降低异常破裂压力储层压裂施工压力技术

异常破裂压力储层埋藏深、岩性致密,构造应力作用强,地层孔隙压力高及储层伤害严重,地层破裂压力和裂缝延伸压力较高,造成地面施工压力过高,难度增大;同时也对储层改造的设备、管柱、工艺等提出了极高的要求。从储层地质和工程因素两个方面分析了异常破裂压力的成因,提出了应用酸化预处理、射孔优化、加重压裂液、降低施工摩阻等措施来降低施工压力,为异常破裂压力储层的压裂改造提供技术依据。     

提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔技术应用研究

由于致密砂岩气藏压裂时,普遍存在的地层高破裂压力和较大的近井筒效应,降低了水力压裂的效果,可能导致压裂施工的失败。根据理论分析,结合真三轴水力压裂模拟实验,得出平行于最大主应力方向定向射孔工艺有助于降低地层破裂压力及近井筒效应,提高压裂效果。基于降低地层破裂压力作用机理分析,对定向射孔与复合射孔等高能气体压裂类射孔工艺进行比较认为,在提高压裂效果的功效上,定向射孔更隹;基于理论分析,开展了以提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔工艺现场试验,达到了有效降低试验井地层破裂压力及近井筒摩阻的目的,效果明显,为致密砂岩气藏高效压裂提供了新的思路。     

射孔对地层破裂压力的影响

射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道,压裂施工中射孔参数的选择影响到施工效果。采用三维有限元模型和岩石的抗拉破坏准则,系统研究了垂直井中射孔对地层破裂压裂的影响,考虑的射孔参数包括射孔密度、射孔方位、射孔孔眼直径和射孔孔眼长度。计算结果表明,射孔方位角是影响地层破裂压力的主要因素,孔眼长度和射孔孔眼直径的影响不大。随着射孔密度的增加,地层破裂压力减小;当射孔方位角小于45°时,地层破裂压力随射孔方位角的增大而增加。这对实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有重要的参考意义。     

致密气藏压裂井定向射孔优化技术

目前，致密气藏压裂施工普遍存在破裂压力较高的难题。为了研究和解决这一问题，针对低渗致密砂岩气藏的特点，并结合川西南致密气藏压裂井存在的实际问题，在分析了影响川西南致密气藏压裂井压裂效果的主要因素的基础上，通过室内大尺寸真三轴模拟实验系统和FLAC3D 有限差分大型岩土数值模拟软件，研究了不同射孔方式和射孔方位、孔密、孔深及孔径对裂缝延伸和破裂压力的影响规律。根据室内实验和数值模拟结果，对川西南致密气藏压裂井进行了射孔优化，形成了最大主应力方向定向射孔、13~16 孔/m 中等孔密、大孔径和深穿透的优化射孔思路。现场应用结果表明，使用该思路进行压裂施工，能有效地降低地层破裂压力和提高产能。为致密砂岩气藏压裂改造提供了新型有效的技术手段，促进了致密砂岩气藏高效压裂技术的发展。     

冀中凹陷高家堡地区异常破裂压力储层

针对冀中凹陷高家堡地区储层破裂压力异常高、压裂裂缝?、加砂难、易砂堵的特点,结合地层倾角测井资料、三轴岩石力学试验参数和室内kaiser地应力测试资料,从孔径、孔密、孔深、相位角、打开程度等参数进行了降低储层破裂压力的射孔优化设计,根据优化的射孔方案,配合多级段塞压裂工艺、20~40目和30~50目的中小粒径组合陶粒工艺、增大井底注液压力工艺措施,有效降低了冀中凹陷高家堡地区异常破裂压力储层的破裂压力,大大提升了该地区压裂改造的平均砂比和加砂规模。     

水平井压裂多簇射孔孔眼动态开启过程分析

针对分簇射孔压裂水平井,研究清楚多个裂缝的起裂过程,有利于优化簇间距离;采用何种工艺措施能够降低施工压力,促进多簇射孔孔眼开启,也是水平井压裂需要解决的关键问题。本文采用理论与实例分析相结合的方法,剖析了某口水平井第一段裂缝起裂过程。分析表明:早期注液阶段,第一个射孔眼优先破裂开启后,第二个开启的射孔孔眼位于不受应力干扰的另一簇射孔上;酸蚀作用以后,破裂压力大幅度降低,使得多个射孔孔眼相继破裂;支撑剂段塞的加入有利于提高施工排量、降低施工压力。本文的研究结果有助于理解不同簇射孔的开启过程;同时提出了合理的降低施工压力的措施,对于顺利施工有指导意义。     

