PFT95-I型脉冲压裂工具研制

盆地致密油气储层的勘探开发难度大,采用常规技术的单井产量低,难以实现经济有效开发。为了提高单井产量,开展了井下脉冲压裂工艺及工具技术攻关,形成了定型工具产品。介绍了PFT95-I型脉冲压裂工具的结构、工作原理。现场应用表明,该工具耐冲蚀,射孔效果好,井底混砂均匀;通过调整地面油管及环空排量实时控制井底砂浓度,处理砂堵的能力强,施工安全、可靠,满足脉冲压裂技术要求。混合器混砂性能良好,可以实现油管高砂浓度液体与环空纯净流体在井底的均匀混合。     

苏里格气田致密砂岩气藏体积压裂技术与实践

为了进一步提高鄂尔多斯盆地苏里格气田水平井单井产量,对该气田致密砂岩储层开展了天然微裂缝、岩石脆性、岩石抗张强度与三向应力和储层敏感性等方面的研究,进行了体积压裂试验。结合该气田致密砂岩储层特点,首先确定了苏里格气田水平井体积压裂的选井原则,在压裂技术措施上形成了以下工艺技术：研发大通径压裂管柱,满足大排量注入;采用低黏、低伤害液体体系造复杂缝网;组合粒径陶粒支撑主裂缝;段内多缝压裂进一步增加改造体积。同时建议排量在10 m³/min以上时,压裂液体系采用滑溜水和交联胶组合方式,支撑剂以40~70目和20~40目的组合粒径陶粒为主。2012年进行了10口井的现场试验,平均天然气无阻流量达68.07×10⁴ m³/d,取得了较好的增产效果。实践证明：上述工艺技术是提高该气田天然气单井产量的一种新的技术手段。     

鄂尔多斯盆地致密油层混合压裂簇间干扰研究

针对鄂尔多斯盆地致密油层施工排量和簇间应力干扰作用对形成复杂缝网的影响开展了相关研究。采用离散缝网模型及有限元软件进行模拟分析,选择产层相同、压裂增产方案相近的2口试验水平井,进行压裂设计参数对比、产量对比及微地震监测结果对比。研究表明,施工排量过小,压裂效果以常规双翼缝为主,大排量是保证复杂缝网形成的条件;储层存在实现复杂缝网的临界排量,大于该临界排量时,主裂缝变短,次生缝网增加,带宽变大;多簇压裂时,主裂缝不同步开裂易引起主裂缝不同步延伸,率先延伸的主裂缝会抑制周围主裂缝的延伸甚至开裂,后延伸的主裂缝周围易产生剪切诱导的次生裂缝,利于形成复杂缝网。因此,选取大于临界排量的施工排量有利于增加储层改造体积,而多簇压裂时开裂延伸的主裂缝数量有可能小于设计簇数。     

低渗透老油田新型多缝重复压裂技术研究与应用

鄂尔多斯盆地长X储层受储层物性、压裂裂缝等因素影响,注水开发驱替效果较差,大量剩余油分布于人工裂缝两侧难以动用.为了充分动用裂缝侧向剩余油,提高油井单井产量和采收率,按照"控制缝长+多缝+提高剩余油动用程度"的技术思路,通过数值模拟计算,提出并试验形成了以"增加裂缝带宽、产生转向新裂缝"为增产机理,以"缝内暂堵、增大排量、适度规模和低黏液体"为模式的老井新型多缝重复压裂技术.现场试验表明,与常规压裂相比,该压裂技术裂缝带宽增大21 m,改造体积增大148%,平均单井增油量为常规压裂的1.9倍,取得明显的增产效果,为长庆油田低渗透储层老井重复改造提供了新的技术手段.      

