支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺

水力压裂是一项高投入、高产出、高风险的复杂系统工程,其高风险体现在施工成功和施工效果上.从人工裂缝的形成来看,有三大因素制约施工①近井裂缝扭曲;②主体裂缝宽度不够;③液体滤失过大,动态缝的空间不足.而近井裂缝扭曲对施工成功的影响最大,需要在实践中探索和创新一种工艺,从而消除或降低近井裂缝扭曲,确保施工成功.通过近年来不断摸索、总结和借鉴,我们已初步形成了一种新的压裂工艺--支撑剂段塞冲刷,该工艺根据测试压裂分析的近井裂缝摩阻数据,科学合理地进行段塞冲刷设计,并实时分析评价段塞冲刷的效果,合理调整携砂液阶段的砂浓度和砂量,并最大限度地提高施工砂浓度,确保施工成功和施工效果.文章介绍了近井裂缝扭曲摩阻的成因、判别和解决办法,并举例说明段塞冲刷工艺在水力压裂中的应用情况以及支撑剂段塞冲刷对压裂施工效果的影响.     

支撑剂段塞技术在大位移斜井压裂中的应用

石油界一直十分关注大位移斜井压裂中的近井简效应问题。文中对近井筒效应、支撑剂段塞减小近井筒效应的机理、支撑剂段塞参数的选取等问题进行了阐述：支撑剂段塞技术在中原油田大位移斜井压裂中进行了应用，取得了较好的应用效果，展示了良好的应用前景。     

水力压裂中近井筒效应分析及支撑剂段塞技术在中原油田的应用

中原油田定向斜井和长井段射孔井日益增多，使近井筒效应成为影响水力压裂施工成败的重要因素，通过采用支撑剂段塞技术，有效地降低了压裂砂堵的风险，提高了压裂施工的成功率。文中对近井筒效应进行了分析，并介绍了降排量测试方法及支撑剂段塞技术在中原油田的应用情况。     

支撑剂在三维裂缝中的运移分布计算

综合应用流体力学、渗流力学、输砂力学和流体热力学等理论,分析支撑剂在三维裂缝中的运移分布规律,建立了一会考虑缝高变化时支撑剂运移分布的数值计算模型,并利用该模型进行了实例计算。该模型和方法能满足三维压裂设计的工程计算需要。     

支撑剂在三维裂缝中的运移分布计算

综合应用流体力学、渗流力学、输砂力学和流体热力学等理论,分析支撑剂在三维裂缝中的运移分布规律,建立了一套考虑缝高变化时支撑剂运移分布的数值计算模型,并利用该模型进行了实例计算。该模型和方法能满足三维压裂设计的工程计算需要。     

支撑剂段塞颗粒大小优选研究

段塞技术是对付早期油气井砂堵的有效工艺措施之一，而优选段塞颗粒大小对于降低滤失、削减裂缝条数来说至关重要。通过引入裂缝允许支撑剂进入的准则，分析了优选段塞颗粒大小时需要考虑的问题：段塞颗粒大小对降滤效果的影响；阻力多裂缝的吃砂宽度；天然裂缝的动态宽度大小，主要根据地应力剖面真实计算天然裂缝的开启宽度。而地应力大小的对比对于天然裂缝的开启宽度具有制约作用。新疆油田已经成功压裂20余口井的实践表明，克拉美丽气田由于储层应力剖面的特殊性，40～70目支撑剂段塞使用比较广泛且有效，而70～140目颗粒段塞则效果不理想。     

巴喀深井致密砂岩气藏压裂改造技术实践

巴喀致密气藏具有低孔、低渗、地应力高且变化大、天然裂缝发育程度不均匀等特点。射孔后无自然产能或自然产能很低。针对气藏的特征及压裂的难点,开展了有针对性的压裂工艺技术研究和现场试验,单井日增产量明显提高,压裂改造取得了一定的效果。     

支撑剂嵌入对水力压裂裂缝导流能力的影响

根据室内实验,对蒙纳尔钢片、砂岩岩心板和泥岩岩心板在相同的铺置浓度和相同的裂缝闭合应力下的缝宽、渗透率以及导流能力进行了比较,就支撑剂嵌入对于裂缝宽度、渗透率以及导流能力的伤害等影响做了详细的研究。研究发现,支撑剂在裂缝闭合后将不可避免的嵌入到岩层中,砂岩纯度越高,其嵌入越小,从而对于支撑裂缝缝宽和导流能力影响越小,泥质含量越高,则其嵌入越严重,支撑裂缝的导流能力损失就越大;而对于蒙纳尔钢片几乎没有嵌入,其导流能力跟嵌入几乎没有关系。     

