水力压裂增水技术在青海卤盐矿开采中的试验

针对青海大盐滩地下钾盐矿开采难题,尝试利用水力压裂技术增加卤水井单井产能。从水力压裂技术原理、压裂井布置、压裂与座封段确定、器具安装、压裂施工、抽水试验等方面介绍了卤矿区水力压裂试验。试验结果表明,4眼试验井平均增产559.25%,获得良好的压裂增产效果。首次将水力压裂技术引入到了卤矿区盐田增产领域,填补了国内卤盐矿井压裂增产的技术空白。     

井下煤层水力压裂理论与技术研究现状与发展方向

煤矿瓦斯治理的关键是解决煤层低渗透率的难题,而水力压裂增透技术是解决该问题的有效途径。基于国内外学者水力压裂研究成果,对井下煤层水力压裂理论、工艺技术以及压裂设备的研究现状进行了系统的梳理,详细分析了水力压裂理论的裂隙扩展规律与模型研究进展,以及压裂工艺中较为先进的定向水力压裂技术、脉动水力压裂以及缝网压裂技术,并指出了井下煤层水力压裂技术的发展方向：进行多手段的水力压裂基础理论研究;开发多元化及适合各类煤层的水力压裂技术;实现水力压裂装备一体化和智能化。这些方向的研究对于水力压裂技术的发展具有一定的借鉴意义。     

煤矿地面水力压裂增透技术研究及应用

为了提高煤层的透气性、强化井下瓦斯抽采,采用地面大排量压裂、井下抽采的井上下联合工艺。通过分析地层应力的分布特点和水压破裂规律,给出水压裂缝的两种典型形态,计算裂纹在平面应力状态下的位移场,得到了基于水力压裂变缝高椭圆压裂形态的压裂半径理论计算公式,为地面压裂设计提供依据。提出了煤矿地面压裂井下抽采的压裂工艺系统,给出了压裂位置的布置原则。在寺河矿进行地面压裂试验,压裂增透后瓦斯抽采量较原始孔提高了3.65倍,压裂孔抽采瓦斯累计量为218.66万m~3,压裂半径120 m,达到了较好的压裂增透效果。     

穿层钻孔水力压裂卸压增透措施应用

编制了临焕煤矿2个穿层压裂钻孔的压裂方案,包括压裂孔的设计、压裂设备的安装调试以及压裂钻孔的施工;提出了2个压裂钻孔现场进行水力压裂后对其压裂效果考核的指标,包括自然瓦斯流量、瓦斯流量衰减系数、钻孔抽采流量及浓度;通过现场效果考察,得出软煤层施工钻孔进行水力压裂增透是不可行的,在工程实践中印证了"硬煤可压、软煤不可压"的结论;针对软煤不可压这一定论,提出了转移压裂对象即采取"坚硬顶板压裂"来解决松软煤层卸压增透的这一难题,并且从理论上对"坚硬顶板压裂"的卸压增透机理进行了分析。     

煤矿高压封闭水力压裂卸压增透技术应用研究

针对煤层水力压裂过程中存在的压裂水压小、设备能力低、封孔质量差等问题,结合煤层具体条件,从压裂钻孔高压封孔工艺、水力压裂系统设备、现场压裂工艺等方面对鹤壁十矿水力压裂卸压增透技术进行了优化研究。现场压裂试验结果显示:压裂导致煤体卸压增透的区域达到30 m左右,煤层渗透率显著增大;压裂试验后,现场实测煤层残存瓦斯含量以及通过含量反算的残存瓦斯压力均明显要低于防突规定中的突出临界指标值;且压裂试验后,最大抽采浓度较压裂试验前增加了6.30倍,日均单钻孔抽放量增加了17.5倍,抽采效果显著改善,改进后的水力压裂工艺达到了减少施工量、提高抽采率、降低煤层突出危险性的目的。     

