川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术

针对川南深层页岩气水平井压裂技术不成熟、关键参数不合理和压裂后单井产量低的问题,在综合分析已压裂井压裂效果的基础上,结合川南深层页岩储层地质工程特点,以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力为核心,采用室内试验与数值模拟相结合的方式,优化了压裂工艺和关键参数,形成了以"密切割分段+短簇距布缝、大孔径等孔径射孔、大排量低黏滑溜水加砂、高强度小粒径组合支撑剂、大规模高强度改造"为主的深层页岩气水平井体积压裂关键技术。Z3井应用该技术后,获得了21.3×10⁴ m³/d的产气量,较同区块未用该技术的井提高1倍以上;川南地区多口深层页岩气水平井应用该技术后获得高产,说明该技术有较好的适应性,可推广应用。川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术为3 500～4 500 m页岩气资源的有效动用奠定了基础。     

页岩气“体积压裂”技术与应用

对页岩气藏水平井水力多段压裂、重复压裂、多井同步压裂以及裂缝综合监测等系列“体积压裂”技术的应用原理及现场应用效果进行了分析总结.“体积压裂”技术能够大幅度提高页岩气单井产量,提高单井控制储量和页岩气藏采收率.“体积压裂”为目的的各压裂工艺,都有各自独特的技术特点,在开采页岩气时,要结合实际情况和各压裂技术的适用条件,选取合适的压裂方式.图8表6参8     

永川深层页岩气藏水平井体积压裂技术

深层页岩气藏水平井压裂存在注入压力高、加砂难、稳产能力低等问题,针对永川龙马溪气藏地质特点,以形成体积压裂缝网为目标,采用优化后的高黏、低黏组合液体及粒径70/140目+40/70目+30/50目组合支撑剂,选择大通径免钻桥塞和可溶桥塞分段工艺,采用地质工程双甜点地球物理预测技术确定分段分簇位置,结合6段制混合注入模式和特殊加砂工艺保证顺利加砂,并配套了射孔优化、缝口暂堵技术、压后闷井方案增加裂缝复杂程度。实施井获得了较好的增产效果,达到体积改造目的。     

页岩气井体积压裂技术在我国的应用建议

页岩气因其储层渗透率超低、气体赋存状态多样等特点,决定了采用常规的压裂形成单一裂缝的增产改造技术已不能适应页岩气藏的改造,必须探索研究新型的压裂改造技术,方能使其获得经济有效地开发。为此,在总结分析美国页岩气储层的岩性、物性、天然裂缝与力学性质特征的基础上,依据复杂裂缝形成机理,提出了压裂形成复杂缝网、增大改造体积的基本地层条件的观点,归纳了直井和水平井体积压裂改造工艺技术方法等。实践表明:页岩气储层获得体积压裂后不仅初期产量高,而且更有利于长期稳产;在我国压裂增产改造将是开发页岩气最重要的技术手段。建议分海相、陆相两大类型开展体积压裂适应性、体积压裂优化设计技术与实施工艺技术、压后监测与评估技术等攻关研究。     

页岩气储层体积缝网压裂技术新进展

体积缝网压裂是以在储层中形成大规模复杂裂缝网络为目的的压裂工艺技术,是低渗、特低渗页岩气储层实现工业开采最有效的增产措施。介绍了近期提出的同步压裂(或拉链式压裂)、交替压裂(或"德州两步跳"压裂)和改进拉链式压裂技术工艺原理及其实现方法,对比分析了其各自存在的优缺点,简要阐述了成功实现页岩气储层体积缝网压裂的关键辅助技术(清水压裂技术、微地震监测技术及参数优化方法等)。研究发现,改进拉链式压裂利用同步压裂和交替压裂优点的同时规避了它们各自的不足,使其压后效果相比于同步压裂和交替压裂更好,为页岩气的进一步开发提供了新思路。最后,针对目前尚存在的问题,分析了其可能原因并指出了未来发展方向,对我国页岩气高效开发具有重要指导意义。     

威荣区块深层页岩气井体积压裂技术

威荣区块页岩气储层埋藏深(3550～3880 m),地应力高(垂直地应力86.0～97.7 MPa),水平地应力差大(7～17 MPa),岩石脆性指数低(小于0.50),天然裂缝不发育,压裂面临施工压力高、压力窗口窄、敏感砂比低、加砂难度大的难题.大型物理模拟实验表明,威荣区块深层页岩气井压裂裂缝形态以主缝+分支缝为主...     