薄煤层水力裂缝宽度变化对支撑剂运移的影响

水力压裂仍是低渗透性储层提高渗透性且获得经济产能的主要途径,尤其针对薄煤层,不同裂缝宽度裂缝内支撑剂运移规律受多个因素影响。文中采用数据建模、数值模拟和工程试验的方式,研究了压裂液参数、支撑剂参数对不同裂缝宽度支撑剂的铺砂面积和有效支撑裂缝长度的影响。结果表明：裂缝宽度影响和制约了支撑剂的运移,对于裂缝较发育且缝宽较宽储层,提高施工排量、压裂液黏度和优化支撑剂粒径与砂比,能有效地增大裂缝内支撑剂的铺置面积和有效裂缝长度。针对裂缝不发育且裂缝宽度较小储层,优化支撑剂的粒径和砂比,有利于增大裂缝的有效支撑裂缝长度。针对薄—中厚煤层,采用“高前置液占比、小粒径支撑剂、低砂比、短段塞式加砂方式”,能够有效提高其压裂波及范围和有效支撑效果,研究成果成功应用于贵州薄煤层煤层气开发。     

压裂支撑剂新进展与发展方向

压裂支撑剂是油气储层改造中用来支撑压裂人工裂缝的一种关键材料,是提高压裂成功率和大幅提高改造效果的关键。国外近年来研发了一系列新型支撑剂,值得我们学习借鉴。笔者分析了压裂支撑剂的应用现状,总结了压裂支撑剂的最新进展及现场实验情况,包括高强度低密度支撑剂、高导流支撑剂、多功能支撑剂和智能支撑剂。结合我国油气勘探开发趋势,提出了压裂支撑剂的科技攻关和技术发展方向。围绕这些方向进行研究,尽快形成适应于我国油气储层的压裂支撑剂技术,对于提高油气产量,保障国家能源安全具有重要意义。      

水平管段塞流持液率的试验统计分析

对水平管段塞流持液率进行了试验研究。通过对试验结果的统计分析可以得出:①可以利用段塞流持液率的波动情况来确定液塞频率。②在段塞流动中,当气相折算速度和液相折算速度相差不大时,持液率概率密度函数呈双峰分布;当液相折算速度不变时,随着气相折算速度的增大,持液率概率密度函数第2峰值逐渐减小,直至消失而变为单峰分布;利用这一特征可初步确定段塞流动中气、液相流量相对大小。③折算速度的变化会引起液塞持液率的变化,液塞持液率随气相折算速度的增大而减小,随液相折算速度的增大而增大。     

三元复合驱注入段塞组合物理模拟实验研究

选取分子量为1200万、2000万的聚合物，通过室内物理模拟实验，研究三元复合驱注入段塞组合、浓度、大小对驱替效果的影响。实验结果表明：在化学剂用量相近时，高浓度小段塞的采收率比低浓度大段塞高，高分子量聚合物的驱油效果比低分子量聚合物更明显。不同前置和后续段塞优化驱油实验的结果表明，把聚合物、碱、表面活性剂拆分成双段塞(聚合物、碱 表面活性剂)分注比整个三元体系作主段塞单段塞合注采收率高；在碱、表面活性剂用量不变的情况下，注入的聚合物前置段塞(0．1～0．3PV)增大对改善驱油效果有利，前置段塞聚合物浓度应不低于1．2g／L；后续段塞大小一般选择0．2PV，在聚合物浓度不变时．后续段寒大小变化在一定范围内对驱油效果影响不大。图1表4参6     

抽汲井段塞流解释方法

克拉玛依油田石西12井等采用抽汲井作业,考虑到抽汲井井底压力变化特殊性,依照抽汲井工作原理,建立石西12井数学模型和数值模型,通过对模型求解,得到井底压力。提出了通过流量史和压力史数据求解段塞流段井储系数的方法。在拟合地层渗透率等参数过程中,为了求解地层参数的最小二乘问题,采取拟牛顿法进行了参数反演,拟合的参数与试井软件解释出的参数进行对比,误差很小,说明建立的模型和求得的井底压力能较好地指导实际生产。     

支撑剂裂缝长期导流能力测量仪的研制

国外的长期导流测量仪器价格昂贵,且售后服务不方便,为此研制了CDLY-2006智能化长期导流能力测量仪。该仪器是按照现代仪器模块化、集成化和网络化思想而设计研制的,其自动压力加载系统采用液压泵快速加载与微量泵自动平衡控制技术,数据采集控制系统采用模块加网络解决方案,自动化程度高,性能稳定可靠。试验及应用情况表明,该仪器能在0～100MPa的闭合压力下,按要求匀速加载到各个设定压力,24～300h精确保载,压力波动范围≤0.5MPa,相同条件下平行样品检测误差≤5%,符合试验检测标准要求。     