鄂尔多斯盆地安83区块致密油藏老井暂堵混合水体积压裂技术

鄂尔多斯盆地致密油资源丰富,近年来体积压裂技术的进步使该类油藏的单井产量大幅提高,但早期开发的长庆油区安83区块采用常规压裂技术开发,单井产量低,开发效益差。为提高该类型油藏的开发效果,通过分析安83区块致密油藏特征以及开发动态,提出体积压裂技术的研究思路;利用研究区岩石力学、地应力测试及天然裂缝的相关数据,研究实现复杂裂缝网络系统的缝内净压力条件,建立动态裂缝宽度随时间和排量变化图版,并进行暂堵时机、泵注排量和暂堵剂优选等方面的研究,形成缝端暂堵、缝内多级暂堵和大排量、低砂比、大液量滑溜水低粘度液体体系的老井暂堵混合水体积压裂技术。应用效果表明,该技术有效地提高了缝内净压力,在裂缝侧向形成复杂的裂缝网络系统,提高裂缝与基质的接触体积,扩大了侧向剩余油的动用程度;在安83区块C7致密油藏应用100余口井,平均单井产量较压裂前提高4~5倍,有效地改善了安83区块的开发效果。     

中康油田高伽马储层压裂工艺技术

中康油田中康17块腾一中2砂组发育一套高伽马储层,伽马值在100 API~200 API,平均147 API,岩性以砂砾岩为主,高伽马形成原因是由于岩屑组分中火成岩及火山灰含量较高;高伽马储层压裂时应力异常,与该区块常规储层相比,液体效率低,施工难度大,另外由于砂体厚度大,隔层条件差,缝高控制难度较大,早期压裂施工砂堵率高,针对上述情况应用测试压裂技术,求取高伽马储层裂缝闭合压力梯度、近井筒摩阻、压裂液液体效率,滤失系数等参数,为压裂设计优化提供依据,同时综合应用优化射孔、变黏度变排量、支撑剂沉降等缝高控制技术,结合高伽马储层压裂优化设计,确保了施工成功率,提高了改善效果。2014年8月-2015年12月,压裂设计优化27井次,成功率100%,有效率100%。累增油11 410.2 t,平均单井累增油422.6 t,日增油4.1 t,目前大部分井仍继续有效,见到了良好的经济效益。     

杭锦旗区块致密气藏混合水体积压裂技术

鄂尔多斯盆地杭锦旗区块存在致密气藏储层物性较差、单一裂缝无法有效扩大储层改造体积和压裂后初期产量低等问题,为解决这些问题,结合杭锦旗区块下石盒子组储层地质特征,按照“体积压裂”理念,分析了影响混合水体积压裂工艺效果的关键因素,优选了压裂液体系,并进行了施工排量及施工规模优化,形成了适用于杭锦旗区块致密气藏的混合水体积压裂技术。该技术采用滑溜水、线性胶和交联液等不同类型的液体进行交替压裂施工,在开启储层天然裂缝的同时形成了高导流主缝及复杂支缝,实现对储层的立体改造。该技术在杭锦旗区块现场应用了5口井,压裂后平均无阻流量为13.2×104 m3/d,增产效果明显。研究结果表明,致密气藏混合水体积压裂技术解决了杭锦旗区块单一裂缝无法扩大储层改造体积和压裂后产量低的问题,具有较好的推广应用价值。      

页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线的诊断识别方法

受储层非均质性、天然裂缝发育和层理等的影响,页岩气水平井压裂时施工压力曲线形态复杂,所蕴含的大量信息难以被充分挖掘。为了准确表征水力压裂裂缝参数进而评价压裂效果,基于页岩气缝网压裂理论,采用套压、泵注排量、支撑剂浓度等实时数据,建立井底净压力折算模型,构建净压力斜率和净压力指数两个关键表征参数,动态划分净压力曲线阶段,用以描述压裂过程中不同裂缝延伸行为所对应的力学条件,识别出缝网延伸、裂缝延伸受阻、裂缝延伸正常、裂缝沿层理延伸、裂缝沿缝高延伸、液体快速滤失等6种裂缝延伸模式,综合形成了页岩气水平井缝网压裂施工压力曲线诊断识别方法。研究结果表明：(1)所形成的方法摒弃了常规储层压裂施工曲线诊断识别方法的不足,提出了缝网复杂指数这一新概念;(2)缝网复杂指数越大,代表缝网延伸和层理延伸的时间越长,储层改造效果越好;(3)以四川盆地东南缘地区页岩气井为研究对象开展应用,单井平均缝网复杂指数为0.3,与该区微地震监测结果吻合度较高,证实所形成的方法具有较高的可靠性。结论认为,该模型方法有助于提升页岩气储层压裂改造潜力和水平,对于完善页岩气储层缝网压裂压后评价技术、指导现场压裂施工实时动态调整具...     

