低渗透油田暂堵重复压裂堵剂用量优化与现场试验

暂堵重复压裂是开启天然微裂缝、提高侧向剩余油动用程度的重要手段之一。由于目前施工过程中对堵剂用量没有具体优化,多凭经验确定,往往造成暂堵升压幅度小。为了提高鄂尔多斯盆地暂堵重复压裂的可控性,针对低渗透油田天然微裂缝发育、2向水平主应力差较小的特点,在分析暂堵压裂过程中存在的突出问题后进行了暂堵剂的筛选,以减少堵剂残留给储层渗透率带来的伤害;依据巴布库克关于支撑剂在裂缝中的沉降规律,模拟暂堵重复压裂过程中人工裂缝内的暂堵压差,实现升压造侧向缝,并重新认识了暂堵压裂成败的关键影响因素和影响规律;利用三维压裂软件求取缝高、缝宽等关键参数,优化了暂堵剂的实际用量,现场试验中暂堵升压明显。该方法进一步完善了低渗透油田裂缝暂堵压裂优化设计方法,对现场施工具有一定的指导作用。     

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂排量优化

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂成功,但施工过程中排量参数尚未有计算数据支撑,不利于暂堵转向重复酸压技术推广应用。以裂缝几何形状模型为基础,利用数值迭代方法建立了暂堵转向压裂排量优化设计模型,确定了碳酸盐岩暂堵阶段和压裂阶段最优化排量,形成了“低排量注入暂堵液封堵尖端,高排量注入压裂液实现转向”的暂堵转向施工方法。分析发现:排量要同时满足转向压力需求和裂缝长度需求;随着时间延长,排量开启裂缝扩展长度逐渐无法满足暂堵剂所需裂缝长度,暂堵剂起不到转向作用。利用优化设计模型对现场条件进行排量优化表明,暂堵阶段排量控制在3.0 m3/min以下、压裂液压裂阶段施工排量控制在6.0 m3/min以上,最适合转向压裂。研究为现场应用提供了理论支撑。     

四川盆地页岩气储层暂堵转向压裂技术进展及发展建议

暂堵转向压裂技术是四川盆地页岩气藏高效开发的关键手段,但目前主要依靠现场经验施工。为进一步优化该地区暂堵转向压裂施工效果,分析了四川盆地页岩储层特征,回顾了暂堵转向压裂技术的应用历程,从暂堵材料、暂堵机理、裂缝转向机理、暂堵工艺及现场应用方面总结了该技术的主要进展,阐明了现场施工面临的挑战并提出了发展建议。微地震和产量测试结果表明,缝口暂堵转向压裂技术和缝端暂堵转向压裂技术对四川盆地页岩气藏压裂改造具有明显效果。页岩气藏常用的暂堵球和颗粒暂堵剂主要性能参数基本满足目前中浅层和部分深层页岩暂堵转向压裂要求,但施工过程中仍面临暂堵材料优选与施工参数优化缺乏理论支撑的问题和深层页岩气藏复杂储层条件的挑战,下一步应加强暂堵材料评价标准的制定,开展不同暂堵材料暂堵机理的研究,以及新暂堵材料的研发,为优化暂堵转向压裂施工参数、提升施工效果提供理论依据。     

合水油田长2油藏暂堵转向剂的性能评价及现场应用

基于连续粒度分布的紧密堆积理论模型,计算并测试了在颗粒分布指数为0.40时复合暂堵剂的封堵压力达到最大值,封堵压力为18.6 MPa,同时分析了暂堵剂的溶解性、分散性和封堵能力。结果表明：在40℃条件下暂堵剂的水溶解率<8%,油溶解率大于93%,属于油溶水不溶型暂堵剂;暂堵剂颗粒在0.30%瓜胶压裂液中的沉降速率<4.8 mm/min,能够满足暂堵压裂施工要求;暂堵剂颗粒在封堵过程中会形成多的封堵层,最大耐压能力即为封堵压力为18.0 MPa,优选出适应于宁1*8区域暂堵转向压裂工艺的油溶性暂堵剂配方。结合现场的选井选层方法筛选出重复压裂潜力井,暂堵剂的封堵压力可达28.5 MPa,暂堵后较暂堵前施工压力增大16.0 MPa,压后日产油量为1.70 t/d,日增油量为1.58 t/d。     

