页岩气藏加密井压裂时机优化——以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例

加密井的压裂时机直接影响着页岩气藏最终的开发效果。为了有效地指导页岩气藏加密井部署与压裂施工,基于离散裂缝网络模型、有限差分模型及有限元模型,提出了一套页岩气藏加密井压裂时机优化方法：根据页岩气田开发现状及井网加密需求,系统考虑储层非均质性和天然裂缝发育特征,建立渗流—地质力学耦合条件下四维地应力演化及复杂裂缝扩展的多物理场模型,进而模拟加密井水力裂缝扩展形态、加密井及井组开发效果,最终优选出加密井最佳的压裂时机。以四川盆地涪陵页岩气田X1井组为例,利用该优化方法研究了加密井压裂时机和施工参数对其复杂裂缝扩展形态、单井及井组产能的影响规律。结论认为：①该优化方法能够有效模拟老井生产过程中储层物性及力学状态变化,预测压后产量变化,优选加密井压裂参数及压裂时机;②当加密井射孔簇间距减小、每簇施工液量增大时,水力压裂改造体积、裂缝密度增大,压裂后产量提高,但射孔簇间距过小、每簇施工液量过大时,则有可能会导致分支裂缝串通和重叠,降低压裂液效率、影响压裂后产能;③压裂时机越晚,加密井井筒附近分支裂缝越密集,但改造体积越小、初期产量越低;④当目标井组生产36个月进行加密井压裂时,井组累计页岩气产量最高、开发效果最优。     

页岩气水平井桥塞分段压裂超压砂堵处理技术

桥塞分段压裂是页岩气水平井开发的主导技术之一,但受储层特性以及施工决策等因素的影响,超压砂堵很难避免。分析解堵机理,依据井筒中有无高粘度液体以及顶替是否完成将砂堵分为8种类型;结合页岩气储层地质、工艺特点,提出了采用疏通老缝和压开新缝的解堵方法。     

涪陵页岩气藏开采动态地应力演化规律研究

涪陵页岩气田储层孔隙压力和地应力随着页岩气开采不断演化,使得新井的钻井及压裂地层应力环境与在产老井存在明显差异,准确评价老井压后生产过程中的动态地应力演化规律对后期新井部署和压裂改造设计具有重要意义。针对该问题,文章综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然裂缝等的非均质性和各向异性,并基于页岩气藏老井压后开采储层四维地应力演化方法,以四川盆地涪陵页岩气L-Z立体井组为例,建立了渗流—应力交叉耦合的动态地质力学模型,模拟了该井组老井压裂复杂裂缝扩展及压后长期开采四维地应力动态演化,研究发现：在67个月的开采时间段内,孔压和地应力不断降低;孔压和地应力的变化集中分布在各生产井轨迹周围,同时受到压裂改造范围的影响;在老井当前改造范围下,压后开采横向波及范围约为压后生产段改造范围的1.6倍,纵向波及范围基本与压后生产段纵向改造范围相等。研究成果为涪陵页岩气立体化新井压裂开发提供了有效的理论与技术支撑。     

页岩气储层四维地应力演化及加密井复杂裂缝扩展规律

页岩气储层天然裂缝发育,非均质性和各向异性强,储层压力、地应力等地质力学参数随着页岩气开采不断演化,使得老井与加密井裂缝扩展存在明显差异,这对后期加密井部署和压裂改造设计具有重要影响。综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然裂缝等的非均质性和各向异性,提出了一套基于储层四维地应力演化的页岩气藏加密井水力压裂复杂裂缝扩展模拟方法,建立了气藏渗流-地质力学耦合的水力压裂复杂裂缝交错扩展模型,并通过现场试井数据、压裂施工参数、微地震监测数据等进行验证。以四川盆地X1页岩气井组为例,开展了页岩气储层长期开采过程中四维地应力动态演化及其对加密井复杂裂缝扩展的影响规律研究,研究结果发现：目标区域长期开采后,老井附近储层三向地应力均减小,但水平两向主应力差和垂向应力差增大,且地应力差增大程度在老井井筒处最大,越靠近加密井处则越小;受地层应力状态变化影响,加密井水力压裂复杂裂缝扩展规律与老井相比存在明显差异,相比老井,加密井水力压裂裂缝在井筒附近较复杂,越靠近老井越简单。     

