深层裂缝性储层压裂技术研究与应用.kdh
复杂裂缝压裂优化研究及应用

开发应用46复杂裂缝压裂优化研究及应用罗文波(江汉油田采油工艺研究院, 湖北 潜江 433100)摘 要:压裂过程中能产生复杂裂缝是近年来对压裂技术的新认识,对于易产生复杂裂缝的地层,必须充分利用复杂裂缝来扩大泄油面积,增大改造体积。
本文探索了复杂裂缝的形成条件,并针对易产生复杂裂缝的油藏进行了工艺优化,现场试验表明该工艺技术是可行的,压后效果表明该技术能够提高油井的产能。
关键词:复杂裂缝;裂缝形态;压裂优化DOI: 10.3969/j.issn.1671-6396.2015.03.0161 前言复杂裂缝压裂就是充分利用天然裂缝,将其诱导成为分支裂缝,并扩展延伸主导缝,尽量将裂缝复杂化,从而提高改造体积,增大裂缝与储层的接触面积,以期能增大泄油面积,增大压后产能。
目前,对于非常规油气藏的开发已经陷入瓶颈,为了提高非常规油藏的压后产能,必须转变思路,充分利用复杂裂缝。
本文在调研了国内外大量文献的前提下,对复杂裂缝的形成条件进行了探索,同时针对江汉油田非常规致密油藏进行了复杂裂缝的压裂优化研究,并进行了现场验证。
2 复杂裂缝的形成条件2.1 天然裂缝发育复杂裂缝形成的基本条件是天然裂缝发育,天然裂缝不定时地引导流体的流向,形成分叉裂缝,当这些分叉裂缝的尖端受阻时,裂缝又沿着其它方向发展,根据Griffith脆性破坏准则,在裂缝延伸的尖端,会产生应力集中的现象,当裂缝尖端的张应力达到该点的抗张强度时,微裂缝便开始扩张,而与其他的微裂缝连通,最后导致岩石的破坏。
2.2 脆性指数高脆性指数越高,则岩石脆性越强,微裂缝之间连通的可能性越大,越容易促使复杂裂缝的形成。
2.3 水力裂缝与天然裂缝逼近角小水力裂缝与天然裂缝相交后的延伸路径会出现两种情况,一是沿天然裂缝转向延伸;二是穿过天然裂缝直接延伸。
研究表明,逼近角θ越大(大于40°),水力裂缝越容易直接穿过天然裂缝直接延伸。
当逼近角θ<40°时,会沿着天然裂缝转向延伸,从而沟通其他天然裂缝,增大裂缝的复杂程度。
深层煤层气压裂技术的研究与应用

深层煤层气压裂技术的研究与应用张军涛;郭庆;汶锋刚【摘要】水力压裂是煤层气开采最有效的方式,延长矿区深层煤层气井的煤层深度达2000 m左右,由于煤层埋藏深和施工压力高等特点,压裂技术难度大,没有成熟的经验可以借鉴。
介绍了延长矿区深层煤层气压裂技术,该压裂技术采用了活性水压裂液、大排量低砂比、脉冲加砂和复合支撑的思路,目前该技术已成功在延长的深层煤层气井上进行了2口井的现场压裂试验。
%Hydraulic fracturing is the most effective way of coal bed methone( CBM)exploitation,the depth of deep CBM well of the Yanchang Petroleum mining area is about 2000 m,by coal bed buried deep and construction pres-sure is high,fracturing technology is difficult,not mature experiences can be used. This paper introduces deep CBM fracturing technology of the Yanchang Petroleum mining area,the fracturing technology used water activity of fractu-ring fluid,large displacement sand ratio low pulse with sand and composite support ideas. At present,the technology has been successfully tested in 2 deep CBM wells of the Yanchang Petroleum mining area.【期刊名称】《延安大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】深层煤层气;压裂;应用;排量【作者】张军涛;郭庆;汶锋刚【作者单位】陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油集团有限责任公司研究院,陕西西安 710075【正文语种】中文【中图分类】TE358延长石油所处的鄂尔多斯盆地发育石炭—二叠纪和侏罗纪两套含煤岩系,煤层发育,厚度大。
复杂裂缝型油田储层裂缝识别及开发调整对策研究的开题报告