松软煤层水力压裂有效半径影响范围主控因素分析

水力压裂是提高煤层透气性系数的有效途径之一。为了确定松软低透气性煤层压裂水量、压裂时间与其有效半径三者之间的关系,通过数值模拟、现场试验发现:当压裂水量为固定值时,有效半径随着压裂时间的增加而稳定增大,二者呈非线性正比例关系;当压裂时间为固定值时,有效半径随着压裂水量的增加呈非线性增大,二者正相关。通过回归分析建立了压裂水量、压裂时间与有效半径的数学关系,得到新景矿3号煤层水力压裂水量与有效半径的拟合关系式,采用试验区域的煤层含水率、瓦斯含量参数进行了考察验证;当压裂水量为73.79 m~3时,水力压裂有效半径为51 m左右,压裂时间相对最优。     

煤层群分层水力压裂与多层综合压裂增透效果对比研究

以西南地区某多煤层瓦斯巷为试验地点,对比实施了分层单一水力压裂和多煤层综合水力压裂,分析了煤层压裂发展全过程,探讨了煤层压入水量对后续钻孔施工的影响,获得了压裂后煤层瓦斯含量和含水率分布规律、以及煤层瓦斯抽采效果,明确了不同压裂方式的有效增透范围。结果表明:煤层压裂分为应力累积、裂缝起裂、裂缝扩展、裂缝多次起裂-扩展、裂缝扩展完成5个阶段;分层压裂的平均压力略高于综合压裂,但压入总水量明显少于综合压裂;分层压裂后煤层瓦斯含量和含水率分别低于和高于综合压裂技术,煤层瓦斯初始抽采体积分数更高,且煤层单孔和钻场的平均瓦斯抽采体积分数达54.1%和43%,较多煤层综合压裂技术提高了14.9%和9%;2种压裂方式的有效增透半径分别达50、40 m,表明分层水力压裂技术能显著提高煤层群压裂的有效增透范围及效果;分层压裂技术能减少煤层压入水量,降低后续瓦斯钻孔施工时发生抱钻等不良现象。     

煤矿井下水力压裂技术研究进展及展望

从压裂方法、压裂工艺以及压裂装备3个方面,综述了国内当前开展煤矿井下水力压裂技术研究的进展状况。分析认为在水力压裂适用条件、裂隙扩展控制技术、安全防护措施及设备、压裂监测技术等方面需要做进一步研究。     

水平井压裂工艺技术的发展现状

随着水平井开发力度的加大,适用范围的逐步扩大,会遇到一些新的难题。尤其是近年来水平井技术在世界上发展迅猛,出现了水平井开发的新技术和新方法,需要我们借鉴和探讨。首先简要介绍了水平井压裂原理、压裂设计;并着重从多裂缝同时压裂技术、分段压裂及分段压裂所对应的隔离技术和水力喷射压裂新技术着手,对水平井压裂工艺技术进行了系统的介绍。     

煤矿井下压裂关键技术及装备研究

本研究将地面压裂技术移植井下,结合煤矿生产实际情况,研究开发了井下水力压裂泵组、高压封孔材料及装置、基于WIFI的井下压裂监控系统、井下压裂专用操作指挥舱等关键技术和装备,制定了井下压裂工艺与安全保障体系。     

地层亏空对压裂效果的影响及其对策研究

体积压裂是低渗、特低渗油藏增储上产的利器,在国内外多个油田进行了现场试验及优化实施,取得了良好的开发效果。但同时暴露出压裂干扰的问题,在地层亏空的区域,压裂干扰直接影响新井压裂改造效果,同时影响老井生产效果。为了将地层亏空对压裂干扰的影响降到最低,通过对地层亏空影响压裂效果的机理现场应用实例的深入分析,针对性地提出了治理措施,在玛东2井区乌尔禾组砾岩油藏的体积压裂的应用中表现出较好的压裂效果。结果表明,老井地层亏空严重影响新井压裂改造的效果,通过老井注水/注汽形成应力隔挡、调整新井压裂顺序等措施可以显著改善体积压裂效果,为今后类似油藏压裂改造提供重要依据。     

