缝内二次转向压裂技术探索

转向重复压裂是挖掘老区低渗油藏剩余油的重要途径,目前常规转向压裂技术存在着裂缝是否转向、缝内转向方式如何以及怎样实现缝内转向等问题,最终导致裂缝转向程度不理想、压后效果不明显、压后解释不准确.在岩石力学、断裂力学、水力压裂力学基础上,结合压裂裂缝转向理论,提出了“缝内二次转向压裂”的概念,通过分析对比缝内转向压裂可能出现的4种裂缝形态,发现在水平应力差拐点处实施缝端暂堵转向压裂可最大程度沟通油藏,分析了其适用的储集层条件、关键技术,并给出初步设计方法.该技术对发展转向压裂技术体系、由经验型压裂向精细化压裂的转变具有重要的意义.     

大规模缝内转向压裂技术研究与试验

海拉尔盆地断块多、储层低渗透、物性条件复杂,由于非均质性强导致井网条件下常规压裂单一裂缝效果差。以完善注采关系和形成有效驱动体系为目标,基于对复杂岩性储层应力场变化规律的认识,研究了缝内转向形成多裂缝机理。通过优化转向裂缝条数与尺寸,应用缝内暂堵工艺方法,形成了大规模缝内转向压裂技术。该技术主要特点是能够扩大裂缝与油藏的接触面积,增大井筒与地层的连通能力,增强压裂效果。现场试验井压后平均单井增油6.6 t/d,同时水井降压增注效果明显,形成了完善的注采关系。     

缝内转向技术在老井缝网压裂中的应用

缝网压裂技术是通过大规模压裂模式,形成裂缝网络,显著提高单井产量,已成为近些年新井初期改造的主体技术。基于缝网压裂的增产优势,将其引入老井措施,受制于储层和井网条件等方面限制,在改造中存在一定的局限性。为解决此问题,将"缝内转向"技术思路应用在老井缝网压裂中,通过转向剂的缝内桥堵、升压作用,开启微裂缝,控制主缝长,形成人工裂缝与天然裂缝交接的裂缝网络,增大改造体积。在长庆油田现场应用256井次,取得良好的增产效果。     

低渗透储层多级转向压裂技术

低渗透储层采用常规压裂工艺改造后,存在压裂改造波及体积小、有效期短和改造效果差等问题。为了提高低渗透油气田增储上产水平,根据油藏地质特点和多级转向压裂起裂机理,研制了溶解度高、溶解速度快、残渣含量少和对储层渗透率伤害小的高性能水溶性暂堵剂,并形成了多级转向压裂技术。在地层压开裂缝后,实时向地层中加入该高性能水溶性暂堵剂形成瞬时暂堵,提高缝内净压力,通过暂堵转向产生微裂缝和分支缝,从而形成复杂的网络裂缝,实现体积改造的目的。多级转向压裂技术在新疆油田X区块应用后,产油量大幅提高,单井日增油量为常规压裂井的2.0倍;稳产时间长,有效期较常规压裂井延长50%。多级转向压裂技术解决了低渗透砾岩储层改造难题,为低渗透砾岩储层开发后期稳产提供了新的技术手段。      

缝内转向压裂工艺技术在姬塬油田老井改造中的应用及评价

低渗透油田随着开发时间的延长,单井产量低、注采矛盾突出、储层重复压裂后,剩余油动用困难,通过缝内转向压裂技术的研究,进行了老井缝内暂堵压裂改造的现场试验,利用人工干预改变裂缝延伸方向,解决常规重复压裂无法有效动用人工裂缝侧向剩余油的技术难题。文章通过研究缝内转向压裂技术在长庆姬塬油田老井改造中的应用,评价其在低渗透油气田的适用性,为低渗透油田的持续稳产提供技术支撑。     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。     