复杂裂缝型油田储层裂缝识别及开发调整对策研究的开题报告一、研究背景储层裂缝是油田储层中一个重要的地质概念,其分布范围、数量密度、空间形态及发育程度等因素都会对油田开发产生重要影响。
如何准确识别和合理开发储层裂缝,已成为当今油田勘探开发技术研究的重要课题。
特别是在油层结构复杂、地质条件恶劣的复杂裂缝型油田中,储层裂缝识别与开发更为复杂,需要采用先进技术和方法进行深入研究,提出科学可行的开发调整对策。
二、研究目的及意义本研究旨在通过实地调查和试验研究,针对复杂裂缝型油田储层中存在的裂缝分布不均匀、分布范围广、分布密度大、分布规律复杂等问题,探讨储层裂缝的识别方法和合理开发调整对策,以便优化油田生产结构,提高油田采收率,推进油田可持续发展。
三、研究内容及方案1.研究区选取选取典型复杂裂缝型油田作为研究对象,并通过现场勘探和地质资料分析,初步了解该油田的地质构造、油层厚度、地层裂缝分布情况等基本信息。
2.储层裂缝识别方法研究a.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、红外测温仪等仪器,对储层样品进行岩石学、物理和化学特性分析,探讨不同地质构造背景下裂缝的形成机理和特征;b.借助地震、测井和地球物理等技术手段,建立储层裂缝识别的综合技术体系,提高识别准确率和有效性。
3.储层裂缝开发调整对策研究a.调查分析储层裂缝网格特征、分布规律和影响因素,建立裂缝影响评价模型;b.基于评价模型,优化井网开发方式,提出利用裂缝点位进行钻井、完井的开发调整对策,并对开发效果进行评估。
四、预期成果及意义本研究将主要取得以下成果:1.建立储层裂缝识别技术体系,提高识别准确率和有效性,为油田开发提供科学依据;2.研究储层裂缝的分布规律和开发调整对策,提高油田的采油效率和经济效益,推进油田可持续发展。
五、研究进度安排第一年:研究区勘探和储层样品采集;岩石学、物理和化学特性分析;建立储层裂缝识别技术体系。
第二年:地震、测井和地球物理等技术手段应用;裂缝影响评价模型建立;钻井、完井的开发调整对策提出。
《南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》范文

《南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》篇一一、引言随着对油气资源的持续开发与利用,国内外的油田资源开发越来越重视对深层气藏的开采。
南堡油田作为我国重要的油气田之一,其高温深层玄武岩气藏的开采技术显得尤为重要。
本文将重点探讨南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术的研究与实际应用。
二、南堡油田及其地质特点南堡油田位于中国,拥有丰富的高温深层玄武岩气藏资源。
该地区的玄武岩储层具有较高的地温梯度、复杂的地质构造等特点,为开采带来了一定的挑战。
三、压裂技术的重要性及原理压裂技术是针对油气藏开发的重要技术手段,它通过人工对地层施加压力,使油气藏内的岩石裂缝扩展,从而提高油气采收率。
在南堡油田的高温深层玄武岩气藏中,压裂技术更是关键。
其原理在于利用高压泵将压裂液注入地层,使地层产生裂缝,使原本难以采出的油气得以流动。
四、南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究1. 新型压裂材料与工艺研究针对南堡油田的高温深层环境,研究新型的压裂材料和工艺显得尤为重要。
新型的压裂材料应具备耐高温、抗化学腐蚀等特点,而新的工艺则需具备高效、低风险的特点。
目前,我们通过大量的实验室测试和现场应用验证,已经研发出新型的压裂材料和工艺。
2. 压裂液配方优化研究压裂液是压裂技术中的关键因素之一。
我们针对南堡油田的实际情况,通过调整压裂液的配方,提高其适应性、抗剪切性能等关键指标,进一步优化了压裂效果。
五、南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术的应用在南堡油田的实际开采过程中,我们应用了上述研究成果。
通过在现场实施新型的压裂技术和优化的压裂液配方,有效地扩大了玄武岩储层的裂缝,提高了油气的采收率。
此外,我们还通过对施工参数进行精确控制,保证了施工的安全性和效率。
六、结论与展望通过上述研究与应用,我们成功地在南堡油田高温深层玄武岩气藏中应用了先进的压裂技术。
这不仅提高了油气的采收率,也提升了油田的经济效益和社会效益。
然而,随着科技的进步和油藏环境的不断变化,我们需要继续对压裂技术进行深入的研究和改进,以适应更加复杂的地质环境和更高的采收率要求。
《2024年南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》范文

《南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》篇一一、引言随着世界经济的持续发展,对能源的需求持续增长,其中,天然气作为一种清洁能源越来越受到重视。
然而,高温深层玄武岩气藏的开采面临着巨大的技术挑战,如高储层温度、高岩石硬度、复杂的地质结构等。
本文旨在研究南堡油田高温深层玄武岩气藏的压裂技术,为实际开采提供技术支持和理论依据。
二、南堡油田概况南堡油田位于我国某地区,其储层以高温深层玄武岩为主。
这种类型的储层具有高储层温度、高岩石硬度、低孔隙度和低渗透率等特点,使得油气开采变得异常困难。
因此,针对这种特殊类型的储层,研究和开发有效的压裂技术是提高油气采收率的关键。
三、压裂技术研究1. 压裂技术原理压裂技术是一种通过向地下储层施加压力,使岩石产生裂缝,从而提高油气采收率的技术。
针对南堡油田的高温深层玄武岩气藏,我们采用了特殊的压裂液和压裂设备,以适应高储层温度和高岩石硬度的环境。
2. 压裂技术分类及适用性分析根据不同的压裂方式和压裂液类型,压裂技术可以分为多种类型。
在南堡油田的高温深层玄武岩气藏中,我们主要采用了以下几种压裂技术:(1)水力压裂技术:通过高压水力作用使岩石产生裂缝,适用于南堡油田的玄武岩储层。
(2)化学压裂技术:利用特定化学物质改变岩石的物理性质,从而促进裂缝的产生和扩展。
(3)热力压裂技术:利用热能对岩石进行加热,降低其硬度,从而促进裂缝的产生。
3. 压裂技术实施步骤(1)前期准备:进行地质调查和储层评价,确定压裂的目标层位和压裂方式。
(2)压裂设计:根据地质调查结果和储层特性,设计合适的压裂方案。
(3)压裂实施:采用专门的压裂设备和压裂液进行压裂作业。
(4)后期监测:通过地震监测和地面观测等方法,对压裂效果进行监测和评估。
四、技术应用与效果分析在南堡油田的实际应用中,我们采用了上述的压裂技术。
通过实施一系列的压裂作业,成功地使岩石产生了裂缝,提高了油气的采收率。
同时,我们还对压裂效果进行了监测和评估,发现压裂技术有效地改善了储层的渗透性,提高了油气的采收率。
深层煤层气压裂技术的研究与应用