相位对斜井射孔破裂压力的影响

斜井破裂压力是压裂设计的一个重要参数,一般只能从已知射孔方位角来预测该参数。但现场采用的是非定向射孔,缺乏相应破裂压力的预测方法,而传统的破裂压力计算方法并没有获得非定向射孔井破裂压力的变化规律。为此,针对射孔斜井的主应力与射孔夹角未知的情况,利用应力分析及裂缝起裂机理,分析相位对斜井破裂压力的影响,并分析了多缝破裂压力的变化及破裂压力与裂缝延伸条数的关系。结果表明：当射孔方位角变化,各个射孔破裂压力交替地达到最大、最小值,在某个方位角,相应有多个破裂压力;其中最小破裂压力对应射孔处裂缝最先产生,通过优化射孔参数可降低裂缝起裂压力、优化裂缝延伸参数。这为优化压裂设计、降低施工风险及提高后期改造效果提供了依据。     

增效复合射孔工艺

随着油田开发进入中后期 ,钻井、完井、作业等造成油层污染程度加剧 ,污染带半径增大 ,现有射孔技术满足不了现场开发的需要 ;同时低渗、特低渗油层由于地层破裂压力较高 ,常规水力压裂难以压开。增效复合射孔工艺可进一步提高射孔穿透地层的能力 ,加大射孔孔径 ,加深在地层产生的射孔通道并进一步快速拓展和延伸产生的裂缝 ,降低地层破裂压力 ,为后续常规压裂作业 ,如水力压裂、酸化压裂进行施工前预处理 ,改善和保护地层 ,最大限度降低或消除对地层可能产生的伤害 ,达到最佳的地层处理效果。1　增产机理增效复合射孔工艺采用不偶合引燃方…     

定向射孔在致密储层改造中的应用

川西地区低渗透致密砂岩气藏经过常规聚能射孔后进行压裂改造时，普遍存在破裂压力高、弯曲摩阻大的问题，这在对斜井进行压裂时问题就更加突出。介绍了马蓬49D井定向射孔技术应用情况，并重点阐述了定向仪的选择、射孔器材的设计、施工设计和操作。通过对比该井三层射孔段不同射孔工艺对后续压裂的影响效果，并对比同一区块内目的层为同一小层的井压裂施工情况，从现场实践证实了定向射孔技术有利于降低地层破裂压力和近井摩阻，提高了斜井的压裂效果。     

延长油田蟠龙探区地层破裂压力预测研究

地层破裂压力是压裂设计和施工工艺的一项重要技术参数,准确地预测和计算破裂压力对于优化压裂设计、指导现场施工有重要的参考价值,同时可对高破裂压力地层提前采取降低破压的措施来降低压裂施工风险。     

基于小型测试对压裂地质特征分析的现场施工

为了提高长庆油田低孔、特低渗、低压油藏压裂规模,优化施工参数,获得较好的压裂效果,采用FracproPT10.2压裂软件对长庆董志、姬塬油田低渗储层3口探井实施的活性水、压裂液测试压裂进行了解释分析,结果显示该区储层岩石具有破裂压力和闭合应力低、近井筒弯曲摩阻小的岩石力学性质,停泵后裂缝中的净压力小,裂缝延伸不明显等力学特征及储层特低渗、滤失系数小等地层特性。依据对储层压裂特征的认识及分析获得的参数,对3口井的施工设计进行了优化及现场实施,压后试油日产分别为33.9 m3、26.5 m3和17.5 m3,成为长庆油田2005年的3口高产井,为探井压裂进行储量评估和该区以后水力压裂设计提供了重要依据。     

非线性渗流下低渗气藏压裂井产能评价

气体渗流受启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等多个因素影响,以前的研究没有综合考虑以上因素。针对低渗气藏渗流特征,根据气井压裂后气体渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,建立了综合考虑启动压力梯度、滑脱效应和应力敏感等因素的低渗气藏有限导流垂直裂缝井产能预测模型,并利用该模型分析了启动压力梯度、滑脱效应、渗透率变形系数、地层污染等对低渗气藏压裂井产能的影响。研究表明:随着启动压力梯度和应力敏感的增大,气井产能呈近线性下降趋势,其中应力敏感的影响程度更大;随滑脱效应的增大,气井产能呈近线性上升趋势;在低渗气藏压裂参数设计中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力更重要,一定裂缝长度下存在一个最佳的裂缝导流能力;污染带半径增大和污染带渗透率降低都可使气井产能下降,下降幅度随着污染带半径增大和污染带渗透率降低而增大。      

满东1井加砂压裂改造工艺简介

塔里木盆地满东 1井位于沙漠腹地 ,具有超深、异常高压、高闭合压力、高温等特征 ,该井加砂压裂施工采用了 12 7mm套管插入 12 7mm回接筒中作压裂管柱 ,井口采用大通径 (10 2mm)10 5MPa采气树及YD89枪电缆负压射孔等多项新工艺 ,成功地实施了大型加砂压裂 ,为类似井储层改造提供了经验     