超大粒径暂堵剂注入装置研究

现场进行暂堵压裂时,由于暂堵剂注入装置过流性能较差,泵注超大粒径不规则颗粒暂堵剂时易导致空泵和低压管线憋爆,不仅增加了更换设备的成本,而且影响压裂施工效果。为了提高暂堵转向压裂的施工成功率,在分析了暂堵剂注入装置失效原因的基础上,开展了超大粒径暂堵剂注入装置的研制。设计了最高工作压力为70 MPa的笼式阀,并利用有限元软件进行密封面强度校核,对液力端的组合阀箱进行改进,减缓压力对阀箱的冲击,避免空泵现象。通过室内强度性能、过流性能及地面模拟试验,验证了该装置的可靠性。现场应用结果表明,采用超大粒径暂堵剂注入装置在施工过程中未出现脱砂、砂堵、设备井筒堵塞等情况,增产效果显著,有效解决了注入装置泵注超大粒径暂堵剂时易卡垫的问题。     

涪陵页岩气田西南区块压裂改造工艺现场试验

涪陵页岩气田西南区块具有断层发育、曲率及裂缝分布复杂等地质特征,压裂施工中滤失严重、加砂困难,压裂后产量偏低,主体区块压裂改造工艺适应性较差。在对已压裂井综合分析的基础上,采用暂堵转向压裂、定面射孔、优化粉陶用量和加入时机及优化段、簇间距等多种针对性措施,以达到降低施工难度,提高压裂效果的目的。现场应用表明：对于目前页岩气压裂工艺,暂堵剂加入次数不宜过多,有砂堵迹象后短时间内不宜加入缝内暂堵剂,簇间暂堵剂加入后需加入一定量的盐酸,降低施工泵压;簇间暂堵剂加入后,施工泵压响应明显,微地震结果显示转向效果明显;定面射孔方式在强曲率段效果较好;增加前期造缝阶段粉陶用量一定程度上可降低施工难度,提高综合砂液比;适当提前加入粉陶,结合阶梯控排量、胶液扩缝、中途变粒径等工艺,可有效降低压裂液滤失,降低施工风险,提升改造效果;对于井眼轨迹与最大主应力方向夹角较小的压裂段,适当放大段、簇间距,可提升压裂改造效果。该现场试验结果可为同类井的压裂改造提供依据和参考。     

页岩气井复合暂堵泵压数学模型及影响因素

目前页岩气井压裂的泵压预测主要依靠商业软件拟合，预测暂堵剂用量与泵压的数学模型较少。为此，考虑暂堵剂运移终速度、缝宽、暂堵剂阻力等因素，提出了复合暂堵泵压预测数学模型，分析了复合暂堵参数对泵压的影响。结果表明：随复合暂堵剂用量增大，泵压升高；复合暂堵剂同单一暂堵剂相比，复合暂堵剂用量对泵压影响更敏感；随暂堵粒径增大，泵压峰值呈现增大趋势；复合暂堵剂的起压及升压时间较单一暂堵剂明显减小，暂堵效果更佳；复合暂堵剂用量为180 g时，升压时间为31 s,泵压峰值可达到17.5 MPa,与粒径为0.8 mm的暂堵剂相比，升压时间缩短51 s,泵压峰值增大2.7 MPa,升压速度增大63.09%。室内实验和现场应用表明，泵压计算值与实测值最大误差分别为6.76%和6.27%。复合暂堵泵压预测数学模型对暂堵剂用量设计以及暂堵效果评价具有指导意义。     