纤维压裂液性能的基础性研究

对纤维压裂液的基本机理及携砂性能进行了分析研究。阐述了采用纤维压裂液技术提高油气井产量的机理。采用试验方法优选出适合配制纤维压裂液的纤维并对其携砂性进行了分析研究,确定采用添加0.4%聚酯纤维的纤维压裂液具有良好的携砂性能。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积压裂技术

为实现鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积与产能的扩张,设计一种水平井体积压裂技术。利用Eclipse油藏数值模拟软件,构建致密油藏水平井流线模型,通过Front Sim模块,对流线模型实施油藏开发模拟。采用定射角定向定面射孔技术,实施水平井体积改造,构建储层与井筒之间的桥梁。确定体积压裂施工参数,保证井底净压力比水平两向应力差高,根据渗吸驱替过程,确定对应关井时间,实现致密油藏水平井体积压裂。测试结果表明,改造后水平井体积达到了1 000×104 m3左右,远大于改造前的水平井体积,初期阶段日产液量和日产油量分别提高了35倍和4.0倍,稳定阶段日产液量和日产油量分别提高了4倍和2倍,有一定的渗吸、置换作用,说明设计技术有明显的改造效果。     

阜新刘家区煤层气井压裂工艺技术研究与应用

煤层气井压裂与油气井压裂相比有很大的区别，煤层气井压裂一直存在着煤层割理系统发育、滤失严重、施工难度大的问题。为解决这一问题，对煤层压裂液进行了优化，对压裂技术进行了改进。经阜新刘家区4口井的现场应用，压裂效果显著，该4口井投产后稳产期平均单井日产量在3000m^3／d以上，最高单井日产量超过6000m^3／d。     

低油价下致密油资源经济效益评价研究

美国致密油采用"水平井+体积压裂+工厂化"模式实现了工业化开采,我国致密油开发总体上仍处于准备阶段。在致密油开发的核心技术中,水平井加体积压裂是提升致密油产量的利器。这意味着相比常规石油,致密油的单井投资更为高昂。在低油价下,油气田开发企业的生产经营陷入困境。在成本制约下,致密油开发的经济效益评价至关重要,而压裂水平井水平段的优化设计尤为关键。由致密油压裂水平井全生命周期产能预测模型计算出单井产油量,利用折现现金流量法评价水平井钻井压裂过程中水平段长度和压裂级数对经济效益的影响,得出存在相对最佳的水平段长度和压裂级数范围使得单井经济效益达到最优。实际制订水平井开发方案时,应考虑单井产量、投资、成本和效益的综合影响,制订最优开发方案。     

800m以深直井煤储层压裂特征分析

以沁水盆地800 m以深煤层气井为例,统计归纳了深部煤层地质特征,分析了与之对应的压裂难点;通过统计10口采用活性水压裂技术且产气效果显著提升的深煤层气井的压裂数据,总结了现有技术体系下深煤层直井压裂施工参数特征,分析了导致深部煤层气藏压裂施工中压力异常偏高的因素,提出了深部煤层气藏开发对策。结果表明:深部煤层气藏的高温、高压、高地应力的地质环境、较差的储层物性以及较强的非均质性等特征,使得现有压裂技术体系在适用性和有效性上面临严峻挑战;增产效果较好的深部煤层气直井,普遍采用大液量注入,同时控制砂比在15%左右;压裂时压力异常偏高是受到压裂液性能、地层微裂缝、储层岩性、钻井液污染及煤粉堵塞等因素的影响;未来应对深部煤层气藏的开发,除了要对活性水压裂技术进行优化,还有赖于压裂理论的发展和新型压裂材料的研制。     