支撑剂沉降规律对页岩气压裂水平井产能的影响

压裂工艺后支撑剂的分布及裂缝形态对页岩气井的产能有很大影响。为了研究支撑剂沉降规律,建立了综合考虑页岩气吸附解吸附及应力敏感的气藏数值模型,并在模型中提出了表征支撑剂沉降的方法。通过对比分析不同射孔位置、不同沉降程度、裂缝导流能力、储层基质渗透率等参数变量,考虑了支撑剂沉降的页岩气藏压力分布和产能特征,得出影响支撑剂沉降后气井产能的主控因素。结果表明,支撑剂沉降大幅度降低了气井产能;考虑压裂过程中支撑剂运移沉降,应在油气藏中下部进行射孔;页岩气藏裂缝导流能力达到4 μm2·cm即可满足气井的有效开采,选用40/70目支撑剂进行压裂施工,建议优先造主缝;基质渗透率越高,支撑剂沉降对气井产能影响越大,高渗带要采取防止支撑剂沉降的措施。此模型考虑了支撑剂沉降的特性,对页岩气井产能的预测和现场压裂施工具有重要指导意义。     

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目前,由于缺少直接测量水力裂缝长度及导流能力等重要参数的手段,而地下水力裂缝的存在总要反映到油气井压力与产量的变化上来,特别是压力与产量随时间的变化速度与水力裂缝的长短、导流能力的大小等参数有直接关系。在常规压裂井试井分析过程中,所使用的数据主要是停泵后的压降数据,而岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据则没有得到有效利用;同时,在压裂施工作业过程中也不能对裂缝的延伸状况进行动态监测。文章提供了裂缝模型的诊断技术,通过对岩石发生破裂到停泵前这一段压裂施工压力数据进行分析,确定裂缝参数随压裂时间的变化关系。这样,就可以实时地知道裂缝发育、发展和闭合的过程,对于正确指导压裂施工作业以及获得优质裂缝具有十分重要的意义。     

煤层气降滤失工艺技术研究

目前煤层气开发主要是通过水力压裂[1]制造一条高渗通道,然后排水降压,当地层压力降低到煤层气解析压力以下的时候,气体从煤岩中解析出来通过裂缝流入井筒而被开采出来[2]。煤层气能否高效的采出来,关键是看裂缝造得好不好,可见水力压裂对于煤层气开采起着非常重要的作用。其中较关键的技术就是降滤失[3],只要解决好这个问题,就能造出满意的裂缝。本文主要针对煤层气压裂过程中压裂液滤失问题提出了一些工艺技术方面的改进,经过HC区块煤层气压裂现场试验研究表明此方法对于微裂缝较发育的煤层来说具有非常好的实用效果。     

水力射孔参数对油水井压裂影响的数值试验

利用RFPA(Rock Fracture Process Analysis)软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下的孔眼直径、射孔深度、射孔孔眼轴线与最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸、地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的岩样物性基本保持不变。计算结果发现,增加射孔直径、深度可以显著降低起裂压力;沿最大水平应力方向射孔起裂压力最低;存在一个最优的压裂液加载速度。这些计算结果可为油水井的压裂设计提供参考。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

水平井定面射孔近井筒的破裂形态

水平井定面射孔是致密油气藏体积压裂的一种新型射孔技术,但以往的研究较少考虑射孔对近井区域裂缝起裂位置、破裂形态的调控作用,并将定面射孔的各孔道空间位置均简化为平面,忽略了定面射孔角度参数对水平井破裂压力与近井筒裂缝形态的影响。为了弥补上述不足,建立了流固耦合形式的近井筒破裂力学模型,采用基于连续损伤力学的裂缝单元表征射孔局部三维破裂位置、形态变化,开发了耦合模型有限元数值求解程序以研究裂缝起裂与扩展规律,并运用长庆油气田现场水平井射孔完井参数,定量分析了射孔转角、射角参数变化对初始破裂压力、起裂位置的影响,对比了水平井定面射孔、螺旋射孔近井筒破裂形态的差异。研究结果表明:①射孔可调控水平井破裂压力及初始破裂位置,随射孔转角、射角改变,孔道破裂压力变化显著,初始破裂会产生于射孔—井筒界面、孔道中部等不同位置,定面射孔器材应控制射孔射角介于15°～30°;②定面射孔通过改变孔道射流方向,增加了孔道间应力干扰,能够有效降低水平井破裂压力2.0～3.5 MPa;③定面射孔能够引导和调控近井筒裂缝走向,形成垂直于水平井筒的初始破裂面、避免螺旋射孔导致的近井筒裂缝扭曲,提高了水平井近井筒裂缝系统的完善程度。结论认为,所建立的近井筒破裂力学模型可以模拟水平井射孔—近井筒动态破裂过程,模型计算结果与现场测试数据具有较好的一致性。