新型水溶性暂堵剂在重复压裂中的暂堵转向效果

重复压裂是恢复油井产能、提高最终采收率的重要方式之一,目前最有效的重复压裂方式是暂堵剂的转向压裂改造。采用可生物降解材料、高分子量聚合物、膨胀剂和固化剂合成了一种环保型水溶性暂堵转向剂,该暂堵剂颗粒尺寸可根据裂缝宽度定制,水溶性良好,压裂施工结束后4 h可水溶降解;岩心实验表明,该水溶性暂堵剂岩心封堵效率可达99%以上,承压40 MPa以上,且水溶降解后对岩心的伤害较小,满足重复压裂施工各项指标的要求。现场试验1口井,施工过程中加入暂堵剂后施工压力上升3 MPa,起到了良好的暂堵效果,压后增油量为1.1 t/d,含水率下降5%,说明该压裂模式能够起到恢复油井产能、降低含水的目的。      

页岩气井双暂堵压裂技术研究与现场试验

针对页岩气井暂堵压裂过程中存在暂堵压力升高不明显、施工压力未传递到裂缝内部、簇间暂堵与缝内暂堵无法有机结合等问题,通过选用压差聚合胶结型暂堵剂GTF-SM,并优化其用量及暂堵压裂工艺,形成了页岩气井双暂堵压裂技术。该技术在南川页岩气田LQ-1HF井分段压裂中试验了10段,与常规压裂井段相比,簇间暂堵试验井段的暂堵压力平均提高了4.3 MPa,缝内暂堵试验井段的暂堵压力平均提高了0.82 MPa,而且试验井段的裂缝长度平均增加了5.8%,裂缝面积平均增加了12.5%。该井采用?10.0 mm油嘴放喷测试,平均产气量23.37×104 m3/d,平均套压20.17 MPa,产液量277.44 m3/d,优于同区块采用常规压裂技术的页岩气井。试验结果表明,页岩气井双暂堵压裂技术能够形成较好的复杂缝网,可以满足页岩气田高效开发及压裂作业降本增效的需求,具有良好的推广应用价值。      

化学转向暂堵技术的研究进展

介绍了化学转向暂堵技术分别应用于酸化、压裂及酸压施工中的工作原理以及它们之间的联系与区别。综述了暂堵剂的研究历史以及目前使用较为普遍的几类暂堵剂,包括纤维暂堵剂、颗粒暂堵剂、聚合物交联暂堵剂、吸水膨胀型暂堵剂、泡沫暂堵剂等。总结了各类暂堵剂在施工时封堵高渗透层的作用机理及存在的优缺点,并对暂堵剂的发展及应用进行了展望。     

强变形暂堵转向压裂技术研究及应用

南堡x号构造火山碎屑岩天然裂缝发育,有利于复杂裂缝构建和提高体积压裂效果。针对暂堵转向压裂中暂堵不明显,有效性低的问题,优化暂堵材料,引入有机硅单体,胶束聚合了一种强变形凝胶,通过剪切、造粒、烘干和粉碎后得到不同粒径强变形可膨胀缝口（缝内）暂堵剂,并通过缩合反应,粉末型缝内暂堵剂在高温下自动固化成滤饼,提高缝内暂堵的可行性。通过室内实验优化得到簇间暂堵剂配比:变形粒子（5～6 mm）∶纤维∶粉末（100～200目）=5∶1∶1,最高突破压力为56.3 MPa,变形粒子具有可吸水膨胀和强弹性的优良特征,从而大幅提高应力转向的可能性;缝内暂堵剂为微米级的粉末,最高封堵强度达54 MPa。该体系成功试验于火山岩油气藏,不采用专用车组,未影响泵效和出现卡泵现象,现场顺利泵送,施工成功率达100%。试验井簇间暂堵升压明显,平均提高4～16 MPa,缝内暂堵平均升压2～4 MPa,通过压裂施工曲线和微地震监测表明暂堵转向有效性高。      

安塞油田低渗透砂岩油藏重复压裂技术研究

初次水力压裂后产生的支撑裂缝周围会形成诱导应力场,进而改变原始地应力场,从而导致重复压裂的启裂改向,其延伸方向依然取决于地应力状态。通过改变围压条件进行的水力压裂模拟实验证实了重复压裂造新缝的可能性。安塞油田采用了重复压裂工艺,在老裂缝重张过程中加入暂堵剂进行封堵,形成高压环境,产生新裂缝并沟通部分天然微裂缝,随后加入支撑剂构建新的高导流裂缝体系,使泄油面积大大增加。现场试验的裂缝监测和效果分析资料证实产生了新裂缝。     

