人工转向剂控制缝高试验研究及现场应用

针对压裂过程中缝高较难控制的问题,研制开发了新型的油溶性垂向双转向剂,开展了室内基础实验研究,验证了转向剂对裂缝延伸的控制机理,确定了转向剂的适用浓度及控缝能力。试验表明转向剂可以增加隔层应力3～4 MPa左右。研究了控制裂缝高度施工方案的设计方法,并利用全三维软件结合垂向应力剖面进行控缝技术的优化。该技术在现场推广应用了30井次,取得了较好的控缝效果。     

转向剂形成水力压裂人工隔层的机理分析

以下沉式转向剂为例，借鉴端部脱砂压裂技术的相关原理，对水力裂缝上下尖端充填转向剂以形成人工隔层、控制裂缝垂向扩展的机理进行了阐述，包括形成人工隔层的过程描述和机理分析。介绍了基本假设，探讨了裂缝中转向剂的输送规律、转向剂充填形成有效人工应力遮挡的临界条件，可为人工隔层控制缝高技术的现场施工提供理论指导。     

人工隔层技术在控缝高压裂井中的应用

压裂施工中,如果隔层的遮挡能力较差,裂缝就会穿过隔层,含水层离产层较近的情况下还会引起含水急剧上升,影响压裂效果,甚至造成压裂失败。为了提高压裂作业的成功率,对缝高控制技术进行深入研究,实验分析了人工隔层上转向剂和下转向剂的上率浮、沉降率、上浮相对速率、沉降相对速率及隔层应力提高率,优选出了上转向剂KR2（上浮率为97%,上浮相对速率1.78,突破压力提高7.23 MPa）和下转向剂KR4（沉降率为98%,沉降相对速率1.83,突破压力提高6.29 MPa）。现场试验中,上转向剂的加入很好控制了裂缝在高度上的延伸,控缝高效果显著,人工裂缝高度降低2.7 m且未压穿水层,为以后控缝高压裂井的施工提供了很好的参考。     

新型上浮转向剂在塔里木油田的应用

塔里木轮南油田碳酸盐岩主力产层距上部石炭系水层较近,为避免酸压时缝高向上延伸至水层导致水淹,有必要开展人工隔层控缝高研究。文章从理论上论述了施工中影响裂缝高度延伸的主次因素,增加裂缝尖端应力值可以有效控制缝高延伸,为此有针对性地研制了性能优良的新型上浮转向剂TBA,使得缝高向上延伸受 到钳制,强化向下或向前延伸程度。研制的新型上浮转向剂TBA在优化流量及浓度条件下可以建立3~5MPa的 人工应力遮挡。现场应用3井次,效果显著。     

控制压裂缝高技术研究及影响因素分析

在水力压裂过程中，裂缝会沿着垂直方向上延伸，当裂缝超出生产层而进入隔层时会影响水力压裂效果。为了将裂缝高度控制在油气层内，研究了岩石物质特性、施工参数、地层应力差和裂缝上下末端阻抗值对缝高的影响，并分析了人工隔层控制缝高基本原理和对转向剂性能要求、压裂工艺与应用范围，同时也提出了控制缝高技术的研究内容与发展趋势。     

塔河油田胶束软隔挡控缝高酸压方法研究

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏部分区块底水发育,储层垂向应力差小且高角度裂缝发育,酸压过程中缝高易失控沟通水层。随着酸压避水高度逐年减小,控缝高酸压难度增大,因此有必要开展控缝高酸压方法研究,以控制裂缝高延伸、提升底水型储层改造效果。通过揭示人工隔层控制裂缝高度延伸本质,分析胶束软隔挡控缝机理,提出了胶束软隔挡控缝高方法,实验结果表明:黏弹性胶束隔挡材料质量分数为5%时,120 ℃下胶束溶液剪切黏度保持在430 mPa · s以上,有利于增大裂缝垂向应力差;黏弹性胶束隔挡材料隔挡强度达到12.2 MPa,对于塔河油田碳酸盐岩垂向应力差小(≤2 MPa)地层,可形成较强的柔性隔挡层,控制裂缝垂向延伸;结合塔河油田酸压工艺特点,在注酸液过程中,胶束液对近井筒裂缝实现隔挡屏蔽,酸液继续指进,在裂缝深部随着酸液的冲刷以及裂缝的延伸,隔挡材料质量浓度减小,酸液对裂缝酸蚀作用变强,实现在近井筒阻缓裂缝高度过度延伸、深部形成强刻蚀高导流裂缝通道。     