碳酸盐岩储层缝内暂堵转向压裂实验研究

顺北油气田碳酸盐岩储层非均质性强、连通性差,采用暂堵转向压裂技术可提高裂缝复杂程度,改善开发效果,但碳酸盐岩储层暂堵条件下的裂缝起裂扩展规律尚不明确。为此,采用改进后的三轴压裂物模模拟实验装置,进行了碳酸盐岩暂堵转向压裂实验研究。依次注入压裂液和加有暂堵剂的压裂液,分析了注入暂堵剂前后的施工压力曲线变化情况和暂堵转向压裂后的裂缝形态,从而明确了裂缝暂堵转向规律和实现缝内暂堵转向压裂的条件。研究表明,暂堵可增大裂缝复杂程度;为了实现缝内暂堵转向压裂,岩样内要发育有天然裂缝或层理面,同时暂堵剂能够进入裂缝内并实现封堵,使施工压力升高,从而实现新缝开启或转向。碳酸盐岩缝内暂堵转向规律研究结果为顺北油气田碳酸盐岩储层压裂改造提供了理论依据。      

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。      

考虑多缝应力干扰的页岩储层压裂转向角计算模型

页岩储层压裂裂缝与天然裂缝相交后,其延伸方向是否改变是决定压裂能否形成复杂缝网的关键因素,转向角增大则有利于与天然裂缝相互连通,最终形成复杂裂缝网络结构。为计算多裂缝扩展时水力裂缝穿过天然裂缝后的转向角,基于线弹性断裂力学理论,建立了考虑远场地应力、裂缝尖端应力集中效应以及多裂缝扩展应力干扰下的页岩储层裂缝与天然裂缝相交后转向角计算模型。通过对比已有单缝模型,发现考虑多缝扩展产生诱导应力时,水力裂缝穿出天然裂缝后的转向角将增大,且裂缝长度、裂缝间距、天然裂缝分布位置、缝内净压力都影响转向角的大小。该模型可用于水平井多段压裂和井工厂压裂裂缝转向角计算,评价缝网压裂可行性、指导缝网压裂设计。     

大庆外围油田裂缝转向重复压裂技术

外围三低油田经过多年开发,单井及油田产量逐年递减,初次压裂失效后单井及油田产能的恢复必须通过重复压裂才能得以保证.随着同井同层重复压裂次数增多,常规复压技术增油效果和有效期大幅度下降,油井储量动用程度差.这是由于常规同井同层重复压裂只能张开老裂缝,可以部分恢复老缝导流能力,但受老缝壁面的压实作用和井网条件限制,即使规模增大,增产效果也不理想.为此,针对外围油田压裂形成垂直裂缝的特点,研究应用了裂缝转向重复压裂新工艺,形成了以重复压裂裂缝转向机理、储层地应力场变化规律、转向裂缝参数设计优化、转向裂缝监测识别及裂缝转向重复压裂施工工艺为核心的配套工艺技术.通过实施可实现压开一条与原缝方向不同的水力裂缝,增加了新的泄油面积,提高了外围重复压裂井效果.     

重复压裂裂缝转向时油藏数值模拟研究

裂缝转向的实现及选井、选层、优化设计等的数值模拟和机理是转向重复压裂需进一步研究解决的问题,为此,采用黑油模型,研究了在反九点注采井网中,不同储集层渗透率下,转向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,不论是渗透率高的地层还是渗透率低的地层,不利裂缝方位的边井最适合实施转向重复压裂且需要比常规重复压裂更大的缝长,而有利裂缝方位的边井和角井只需要与常规重复压裂相当的缝长;同时,转向重复压裂需要比常规重复压裂更高的裂缝导流能力。     

油藏重复压裂缝内转向技术研究

多年来的油藏工程研究、现场生产动态及措施效果分析证明,改变水力压裂裂缝方位可明显提高油井产能和最终采收率。为实现这一技术目标,从2003年开始,在陇东油田华152区长3油藏进行了缝内转向压裂工艺试验,并在华152区南部排状注水区域进行了整体缝内转向压裂改造,措施后增产效果明显。通过对嵌入式人工裂缝实时监测结果的分析,可判断缝内转向压裂的暂堵剂用量是否合适,对下步施工参数的优化有一定指导作用。     