涪陵焦石坝区块水平井组拉链压裂实践与认识

涪陵页岩气田具有不同于北美页岩气区的地面和地下地质条件,山地环境下多井压裂工程设计及现场施工如何组织运行,成为实现该区域页岩气经济有效开发的关键环节。结合涪陵国家级页岩气示范区建设需求,在高效产建模式下形成了基于地质工程一体化理念的拉链压裂整体参数设计技术及运行模式。围绕全面提高页岩气单井产能,针对焦石坝区块山地"井工厂"作业需求及特点,通过压前关键地质因素识别分析、平面—横向—段间多层次工程参数设计、现场施工动态调整等方面开展工艺参数优化,创新了以交叉立体布缝为核心的拉链压裂整体参数设计技术。实现了焦石坝区块页岩气地质工程一体化开发、单井—井组批量化施工,现场推广应用200余口井累计4000余段,在增加水平井组产量、全面提高压裂时效、降低综合成本等方面效果显著,为涪陵页岩气田一期50×108m3产能高速高效建成提供了有力技术支撑。     

适用于盐间非砂岩油藏措施改造的压裂液研究

分析了清水压裂液在盐间非砂岩油藏压裂施工中存在的问题,针对其不足,通过对基液粘度、成胶时间、抗剪切性能、残渣含量、破胶液表面张力、与地层水配伍性、流变性等方面进行性能评价,确定了适用于该类油藏压裂的饱和盐水压裂液。     

建南地区志留系储层压裂改造分析

建南地区志留系砂岩储层温度100～120℃,井深3500～5500m,储层岩石较为致密,压裂施工具有高破裂压力、高闭合应力的特点,难度较大。通过对建26—1井龙马溪组、韩家店组两次施工进行分析,对比建深1井韩家店组小型压裂及两次压裂施工情况,提出了建南气田志留系储层下步措施改造思路。     

建南气田志留系储层压裂改造技术研究

建南地区志留系砂岩储层温度具有高温、高压、超深、致密的特点,通过对储层深入认识,分析得出深层致密砂岩压裂改造关键点,结合室内研究和以往志留系储层施工经验总结,最终形成了一整套适应于志留系深层致密砂岩气藏的压裂改造技术,在建志1井现场应用获得成功,为志留系储层的下步压裂开发打下了良好基础,同时对国内同类型的深层致密砂岩压裂改造也具有重要指导意义。     

环境友好型防垢剂DH-1的合成及其性能研究

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸甲酯(Mac)为单体合成了马来酸酐-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MA-AA-Mac)三元共聚物。通过正交试验优化得出的最佳合成条件为:r(MA):r(AA):r(Mac)为1:0.8:0.6,引发剂用量的质量分数为单体总用量的8%,反应温度为85℃,反应时间为4h,在此条件下合成的共聚物防垢率为87.61%。将所合成的MA-AA-Mac共聚物与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)以n(MA-AA-Mac):n(HEDP)为4:6复配得效果较好的防垢剂DH-1。试验表明,DH-1对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶具有较好的阻垢性能。     

醇基压裂液的研究与应用

以低分子醇类配制的醇基压裂液,应用于低渗透致密气藏可促进返排,有效解除水锁,增加气井产量。分析了低分子醇类对羟丙基胍胶分子(HPG)溶胀及交联的影响机理,研制了专用增溶剂和交联促进剂,实现了HPG配制醇基压裂液,醇含量可达20%(w),性能优良。该体系在JN气田致密砂岩储层成功应用,效果明显优于同类储层邻井。