深层变质岩潜山油藏区块整体压裂技术

S628区块为变质岩潜山储层,自然产能低或无自然产能,必须进行压裂改造才能获得工业油气流。由于储层埋深大,施工压力高,天然裂缝发育,压裂加砂异常困难。为了降低压裂施工风险,提高区块采收率,通过压前储层综合评价、压后产量综合影响因素分析、压裂设计参数优化等的研究,结合国内外类似岩性储层压裂改造经验,确定了区块整体压裂方案。该方案中确定了不同渗透率条件下的裂缝长度和导流能力,根据储层特点优选了压裂液体系,优化了前置液百分数、排量、加砂规模等关键参数,结合目标区块的物性条件变化特征,确定了科学合理的施工参数。S628区块累计实施压裂15井次,施工成功率100%,压后普遍取得良好效果,累计增油超过35万t。     

测斜仪监测技术在共和盆地干热岩井压裂中的应用研究

地热是典型的非常规能源,我国具有丰富的地热资源,开发地热对缓解我国能源对外依存度不断增长的被动局面很有必要,开发利用前景广阔。测斜仪压裂监测技术可以监测裂缝发育形态,尤其在监测裂缝延伸方向,对指导井网布置、压裂工艺及施工规模方面具有重要的指导意义,目前在油气开发中获得了广泛的应用。青海共和盆地的X1井是国内干热岩首次压裂井,需要克服岩性致密坚硬、施工不确定因素多、施工排量小等监测难点问题,利用测斜仪压裂监测技术成功地监测地热井压裂改造过程,探索和丰富了地热井压裂监测方法,拓宽了测斜仪监测的应用范围,获取了X1井压裂裂缝的重要参数,为该区井网布置提供了基础数据,为测斜仪监测施工提供了重要的借鉴。     

页岩油气与煤层气开发的岩石力学与压裂关键技术

对于塑性较强的页岩与煤层,水力压裂仍然存在一定的技术挑战。介绍了解决这些难点的一些关键技术。原岩应力与孔隙压力控制着水力压裂裂缝扩展与压裂效果。深部孔隙介质岩层与浅部岩层的原岩应力和孔隙压力的特性差异较大。最大、最小水平主应力一个重要的但往往被忽略的特点是具有岩性依赖性,这一特点对岩层的压裂效果至关重要。水平主应力还高度地依赖于孔隙压力的变化,例如孔隙压力的超压造成最小水平主应力增加,而开采后储层的孔隙压力降低造成最小水平主应力减小。这直接影响到水力压裂裂缝的扩展层位与方向,因为最小水平主应力的减小会造成起裂压力大幅度地减小,特别是对于开采了一段时间后需要重新压裂的储层。分析了地层中3种原始应力状态与裂缝形成和扩展的关系,特别是对于强构造应力区如果采用常规压裂技术,水平井并不能显著增产,就此提出了强构造应力区水平井长射孔多层水平压裂方法。另外,页岩储层在油气赋存方面的不均一性,可能导致一些原预计高产的井完井后达不到预期的结果,就此分析了如何寻找高富集的油气区,即"甜点",并介绍了一种提高煤层气压裂效果的间接煤层压裂新方法。     

基于聚类分析的煤层气二次压裂选井选层方法研究

山西沁水盆地柿庄南区块煤层气井初次压裂生产多年后整体产气量下降,迫切需要进行二次压裂以提高产能,而目标井段的选取对二次压裂的设计施工及增产效果具有极为重要的影响。针对区块二次压裂试验井数少、样本数量有限的问题,提出基于聚类分析的煤层气二次压裂选井选层方法。综合考虑地质储量、可压性和工程三方面因素建立二次压裂选井的层次聚类模型;再根据施工曲线特征设置压裂风险短路条件,排除复压风险高的井,并结合聚类集成算法,最终确定每口井的复压潜力大小。以本区块15口井为例开展了各井二次压裂改造潜力评价,优选B01井为目标井,二次压裂后取得了较好的增产效果。该研究可为井数有限条件下的二次压裂选井选层提供一种有效方法,为后续压裂生产提供依据和借鉴。