低渗底水油藏缝高控制压裂技术在安塞油田的应用

针对油层之下有水层且隔层较薄的底水油藏,开展了多级注入下沉式转向剂缝高控制压裂技术研究,并通过室内实验,优选出下沉剂类型及组合方式。最后,结合化子坪储层特征,利用GOHFER真三维压裂软件,优化了下沉剂多级注入工艺在化子坪区的施工参数。现场试验了14口井,增油控水效果明显。     

绒囊暂堵转向压裂裂缝转向能力及其力学机理分析

现场已用绒囊转向剂实施造缝转向,其转向力学机理尚未研究。室内利用7枚?25 mm致密砂岩天然岩心人工造缝模拟压裂后初始裂缝,选择其中3枚注入绒囊转向剂实施封堵,利用三轴试验机测量7枚岩心径向应力-应变曲线,计算绒囊转向剂封堵后岩心水平应力差值5.33MPa,相对未封堵岩心水平应力差值8.57 MPa下降37.81%。绒囊转向剂封堵后岩心脆性系数0.45降至0.16,下降64.44%。实验表明,利用绒囊转向剂封堵裂缝可提高岩石整体强度,降低岩石水平应力差,为重复压裂后新缝转向提供力学环境。室内以300 mm×300 mm×300 mm大尺寸岩心模拟地层,在真三轴压裂模拟系统中利用胍胶压裂形成初始裂缝后,注入绒囊转向剂实施暂堵,再注入胍胶模拟二次压裂。测试二次压裂破裂压力相对初次压裂升高约10 MPa,剖开岩心定性观察暂堵后二次压裂岩心中新缝与初始裂缝方向差异明显,未封堵岩心中新缝与初始裂缝方向重合。研究认为,绒囊转向剂通过提高含裂缝岩石破裂压力,降低地层水平应力差值,增大新缝起裂角度,促使裂缝转向。     

压裂用新型下沉式转向剂的研究与应用

低渗透底水油藏进行水力压裂施工时,由于层间应力差异小,或根本没有隔层形成层间应力差异而有效阻挡裂缝在垂向上的延伸扩展,必将导致水力压裂形成的裂缝在垂向上延伸进入底部水层,从而造成底水油藏压裂后,底水沿着裂缝上窜流入井筒,引起油井暴性水淹,致使水力压裂施工无效,不能达到提高油井产量的目的。为此研究出了一种底水油藏压裂改造用的新型下沉式转向剂,对其性能进行了测试,并介绍了研究与应用情况。结果表明,该新型下沉式转向剂达到了既能控制裂缝向下延伸进入底部水层,又能避免压裂施工后底水沿着裂缝上窜进入井筒的目的。     

转向剂形成遮挡层压降的数值计算模型及其应用

利用转向剂控制水力压裂裂缝高度已在现场实施中取得显著效果,而目前国内外对该技术的研究主要是现场应用效果评价、基本原理的定性描述及室内实验研究,因此有必要对转向剂形成人工应力遮挡作用的效果进行数值计算。根据料浆沉降原理,建立了转向剂的沉降-成层数学模型;根据流体流动的连续性方程、达西定律并结合转向剂沉降-成层数学模型,提出了遮挡层压降的数学表达式。用数学表达式并结合试验可定量确定转向剂形成人工遮挡层的效果。实际应用表明,该计算方法可以进一步用于压裂设计,保证工艺的可靠实施。     

