暂堵转向压裂技术用暂堵剂研究新进展

暂堵转向压裂技术适用于不同地层条件下的储层改造,现已在国内取得广泛应用。根据不同作业地层的特点选择合适的暂堵剂暂封堵目的层内高渗孔道是该技术的关键,有必要加深对现有各类压裂用暂堵剂的认识以便在应用时能够做出正确选择,因此,结合压裂用暂堵剂的国内外研究现状,提出可从固体、液体、气体这三种不同的物质状态出发,根据压裂暂堵剂在实验条件下表观形态的不同将其分为固体暂堵剂、液体暂堵剂和泡沫暂堵剂,并分析了它们的暂堵机理、性能特点和适用范围,对其研究进展进行综述。     

油田压裂用暂堵剂技术

随着高含水、低渗透油田开发的不断深入,对油层压裂技术的要求越来越高,施工难度越来越大.暂堵剂技术是在一定条件下向目的层中泵入暂堵剂,利用层内渗透率的差异,而改变原有液体的流入方向,达到产生新裂缝的目的.在需要增产的地层中使用暂堵剂技术可以降低压裂施工难度、减少分段工具的使用数量,还能够提高单位井段的改造效率,即在段内压出两条以上的裂缝,或使裂缝转向.该技术在提高单井产量的同时,有效降低压裂成本.     

新型水溶性暂堵剂在重复压裂中的暂堵转向效果

重复压裂是恢复油井产能、提高最终采收率的重要方式之一,目前最有效的重复压裂方式是暂堵剂的转向压裂改造。采用可生物降解材料、高分子量聚合物、膨胀剂和固化剂合成了一种环保型水溶性暂堵转向剂,该暂堵剂颗粒尺寸可根据裂缝宽度定制,水溶性良好,压裂施工结束后4 h可水溶降解;岩心实验表明,该水溶性暂堵剂岩心封堵效率可达99%以上,承压40 MPa以上,且水溶降解后对岩心的伤害较小,满足重复压裂施工各项指标的要求。现场试验1口井,施工过程中加入暂堵剂后施工压力上升3 MPa,起到了良好的暂堵效果,压后增油量为1.1 t/d,含水率下降5%,说明该压裂模式能够起到恢复油井产能、降低含水的目的。      

低渗透油藏清洁屏蔽暂堵体系评价

为避免洗井时入井流体大量漏失进入储层,造成油气层损害,以天然树脂与多元醇为主要原料,制备了暂堵剂颗粒,将其与十二烷基苯磺酸钠、分散互溶剂等添加剂复配制得清洁屏蔽暂堵剂体系。研究了暂堵剂颗粒的溶解性、配伍性、最优加量和暂堵剂体系对岩心的封堵解堵性能。结果表明,该暂堵剂能在油类溶剂中完全溶解,与地层水和水源水的配伍性良好,堵剂最佳加量为50%。暂堵剂体系对岩心的封堵率可达96.24%、解堵率为93.59%,且耐冲刷能力强。该暂堵剂体系在现场油井的应用效果较好,日均产油量从2.4 m³增至3.1 m³,含水率有一定程度降低,可实现保护油气储层的目的。     

转向压裂暂堵剂的研究与应用进展

将油田转向压裂用暂堵剂进行了梳理分类,运用统计方法分析了近年来暂堵剂研究成果,提出普适性较强的暂堵剂的评价指标。比较分析了各种暂堵剂的性能,介绍了暂堵剂的应用发展现状和各类暂堵剂的优缺点,并对暂堵剂的发展方向提出见解。     

