多尺度体积压裂支撑剂导流能力实验研究及应用

裂缝有效导流能力是评价压裂施工效果的主要参数,也是影响压裂增产效果的最重要因素之一。设计了多尺度裂缝导流能力实验方法,采用单一粒径和组合粒径的铺置方式,研究了闭合压力、粒径组合方式、铺砂浓度及应力循化加载条等因素对多尺度主裂缝及分支缝内支撑剂的导流能力变化的影响。实验研究结果表明:随着闭合压力增加,大粒径支撑剂与小粒径支撑剂的导流能力差距逐渐变小,主裂缝及分支缝内支撑剂导流能力逐渐降低,而且这种降低趋势存在明显的转折点。组合粒径铺置条件下,主裂缝及分支缝内支撑剂组合均存在最优的组合方式。主裂缝及分支缝内支撑剂铺置砂浓度越高,导流能力也越高;随着闭合压力增大,高浓度铺砂与低浓度铺砂条件下的导流能力差距逐渐变小。应力加载破坏对支撑剂导流能力的影响是不可逆的。现场应用表明,在满足压裂工艺要求前提下,通过支撑剂组合方式及加砂方式的合理优化,可有效提高裂缝导流能力及压后产量。研究结果为体积压裂方案优化及现场施工提供基础数据依据。      

水力喷射孔内射流增压规律数值模拟研究

水力喷射压裂过程中,高压射流会使水力射孔孔道内压力高于环空压力,形成孔内射流增压.孔内射流增压值是进行地面泵压预测和套管压力控制的基础.由于受到实验条件的限制,地面很难获得实际工况下的孔内射流增压值,因此,文章采用计算流体力学(CFD)方法,建立了二维水力喷射流场物理模型,模拟得到了实际 工况下水力喷射孔内射流增压值以及喷嘴压降、环空围压和入口面积比对孔内射流增压的影响规律.结果表明,在实际施工参数条件下,孔内射流增压值可达10.7～12.5 MPa;喷嘴压降和入口面积比是影响孔内射流增压的两个主要因素,而环空围压对孔内射流增压没有影响.     

注CO_2井筒温度压力预测模型及影响因素研究

为了提高注CO2驱替效率及驱替成功率,开展了影响驱替效率的井筒压力温度分布及影响因素研究。针对CO2特殊的物理性质,选用基于赫姆霍兹自由能的Span-Wagner状态方程,将井筒传热、压力与CO2物性参数耦合迭代计算,建立了注CO2井筒温度压力分布的数学预测模型。该模型能够预测井筒温度压力及其他物性参数,应用该模型预测井筒各点温度压力,并与江苏草舍油田草8井现场2次实测结果对比,其温度误差均小于1%,压力最大误差不超过1.6%,表明该模型能够满足现场应用要求。利用该模型可以研究注入温度、注入压力、注入速度及注入时间等工艺参数对井底压力温度的影响规律,实现系统敏感性分析。研究表明,建立的模型具有很高的精度,对提高CO2驱替效率具有指导作用,并适用于(超临界)CO2钻井、压裂过程中井筒温度压力预测及影响因素分析。     

致密砂岩油藏体积压裂簇间距优化新方法

为了增大致密砂岩油藏体积压裂改造体积,需要对水平井分段压裂射孔簇间距这一关键参数进行优化。一般基于诱导应力分析进而优化簇间距的方法,存在无法与实际泵注程序有效结合的问题,也就不能有针对性的优化簇间距。基于有限元方法,借助ABAQUS软件,建立转向裂缝起裂扩展模型,以天然裂缝开启准则和临界转向簇间距为优化标准,结合实际泵注程序,综合考虑诱导应力和缝内净压力的耦合效应,形成了簇间距优化方法。研究认为,在诱导应力的作用下,存在一个可使主应力发生反转的临界转向簇间距,且随着施工排量的增加,该临界转向簇间距也越大;当簇间距取该临界值时,储集层水平主应力较为接近,主裂缝沟通天然裂缝起裂转向,最易形成复杂裂缝,这可作为优化簇间距的一个标准。现场应用表明,在依据该方法优化的簇间距下,主裂缝可沟通天然裂缝起裂转向,增大改造体积,改善致密砂岩油藏体积压裂效果。     

致密砂岩水平井组同步压裂过程中诱导应力场变化规律

水平井组同步压裂过程中多井多裂缝导致的诱导应力对压裂设计、复杂裂缝的形成有重要影响,但目前对诱导应力场变化规律的研究相对较少。为此,建立了双井多缝诱导应力场数学模型,并利用线性叠加原理和矢量表征方法,得到了不同裂缝参数及井距时两井中间位置处诱导应力场的变化规律。研究发现,布缝方式、裂缝宽度、裂缝长度和井距对诱导应力场的影响程度各不相同:诱导应力场对裂缝长度与井距的变化最为敏感;相邻两井中间位置处产生的诱导应力最大,井筒井壁位置产生的应力最小,欲使压裂裂缝转向形成复杂裂缝系统,需要布缝方式、裂缝长度、裂缝宽度与井距相互匹配。大牛地气田DP43井组现场井下微地震监测结果证实了上述研究成果,从而也解释了水平井组拉链式布缝同步压裂可以获得高产的原因。水平井组诱导应力场变化规律的清楚认识,为致密砂岩水平井组合理设置井距与优化压裂设计方案提供了依据。      