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。     

杭锦旗区块压裂缝高影响因素及延伸规律分析

杭锦旗区块纵向发育多套砂岩气层,隔层较为发育,个别井底部发育水层,要求控制压裂裂缝高度。通过偶极声波测井资料分析,得到了杭锦旗区块横波时差计算公式,在此基础上建立单井岩石力学及地应力剖面。利用正交试验设计方法分析了影响裂缝高度的地质因素及工程因素。通过对缝高监测结果进行分析,明确了缝高延伸规律并建立控缝高压裂技术图版,在此基础上形成了控缝高压裂设计方法。通过现场应用,实现了控制裂缝高度,达到了避免压穿隔层沟通底部水层的目的。     

层间应力差对水力裂缝扩展影响的大尺度实验模拟与分析

储隔层水平地应力差是水力裂缝高度延伸的主控因素,采用大尺寸全三维水力压裂实验系统模拟储隔层地应力条件,对长庆长6砂岩进行水力压裂裂缝垂向扩展模拟实验,并实现对大尺度岩样内部裂缝扩展的全三维实时声波监测。通过声波监测结果与实际裂缝形态对比,讨论了层间应力差、施工参数(排量、黏度)、施工压力对裂缝垂向延伸的影响。结果表明:缝高受层间应力差控制明显;同时施工参数也会影响裂缝的垂向延伸,高黏流体压裂有利于缝高延伸;对于均质致密砂岩岩样,实时声波监测技术能够对裂缝扩展动态进行有效监测。本研究为缝高延伸机理研究提供了实验手段,也为现场微地震监测提供参考。     

砂岩气藏压裂裂缝高度影响因素分析

S气藏在压裂过程中缝高扩展较快,致使缝长偏短甚至发生砂堵,严重影响压裂效果.在建立裂缝三维延伸数学模型的基础上,对裂缝高度影响因素进行了正交试验分析.考虑施工排量、隔层应力差、压裂液粘度、杨氏模量、渗透率等5个参数,编制了正交方案.对影响S气藏压裂裂缝高度的因素进行了直观分析,得到了地层及施工参数等对缝高影响的主次关系依次为:隔层应力差→压裂液粘度→施工排量→杨氏模量→渗透率,对于S气藏控制缝高压裂设计具有直接指导意义.     

姬塬油田油水井双向调堵技术研究与应用

为解决姬塬油田罗1区块低渗裂缝性油藏在开发过程中注入水沿大裂缝窜流严重、水驱效率低的问题。本文在分析储层地质特征和流体性质的基础上,提出油水井双向调堵、综合治理的技术思路。对调堵工艺参数进行优化,同时优选了堵水剂、调剖剂,堵水剂选择中温凝胶堵水剂G542和高强度有机封口剂G521;调剖剂选择聚合物冻胶调剖剂TP-1和聚合物微球调剖剂WQ-1。现场采用段塞式注入方式,选择注采关系对应明显的注水井X175-15井和油井X175-16井成功实施了双向调堵技术。施工后,油井X175-16井日均增油3.62 t,含水由88.6%下降至54.7%。下降了33.9%;注水井X175-15注水压力提高2 MPa,调堵结束后两个月井组累计增油196 t,取得良好的降水增油效果。该技术为解决低渗油藏裂缝性见水提供了一种新的技术思路,具有一定的推广价值。     

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。     

双河油田高含水开发后期薄互层控水压裂技术研究

双河油田经过40年的开发,目前处于特高含水开发期,挖潜对象已由初期的大厚层转向中低渗透薄互层,而压裂措施是这类低品位油藏挖潜的最有效手段。常规的压裂技术难以实现对人工裂缝的控制以及压裂后控制含水等问题。因此,本文在研究地质和工程参数对人工裂缝缝高影响的基础上,制定应力差与隔层厚度界限图版,为薄互层压裂选井选层提供科学依据,同时评价出具有较好控水作用的透油阻水支撑剂与压裂堵水剂。现场应用结果表明,透油阻水支撑剂与压裂堵水剂的复合应用发挥了比较明显的协同效应及控水增油效果,拓宽了高含水油田压裂改造技术应用范围,具有良好的推广应用前景。