低渗透油田暂堵重复压裂堵剂用量优化与现场试验

暂堵重复压裂是开启天然微裂缝、提高侧向剩余油动用程度的重要手段之一。由于目前施工过程中对堵剂用量没有具体优化,多凭经验确定,往往造成暂堵升压幅度小。为了提高鄂尔多斯盆地暂堵重复压裂的可控性,针对低渗透油田天然微裂缝发育、2向水平主应力差较小的特点,在分析暂堵压裂过程中存在的突出问题后进行了暂堵剂的筛选,以减少堵剂残留给储层渗透率带来的伤害;依据巴布库克关于支撑剂在裂缝中的沉降规律,模拟暂堵重复压裂过程中人工裂缝内的暂堵压差,实现升压造侧向缝,并重新认识了暂堵压裂成败的关键影响因素和影响规律;利用三维压裂软件求取缝高、缝宽等关键参数,优化了暂堵剂的实际用量,现场试验中暂堵升压明显。该方法进一步完善了低渗透油田裂缝暂堵压裂优化设计方法,对现场施工具有一定的指导作用。     

油井酸化暂堵剂DZ—1的室内研究

介绍了油井酸化暂堵剂ＤＺ－１的油溶性，耐酸性及在酸液中的悬浮分散性。考察了ＤＺ－１对原油表面张力及乏酸－原油乳状液破乳性的影响。     

压裂施工中暂堵剂用量计算方法研究

压裂施工中暂堵剂用量合理与否,是决定选择性压裂和多裂缝压裂工艺成败的技术关键,同时也直接影响压裂井改造效果。针对目前现场中应用的计算方法、存在问题等进行了客观分析,并提出了新的计算方法,解决了原计算方法求出的暂堵剂用量普遍偏大的问题。新的计算方法达到既能堵注预暂堵层、压开新缝,又不浪费暂堵剂、节约成本,对指导压裂施工具有重要意义。     

新型重复压裂暂堵剂的实验研究

针对重复压裂对暂堵剂封堵性能的要求,提出了新型暂堵剂的合成方法,即通过自由基溶液共聚的方法以丙烯酰胺为主要原料,合成了新型的暂堵剂CLS-1.并对合成的暂堵剂的封堵强度、承压能力、热稳定性和返排性能进行评价.实验结果显示:与现场常用的美国暂堵剂DJ-UN相比,同为10 000 mg/L的浓度,在外加环压为4 MPa的条件下,CLS-1与壁面的粘附能力更好,能够承受1.5 MPa的突破压力,比DJ-UN具有更好的封堵能力;在60 ℃条件下,其膨胀比为0.88,大于DJ-UN的0.6的膨胀比,具有更好的稳定性.CLS-1 完全溶解后黏度更小,更易返排,是一种性能良好的新型重复压裂暂堵剂.     

新型油井暂堵洗井技术研究与应用

濮城油田随着开发时间的延长,大多数油井负压生产,在洗井的过程中易造成洗井液污染地层,洗井后恢复期长且不能达到很好的洗井效果。针对此问题,曾先后采用液体暂堵剂、泡沫剂和暂堵球等工艺技术来确保油井洗井正常进行,但都不能达到很好的效果。2006年在分析上述技术存在不足的基础上,开发研制了新型单向暂堵洗井技术,经室内性能测试,新型暂堵剂具有很好的造壁性能,封堵率和恢复率都在95%以上,能够满足不同油井洗井的需要,且不造成油层污染。2007年该技术共实施15井次,洗井液用量只是常规洗井量的三分之一,恢复期由原来的7.9 d,缩短到3.5 d,取得了很好的经济效益和社会效益,具有推广和应用的价值。     

段内多簇暂堵压裂中暂堵球直径优化研究

段内多簇暂堵压裂过程中,持续加砂造成孔眼冲蚀,直径变大。按照初始孔眼尺寸设计暂堵球粒径对封孔封堵效果差,段内多裂缝难以实现均衡扩展,造成水平井整体改造效果不理想。为优化暂堵球直径,提高孔眼封堵效果,开展了地面矿场孔眼极限冲蚀试验,结合井下鹰眼成像监测结果,明确了极限冲蚀下孔径增大幅度。通过三维建模几何匹配方法,优化了暂堵球直径并通过地面暂堵试验和井下暂堵压裂矿场试验加以验证。研究结果表明：极限冲蚀情况下,孔眼内部冲蚀程度远大于外部,孔眼形状由规则的圆形通孔变为喇叭形孔,极限冲蚀后内径介于区间30～35 mm,优化暂堵球直径区间为15～22 mm,为避免暂堵球缩径飞出孔眼,确定暂堵球最佳直径为22 mm;地面矿场暂堵试验证实了22 mm暂堵球可以卡封孔眼不脱落且起压速度快。研究成果可为现场选择暂堵球直径提供指导,提高暂堵球坐封效率与压裂改造效果。     

