致密砂岩气藏压裂伤害及对策——以川西坳陷ZH构造JS_2~1气藏为例

为提高致密砂岩气藏压后效果,以四川盆地川西坳陷ZH构造沙溪庙组JS_2~1气藏为例,采用电镜扫描、恒速压汞等实验方法研究了储层微观结构,评价了储层敏感性及水锁伤害。该气藏黏土矿物含量高(平均为14.4%),易于膨胀和运移的伊/蒙混层和伊利石占比大;平均孔喉半径值为0.26μm,连通性不佳,且束缚水饱和度高。储层具有强水敏、易水锁的特征。盐敏实验表明压裂液矿化度低于22 500mg/L会产生盐敏伤害,调整防膨剂加量,压裂液伤害率从39.5%下降至28.5%。对比了前期压裂液与防膨降水锁压裂液体系在束缚水饱和度下的水锁伤害,伤害率从58%降至42%,气驱岩心24h,渗透率恢复率达75.5%(前期配方仅为22.7%)。针对该类储层,提出了少液量、全程液氮伴注降滤助排、提高返排压差的压裂液快进快出工艺对策。针对性压裂液体系及工艺措施在JS203-3HF和JS203-4HF 2口水平井应用,压后分别在油压16.2MPa、19.8MPa下获测试天然气产量17.1×10~4 m~3/d、20.760 8×10~4 m~3/d(同河道邻井压后油压16.3MPa下测试气产量仅为3.845 8×10~4 m~3/d),远超地质预期。研究为高效开发该气藏提供了技术支撑。     

低表面张力滑溜水在低压致密气藏中的应用

低压致密气藏储层渗透率低、孔隙度小、压力系数低,普遍存在因压裂液入侵造成的水敏伤害问题。为了降低压裂液对低压致密气藏储层伤害,提高压裂液返排率,筛选一种配方为0.15%减阻剂XY-205+0.1%助排剂XY-120+0.2%防膨剂XY-63的具有低表面张力的滑溜水体系,并考察了该滑溜水的减阻率、防膨率以及对岩心伤害性能,并进行了现场应用。该滑溜水体系的表面张力为20.12 mN/m、与煤油间的界面张力为1.52 mN/m,最大减阻率达到70.58%,对王府区块HG-01井岩心的防膨率达到90%,滑溜水对岩心伤害可降至14.46%。滑溜水在低压致密气藏现场应用3口井,压裂施工顺利,压后见气速度快,排液4 h见气,返排率61%,取得较好的改造效果。     

致密碎屑岩气藏低伤害压裂液的研究与应用

随着川西蓬莱镇组气藏开发的深入,地层能量不断下降,压裂过程中返排率低,压裂液滤液侵入地层,伤害严重,制约了浅层蓬莱镇组气藏的高效开发。为了降低压裂液对储层的伤害,提升气藏的开发效益,在对压裂液性能需求进行研究的基础上,提出了降低压裂液对储层伤害的技术对策,形成了适合于川西浅层蓬莱镇组气藏的超低浓度稠化剂压裂液体系和线性自生泡沫压裂液两套低伤害压裂液体系,并在川西蓬莱镇组进行了推广应用。返排率分别达到了65.1%和61.9%;压后平均产能分别为0.81×104m3/d和1.45×104m3/d,取得了明显的增产效果。     

SF气田水平井分段压裂技术研究

SF气田蓬莱镇组气藏水平井分段压后平均测试产量为1.23×104m3/d,投产率仅46.%,个别井出砂严重堵塞油管,且平均返排率为58.2%,未达到预期开发效果。针对这种情况,亟待深入分析原因,通过深化储层 认识和实验研究,认为储层多为砂泥岩互层,非均质性严重,采用均质模型进行裂缝间距优化不尽合理;储层存在中等水敏、较强的水锁伤害导致常规压裂液储层适应性差;水平井分段压裂施工时间长、分段破胶难度大、返排制不完善是该气田水平井压后产量低、返排效果不理想的主要原因。为此,提出开展水平井液氮伴注、纤维防砂优化、研究各段压后储层增能情况,制定水平井合理的返排制度,在提高返排速率的同时达到防止支撑剂回流,降低储层伤害和安全风险的目的。     

醇基压裂液配方体系优化与性能评价

针对低孔、低渗、含水饱和度高等难动用储层特征造成压裂液在储层中易形成水化膨胀和运移,导致储层水锁、水敏、压裂液返排差等难题,探索和研究适用于致密碎屑岩储层的醇基压裂液体系配方,确定了甲醇加量为15%的最佳醇基压裂液体系。性能评价结果表明,该醇基压裂液表面张力为24.32 m N/m,伤害率为18.21%,远低于常规压裂液,可有效降低压裂液对储层的水锁伤害。     

