浅层煤层气强脉冲射孔压裂工艺试验研究

为了提高浅层、多层、薄层等低渗复杂煤层气井射孔完井及压裂改造工艺水平与效果,研究开发了强脉冲射孔与压裂复合工艺。研究表明:设计的多级压裂药与射孔枪复合结构工艺,实现了对煤层强脉冲射孔的増深增透作用,加大加深射孔孔眼约0.3~0.5倍;多组燃速压裂药对煤层形成的多级脉冲压裂作用,延长了地层裂缝;井口封闭式压裂设计提高了高能气体能量的利用率。     

川南页岩气差异化射孔+复合暂堵工艺应用研究

四川盆地川南区块页岩储层目前主要采用水平井分段多簇体积压裂技术进行改造,但存在射孔簇进液不均匀、套管变形、井间压窜等问题,严重制约了页岩气的开发。针对这些难点,开展差异化射孔配合多次复合暂堵体积压裂工艺研究。根据不同层位、地层裂缝发育情况采用差异化射孔方式,与传统均匀布孔比较,该技术可以人为地控制裂缝改造走向,降低平台井压窜风险,并促进复杂裂缝网络形成;另一方面,迫使压裂液流向孔密不同的射孔簇,提高暂堵转向效率、促进段内裂缝均匀延伸实现充分改造。通过在长宁区块开展差异化射孔+复合暂堵体积压裂技术现场应用,并进行效果分析评价,结果证明差异化射孔可以针对性定点定向改造,配合复合暂堵技术,提高人工裂缝复杂程度和储层改造SRV,生产应用效果显著。     

适用井下钻孔的高能射孔增透技术研究与应用

针对低透气性煤层瓦斯难以抽采技术难题,以江西涌山煤矿抽采瓦斯钻孔为研究对象,依循聚能爆破原理,采用LS-DYNA软件模拟高能复合射孔弹产生高能气体侵彻煤层应力变化与裂缝拓展情况,得到高能复合射孔弹侵彻煤层深度,同时设计一种适用煤矿井下钻孔的高能复合射孔弹弹架及其固封装置,最终在煤矿井下试验成功.模拟研究与现场试验结果表明:高能复合射孔弹爆破压裂具有一定的方向性;压裂出的裂缝以纵向裂缝为主,同时随着射流动能降低,纵向裂缝也逐渐尖灭,浸彻煤层深度(即压裂影响半径)约1.65 m;同一射孔弹架中的多个射孔弹起爆后形成的金属射流相互影响较小,且金属射流对压裂孔周围煤层的扰动随着金属射流与压裂孔壁距离的加大而逐渐减弱.     

复合射孔技术对松软煤层的损伤效果研究

松软煤层具有弹性模量低、抗压强度低及泊松比高等特点,同时节理、割理发育,存在大量天然裂缝。大量研究数据表明,水力压裂技术对煤层气的增产效果并不理想,于是国内外学者逐渐将目光转移到复合射孔技术。针对复合射孔技术对松软煤层的损伤效果问题,采用试验与数值模拟相结合的方法,选取松软煤层中煤样进行三轴压缩试验及分离式霍普金森杆试验,并进行数值模拟计算。结果表明：煤岩在静态压缩下呈现偏塑性,在高应变率条件下呈现明显的脆性,表现出很强的气动力冲击可压性;复合射孔技术比普通射孔剪切和拉伸破坏范围明显更大,损伤裂缝数量更多,裂缝扩展更长;HMX-HTPB系推进剂,升压延迟时间长,峰值压力高,对射孔孔道及井筒周围煤岩压裂作用明显,因此较适用于复合射孔;推进剂外置对射孔孔道附近的煤岩压裂改造作用较为明显,形成多条延伸距离较远的损伤裂纹,对套管、水泥环的损伤破坏效应相对弱。     