一种复合暂堵剂在重复压裂中的应用

文章通过室内实验和现场应用,证实一种复合暂堵剂能够更加有效的提高重复压裂效果,其关键技术是复合暂堵剂以及组合使用方式。复合暂堵剂由纤维状暂堵剂和颗粒状暂堵剂组成,其暂堵机理是首先利用纤维状暂堵剂实现裂缝缝口或缝内架桥,再利用颗粒状暂堵剂的可自身膨胀性形成有效封堵,达到裂缝重定向的净
压力,从而形成不同于老裂缝方向的新裂缝,更大范围的沟通原裂缝未波及区域的油气,同时两种暂堵剂均为可控降解材料,不会对储层造成新的伤害,进而能最大限度的提高油气产量。室内实验结果表明,通过“架桥+封堵”的暂堵技术可有效实现封堵,其封堵强度可达38Mpa, 现场施工压力分析表明“架桥+封堵”暂堵工艺有效,新裂缝起裂明显,压后增产效果显著,这种复合暂堵剂为提高重复压裂转向的可控性提供了手段,并能有效提高重复压裂成功率和改造效果。     

低渗透油田重复压裂蜡球暂堵剂性能研究

安塞低渗透油田受天然微裂缝发育的影响,人工裂缝的侧向油井见效差,油藏产量和压力分布严重不均,部分区块长期不见效,油井处于低产低效状态。重复压裂改造是否成功的关键在于能否构建新的裂缝系统。作为堵老缝压新缝的堵剂,对其性能要求：在一定温度下软化且在一定压力下易变形,即能与老裂缝中的残留固相、压裂液中的支撑剂一起形成理想封堵;有良好的粘弹性,与原油配伍好,残余在缝中的暂堵剂易返排,保证泄油通道畅通。本文通过热稳定性测试实验、与原油配伍实验、压力模拟实验、溶解速度实验及封堵与返排实验,研制并论证了油溶性蜡球粒子暂堵剂对于低渗透油田重复压裂可有效地达到上述性能要求。     

华北油田高含水油藏转向压裂用暂堵剂研究

华北油田阿尔区块部分油井出现高含水甚至是特高含水,进行简单的重复压裂不仅达不到控水增油效果,还会造成经济损失,为此提出采用三段式变配方注入暂堵剂的工艺思路进行调剖。通过实验优选出3种配方体系暂堵剂,并设计了一种新的实验方法考察暂堵剂的抗冲击性能。研究结果表明,该体系能够实现高强度堵水,满足重复压裂中实现裂缝转向的要求,而且抗冲击实验相比于传统渐进式实验更符合地层实际情况。     

水溶性压裂暂堵剂的性能评价

以淀粉、丙烯酸和丙烯酰胺为原料,过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂,带不饱和双键的有机物DJ-1为交联剂,合成了一种水溶性压裂暂堵剂,并对其性能进行了表征。结果表明,随着温度升高、溶解时间延长,暂堵剂在地层水中的水溶率增大。在20~80℃、暂堵剂与地层水在固液比为1:300时,暂堵剂在16 h下的水溶率为96%~98%,水溶性良好。完全溶解后,5~20 g/L溶液的黏度为12.6~53.7 mPa·s,返排性好。20 g/L暂堵剂溶液的抗拉强度达9.1 N,黏附能力较好。岩心实验表明,暂堵剂的封堵强度随岩心渗透率的增大而减小,压力梯度最大值为47.1 MPa/m,具有封堵原有裂缝,使新裂缝偏离最大主应力方向的能力。暂堵剂对岩心的封堵率大于90%,用地层水冲刷后岩心渗透率恢复率高达97.6%。对高渗透层的选择性封堵率大于83.2%,随岩心渗透率级差的增大,暂堵剂对高渗透层的封堵率增加。     