鄂尔多斯盆地致密储层井下控砂压裂技术

鄂尔多斯盆地储层致密且特征复杂,常规体积压裂难以形成复杂裂缝,单井产量低,为此引进了井下控砂压裂技术,并通过研发专用井下混砂工具、开展井下混砂工具全尺寸地面模拟试验、优化压裂工艺关键参数,形成了井下控砂压裂工艺,以实现实时控制井底砂浓度、形成缝内支撑剂架桥、提高裂缝复杂程度的目的。该技术在鄂尔多斯盆地30口井的压裂作业中进行了成功应用,最高砂浓度1 800 kg/m3（20/40目石英砂体积密度1.62 g/cm3、视密度2.64 g/cm3）,与应用混合水压裂的油井相比,平均产油量显著提高,且可节省1/3左右水功率和用液量,大幅降低了压裂成本。应用结果表明,采用井下控砂压裂技术可以达到提高致密储层缝内净压力、增加裂缝复杂程度的目的,能够实现致密油储层的有效改造,提高单井产量。      

缝网压裂技术在超低渗透油藏裂缝储层中的应用

针对华庆油田长6储层提出采用缝网压裂技术进行人工改造,该技术主要指在压裂施工中通过多次加入大粒径石英砂或专用堵剂,提高裂缝内的净压力,使天然微裂缝开启并延伸、沟通,形成人工裂缝与天然微裂缝相结合的缝网系统,从而增加天然微裂缝的渗流能力,扩大油井有效泄油面积,提高单井产量。通过室内工艺的优化和18口井的现场试验表明,采用该技术进行压裂改造后的油井,长期的平均单井日增油量达0．38t,增产效果显著。该技术的成功实施运用,也为提高超低渗透油藏天然微裂缝发育储层的压裂增产效果提供了有力的依据。     

煤系烃源岩凝析气藏改造技术研究与应用

针对煤系烃源成藏的H凹陷凝析气藏部分储层与邻近煤层之间的隔层应力差较小、裂缝高度不易控制的改造难点,通过理论研究制定了用线性胶携带多级支撑剂段塞控制裂缝高度的工艺方法,改变以往采用下沉剂控制裂缝向下延伸的控缝高的技术思路。针对储层泥质含量较高易伤害的特点,优选了低浓度羧甲基羟丙基瓜胶压裂液体系,并在前置液阶段混5%~10%柴油进行乳化降滤,降低储层伤害。通过改变工艺措施和工作液方案,确保了加砂压裂施工成功率和压后效果。在H10井进行了先导性试验,分压3层,采用三级段塞加砂,单层最大加入20~40目陶粒支撑剂35 m3,砂浓度最高570 kg/m3（砂比35%）,平均砂浓度478 kg/m3（砂比27.5%）。3层压前无产量,压后返排率48%,合层试气求产日产天然气4×104 m3,凝析油0.4 t/d。井温测试和模拟分析表明,缝高、滤失和多裂缝均得到了有效控制。该井加砂压裂改造先导性试验的成功实施,为同类储层改造提供了借鉴。     

致密砂岩薄层压裂工艺技术研究及应用

针对致密砂岩薄层压裂面临缝高难控、改造体积小、裂缝支撑效率低及导流能力保持较差等难题,从压裂工程角度出发,通过压裂工艺参数优化模拟研究了不同黏度压裂液在不同的压裂施工参数下对裂缝延伸参数的影响规律,分析了薄层体积压裂存在的问题及难点,得出了主控因素,并在此基础上提出了薄层压裂控缝高措施及提高裂缝支撑效率工艺方法。研究表明：压裂液黏度是影响裂缝扩展、延伸的主要因素,其次是排量、液量;薄层压裂应以控缝高为前提,充分利用天然裂缝的作用,提高改造体积及裂缝支撑效率;低黏度压裂液能兼顾薄层压裂控缝高及造缝长的作用,有利于开启及扩展天然裂缝,进一步降低储层伤害,适宜作为薄层体积压裂的前置液;施工不同泵注阶段采用多黏度组合的压裂液体系,既可以扩大有效造缝体积及形成多尺度的裂缝系统,又能兼顾前置液阶段控缝高及携砂液阶段加砂的要求;采取变密度支撑剂结合多尺度组合加砂方式可实现不同粒径支撑剂与不同尺度裂缝系统的匹配,提高多尺度裂缝系统及远井地带裂缝的支撑效率。研究成果在龙凤山薄层气藏及江陵凹陷薄层油藏的多口井进行了试验,压裂后增产及稳产效果显著高于常规改造工艺,且稳产有效期明显增长,提高了该类储层压裂的有效性。     