低渗煤层液态CO2相变射孔破岩及裂隙扩展力学机理

液态CO2相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建立了液态CO2相变气体射流压力模型,理论分析了液态CO2相变射孔破岩力学机理、地应力条件下裂隙扩展力学机理。采用PFC2D离散元颗粒流分析软件,进行数值模拟研究,分析了不同地应力及射流压力条件下液态CO2相变射孔破岩及裂隙分布特征。在以上研究基础上,在川煤集团白皎煤矿进行现场试验,研究表明该技术可有效提高低渗煤层瓦斯抽采效率。     

测井资料在低渗储层压裂中的应用

低渗储层中常需要压裂措施增产,水力产生的裂缝受地层应力控制,一般仅有一个方向,分析了裂缝形态与地应力的关系,给出了测井资料计算岩石力学参数、岩石强度参数和连续地应力剖面的方法。根据断裂力学理论,确定裂缝延伸准则,预测出压裂裂缝高度,和井温测井对比,一致性良好。     

水力喷射分层压裂技术研究与应用

水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。依据水力喷砂分段压裂的技术特点开展了水力喷砂分层压裂优化设计,重点对水力喷砂射孔喷嘴个数与直径、磨料浓度与射孔时间、油管与环空排量等参数及以高速剪切后粘度恢复能力强和携砂性能好为目标对压裂液体系进行了优化,并成功在吐哈油田三塘湖区块应用15井次,增产效果显著。在此基础上,进行了该技术的适应性和局限性分析,为吐哈油田下一步自主广泛开展水力喷射分层压裂奠定良好的技术基础,对提高低渗透油气藏增产改造效果具有指导意义。     

坚硬顶板复合爆破定向造缝技术及工程应用

造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律，进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶，开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上，分析了复合爆破定向造缝切顶的工艺流程；基于AUTODYN数值计算软件，阐明了基于聚能射流和高压劈裂的复合爆破定向成缝机制；采用LS-DYNA软件构建了聚能射流及高压劈裂数值模型，优化了射孔弹尺寸及助推剂用量；开展了坚硬顶板复合爆破定向造缝地面实验，揭示了相邻孔间裂缝扩展延伸特征，验证了射孔弹尺寸和助推剂用量的合理性；在塔山煤矿8311工作面进行了坚硬顶板复合爆破造缝切顶工业实验，监测了8311工作面推进过程中2312临空巷道煤柱不同深度的垂直应力峰值，得出如下结论：(1)复合爆破技术定向造缝机制是聚能射流冲击岩石侵彻面上形成的压力远大于岩石的强度，造成岩石发生破碎，形成定向孔道；二次爆燃产生的高压气体进入射孔孔道内，在“气楔”作用下沿着孔道形成连续平整的裂隙面。(2)在射孔弹口径为40 mm、助推剂为4片时，复合爆破定向造缝技术可以实现1.5 m钻孔间距下中粒砂岩层劈裂。(3)现场...     

鄂尔多斯盆地东南部三叠—侏罗纪裂缝研究

裂缝对于低渗透油气田的勘探开发具有重要意义,为了研究鄂尔多斯盆地这一典型的低渗储层的裂缝分布,选择了露头观察分析与岩芯裂缝研究2种方法对鄂尔多斯盆地东南部三叠、侏罗纪地层的裂缝进行研究。其中野外露头主要采用观察、测量、描述等方法,而岩芯裂缝研究主要通过岩芯观察描述、采样、古地磁定向实验及分析等手段研究裂缝的状态。通过2种研究方法,总结出鄂尔多斯盆地东南部三叠、侏罗纪地层的裂缝特征后,再结合前人的资料对研究区进行裂缝配套与区域应力场分析,得到研究区裂缝与区域构造的关系。该研究方法将古地磁定向技术应用到岩芯裂缝的研究中,为同类型裂缝的研究提供依据。     

水力喷射射孔新工艺应用研究

水力喷射射孔技术依靠高速流体来冲击破碎岩石,在地层中形成清洁的液流通道,降低油井表皮系数,提高油井完善程度、地层渗透率及采油速度。分析了水力喷射射孔的特点及适用范围,工作原理,施工步骤及工艺要求等,通过对华侧182-19井和南9-15井的水力喷射射孔试验应用表明,增产增注效果明显。     