暂堵酸化技术在低渗透油藏的应用

介绍了暂堵酸化工艺的选井原则,给出了酸液及暂堵剂用量的计算公式。对所筛选出的暂堵剂进行了岩心评价试验,对暂堵剂的溶解性及暂堵强度进行了测定。现场实施暂堵酸化施工5井次,工艺成功率100%,暂堵有效率87.3%。     

油井酸化暂堵剂DZ－1的室内研究

介绍了油井酸化暂堵剂ＤＺ－１的油溶性、耐酸性及在酸液中的悬浮分散性。考察了ＤＺ－１对原油表面张力及乏酸－原油乳状液破乳性的影响。采用岩芯流动试验方法研究了ＤＺ－１封堵岩芯的作用与解堵性能。研究结果表明，ＤＺ－１能有效封堵高渗透层，使注入液均匀进入非均质地层；原油或清洗油（煤油、柴油）能解除ＤＺ－１对地层的堵塞，恢复地层渗透率。     

JQD油溶性暂堵剂在裂缝型油藏中的应用

本文主要介绍了ＪＱＤ油溶性暂堵剂对裂缝型油藏的保护机理，通过大量的室内实验和在小拐油田４口井上的现场试验，取得了较好的效果，目前在常规钻井方式的情况下，对裂缝型油藏保护还没有一套成熟的技术，本次试验对裂缝型油藏保护进行了探索。     

四川盆地页岩气储层暂堵转向压裂技术进展及发展建议

暂堵转向压裂技术是四川盆地页岩气藏高效开发的关键手段,但目前主要依靠现场经验施工。为进一步优化该地区暂堵转向压裂施工效果,分析了四川盆地页岩储层特征,回顾了暂堵转向压裂技术的应用历程,从暂堵材料、暂堵机理、裂缝转向机理、暂堵工艺及现场应用方面总结了该技术的主要进展,阐明了现场施工面临的挑战并提出了发展建议。微地震和产量测试结果表明,缝口暂堵转向压裂技术和缝端暂堵转向压裂技术对四川盆地页岩气藏压裂改造具有明显效果。页岩气藏常用的暂堵球和颗粒暂堵剂主要性能参数基本满足目前中浅层和部分深层页岩暂堵转向压裂要求,但施工过程中仍面临暂堵材料优选与施工参数优化缺乏理论支撑的问题和深层页岩气藏复杂储层条件的挑战,下一步应加强暂堵材料评价标准的制定,开展不同暂堵材料暂堵机理的研究,以及新暂堵材料的研发,为优化暂堵转向压裂施工参数、提升施工效果提供理论依据。     

顺北油田缝内转向压裂暂堵剂评价实验

缝内暂堵压裂是开发断溶体油藏的关键技术之一,该工艺可以使新裂缝在已压出裂缝的其他位置起裂,从而大幅度提高井周弱势通道的动用程度,增加裂缝复杂度,达到增产的目的。顺北油田奥陶系油藏埋深大,缝洞特征明显,温度可达到160℃,导致普通可降解型堵剂快速失效,为此优选了一种油溶性树脂粉,开发了一种自降解颗粒。基于桥堵机理明确了粒径配比和有效暂堵厚度要求,对堵剂稳定性及高温下的降解、吸水后的膨胀情况进行了评价;通过改进的驱替装置对堵剂在裂缝中形成的暂堵隔板强度进行了评价;最后反向注入,记录解堵情况。实验结果表明：油溶性树脂粉不溶于水和酸、碱,但任何温度下都可溶于油,厚度为14 cm的油溶性树脂粉暂堵隔板在不同粒径颗粒质量比为1.0：2.0：2.3时,可耐受10 MPa的压力;A型自降解颗粒不溶于酸、碱、盐,且不溶于油,在高温油相或水相中均可自我降解,厚度为16 cm的A型自降解颗粒暂堵隔板在不同粒径自降解颗粒质量比为1.0：1.3时,可耐受10 MPa的压力。该研究成果为顺北油田提供了2种暂堵压裂时使用的暂堵剂。