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。     

NP-1井页岩气压裂工艺优化设计研究

针对NP-1井具有储层温度高,压力高,闭合应力大,施工压力高的特点,分析地质因素和工程因素对产能的影响,采用交替注入酸、变排量、变黏度多级注入,优化泵注程序、施工排量,使用混合粒径支撑剂加砂,以保证裂缝导流能力。NP-1井压裂过程中,分段工具采用可溶性桥塞,压裂液采用变黏滑溜水体系。总加砂量2900 m3,平均每级加砂量116 m3,压裂液用量34257.5 m3,平均每级压裂液用量1370.3 m3,平均砂比20.5%,施工排量11~18 m3/min,累计产气243×104m3,返排率44.8%,压裂取得较好的储层改造效果。     

鄂尔多斯盆地致密油水平井体积压裂优化设计

鄂尔多斯盆地长7致密油储层致密、油藏低压。储层天然微裂缝发育程度和岩石脆性评价表明,盆地致密油储层物性对水平井分段体积压裂具有良好的适应性。以提高水平井多段压裂井网形式和布缝的匹配性为目的,优化了与注采井网相适配的施工参数,结果表明,实现体积压裂的排量为4~8 m3/min,单段砂量40~80 m3,入地液量300~700 m3,并形成了"低黏液体造缝、高黏液体携砂、组合粒径支撑剂、不同排量注入"的混合压裂设计模式。矿场井下微地震监测对比了体积压裂与常规压裂对裂缝扩展形态的影响,结果显示致密储层采用体积压裂的改造体积和复杂指数是常规压裂的2倍左右,且与井网适配性良好。通过开展致密油开发矿场先导性试验,水平井单井初期产量达到8~10 t/d,第1年累计产油量达2 000 t左右,且无裂缝性见水井,证明对于鄂尔多斯盆地的致密油开发,采用水平井五点井网+混合水体积压裂可以获得较高的单井产量和良好的开发效益。该项技术对其他油田的非常规储层开发有一定的借鉴意义。     

特低渗厚油层多级加砂压裂工艺试验

对于厚度大且层内无明显隔夹层的油层,采用常规压裂工艺改造因支撑剂沉降难以实现油层纵向上的充分动用,纵向延伸过度难以实现造长缝。为改善其压裂改造效果,借鉴下沉剂控缝高压裂原理,从注入级数、压裂规模、注入排量等参数优化着手研究,试验形成了一种多级加砂压裂工艺。该工艺是将总支撑剂量通过多级注入进行铺置,依靠上一级压裂形成的支撑剂砂堤提供应力遮挡改变后续混砂液流向,进一步增加裂缝长度和支撑缝高,从而扩大有效泄油面积。2年来,在华庆油田L油层累计试验242井次,平均单井日增油0.4～1.8t,对特低渗厚油层有较好的增产效果。     

页岩气密切割分段+高强度加砂压裂新工艺

目前依靠大型水力压裂工艺技术已经实现了四川盆地长宁地区埋深3 500 m以浅页岩气的规模开发,但随着主体工艺参数的定型,增产效果提高的幅度趋缓,而同期北美地区则依靠缩短簇间距、提高支撑剂加量实现了页岩气单井产量的大幅度增长。为了给长宁地区页岩气压裂工艺参数优化提供可靠的实践依据,在应用诱导应力及水平井多段多簇产能计算模型分析密切割分段+高强度加砂压裂新工艺提高产能机理的基础上,探讨了压裂增产技术的主要工程因素,根据该区的地质参数制定了压裂新工艺的先导性试验方案并开展了现场试验,然后结合生产实际效果和试验结果对压裂工艺参数进行了优化。研究结果表明:①缩短主裂缝间隔、增加诱导应力干扰程度、提高人工裂缝对页岩储层的改造程度是密切割分段工艺的技术关键,提高支撑剂加量、降低支撑剂嵌入及破碎对裂缝导流能力衰减的影响程度、确保支撑裂缝具备足够的长期导流能力是高强度加砂大幅度增产的内因;②长宁地区优化后的新工艺实施参数——分段簇间距介于15～20 m,加砂强度介于2.0～2.5 t/m,用液强度介于30～35 m~3/m。结论认为,新工艺提高了长宁地区页岩气井单井产量及开发效益,为提高该区页岩气井的综合开发效益提供了技术支撑。     