致密储层压裂液稠化剂损害实验评价方法

稠化剂作为水基压裂液中最主要的添加剂,关系到压裂液的增稠、流变、损害等性能,影响压裂效果.定性分析稠化剂对储层损害的原因及程度,探讨其损害机理极其重要.选用渗透率为0.164× 10-3～0.386×10-3 μm2的砂岩气藏岩心为实验岩心,通过对实验液体的分解处理,结合常规流动实验手段和平行岩样比对方法,设计了研究压裂液稠化剂对储层损害机理的新方法,定性评价了胍胶压裂液中稠化剂分子引起的储层损害.研究结果表明:充分返排情况下,胍胶压裂液滤液仍会对储层造成42.2％的总损害,其中稠化剂分子引起的损害占总损害的53.8％,是胍胶压裂液对储层损害的主要因素;稠化剂分子引起的损害中,滤饼损害达到76.3％,而岩心基质损害仅占23.7％;岩心基质损害与喉道半径大小及其分布存在较好的相关性,是不可逆的永久损害,很难恢复.     

鄂尔多斯盆地水平井多级滑套分段压裂技术

鄂尔多斯盆地大牛地气田和红河油田长水平段裸眼水平井分段压裂时,存在长水平段一次性分隔、裂缝发育与井径扩大井段的有效封隔等问题,针对其地质条件、裂缝发育情况及井眼轨迹与井径变化情况,研制了裸眼水平井多级滑套分段压裂工具,形成了裸眼水平井多级滑套分段压裂技术。该技术在鄂尔多斯盆地20余口水平井进行了应用,共完成了200段的压裂施工。应用结果表明:包含裸眼水平井多级滑套分段压裂工具的完井管柱下入顺利,封隔器封隔有效,滑套打开成功率100%,压裂后增产效果良好。这表明裸眼水平井多级滑套分段压裂技术可以解决大牛地气田和红河油田长水平段裸眼水平井分段压裂中存在的问题,可在鄂尔多斯盆地进行大规模推广应用。      

含油污泥热解技术研究进展

含油污泥是石油工业的主要污染物之一,其处理一直是油田以及石油企业的难题,如果处置不当,将造成严重的环境污染。热解技术是一种在无氧或缺氧的条件下,将油泥中的重质组分转化为轻质组分,并加以回收的新的含油污泥处理技术,可以更为彻底地处理含油污泥,且具有二次污染程度小、能量可回收利用的特点,是一种应用前景较广的处理方法。本文对国内外含油污泥热解技术的研究进展进行了总结,并重点介绍了温度、加热速率、停留时间、热解催化剂对于含油污泥热解效果及产物的影响,同时还阐述了热解动力学模型的拟合方法,分析了热解能量流动过程以及目前工业中应用比较广泛的热解设备,并指出未来含油污泥热解技术可能的发展方向,以期对含油污泥热解技术的发展提供参考。     

纳米材料改善压裂液性能及驱油机理研究

为给研发功能性压裂液提供理论依据,在纳米尺度(50 nm)对SiO2进行C8和季铵盐(QAS)修饰,合成了疏水纳米材料SiO2-C8和疏水带电纳米材料SiO2-QAS,评价了SRFP型聚合物清洁压裂液分别加入SiO2,SiO2-C8及SiO2-QAS等3种纳米材料后的配伍性、稳定性及综合性能;利用量化模拟手段,建立了纳...     

干热岩热储体积改造技术研究与试验

干热岩的岩性、力学特性和开发利用方式与常规油气资源相比差异较大,其储层改造不能直接采用页岩油气与致密砂岩油气压裂技术,需要研究适用于干热岩的改造技术。为此,利用井下花岗岩岩心和大尺寸露头岩样,采用高温测试和真三轴物理模拟系统,测试分析了高温岩石力学特性,模拟研究了裂缝起裂与扩展形态特征,分析了高温下花岗岩的脆塑性、岩石破坏特性以及天然裂缝对裂缝破裂压力、扩展路径和形态的影响特征,提出了“低排量热破裂+胶液扩缝+变排量循环注入”体积改造技术,并进行了现场试验,验证了室内研究结果。研究表明,花岗岩在高温下塑性强、脆性差、水平应力差大,岩石以张性和剪切混合破坏为主,天然裂缝和温差效应可显著降低破裂压力、提高裂缝复杂性与改造体积。研究结果对于干热岩热储高效开发具有较好的指导作用。