冻结管爆破注浆加固技术研究

冻结管射孔注浆是在对石油输油井射孔技术和地面注浆技术进行研究的基础上,开发出的一种用于煤矿冻结井筒围岩加固和堵水的全新技术,它利用聚能射孔爆破技术,在预定地层位置将冻结管射穿,同时在地面利用冻结管及射孔弹道对特定地层进行注浆充填加固,即可实现井壁堵漏,又能减少由于地层沉降对井壁的垂直附加力,该技术具有地面注浆不需造孔、井下围岩注浆不用破壁、准备工作简单、安全性好、节省工程费用等优点,为井下堵水并防止地层下沉造成的井壁破裂提供了一种全新的技术。     

构造滤波分析技术在预测裂缝发育带中的应用

天然裂缝对低孔低渗透油气藏储层渗透率的贡献很大.为了充分发挥储层天然裂缝在油田开发中的积极作用、科学合理地进行储层改造和注水开发,在进行井网部署、采取增产增注措施特别是压裂改造措施前,必须对地层天然裂缝的发育分布带有较准确的预测.构造滤波分析技术是预测天然裂缝发育带的技术之一.安棚油田深层系应用构造滤波分析技术对天然裂缝发育带研究、预测的实践表明,构造滤波分析技术是科学预测油气藏天然裂缝发育带的有效方法.建议有关油田推广应用这一技术,对储层天然裂缝发育带进行科学预测,搞清其分布规律,趋利避害,提高各项增产措施的针对性和有效性.     

高能气体压裂技术在云南恩洪盆地煤层气开发中的试验应用

恩洪盆地煤层气资源丰富,但煤储层渗透率低、水敏性强,开发难度大。采用水力加砂压裂技术对煤层气井进行增产改造效果不理想,因此提出并开展了高能气体压裂技术在煤层气开发中的试验应用,以期在煤储层中产生和形成多裂缝体系,同时产生较强的脉冲震荡作用于地层,改善和提高煤层导流能力。本文介绍了高能气体压裂技术在B井煤储层改造上的试验应用,分析了作用机理、工艺设计等,并提出了今后的研究方向,对探索我国煤层气有效开发的新途径具有重要的意义。     

临兴区块石盒子组致密砂岩气储层压裂缝高控制数值模拟研究

对含上下隔层的致密砂岩进行水力压裂增产作业时,储隔层间应力差、物性差异等地质因素和压裂液黏度、施工排量、射孔位置等工程因素对水力裂缝延伸规律影响显著。针对鄂尔多斯盆地东缘临兴区块石盒子组致密气砂岩储层,基于ABAQUS有限元计算平台,建立三维层状介质的压裂缝高数值模型,研究各因素对裂缝高度控制的影响规律。研究结果表明:临兴区块石盒子组储层压裂施工产生垂直形态的水力裂缝,储隔层应力差是最关键控制因素,当大于4 MPa时可以有效控制缝高;弹性模量低的隔层对控制压裂缝高有利;泊松比对于压裂缝高几乎没有影响;高储隔层应力差(4 MPa)下施工排量小于6 m~3/min时,裂缝延伸抑制作用明显;低储隔层应力差下(2 MPa)施工排量越大,裂缝在隔层内延伸程度越大;压裂液黏度低于10 m Pa·s时对压裂缝高影响很小;射孔位置的不同对于裂缝起裂阶段影响显著,储层上部射孔时裂缝最终形态和压裂缝高较储层中部射孔和全井段射孔差异很大。开展室内试验研究施工排量、射孔位置等工程因素对裂缝穿层扩展的影响,试验结果与数值模拟结果吻合良好。研究结论可为油田现场预测裂缝形态,选择合适层位,优化压裂参数提供借鉴。     