大牛地气田多级注入酸压工艺优化研究与应用

页岩储层需要采用大排量、大液量体积压裂才能获得工业气流,体积压裂要求压裂液具有可连续混配、低摩阻和高返排率性能。根据四川页岩储层特征和实验结果,研制了降阻性能高的聚丙烯酰胺降阻剂、高效复合防膨剂及微乳助排剂,研制了适于四川页岩气体积压裂的滑溜水。该配方在四川W、C区块直井8井次现场试验表明,降阻率为65.5%～68.3%;W区块平均返排率为46.19%,C区块返排率27.93%;累计增加井口测试产量6.24×104～11.35×104 m3/d。     

巴喀致密砂岩气藏醇基压裂液研究及效果评价

为解决巴喀致密砂岩气藏压裂时的水锁等地层伤害问题,研制了一种低浓度醇基压裂液体系,用于改善地层气相渗透率和压裂效果。在筛选醇、增稠剂、交联剂等主剂与添加剂,研究评价醇对瓜胶液性能的影响,醇基压裂液体系的抗温抗剪切性能、破胶性能的基础上,通过室内实验表明,醇基压裂液体系可降低破胶液的表面张力,解除水锁提高返排效率,对岩心的伤害率比常规水基压裂液降低30%以上。现场醇基压裂井平均增产9.5倍,残液自喷返排率达到55%以上。     

多功能增效压裂液在川西中浅层气藏的研究与应用

川西中浅层气藏为典型的低渗、致密气藏,压裂改造是勘探和开发的主要手段.然而,随着川西坳陷低渗致密砂岩气藏开发的深入,储层品质逐渐降低,对原有的压裂液体系及改造工艺提出了更高的要求.研制的多功能增效压裂液具有表面张力低(＜25 mN/m)、破胶迅速、返排速度快等特点.选取同一井组的邻井进行产量对比,压后效果表明,应用井压后平均产量为3.4×104 m3/d,为邻井的1.8倍.多功能增效压裂液实现了低渗储层压裂的“快进快出”要求,减少了压裂液对储层的伤害,能有效地改造储层,增产效果显著.     

致密气藏压裂液伤害特征及实验影响因素分析

降低储层伤害,提高压裂液性能,是致密油气藏压裂研究发展主要方向。通过岩心压裂液伤害室内实验,对致密气藏压裂液伤害特征及实验影响因素进行了分析,结果表明:(1)致密气藏类型复杂,渗透率低,在进行压裂液返排时,应减少侵入量,降低返排启动压力,实现压裂液尽快返排降低对储层的伤害;(2)清洁压裂液对储层造成的伤害比胍胶压裂液小,压裂液的入侵量与储层的伤害率成正比;(3)压裂液的注入,在增加含水饱和度的同时,也会使水锁现象严重,从而对地层的伤害也更加严重。为深入研究致密气藏特点与压裂液伤害的关系,致密储层改造压裂液体系选择有一定实际意义。     

低伤害压裂液性能研究及在鄂尔多斯盆地致密砂岩气水平井压裂中的应用

某水平井位于鄂尔多斯盆地某致密砂岩气区块,该井太2段以石英砂岩、岩屑石英砂岩为主,平均孔隙度为8.65%,平均渗透率为0.651 m D,储层压力系数0.9~1.0,温度55℃。该类储层存在压裂液破胶难度大、压后返排困难、压裂液对地层伤害大等问题。针对该类储层特征,优选了低伤害胍胶压裂液配方,室内研究表明,该压裂液体系各项性能良好:在170 s-1,55℃,剪切2 h,黏度大于50 m Pa·s;55℃下破胶1 h,破胶液黏度在5 m Pa·s以下;表面张力19.66 m N/m;防膨率92.64%;岩心基质渗透率损害率为13.34%。该井使用连续混配装置进行配液施工,现场施工情况表明,压裂液性能良好,施工压力稳定。压后1 h快速放喷返排,返排效果良好,压后增产效果显著。     

川西高温压裂液室内研究

针对川西压裂液体系耐温性能差、日益不适应深层储层改造要求的难题,从压裂液耐温性能影响因素分析出发,合成了耐温高、交联时间可调的有机硼锆复合交联剂WD-51D,并通过引入温度稳定剂YA-10研制成耐温能力达140 ℃的高温压裂液体系。实验表明该压裂液体系耐温耐剪切能力强（140 ℃、170 s-1连续剪切120 min黏度保持在100 mPa?s以上）,降滤失性能好（滤失系数7.49×10-4 m/min0.5）,对地层伤害率低（27.99%）,满足川西深层储层改造的要求,并在大邑2井取得了成功应用。     