提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用

体积改造技术带动了非常规致密气、页岩气和煤层气等油气资源开发的迅猛发展,对于低孔、低渗透基质的碎屑岩储层,探索提高其改造效果的体积改造技术具有重要意义。为此,在转向压裂和缝网压裂的基础上,通过力学分析和流——固耦合渗流模型,对压裂施工中的应力场进行研究,分析了地层2个水平主应力的变化。采用强制闭合、快速返排、多次加砂的工艺,实现地层2个水平应力场的短期变化,形成了在短期内实现提高改造体积的新裂缝转向压裂技术,与常规技术相比,新技术既简单可靠,又能有效降低施工风险。该技术在华北、长庆和吉林油区的低渗透油田应用10余井次,其初期产油量比常规技术提高1～2倍,稳产期延长6个月以上。     

转向压裂技术在准东油田的应用

在老井常规重复压裂过程中,常常只是重新压开原缝,而原有人工裂缝附近产层的生产潜能越来越小,措施增油效果逐年下降。因此,使裂缝转向,压开新缝,是老井增产的有效方法。分析了重复压裂的造缝机理、造新缝条件、暂堵剂选择、暂堵剂用量的设计,并把研究应用到准东低渗透油藏上,取得良好的增产效果。     

用于提高低-特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术

在对低孔隙度、低渗透 特低渗透砂岩油气藏压裂中,由于储层基质向裂缝的供油气能力较差,仅靠单一的压裂主缝（不管缝有多长、导流能力有多高）很难取得预期的增产效果。因此,提出了适合低孔隙度、低渗透、不含天然裂缝储层的“缝网压裂”技术。其核心思想是利用储层两个水平主应力差值与裂缝延伸净压力的关系,实现远井地带（而不仅仅局限于近井筒区域）的“缝网”效果,增加储层基质向人工裂缝供油气能力,提高压裂增产改造效果。论述了“缝网压裂”技术的适用条件、工艺设计思路及应用方法。在此基础上,对“缝网压裂”的实现途径进行了探索,包括水平井及应用“层内液体爆炸”技术等。缝网压裂技术对理论和现场施工有重要的参考价值。     

缝网压裂技术及其现场应用

针对低渗透、特低渗透储层的缝网压裂技术,完善了缝网压裂的概念,指出缝网压裂是在达到预期目标支撑缝长的主裂缝基础上,形成多缝直至形成“缝网”系统。对不同类型的储层,根据弹性力学假设,采用不同的平面模型,分析了形成缝网的力学条件。当施工时裂缝内净压力超过水平主应力差值与岩石抗张强度之和后,可在原始裂缝的基础上形成新裂缝,实现缝网。研究了各种缝网压裂施工方式,提出了目前可应用的缝网压裂施工方法,并指出缝网压裂的发展方向。采用缝网压裂设计理论对F1-15井进行了缝网压裂设计,施工取得成功。试验结果表明,压裂后效果显著,分析显示有多缝形成。     

鄂尔多斯盆地致密油应力循环压裂技术

鄂尔多斯盆地长7致密油Ⅱ类储层脆性指数低、水平两向应力差较大、天然裂缝不发育,常规混合水压裂难以形成复杂裂缝,单井产量低,为此研发了应力循环压裂技术。通过物模实验明确了该压裂技术增产机理,完成了工艺优化和工具配套。该工艺采用应力循环压裂工具泵注高砂浓度液体,在环空注入净液体,根据压裂过程中地层响应和压力变化,实时控制井底砂浓度和排量,对储层加载循环应力,使储层受到疲劳破坏,实现缝网压裂。现场试验37口井,平均施工规模与常规混合水压裂相当,施工排量仅为常规混合水压裂的一半即可实现多次缝内升压,较对比井有效改造体积增加44.5%,单井日产油量提高1.6 t。     

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。     

非裂缝型砂岩储层缝网压裂技术

为了保证致密砂岩储层的压裂成功率和改造效果,研究了缝网形成机理和主控因素。通过压裂裂缝扩展分析,确定缝网形成的条件是产生应力释放缝,与主裂缝的夹角为75°。通过分析应力释放缝的岩石力学性质、净压力、最小主应力及应力差等力学影响因素,以及致密储层缝网形成机理,明确了影响缝网形成的主要控制因素,建立了工艺选井选层方法,并以实现缝网压裂为目标进行缝网压裂工艺优化。通过现场试验,建立了一套适合大庆致密油气储层的缝网压裂技术,明显提高了该类储层压后产能。     

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。