蜀南页岩气藏体积压裂效果预测新方法

针对四川长宁—威远地区龙马溪组页岩储层特点,在完善现有的总有机碳质量分数、渗透率和吸附气体积分数评价方法的基础上,采用灰色关联分析方法修正了储层含气性分类评价标准。综合岩石力学参数、脆性特征、地应力和天然裂缝发育状况,对岩石可压性进行定量分析,应用层次分析法建立了岩石可压性评价标准。通过现场压裂测试分析和裂缝解释,给出了适应于该区的改造体积计算模型,并分别对含气性、可压性和改造体积这三者与产量的相关性进行了分析。结果表明,改造体积与压后产量的相关性最高,含气性次之,可压性最低。综合考虑含气性、可压性和改造体积的影响,建立了多因素压后产量预测模型,预测结果与已有生产井产量拟合较好。实例给出了新方法的计算过程,预测结果更准确。     

长宁页岩气示范区H-x平台体积压裂技术

长宁页岩气示范区已开展大规模体积压裂并取得了良好的应用效果,但在现场实施过程中,存在高砂比阶段施工压力高、加砂困难的现象,通过在H-x平台开展压裂技术试验,为后期体积压裂方案优化提供依据。本次施工采用分簇射孔复合桥塞联作分段压裂工艺,H-x平台采用工厂化拉链式压裂,并进行了微地震裂缝监测。通过实时微地震数据分析,指导优化现场施工工艺参数。通过高黏液体的使用、提高粉砂用量、施工中期加酸以及胶液粉陶段塞等技术手段,形成了强非均质储层条件下体积压裂技术。提高了施工工艺针对性,降低了高砂比阶段的压力波动,提高了现场加砂规模。该研究可为后期长宁页岩气强非均质性储层压裂方案优化提供参考。     

页岩气体积压裂效果评价数据支持系统研究

体积压裂已经成为页岩气增产的必要措施,如何评价体积压裂效果是页岩气藏提高压裂水平亟待解决的问题。在体积压裂井产能评价、压裂效果多因素影响分析、相关性分析、多元回归分析的理论基础之上,建立了压裂投产效果评价指标和压裂工艺效果评价指标,通过理论计算明确裂缝几何参数对页岩气藏压裂效果的影响程度,同时引入体积压裂井产能变化指数,建立评价方法,将压后生产动态情况综合到压裂效果评价中,并应用模糊数学方法对评价指标进行计算,解决了压裂效果评价中的地质因素和工程因素之间的矛盾。实例计算表明:数据支持系统能够满足页岩气体积压裂效果评价现场需求,应用效果较好,经济效益显著。图2表4参13     

页岩气压裂技术现状及发展方向

页岩气分布广泛,开发潜力巨大。然而,由于开采难度大,在大部分情况下,需要采取有效的压裂增产措施。经过多年的研究与实践,国外在页岩气压裂方面取得了巨大进步,形成了以水平井分段压裂为主体的一系列工艺技术。文中回顾了北美地区页岩气井压裂的发展历程,重点介绍了压裂地质特征评价技术、压裂施工工艺以及常用的压裂液体系,并结合技术现状展望了未来页岩气压裂的发展方向。     

川南深层页岩气储层含气量测井计算方法

页岩储层含气性是页岩气井获产的基础,含气量是页岩气储层评价的关键指标。通过岩心含水饱和度分析,建立了基于黏土含量与有机质含量双重因素影响的非电法页岩储层饱和度计算方法。通过岩心等温吸附实验,确立了兰格缪尔体积和兰格缪尔压力多因素动态计算方法。结合研究区地层在纵向上温度、压力以及总有机碳含量动态变化的特征,建立了基于兰格缪尔等温吸附模型的页岩吸附含气量测井计算模型,在川南地区龙马溪组五峰组深层页岩气储层含气性评价中取得了良好的应用效果。     

