一定的生产能力。拉链压裂是近年来针对页岩气藏缝网压裂的一项新兴工艺,为了认清压裂过程中裂缝应力干扰后地应力场的分布规律并给页岩压裂设计提供参考,首先假设地层为均质、各向同性弹性体,然后通过位移不连续法,建立起地层应力场分布数学模型,并利用线性叠加原理,得到人工裂缝周围水平应力场的分布情况。研究发现：①裂缝周围的地应力随着与裂缝距离的远近有不同程度的增加;②裂缝尖端处存在应力集中现象,且在裂缝尖端附近产生的拉应力使得水平应力有所减小;③裂缝对水平最小主应力的影响程度大于对最大主应力的影响;④随着裂缝条数的增加,诱导应力的叠加干扰对水平主应力的影响不断增强,且水平应力差异性逐渐减小;⑤在裂缝交错排列的区域内,应力干扰较强,应力场分布较复杂。上述研究成果对页岩气水平井组拉链压裂的优化设计具有指导意义。     

低渗透油田堵水转向压裂新技术研究与应用

针对低渗透油藏随着注水开发,使得人工裂缝和天然裂缝沟通能力进一步增强,导致油井含水率逐渐上升,产能逐渐下降,甚至水淹的油井,经过常规重复压裂和酸化改造后效果不佳的情况。重点研究堵水与转向压裂相复合,形成了堵老缝压新缝的堵水转向压裂新技术。通过研究重复压裂的造缝机理,量化造新缝的可能性及条件,实施了现场应用试验,取得了较好效果,从而验证了新技术的可行性。该项技术在低渗透油田注水开发中,挖潜油层能力,延长低含水采油期,具有极为重要的现实意义。     

绒囊暂堵转向压裂裂缝转向能力及其力学机理分析

现场已用绒囊转向剂实施造缝转向,其转向力学机理尚未研究。室内利用7枚?25 mm致密砂岩天然岩心人工造缝模拟压裂后初始裂缝,选择其中3枚注入绒囊转向剂实施封堵,利用三轴试验机测量7枚岩心径向应力-应变曲线,计算绒囊转向剂封堵后岩心水平应力差值5.33MPa,相对未封堵岩心水平应力差值8.57 MPa下降37.81%。绒囊转向剂封堵后岩心脆性系数0.45降至0.16,下降64.44%。实验表明,利用绒囊转向剂封堵裂缝可提高岩石整体强度,降低岩石水平应力差,为重复压裂后新缝转向提供力学环境。室内以300 mm×300 mm×300 mm大尺寸岩心模拟地层,在真三轴压裂模拟系统中利用胍胶压裂形成初始裂缝后,注入绒囊转向剂实施暂堵,再注入胍胶模拟二次压裂。测试二次压裂破裂压力相对初次压裂升高约10 MPa,剖开岩心定性观察暂堵后二次压裂岩心中新缝与初始裂缝方向差异明显,未封堵岩心中新缝与初始裂缝方向重合。研究认为,绒囊转向剂通过提高含裂缝岩石破裂压力,降低地层水平应力差值,增大新缝起裂角度,促使裂缝转向。     

燃爆诱导水力压裂多裂缝耦合起裂规律

为了明确多相位裂缝组合下的应力干扰作用及其对后续水力压裂裂缝起裂压力的影响,基于原有预存单条诱导裂缝的应力场计算模型建立预存多条诱导裂缝的耦合应力场计算模型,分析诱导应力影响下的井周周向应力场变化规律,再结合断裂力学判据计算后续水力压裂预存裂缝的起裂压力,并对预存裂缝长度、相位、水平主应力差异系数及预存裂缝条数等4个因素对预存裂缝起裂压力的影响进行了分析。研究结果表明:(1)预存裂缝后近裂缝区域周向应力差明显增大,甚至出现水平主应力反转;(2)随新增预存裂缝长度增加,原预存裂缝起裂压力先增后降,在新增预存裂缝长度增加到原预存裂缝长度时,原预存裂缝起裂压力迅速降低,而后下降趋势变平缓;(3)高相位裂缝的起裂压力大于低相位裂缝的起裂压力;(4)随着裂缝条数的增加,新增预存裂缝起裂压力逐渐降低,但起裂压力差减小的趋势不明显;(5)多相位裂缝的应力干扰作用影响裂缝的起裂压力,较长高相位裂缝和较短低相位裂缝均有利于多相位裂缝的同时起裂;(6)多裂缝同步延伸会产生更为复杂的应力干扰作用,激发水力压裂复杂缝网的演化,实现均衡的压裂改造。结论认为,该研究成果可为燃爆诱导压裂射孔相位、诱导裂缝规模及后续水力压裂施工泵压等压裂施工设计提供理论指导。