我国石油工业二氧化碳地质封存研究

石油工业二氧化碳地质封存,既能提高石油采收率又可实现二氧化碳永久封存.应用实证研究和对比分析的方法,研究我国与美国的油藏条件、技术水平等相关状况的差异,分析我国二氧化碳地质封存的潜力与现实障碍,发现我国需要通过国际合作开展温室气体地质封存.<京都议定书>规定的清洁发展机制提供了项目合作平台,温室气体封存项目合作,不仅能使我国实现经济开发和环境保护的双赢,还为发达国家提供"经核证的减排量",帮助其完成国际碳减排任务,项目合作前景广阔.但当前政治、成本、技术风险等因素制约着合作项目的广泛开展,由此,贯彻落实科学发展观,借鉴国外经验,进行自主技术创新,是我国现阶段实现二氧化碳地质封存的现实选择.     

不同pH值下交联胍胶压裂液的性能研究

碱性硼交联压裂液是目前油田广泛采用的压裂液体系,但是随着低渗透油气藏开采的增加,最大程度地降低压裂液对地层的伤害显得十分重要,酸性压裂液体系具有有效抑制粘土膨胀的特性,且能够适用于CO2增能体系或泡沫体系,因而也受到广泛关注。本文将酸、碱性交联胍胶压裂液体系的耐温抗剪切性能、破胶性能、残渣含量、滤失性能、粘弹性能和粘土稳定性能进行对比评价,酸性体系在170s-1下剪切120min后,冻胶粘度保持率在50%左右,而碱性体系粘度保持率在70%左右,碱性体系的抗剪切性能更好;酸性体系耐温能力大于140℃,而碱性体系耐温能力只有120℃左右,酸性体系的耐温性能更好;酸性体系静态滤失系数小于6.0×10-4m/min1/2,碱性体系滤失系数大于6.5×10-4m/min1/2,酸性体系的滤失性能更好;酸性体系的残渣含量小于350mg/L,碱性体系在400mg/L左右,酸性体系的残渣更少,且酸性体系的粘土稳定性能更好,对地层的伤害更小,因此酸性体系更加适用于埋藏较深的低渗透地层压裂。     

川西非常规气藏压裂改造工艺初探

新场地区须家河组五段地层为砂泥岩互层的非常规储层,储层厚度平均500 m左右,脆性矿物含量约60%且天然裂缝发育,通过体积压裂改造具备形成大型缝网的条件。针对该类储层的地质特征,在引进国外页岩气压裂工艺的基础上,研制形成的降阻水体系降阻率达到80%、探索形成的分层压裂工艺及体积压裂的规模、排量、停泵次数等施工参数,通过现场实施得到验证,压后平均产量为3.5×104m3/d,取得较好改造效果。     

川西深层裂缝性储层加砂压裂技术研究及应用

川西深层须家河组储层为深—超深、致密—超致密砂岩气藏,且裂缝发育。为获得高产天然气流,裂缝性储层的加砂压裂改造成为必需的增产措施。在分析裂缝性储层加砂压裂难点的基础上,研究了施工排量优化及多级粒径段塞降滤等控滤失关键技术,通过对前置液量、加砂浓度等施工参数的优化,形成了川西深层裂缝性储层加砂压裂技术。该技术应用于LS1井T3X2(4251～4256m)井段,顺利完成了80m3规模的加砂压裂施工,压裂后在套压5.5MPa、油压5.7MPa下,天然气产量15594m3/d,产水7.2m3/d,取得了较好的增产效果。     

吉兰泰浅层变质岩储层水平井压裂技术

吉兰泰油田潜山变质岩储层埋藏浅(400~650 m),非均质性强,发育有高角度天然裂缝和底水系统,压裂改造存在压开难度大、底水易沟通、原有工艺适应性差、甜点认识不清等问题。通过分析变质岩储层特征和前期改造经验,确定最佳避水高度100~120 m可实现控水目的;优选桥射联作压裂工艺和25 ℃低温可溶桥塞,满足大排量、大规模体积压裂需求;优化射孔方位,避射顶部120°,降低出砂风险;优选水溶性暂堵剂,形成层间/层内暂堵工艺,暂堵后压力抬升5~8 MPa;通过远探测声波成像技术明确地质-工程双甜点,形成少段多簇改造模式。在吉华1区块潜山变质岩储层13口井共74段361簇实施压裂作业,较2020年前期试验单井改造段数平均减少2段,压后初期日产油提高48%,截至2022年6月底,累产液超2.66万t,累产油超2.45万t,实现了浅层变质岩储层高效改造和开发。     