复合射孔技术在低渗透油藏的应用

对王541断块应用复合射孔技术的7口油井及应用普通射孔技术的7口油井进行了研究和分析，在三种影响复合射孔效果的油层因素当中，泥质含量影响最大，孔隙度次之，厚度最小。故在泥质含量低、孔隙度小、油层厚度适中的地区，建议应用复合射孔技术。     

蜀南地区低渗透裂缝性砂岩储层伤害机理分析

研究区为一套致密砂岩储层,物性较差,地层水矿化度也不高,微裂缝是其主要运移的通道。实验分析和综合研究表明,地层微粒运移,流体同地层水中的离子作用所产生的沉淀等是储层伤害的主要方式。针对传统方法制成的实验小岩芯基本上没有微裂缝,无法代表真实储层在地层中既有裂缝又有孔隙的储层特征这一问题,利用人造岩芯裂缝的新方法来做速敏与碱敏实验,解决了人造裂缝与天然裂缝不匹配的问题;分析了在速敏实验过程中出现“低速异常”的原因及微裂缝宽度对速敏伤害的影响;并证明了高pH值的流体进入裂缝性地层将造成中等的碱敏损害。为钻井、完井、采油、增产等作业保护措施方案设计提供了依据;因此套储层微裂缝发育,认为压裂应是较好的增产方式。     

多层砂岩油藏难动用储量压裂效果综合评价(增刊)

在调研目前压裂效果评价技术方法的基础上,针对南堡油田多层低渗砂岩储层特点,提出以系统的观点,从产量、技术和裂缝特征三种角度对压裂效果进行综合分析,认为油井评价重点在于地层能量,水井评价需引入视吸水指数这一参数,裂缝特征评价需多种手段联合监测,才能达到预期目的。通过已压裂井效果评价工作,可以为下步压裂选井、优化压裂设计和油气藏管理决策提供依据。     

多层砂岩油藏难动用储量压裂效果综合评价

在调研目前压裂效果评价技术方法的基础上,针对南堡油田多层低渗砂岩储层特点,提出以系统的观点,从产量、技术和裂缝特征三种角度对压裂效果进行综合分析,认为油井评价重点在于地层能量,水井评价需引入视吸水指数这一参数,裂缝特征评价需多种手段联合监测,才能达到预期目的。通过已压裂井效果评价工作,可以为下步压裂选井、优化压裂设计和油气藏管理决策提供依据。     

完井方式对碳酸盐岩储层蚓孔扩展的影响实验研究

碳酸盐岩储层酸化过程中,裸眼完井和射孔完井对酸蚀溶解形态有不同的影响。创新性地通过对碳酸盐岩岩芯样品进行钻孔、剖缝等非常规处理,在室内实验模拟了不同完井方式下井筒注酸情况,研究了射孔完井对酸蚀蚓孔扩展形态的影响,并分析了孔眼深度对射孔沿程裂缝滤失的影响。研究发现,由于射孔形成局部高导流通道,酸液从射孔进入地层后的溶蚀形态异于裸眼完井,且孔眼深度越长,蚓孔分支越少,孔眼深度越短,蚓孔分支越多;在相同排量的条件下,孔眼深度越长的井筒所需的井口峰值压力越大,所需突破体积越小;当储层裂缝发育时,裸眼完井更易向天然裂缝滤失,而射孔完井受裂缝滤失影响较小。     

注气驱替机理研究现状及展望

注气驱替因其安全环保性成为近年来解决低渗煤层瓦斯抽采问题的主要方法之一。将注气驱替机理总结为3种，即气体的置换作用、驱赶作用及支承作用，分析了注气压力、气体种类、温度等因素对3种作用的影响；认为在3种作用中驱赶作用起主导作用，主要通过压力势差来强化抽采，区别于其他压裂方式强化抽采。总结了目前注气驱替技术的研究进展，对相关重点和难点进行归纳，认为大多实验是以单变量研究为主，考虑复合影响因素共同作用的研究较少。最后在目前注气驱替技术的运用基础上，从液氮致裂—注气驱替联合增产技术、智能化注气驱替技术、高温气体注气驱替技术3个方面展望未来注气驱替技术的运用。