页岩气“井工厂”开发关键技术

为了提高页岩气的开发效率,降低开发成本,减少对环境的影响,一个井场钻多口井进行批量化作业的"井工厂"开发模式在北美应用越来越广泛。为此,在国内外文献调研的基础上,分析了"井工厂"开发的特点及现状;介绍了主要的关键技术,包括井场部署、井组优化设计、可移动钻机、批量化作业、井眼轨迹控制、同步压裂、微地震监测、钻井液循环利用和压裂液回收利用。这些关键技术的应用对我国页岩气高效开发具有一定的借鉴意义。     

页岩气井压裂技术及其效果评价

页岩气作为一种重要的非常规能源,目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。目前页岩气井常用的压裂技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂、重复压裂和同步压裂等。此外CO_2和N_2泡沫压裂也日益得到人们的重视。从压裂液、压裂方式和裂缝监测技术及效果评价方面对页岩气压裂技术进行了介绍。     

页岩气“井工厂”钻井技术现状及展望

"井工厂"技术可以缩短建井周期,降低钻井成本,大幅度提高资源及设备利用率,在页岩气等低渗透、低品位非常规油气资源开发中具有显著的技术优势,并在北美页岩气开发中获得成功应用。在国外文献调研的基础上,介绍了国内外"井工厂"钻井技术现状,详细分析了页岩气"井工厂"关键技术,总结了"井工厂"钻井技术的特点,并指出国内现有的技术储备、配套设备及工具等还不能完全满足"井工厂"作业的需求,还没有形成一套完整的"井工厂"施工及评价标准。因此,建议树立全过程成本控制理念,吸收我国海洋平台钻井技术和致密气藏"井工厂"开发模式的成功经验,针对性地开展个性化工具及配套技术的研发,尽快形成我国页岩气"井工厂"钻井技术的行业标准和钻后评价体系。     

新型“井工厂”技术开发页岩气优势探讨

页岩气是资源量巨大的非常规资源,但其储层孔隙度与渗透率较低,导致气井单井产能低、开发难度高、生产投入大、投资风险高、经济效益差、对环境冲击大等负面影响。因而传统的钻井施工流程已不能满足其开发要求。为此,"井工厂"技术应运而生,介绍"井工厂"技术和特点,通过总结国内的实践探索对该技术的优势进行探讨,得出"井工厂"技术不仅能减少非作业及作业时间,且具有能显著降低勘探开发成本和环境压力等优点,对我国目前页岩气的开发探索至关重要。     

涪陵地区页岩气山地“井工厂”钻井技术

涪陵页岩气田地处山地,环境复杂,井场面积受限,钻前与钻井施工组织难度大、成本高.为此,借鉴国外页岩气工厂化流水作业理念,针对涪陵山地特点及页岩气地质与开发特征,开展了涪陵山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井间快速移动钻机改造、工厂化钻井作业流程设计、批量化作业方案设计等方面的研究,形成了适应涪陵山地特点的页岩气"井工厂"钻井技术.在JY30和JY28平台的应用表明,涪陵地区页岩山地"井工厂"钻井技术具有提高钻机作业效率、缩短建井周期、提高资源综合利用率和降低废液排放量等技术优势,并保障了涪陵页岩气井4井式平台当年完成建平台、开钻、完钻、压裂试气和投产目标的实现,对国内类似页岩气区块的开发具有借鉴意义.      

威远区块页岩气“井工厂”钻井技术

威远区块地表为低山丘陵地貌,交通运输不便,增加了钻井成本,且钻井平台周围有居民散居,导致井场建设和钻井过程中在健康、安全和环保方面面临巨大挑战。为此,针对威远区块的地貌特征及该区块的页岩气开发特点,开展了山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井眼轨迹控制、丛式井组防碰设计、TI-350T全液压深井智能钻机应用和"井工厂"钻井作业流程设计等方面的研究,形成了高效的页岩气"井工厂"钻井技术。该钻井技术在威204H11平台进行了应用,平均机械钻速达到7.13 m/h,钻机井间运移仅需2.0 h,钻井液利用率达到80%以上,大大减少了非钻井作业时间、降低了钻井成本。应用表明,该"井工厂"钻井技术可为国内其他类似页岩气区块的高效开发提供借鉴。      

