转向压裂暂堵剂的研究及应用进展

随着转向压裂技术的广泛应用,在该技术中起重要作用的暂堵剂也有很大的发展。然而解堵后暂堵剂难以完全溶于返排流体中,由此引起的地层伤害问题在暂堵剂的使用中一直难以消除,影响着储层的可持续开发。因此,结合暂堵剂的国内外研究现状,根据解堵方式的不同将暂堵剂分成酸溶性、水溶性和油溶性三类,对其应用、暂堵机理、优缺点、地层伤害情况及发展趋势等方面进行了综述。认为残渣量小、封堵强度高的水溶性暂堵剂是未来研究重点,其中具有自清洁性的可降解暂堵剂也是有潜力的发展方向。     

转向重复压裂高效暂堵剂性能评价

针对油井施工次数的增加,老井原有的人工裂缝生产潜能逐年降低等问题,提出了转向重复压裂技术,并介绍了水溶性SC-JXSG高效暂堵剂。通过室内静、动态实验评价了暂堵及解堵效果,分析了暂堵剂的浓度、注入量和注入压力对暂堵效率的影响。结果表明:1静态评价实验中,质量分数为3%的暂堵剂在30℃时溶解缓慢,80℃时也需数小时才能充分溶解;2裂缝性岩心暂堵动态实验中,在60℃条件下,注入1 PV质量分数为3%的暂堵剂,暂堵率可高达99%,突破压力梯度高达37.90 MPa/m;在80℃条件下,反向注入10 PV地层水解堵,最终解堵率可达73%。该暂堵剂现场试验效果良好,可以满足压裂暂堵现场施工要求。     

页岩气井暂堵重复压裂技术研究进展

我国页岩气井重复压裂技术较国外有明显差距。近几年国内页岩气田的部分压裂井出现了产量递减快、井口压力低于输压的情况,亟需采用重复压裂技术进行有效增产。在调研国外页岩气暂堵重复压裂选井标准、工艺设计方法、现场施工及重复压裂监测诊断与评估技术研究进展的基础上,系统总结了国外暂堵重复压裂的先进经验。基于对页岩气井重复压裂面临技术挑战的分析,对我国重复压裂技术的研究提出了建议。     

油溶性树脂暂堵剂的室内评价

室内评价了油溶性树脂暂堵剂对钻井液性能的影响,结果表明,油溶性树脂跟钻井液处理剂有很好的配伍性,对钻井液流变性影响不大,在砂床滤失方面,油溶性树脂暂堵剂起到了很好的作用,堵漏效果明显。通过岩芯伤害实验发现,渗透率恢复值为87.4%,说明该油溶性树脂起到了很好的储层保护作用。     

多级暂堵诱导分支缝开启规律

缝内多级暂堵是提高缝内净压力,激活侧向分支缝,增大侧向改造带宽,提升层内油气动用程度的有效手段之一。研究缝内多级暂堵转向规律对指导优化暂堵方案至关重要,其难点是建立缝内暂堵模拟方法。本文针对裂缝性超低渗储层,基于等效粘度方法,建立了缝内多级暂堵数值模型,系统研究了逼近角、应力差、暂堵次数对分支缝开启的影响规律,研究结果表明：①当水平应力差≥5 MPa且逼近角较大（≥60°）时,水力裂缝倾向于穿过天然裂缝,沿当前方向扩展,无法激活天然裂缝;②水平应力差≤5 MPa时且逼近角较小（≤30°）时,水力裂缝遇到天然裂缝后能够开启钝角分支;③缝内初次暂堵能够有效开启高逼近角下一级分支缝,缝内二次暂堵能够开启二级分支缝;④采用缝内多级暂堵能够提高单井最高日产油量至2倍,平均日产油量提升至3倍。本文研究成果对缝内多级暂堵压裂设计奠定了模型和方法基础。     

基于坐封受力模型的暂堵球封堵效果影响因素与参数优化

暂堵球在射孔孔眼及压裂裂缝中的坐封状态影响其封堵稳定性,暂堵球封堵效果决定暂堵转向压裂技术的成败。通过建立暂堵球坐封受力计算模型,研究了压裂液排量、密度、暂堵球及孔眼参数对暂堵球坐封受力状态及其封堵效率的影响,实验模拟了不同射孔参数、压裂排量及暂堵球/压裂液性能对封堵效果的影响。结果表明：暂堵球受拖拽力、脱离力及持球力随压裂液排量的增加而增大,暂堵球更易坐封;压裂液及暂堵球密度对暂堵球坐封封堵效率影响不大;暂堵球粒径大于孔眼直径时,暂堵球坐封封堵效率随粒径增加而增大,当暂堵球直径小于孔眼直径时,暂堵球不容易坐封;射孔孔眼数增加影响暂堵球坐封封堵效率。实验评价暂堵球最佳直径为9.0mm,最佳泵送排量＞4.0 m3/min,有助于提高暂堵球坐封成功率,增强暂堵压裂设计的可靠性。     