井筒听诊器技术在川南页岩气田的应用研究

为了丰富页岩气压裂的评价手段,为现场提供辅助决策,实现压裂资源的有效配置,井筒听诊器技术应运而生。该技术是一种非干扰的实时监测技术,通过采集压裂施工过程中水击震荡变化而产生的压力波信号,可以在压裂过程中实时定量地诊断压裂改造进液点深度,并对段内单簇是否进液进行有效评价,从而确定射孔簇的改造情况,判断改造井段是否需要进行二次封隔措施或者调整改造规模。采用该技术在川南页岩气田开展了多次现场试验评价,通过在压裂阶段停泵实时监测进液位置,针对常规页岩气水平井和套变页岩气水平井,评价了暂堵转向压裂工艺效果以及机械桥塞封隔的有效性。该技术能有效指导暂堵转向压裂工艺参数优化,进一步实现压裂改造范围的最大化,也为压后效果评估提供技术支持,从而加强各工艺间的交叉验证,助推非常规油气储层增产改造工艺技术进步。     

川南探区页岩气水平井钻井技术

川南探区存在地层古老、可钻性差、机械钻速慢、钻井成本高及投资收益低等问题,为实现该探区页岩气高效勘探开发,在分析探区工程地质及钻井工程技术难点的基础上,结合页岩气储层改造技术要求,开展了井身结构方案优化、优快钻井技术以及经济成本分析,形成了以?139.7 mm套管完井的三开钻井技术方案,指导完成了WY1井、YY1井等探井的设计,为川南探区第一轮页岩气勘探提供了技术指导。      

页岩气压裂技术现状及发展建议

页岩气分布广泛,开发潜力巨大,是常规石油天然气的理想接替能源。但是,页岩气成藏规律、储集空间、渗流规律以及开发模式有其自身特点,特别是储层具有低孔特征和极低的基质渗透率,给有效开发带来很大的困难和挑战,而水平井分段压裂是页岩气成功开发的主体技术。北美地区页岩气开发已实现商业化,并逐渐形成了一系列以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂技术。我国页岩气资源丰富,前景广阔,但尚处于起步阶段。因此,了解北美地区页岩气储层特点和开发技术,加快技术研发和应用力度,尽快形成和配套适应我国页岩气压裂技术应用的基础理论与技术系列,对于加快我国页岩气勘探开发步伐具有现实意义。概述了国内外页岩气开发现状,详细分析了页岩气的储层特征,重点介绍了国外页岩气压裂技术进展和形成的系列工艺技术,并结合目前形势对我国页岩气压裂技术的发展提出了一些建议。      

四川页岩气井套管变形特征及受力模式

套管变形是制约四川盆地页岩气高效开发的工程难题。鉴于此,对威远、长宁和昭通区块9口井的37处24臂井径测井数据进行统计学处理,分析了套管变形特征,总结了套管变形类型;结合野外露头、地震和测井数据,分析了页岩岩体结构特征;通过对比套管变形特征及层理页岩岩体裂缝特征,建立了套管与页岩岩体的相互作用模式。研究结果表明:剪切类型的套管变形占60%,呈现剪刀差形态,变形长度(半波长)主要在1.5~2.5 m范围,变形量(波峰)主要在5~15 mm范围;层理页岩被多组裂缝切割为块状岩体,岩体宽度介于1.2~3.1 m;地层与套管相互作用表现为多断块岩体滑动模式。研究结果为进一步定量研究套管受力大小和变形量等提供了依据,也为分析和解决套管变形问题提供了参考。     

页岩气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。目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂重复压裂和同步压裂等。此外CO2和N2泡沫压裂也日益得到人们的重视。该文从压裂液、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。     