井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用

通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。      

页岩气“井工厂”水平井组防碰技术研究

随着"井工厂"钻井模式在页岩气开发中的广泛应用,传统的邻井距离计算方法和Wd W误差模型已经不能满足现场对井眼防碰的要求。针对无线随钻测量工具MWD的特点,详细分析了测量误差源,并给出了相应的误差源权函数。基于数理统计理论,将每个误差视为独立的误差源,建立了误差分析模型,探讨了轨迹空间位置不确定性协方差矩阵的构建方法,并以此为基础,推导了误差椭球公式。根据长宁区块的实钻数据进行了井眼轨迹防碰计算分析。分析结果表明,误差分析模型能够更直观地展示比较井和参考井的相对位置,更精确地计算邻井的相碰概率。研究结果可为今后页岩气"井工厂"的防碰分析提供参考。     

涪陵页岩气开发“井工厂”钻机现状及发展

针对页岩气"井工厂"的高效开发模式及关键技术,在详细阐述国外"井工厂"钻机技术特点的基础上,介绍了国产钻机在涪陵页岩气示范基地的应用现状,分析了国产钻机在"井工厂"作业中的不足,梳理了国内钻机制造厂商对钻机全方位高效移运技术和钻机自动化升级改造技术的探索研发情况,提出了适合我国今后页岩气开发的"井工厂"钻机一体化解决方案,从而形成适合我国页岩气开发特色的"井工厂"钻机技术。最后指出了页岩气"井工厂"钻机的发展趋势和钻机自动化发展重点。     

庄5井压裂后效果评价

根据压裂缝井试井理论，采用试井分析方法对庄5井压前压后试井资料进行了对比分析。结合压裂施工工艺及压后压降曲线分析，评价了庄5井压裂层段的压裂效果，得到了造成该井压裂效果不佳的原因主要有：压裂液对地层造成了一定伤害；压后裂缝半长短，说明地层没有完全压开；地层物性变差；地层存在出水现象等，为该井的合理开发和制定下步增产措施方案提供了参考依据。     

威远页岩气藏加砂压裂困难井影响因素研究

威远构造龙马溪组页岩气藏具有低孔特低渗、天然裂缝发育、页理层理结构等特点,储层改造难度 大。针对威远构造海相页岩储层完井特征,形成了以水平井桥塞分段体积压裂为主体的改造技术。实践表明页岩 加砂压裂存在不同程度的加砂困难,部分井段存在低排量、高泵压、加砂敏感等一系列工程技术难题。统计前期加 砂困难井段储层特点、压力响应特征、加砂量、砂比、粉砂占比、加砂难易程度等加砂特征将困难井进行影响因素分 类。结合地质特点分析得出页岩加砂压裂施工困难的主要影响因素是天然裂缝破碎带、缝宽不足、净压力控制和 首段破裂压力高。在综合分析的基础上提出了针对性的技术手段,为后期页岩压裂设计的再优化和现场施工提供 了技术指导。     

垂直射孔井地应力及破裂压力研究

一般水力压裂井施工前都进行了射孔作业,不同的射孔参数可能会对压裂施工和压后产能产生不同程度的影响。应力分析是进行这类研究的基础,文章在国内外相关应力分析研究的基础上,运用解析方法研究了射孔后孔眼围岩的地应力分布,通过应力分布计算,结合抗拉破坏准则,对垂直射孔井水力压裂破裂压力进行了分析,得到了孔眼围岩应力分布和垂直射孔井水力压裂破裂压力的定性认识,可以为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的指导。
     

页岩人工裂缝应力敏感评价方法

页岩储层具有低渗致密、无压裂不产气的特点,需要大型压裂改造产生易于气体流动的人工裂缝。为了定量化研究页岩人工裂缝应力敏感性,通过室内相似物理模拟实验,分析了人工裂缝宽度、渗透率、孔隙度随有效应力的变化规律。研究表明:无支撑人工裂缝初始渗透率相差不大,应力敏感变化规律一致,岩心渗透率提高幅度随应力的增加迅速下降,页岩造缝岩心应力敏感性极强;裂缝加入支撑剂后,初始渗透率相差较大,应力敏感性变弱,裂缝导流能力增加巨大;支撑剂破碎后有部分发生了弹性变形,对裂缝表面起到了较好的支撑作用。     

美国典型页岩油气藏水平井压裂技术

页岩油气藏开发促进了北美石油经济的复苏,影响了国际油气供需。水平井分段压裂技术是推动页岩油气产量快速增长的主要手段。介绍了美国巴肯、鹰滩和巴奈特3个实现规模化生产的页岩油气藏水平井压裂技术及其应用,分析了水平井分段压裂优化设计影响因素。调研结果可为中国类似资源储层改造提供参考。     