表面涂覆活性凝胶聚合物暂堵剂的研究与应用

以聚乙烯醇、骨胶和苯甲酸为固相材料,采用具有表面活性的单体和丙烯酰胺、丙烯酸钠进行共聚得到的活性聚合物对粉状固体表面进行包覆,通过有机硅改性处理得到一种水溶性暂堵剂WRP,测试了暂堵剂的悬浮性、水溶性以及抗温性能,通过驱替实验测试了暂堵和解堵性能。实验结果表明,该暂堵剂水溶率大于95%,可耐260℃高温,悬浮分散性能好,在岩心中注入8倍孔隙体积的0.4%暂堵剂后,暂堵率与水驱解堵率均大于95%,突破压力高达6.2 MPa。并将其应用于赵凹油田的安2117井进行了现场实验,加入暂堵剂后压力上升6.3 MPa,达到暂堵效果和解堵效果,实现了裂缝的暂堵转向。     

新型自降解压裂转向材料的合成与表征

针对重复压裂施工过程中面临的压裂暂堵剂暂堵能力不足,且暂堵后无法有效解堵的技术难题,以马来酸酐、苯乙烯和丙烯酸丁酯为合成单体,采用过氧化苯甲酰作为引发剂,通过沉淀聚合法研制了一种新型自降解压裂转向材料。红外特征分析结果表明,各单体聚合成一种聚合物分子链。热性能测试结果表明,该材料具有较好的热稳定性,230 ℃质量损失仅为10%,玻璃化转变温度达165 ℃,可在高温条件下保持较好的力学强度。该材料粒径D50值为12.82 μm且粒径呈现多峰分布,具有较好的广谱性暂堵效果。综合性能评价结果表明,其对裂缝暂堵承压效果高于岩心直接压裂破裂压力7 MPa,且在90 ℃条件下自降解时长可达10 h,有效满足了重复压裂时间需求。抗污染测试结果表明,该材料可抗10%氯化钠、10%氯化钙及10%碳酸钠污染,并可通过增加溶液碱性,加快压裂转向材料的自降解速度。     

分形几何理论在屏蔽暂堵剂优选中的应用

针对现有暂堵剂优选理论理论精确化、定量化程度不足的情况,在继承传统屏蔽暂堵剂优选理论的基础上引入分形几何理论,提出用分维数来定量描述储层岩心孔隙尺寸分布和暂堵剂粒度分布特征。以岩心孔隙尺寸分布与暂堵剂粒度分布分维数相近作为优选暂堵剂的原则,从而在继承传统理论的基础上建立起了屏蔽堵分形理论。此理论对新疆莫北地区储层岩心进行了暂堵剂优选和室内暂堵试验,取得了较好的效果,初步验证了理论的正确性。     

致密储层体积压裂裂缝漏失及控制综述

致密储层在体积压裂过程中由裂缝导致的漏失对压裂液能效利用和套管变形均有影响,不同类型裂缝的漏失所具有的特点差异显著,目前仍没有针对性的控制措施。本文首先明确了体积压裂裂缝(简称体积裂缝)的分类及性质,在总结体积裂缝漏失类型及特点的基础上,调研了各类漏失的应对方法及优缺点,分析了解决上述漏失问题的控制技术和封堵材料,并指出了体积裂缝漏失的发展方向。结果表明：体积裂缝漏失可分为水-岩相互作用导致的拉伸裂缝漏失、小井距体积压裂造成的裂缝串通漏失、天然裂缝/断层沟通导致的漏失三类;压裂中添加粉砂和压裂液体系离子调节能缓解拉伸裂缝导致的漏失,压裂参数优化与暂堵结合能使得裂缝转向,降低小井距裂缝串通漏失的频率,优化压裂选段或提前封堵天然裂缝/断层能降低压裂液在天然裂缝/断层中的漏失;压裂参数精细化、发展裂缝转向或能够形成自适应封堵的新型材料是未来发展的趋势。结论认为：在地质工程一体化框架下,针对体积裂缝的漏失类型采取对应的控制措施,以压裂参数优选协同自适应封堵材料的思路控制体积压裂裂缝漏失,为提高压裂液能效和预防套管变形提供技术支持。     

缝洞型储层酸压改造纤维暂堵规律研究

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩大型复合酸压过程中液体滤失严重的现象,现场提出了纤维暂堵技术。实验利用高温高压酸岩反应流动仪,进行裂缝型储层纤维暂堵性能室内评价。测得不同纤维浓度、长度和不同温度下的定排量最大驱替压差和暂堵时间,研究了温度对纤维降解率的影响。实验结果表明:纤维浓度越大,形成滤饼的承压能力越强,最大驱替压差和暂堵时间越大;较长纤维易缠绕架桥形成滤网,增大渗流阻力,从而增大最大驱替压差和暂堵时间;温度升高,纤维降解速率增快,滤饼致密性降低,最大驱替压差和暂堵时间减小。实验结果对塔河缝洞型油田酸压改造、酸压设计及现场施工都有积极的指导意义。     