多级交替注入酸压优化新方法研究

提出了一种优化多级交替注入酸压每一级交替时间及阶段液量的新方法,优化的依据是整个裂缝的瞬时总滤失量。建立了瞬时总滤失量的计算模型,并结合酸压经典模型编制了优化多级交替注入酸压的软件。采用现场实际数据进行了模拟计算,将计算结果与采用相同酸量但固定每一级交替时间和用液量的泵注方式进行了对比。结果表明,使用新方法优化后的泵注方式所得到的酸蚀裂缝长度和导流能力都得到了明显提高。说明通过该方法优化多级交替注入酸压可以提高酸液的利用效率,改善酸压效果。     

致密储层缝内暂堵转向压裂工艺技术

随着油气田勘探开发的不断深入,非常规致密油气藏已经成为油田增储上产的主要研究对象,该类型储层渗透率低(＜0.1×10?3 μm2)、两向应力差值大(＞10 MPa),单纯依靠大排量、大液量改造以形成缝网的难度较大,需通过缝内暂堵转向压裂技术进一步增大净压力,提高裂缝复杂程度。暂堵剂类型的优选和用量设计是决定复杂缝网形成的关键,进而影响压裂井的改造效果。优选水基温控溶解型暂堵剂,综合考虑了暂堵剂封堵厚度、动态裂缝高度、微裂缝条数及宽度等参数,形成了暂堵剂用量设计方法。现场共计应用了11口井37层,其中28层投放暂堵剂后等排量下压力上涨0.5~7.0 MPa,有效率达到75.7%,实现了缝内暂堵转向造缝网的目的,为后期致密储层改造提供了理论依据,实现了致密油气藏的有效动用。     

低渗透砂岩油藏暂堵重复压裂技术研究

初次水力压裂后产生的支撑裂缝周围会形成诱导应力场,进而改变原始地应力场,从而导致重复压裂时启裂改向,其延伸方向依然取决于地应力状态。通过改变围压条件进行的水力压裂模拟实验,证实了重复压裂造新缝的可能性。鄂尔多斯盆地安塞油田采用了暂堵重复压裂工艺技术:在老裂缝重张过程中加入暂堵剂进行封堵形成高压环境,产生新裂缝并沟通部分天然微裂缝,随后加入支撑剂构建新的高导流裂缝体系,使泄油面积大大增加。现场试验的裂缝监测和效果分析资料证实产生了新裂缝。      

建南气田低压低渗碳酸盐岩气藏储层改造技术

为了更好地开发鄂西地区建南碳酸盐岩气藏,通过三年的技术攻关,研究了一套低压低渗碳酸盐岩气藏的改造技术。在水平井上,实施屏蔽暂堵钻井、氧化解堵和水平井段酸压;在储层深部改造技术方面,进行了酸化、胶凝酸深部酸压和水力加砂压裂措施,并成功应用了2井次压裂、酸压复合工艺。同时还研究了3种配套的酸压措施管柱。     

威荣页岩气田水平井套变段暂堵分段压裂工艺技术研究

威荣页岩气田页岩气井套变频发,2017～2020年采用泵送桥塞分段压裂19口水平井,有9口井发生不同程度套变,导致桥塞不能被泵送到设计位置,严重影响改造的充分程度和压后产能,为此急需开展新技术攻关,解决套变后的分段改造难题｡文章通过一系列技术攻关形成了暂堵分段压裂工艺技术,该技术将套变段一次性全部射开,采用多次暂堵工艺,实现分段压裂｡以套变井WY43-1井为例,通过数值模拟和裂缝起裂规律研究,明确了合理的射孔簇数和暂堵压裂次数｡通过暂堵参数优化和室内实验,明确了暂堵材料的用量和性能要求｡WY43-1井套变段共开展18次压裂,12次暂堵,从压裂施工特征和裂缝监测来看,套变段获得了较为充分的改造,压后取得较好产能｡该技术对套变复杂井具有较强的针对性,可有效提高储层的改造充分程度,可在威荣气田进一步推广应用｡