方深1井页岩气藏特大型压裂技术

页岩气储层具有孔隙度小、渗透率低、裂缝发育等特点,需要进行压裂改造才能获得理想产能。方深1井是中国石化一口复查页岩气的重点井,根据适合页岩气储层压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用降阻水大型压裂技术对该井储层进行压裂改造。通过试验和理论分析,优选出了降阻活性水配方和支撑剂。通过小型压裂确定了压裂设计的关键参数,并进行了压裂优化设计。方深1井根据压裂设计进行了降阻水大型压裂施工并获得成功,该井施工用液2 121.0 m3,累计加砂160.0 m3,压后返排率达83.2%,取得了较好的试气效果。方深1井的成功压裂表明,降阻活性水压裂液具有无损害、低摩阻、低界面张力、低返排阻力的特点,既能满足压裂施工需求又适合页岩气藏低孔低渗的特点。该井压裂成功对今后页岩气储层的压裂改造具有较好的借鉴意义。      

川南深层页岩气开发实践与面临的挑战

深层页岩气资源量丰富,开发潜力巨大,但工程地质条件相对略差,效益开发难度较大。为支撑深层页岩气的效益开发,以四川盆地南部地区威荣和永川气田的开发实践为例,针对深层页岩气构造复杂、断缝发育、优质储层薄、产量递减快、最终可采储量低等难点,以“布好井、打好井、管好井”为目标,在气藏精细描述、渗流实验等研究基础上,采用地球物理—地质建模—压裂模拟—数值模拟一体化方法,形成了以地质甜点评价与预测技术、复杂构造区井网优化设计技术、“四位一体”钻井跟踪保障技术和全生命周期生产精细管控技术为核心的开发关键技术体系。同时,根据开发中暴露出的问题,梳理总结了在“构造—断裂—应力场”耦合机理、小—微尺度裂缝精细刻画、开发技术政策优化等方面的难点,提出了持续攻关的方向。研究认为：①深层页岩孔隙度、含气量等地质参数与中深层基本相当,但工程参数更复杂,具有地应力高、水平应力差高和破裂压力高的特征,改造难度大;②深层页岩气已在甜点评价与预测、建模—数模一体化技术和精细生产管理等方面形成了关键配套技术,取得了较好的开发效果;③目前深层页岩气主要面临套变、压窜、最终可采储量不达标等方面的难题,需要持续深化地质精细评价、流体运移规律和建模—数模一体化等技术攻关。     

基于岩心分析的页岩气压裂工艺参数优选

页岩气藏的特异性显著。新的页岩气井压裂改造前要进行室内实验,根据实验结果了解气藏特征,提高开发策略的针对性。采用室内实验和理论分析相结合的方法,对中国和北美主要页岩气储层进行了矿物组成、力学参数、微观成像研究,推导出了适用于页岩压裂的闭合压力和缝宽计算方法,计算了埋藏条件下的页岩脆性指数、闭合压力和缝宽,提出了压裂液体系、黏度、排量和支撑剂类型的优选原则,利用黑色页岩进行了室内模拟压裂。结果表明,岩心分析技术能够为压裂工艺参数优选提供必要支撑,龙马溪组页岩的力学特性与Haynesville页岩较为相似,低黏度、大排量压裂时产生的裂缝网络更加复杂。实例计算表明,根据室内分析方法计算的压裂工艺参数具有较强的实用性,能够提高压裂的效果。      

新型羧甲基胍胶超高温压裂液在松辽盆地南部深层火山岩气井的应用

松辽盆地南部深层火山岩气井长深5井储层埋藏深达5200m,温度高达183℃,针对该储层特点,室内进行了超高温低伤害压裂液的配方试验,合成了高温交联剂和高温增效剂,并进行了新型羧甲基胍胶超高温压裂液体系的性能评价。室内实验结果表明,羧甲基胍胶压裂液具有耐高温(180℃)、低浓度、低残渣、低伤害、低摩阻的特点。该压裂液体系在长深5井现场应用,压裂施工取得成功,压后获得了很好的增产效果。