油井屏蔽暂堵热洗工艺技术的研究与应用

针对韦庄油田地层压力系数低、水敏严重、热洗液漏失污染地层的问题 ,引入屏蔽暂堵工艺 ,克服了常规洗井排水时间长、产量下降等弊端 .该工艺的特点是有效堵漏和易于解堵 .通过对地层伤害机理分析和室内性能研究 ,筛选出一种新型暂堵剂 GYZD,在韦庄油田现场实施 1 0口井 ,工艺成功率达 1 0 0 %,暂堵有效率达 90 %.与以往的热洗效果相比 ,累计减少原油损失 868t,较好地解决了多年困绕韦庄油田因热洗影响产量的问题 ,取得了良好的经济效益     

热采井高效封窜堵漏剂的研究与应用

为解决热采井封窜堵漏措施成功率低、有效期短的问题,研究了新型的热采井封窜堵漏剂XAN-RC.室内试验表明,XAN-RC能够在疏松的漏失层有效驻留,早期强度高,在高温作用下胶结强度不衰退反而有所增强.对XAN-RC的抗高温机理进行了研究,表明XAN-RC能够在高温的作用下发生二次水化反应,生成纤维状晶体的水化产物,从而形成牢固的网状结构,增强了界面胶结强度.新型的热采井高效封窜堵漏技术已在现场施工20余口井,成功率高,增产效果明显,措施井有效期长,具有较好的推广应用价值.     

广谱"油膜"暂堵钻井液体系研究

在钻井过程中，为达到保护油层的目的，通常根据油层的平均孔喉半径，在上部钻井液中加入合适粒径的暂堵剂，再配合胶体填充粒子将其改造为对油层具有保护作用的钻井液。但在实际井中，油层孔喉半径分布范围较宽，导致经改造后的钻井液仅对某井段具有较好的屏蔽暂堵效果，而对另外的井段则不能起到较好的保护油层作用。针对油层非均质性强、孔径分布范围较大、油层孔径难以准确预知等特点，根据室内岩样污染评价结果，提出了采用广谱“油膜”暂堵剂GPJ的暂堵技术。室内评价和现场应用表明，该钻井液体系不仅实现了对油层的广谱暂堵，而且保护油层效果更佳，可获得更大的日产油量。     

改性超细水泥堵剂的研究与应用

水泥作为最早的堵水材料在世界各油田被广泛应用.针对超细水泥颗粒小、水化速度快、时间短,施工过程难以控制的问题,在超细水泥中添加特制的聚合物溶液对其进行复配改性,使得超细水泥的各种性能特别是安全性能大大提高.实验结果表明:在相同温度下,水灰比减小,水泥固化时间缩短;在相同的水灰比下,温度升高,水泥固化时间缩短;水灰比越小,堵剂的强度越高;温度越高,在相同的时间内堵剂的强度越高.该堵剂适应地层温度范围宽(室温~130℃),使用安全,封堵强度高.从2003年开始在大港油田各个区块应用60多井次,施工成功率100%,取得了明显的应用效果.     

光散射法粒度测量技术在钻(完)井液屏蔽暂堵配方设计中的应用

为了使屏蔽暂堵钻(完)井液在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,需要测量暂堵颗粒的粒度.介绍了光散射法粒度测量技术的原理、特点,并介绍了它在储层保护钻井液配方设计中的应用.与其他传统的粒度测量方法相比,它具有测量速度快、样品用量少、测量范围宽,无需用标准物进行标定等特点,是定量设计屏蔽暂堵钻(完)井液配方、优选暂堵颗粒的好方法,在石油行业及其它领域有着广阔的应用前景.利用该技术成功地为塔里木、青海、长庆等油田设计屏蔽暂堵型钻(完)井液配方.     

自聚剂控制支撑剂回流技术研究

针对水力压裂后支撑剂回流的问题提出一种基于降低支撑剂颗粒表面Zeta电位的支撑剂自聚处理技术,实现控制支撑剂回流。从自聚剂改性支撑剂的自聚性、再聚性及自洁性对其聚砂性进行评价,从支撑剂聚集体的流速敏感性和人工岩心的抗压强度验证改性支撑剂的自聚强度。结果表明:当流速为80 m L/min时,流动压差降低63.95%;80℃条件下制备的人工岩心抗压强度可达2.36 MPa;30 MPa的闭合压力下裂缝最大无砂流速增大96.51%;聚集体自身的抗压强度和再聚性可阻止粉砂运移,裂缝导流能力得到明显改善,平均提高96.48%。