石英砂用于页岩气储层压裂的经济适应性

四川盆地长宁—威远地区页岩气储层最小主应力介于44~68 MPa,一直使用可在高闭合压力下保持高导流能力的40~70目陶粒作为主要的支撑剂,但用量大、成本高。为了进一步降低支撑剂的成本,在采用气藏数值模拟方法论证储层所需的支撑裂缝导流能力的基础上,利用页岩气井生产分析结果和人工裂缝模拟结果研究储层作用在支撑剂上的有效应力、有效应力的加载速度和支撑剂的铺置浓度,提出了适合该区页岩气井压裂支撑剂导流的实验方法,评价了石英砂的导流能力及其对页岩气产能的影响,并利用该方法进行了支撑剂的筛选和现场试验。结果表明:(1)页岩基质渗透率小于6.0×10-4 m D时,主裂缝导流能力介于0.8~1.0 D·cm、分支裂缝导流能力介于0.05~0.10 D·cm即可满足生产需求;(2)当主裂缝垂直于最小主应力方向、分支裂缝垂直于主裂缝时,该地区页岩储层作用在主裂缝内支撑剂上的有效应力最大值为54 MPa,作用在分支裂缝内支撑剂上的最大有效应力约为69 MPa;(3)对标准支撑剂导流能力评价实验方法进行了修改——应力加载速度为1.0 MPa/min,支撑剂铺置浓度为2.5 kg/m2,最高加载压力设定为70MPa;(4)优选70/140目石英砂能够满足该区页岩气井压裂需求。在该区2个平台4口井的应用效果表明,将石英砂比例从30%提高到70%~80%,单段产气量无明显变化,单井可以节约支撑剂成本60万元~100万元,如果石英砂本地化,则成本可进一步降低。结论认为,该项成果为在基质渗透率极低的致密油气储层中采用石英砂替代陶粒以降低成本提供了技术支撑。     

体积压裂技术在红台低含油饱和度致密砂岩油藏的应用

红台低含油饱和度致密砂岩油藏直井常规压裂增产幅度小、稳产期短,难以形成商业开采价值。为实现该类油藏的增产、稳产以及解决见油周期长的问题,进行了体积压裂可行性评价和实施效果分析,利用形成复杂缝网的体积压裂技术解决增产、稳产难题。在确定影响该油藏体积压裂效果的主要因子（物性和压裂液量）和次要因子（砂量和平均砂比）基础上,优化压裂方式和工艺参数,解决见油周期长的问题,最终形成了分层系水平井开发、控制压裂液量600 m3/段、保持砂量规模60 m3/段,提高平均砂比至22%的体积压裂技术体系。现场试验结果表明,同比相同物性的直井,水平井体积压裂见油排液周期缩短43.6%,日产油提高47.4%,有效期提高25%,为同类油气藏开发提供借鉴。     

酸化预处理对裂缝宽度的影响分析

水力压裂作为重要的油气增产措施之一，其目的就是形成一条具有一定长度的高导流能力支撑裂缝。然而对于一些高致密储层来说，由于储层岩石致密坚硬，杨氏模量和抗张强度、地层闭合压力高，要想进行深穿透的大型加砂压裂，井口施工压力很高，通常超过了设计要求的压裂井口、井下工具等承压能力而不得不终止施工。在分析影响压裂缝宽的各个因素基础上，应用酸化预处理技术改变岩石力学参数，同时增加了地层的吸液能力，提高施工排量，达到增加缝宽的目的。保证支撑剂顺利进入地层，防止出现砂堵事故。