页岩储层超临界CO2压裂液滤失规律实验研究

压裂施工过程中,压裂液的滤失量是影响压裂裂缝几何形态和压裂效果的主要因素,但目前中国还没有对页岩储层超临界CO₂压裂液滤失规律实验方面的报道。因此,结合中国典型页岩气储层特征,研究了非线性滤失条件下,不同初始相态的CO₂压裂液在地层岩心中的滤失规律,在此基础上分析了CO₂压裂液滤失规律的主要影响因素,以及不同实验条件下CO₂压裂液的滤失机理。实验结果表明,CO₂压裂液的滤失规律受注入压力、压差、裂缝开启度及压裂液黏度等因素的影响,随着注入压力、压差、裂缝开启度的增大,CO₂压裂液滤失速率增大;不同滤失实验条件下,影响CO₂压裂液滤失规律的主导因素不同,当CO₂压裂液处于超临界状态(7.38 MPa,31.1℃)时,由于黏度较大,超临界CO₂压裂液的滤失系数相对较小。      

海拉尔油田南屯组小型测试压裂地质特征分析

小型测试压裂分析是认识储层特征、优化主压裂设计、提高施工效率的有效举措。采用FracproPT2011压裂软件,对大庆海拉尔油田南屯组20口井的小型测试压裂效果进行了分析;结合地层断层发育特点和三轴岩石力学测定结果,研究了现场压裂施工困难的客观原因。结果显示:南屯组储层压裂井底停泵压力梯度和闭合应力梯度区间分别为0.018 0~0.026 9 MPa/m、0.015 4~0.023 2 MPa/m,平均达到0.021 6 MPa/m、0.019 4 MPa/m;气测渗透率主要集中在(0.1~0.3)×10?3 μm2之间,占比65%,存在天然裂缝和压裂多裂缝;压裂过程中的射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻区间分别为0.85~2.86 MPa、1.42~14.36 MPa。发育断层引起的构造应力主体区间为5.0~10 MPa,最小水平主应力梯度为0.016 4 MPa/m,岩石杨氏模量和泊松比分别为36 090~38 400 MPa、0.24~0.39。附加构造应力、较高的最小主应力、杨氏模量大和泊松比大是南屯组储层压裂施工压力和停泵压力异常高以及低砂比、易砂堵的四大主因。     

渗吸驱油型清洁压裂液技术研究

为实现低渗透油藏"压裂施工-渗吸驱油"一体化开发,室内成功开发出渗吸驱油型压裂液R60。该体系基于黏弹性表面活性剂,具有良好的增黏、交联性能,可以实现在线混配连续施工;压裂液在50℃、170 s-1下黏度大于35 mPa·s,与长8原油间的界面张力可达到3.4×10-3mN/m,能将亲油岩石表面的润湿性向亲水方向转变,岩心静态渗吸驱油效率达到35.64%,显示出良好的静态渗吸驱油效果。本实验研究结果,为进一步提高低渗透油藏增产改造效果提供新的实验支撑。     

元坝气田低渗透致密砂岩气藏压裂优化技术

四川盆地元坝气田上三叠统须家河组、下侏罗统自流井组砂岩气藏具有埋藏深、低孔低渗、温度高、异常高压、岩性致密、非均质强、破裂压力及延伸压力高等特点,为了解决该类储层水力压裂破裂压力高、施工难度大的难题,对现有的气藏压裂技术进行了以下优化：①研制新的低伤害压裂液体系,其降阻率为72%~79%,对岩心基质伤害率小于17%;②采用集成创新技术,如低应力小相位集中射孔技术、最优前置液多级粒径降低压裂液滤失技术、低砂比造长缝技术、超高压压裂技术、高效返排技术等;③配套140 MPa采气井口,140 MPa超高压设备和地面管汇、高压压裂管串、高压井下工具,将施工限压提高至120 MPa,确保成功压开致密储层。该优化技术在元坝气田现场试验4口井5层次,取得了良好的应用效果：施工最高压力达到118.5 MPa,最大排量5.5 m³/min,平均砂比15%~20%,最大加砂量40 m³,施工成功率达100%;降低了延伸破裂压力,增大了施工排量,增加了人工裂缝长度和宽度,易于加砂,提高了储层渗透率。