页岩气藏多段压裂水平井产能预测模型

页岩气已成为非常规能源开发的焦点,然而目前对于页岩气井产能模型的研究较少考虑气体吸附(或解吸)、扩散效应及压裂改造前后储层物性差异的影响。为研究页岩气藏多段压裂水平井的产能递减规律,根据页岩气的线性渗流特性,利用综合考虑气体非稳态窜流、扩散及吸附(或解吸)影响时的压力控制方程建立了矩形封闭地层多段压裂水平井渗流模型,运用Laplace变换求得了模型的解析解并利用Stehfest数值反演算法计算绘制了实空间内的产能递减曲线。根据产能典型曲线划分了流动阶段并进行了产能递减规律分析。研究表明:裂缝导流能力、裂缝系统储容比、窜流系数、压裂改造区宽度、吸附相关参数及扩散相关参数对气井产能存在不同程度影响;压裂改造区对气井产能的贡献较未改造时更大。提出了适用于气井的产量预测方法,实例计算结果证明该模型可用于多段压裂水平井的产能预测分析。     

压裂酸化中选井选层的模糊物元评价分析

本文应用模糊物元评价法,对压裂酸化中选井选层进行了分析,结果与其它方法一致,并与实际相符。     

气体钻井中泥页岩地层遇水时的井壁稳定性研究

常规钻井液钻井中,水在正压差、毛管力和化学势等作用下进入泥页岩发生井壁失稳,而气体钻井除了自身的力学失稳外,主要在毛管力作用下吸收下部地层水造成泥页岩地层井壁失稳。因此,随着气体钻井技术的发展,在钻遇下部地层出水后,泥页岩地层的井壁失稳机理值得研究。从分析气体钻井条件下泥页岩吸水扩散系数、吸水膨胀系数和吸水后的力学参数变化入手,结合建立的力学化学耦合模型,紧紧抓住气体钻井和水基钻井液钻井的不同点,使得该模型能较好地运用到气体钻井泥页岩井壁稳定性的分析中,并通过DY1井气体钻井实践验证了文中的模型。     

压裂酸化选井选层中的变权评判方法研究

首先通过求解模糊综合评判的逆问题,得到各因素对压裂酸化选井选层影响的重要程度,然后对比分析了当某一因素缺少时变权和常权选井结果与现场实际情况的贴近程度,发现变权评判结果比常权评判结果更合理。通过对比不同因素缺少时变权评判结果,发现缺少的因素越重要,评判结果与现场实际符合程度越低。     

深层压裂气井的动态产能评价

气井产能评价采用多点稳定流动测试方法，需要较长的稳定流动测试时间，而且经常由于地质条件等原因而得不到正确的能成线性关系的数据。瞬时IPR曲线能大大地缩短测试时间且结果准确，但只考虑了均质无限大地层，且气藏为均匀介质、各向同性、圆形封闭的非裂缝气藏。为解决以上缺陷，扩展了瞬时IPR曲线的应用领域，针对深层水力压裂气井，采用有限导流垂直裂缝渗流模型，对地层中气体渗流采用拟压力方程，并考虑气体湍流效应及裂缝井的表皮因子，通过对Fredholm积分方程的数值求解得到井底压力和流量关系，从而生成有限导流垂直裂缝井的瞬时IPR曲线和瞬时AOF曲线，并对气井产能进行了更加准确地预测。实例表明，提出的扩展瞬时IPR曲线能够对有限导流垂直裂缝井进行产能评价，既能够应用于不稳定有限导流垂直裂缝井，也适用于其他的试井模型。     

体积压裂水平井的页岩气产能预测新方法

页岩气是典型的非常规油气藏,需借助水平井压裂技术形成高导流人工裂缝进行开发.由于支撑剂的沉降作用,人工裂缝渗透率存在各向异性;同时,近井筒附近气体的汇集作用以及水平井筒偏心所引起较大的压降对页岩气产能的影响也不容忽略.传统的三维隐式差分法,一方面需要结合其他时刻的产能数据,另一方面需要对整个三维空间进行网格离散而变得异常复杂,而且时间步长的取值对其精度影响也较大.在三孔块状模型基础上,建立了考虑页岩气解吸、扩散、人工裂缝各向异性和井筒表皮影响的页岩气产能模型.利用拉普拉斯变换,将空间三维转化为平面二维问题,消除时间变量影响,结合隐式差分法,获得拉普拉斯空间解,最后运用Stehfest数值反演获得产能数值解,并对各种产能影响因素进行分析.该方法对页岩气开发具有一定指导意义.