段塞导致的混合支撑剂导流能力评价

采用API支撑剂实验装置,评价段塞颗粒对主压裂裂缝支撑剂短期导流能力的影响。实验结果表明：颗粒越小,混合支撑剂的导流能力越小;三级混合支撑剂的导流能力更低;混合方式与混合量决定了混合导流能力;混合支撑剂的导流能力必然降低。因此,应尽可能增大段塞颗粒直径,减小段塞用量,尽量避免三级支撑剂,以提高裂缝的整体导流能力。     

低渗透油藏支撑裂缝长期导流能力实验研究

结合胜利油区低渗透油藏的特征,运用FCES-100裂缝导流仪,进行了支撑剂充填裂缝长期导流能力实验,考察了不同闭合压力、支撑剂嵌入与否、不同浓度和用量的压裂液对支撑剂充填裂缝导流能力的伤害程度,分析了各种因素对导流能力的伤害机理。实验结果表明,闭合压力每增加1MPa,导流能力下降1.86μm2·cm,支撑剂的嵌入可使导流能力最多下降46.7%,压裂液残渣的伤害可使导流能力降低90%以上。提出了通过加大铺砂浓度减小各种因素对导流能力伤害程度的方法。实验结果对支撑剂的选择、压裂液的研制以及现场施工都有积极的指导意义。     

Investigation and prediction of slug frequency in gas/liquid horizontal pipe flow

The objective of this study is to phenomenologically investigate the parameters controlling slug frequency in horizontal two-phase pipe flow and to develop a predictive empirical correlation. In this study, two aspects governing slug frequency are investigated, namely the slug initiation mechanism at the pipe entrance region (entrance effect) and the flow development along the pipe (pipe length effect). Experimental results show that fully developed slugs generated under the hydrodynamic slugging mechanism have lower frequency than those generated under the terrain slugging mechanism for high Froude number conditions (N_Fr > 3). Conversely, fully developed slugs generated under the terrain slugging mechanism have frequency greater than those generated under hydrodynamic slugging frequency in low Froude number conditions (N_Fr < 3). Although the effect of the flow development along the pipe on slug frequency is a controversial issue in the literature, experimental data show its irrelevance to slug frequency over a wide range of operational conditions. However, experimental results show slug frequency decline along a pipeline in the case of very high liquid flow rate and very low gas flow rate and vice versa. Based on the understanding of the related physical parameters to slug frequency, a new slug frequency correlation is developed using a broad range experimental database. The developed multiple linear correlation accounts for 92% of the variation in the slug frequency in the experimental data. A validation study of the new correlation against an independent data set revealed an average error and standard deviation of 35% and 68%, respectively. A tuned version of the model using the model statistical coefficients' confidence intervals revealed improved validation results of 19% average percent error (outperforming existing correlations) and 62% standard deviation.     

新井边际产量计算模型及参数影响程度

针对胜利油田已进入“三高“开发阶段的现状,为了尽可能避免油田开发中的低工作效率和低效投入,从经济效益的角度出发,根据胜利油田的实际生产资料,依据盈亏平衡原理,建立了新井边际产量的模型,分析了投资、成本等经济因素和时率、递减率等开发因素的影响程度,并给出了相关的确定方法。该模型考虑了整装、断块、低渗透油藏和水平井的不同特点,对新井边际产量进行了测算验证,制作出了胜利油田新井边际产量图版。通过实例计算分析,证明其具有可操作性。     

层内爆炸压裂岩石破碎颗粒尺寸预测与影响因素分析

层内爆炸压裂是一种增产潜力巨大的油气藏改造技术,研究层内爆炸后破碎岩石粒径的大小对评价支撑主裂缝的导流能力具有重大意义。目前,在爆破工程中还没有可以直接应用的颗粒预测模型。借鉴爆破工程经验,利用能量守恒原理及岩石断裂理论建立了岩石破碎粒径的预测模型。实例计算层内爆炸压裂形成的岩石颗粒边长为1.23 mm,与工程爆破现场实践一致,表明本模型具有一定的参考性。通过对关键影响参数的分析,对层内爆炸压裂提出了一些建议。     

榆林气田水平井产能影响因素分析

榆林气田现有2口水平井,其中X_2井产能较低,开发效果不理想。在地质研究的基础上开展理论分析,选出适合榆林气田的水平井产量计算公式,结合试气结果、产能试井、生产动态、钻井工程等方面,最终得出影响X_2井产能的主要因素。