深层煤层气压裂技术的研究与应用霍志星(中联煤层气有限责任公司, 山西 晋城 048000)摘要:近年来,随着能源产业的发展及人们对能源需求量的不断提升,我国的煤层气勘探开发工作也取得了很大的进展。
在煤层气的开采中,水力压裂是一种十分有效的方式。
某煤层气储层的煤层深度约2000米,属于深层煤层气,对其的压裂开采难度较大,且缺乏成熟的、可供借鉴的技术经验。
本文以该深层煤层气储层为例,介绍了深层煤层气压裂技术及其应用。
关键词:深层煤层气;压裂技术;研究;应用煤层气是一种自生自储式的天然气,它赋存于煤层当中。
相较于一般的天然气储层而言,煤层气储层既是煤层气的储集层和气源岩,也是其产出层。
我国有着丰富的煤层气资源,目前对于煤层气的开发也已取得了很多成果,例如对鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等煤层气的开发。
某深层煤层气储层位处鄂尔多斯盆地发育石炭一二叠纪含煤岩系和侏罗纪含煤岩系中,不但煤层十分发育,且深度较大。
目前,测得该煤层气储层的煤层深度约2000米,所以在其的开采中,对压力技术的应用难度也较大。
1 深层煤层气压裂液技术在应用水力压裂对煤层进行改造的过程中,压裂液虽然能够发挥出其造缝和携砂的主要作用,同时还会在一定程度上给储层带来伤害,因为压裂液是侵入到压裂储层当中的,尤其是对于一些表面较大的煤层的伤害更加严重。
所以,在压裂液的应用中,不仅仅要保证其满足压裂工艺要求,即发挥出本身应有的作用,还要确保其与储层具有良好的配伍性,以减轻因压裂液侵入而对地层产生的伤害。
可见,对深层煤层气压裂液技术的研究重点在于通过深入分析煤储层的特征,并根据压裂工艺的实际要求,形成能够兼顾压裂效果和对煤层伤害小的压裂技术。
(1)常用的几种煤层气压裂液 目前在我国的煤层气压裂施工中,常用的几种煤层气压裂液有:①活性水压裂液:其主要是由水、活性剂、助排剂以及防膨剂等构成的,具有粘度低、伤害低、污染轻、易返排、不易破胶等优点,缺点则在于携砂能力较差、滤失较大;②瓜胶压裂液:其具有较强的携砂能力,且相对造缝长、滤失低,整体优点较多,但同时也具有返排困难、残渣吸附伤害、易破胶不彻底等缺点;③清洁压裂液:其主要优点是易破胶、破胶后无固相残渣、防膨效果好、抗剪切力强、携砂能力强以及摩阻低等,但其在煤层中的吸附却容对煤层造成一定的影响;④泡沫压裂液:其是一种低伤害的优质压裂液,具有粘度高、损害小、滤失低以及清洁裂缝等优点,目前在国外的应用历史比较久,我国近年来也逐渐开始应用,主要缺点在于返排控制难度较大、易造成堵塞以及成本较高。
深层低渗透储层压裂裂缝处理技术

种压后 裂缝 处理 剂。室 内实验表 明 , 该裂缝 处理 剂能有效提 高 支撑 裂缝的 导流能 力。在 中原
油田 2 3口井 的 现 场 试 验 , 明 裂缝 处理 技 术 能 明 显提 高返 排 率 , 高低 渗 透 储 层 的 压 裂 效 果 。 说 提 关 键 词 : 渗 透 储 层 ; 力 压 裂 ; 内 实验 ; 缝 处 理 剂 低 水 室 裂 中 图分 类 号 :E 4 :E 5 . T 3 8 T 37 1 文 献 标 识 码 : A
降低 , 响支 撑裂 缝 导 流 能力 的 因素 除 支 撑 剂外 , 影
收稿 日期 : 0 12 ; 2 9 10 改回 日期 : 10 2 0 2 030 0 基金项 目: 国家 “6 ” 8 3 计划( 06 A 6 2 6 的子课题“ 20 A 0 Z 2 ) 深层低渗透油气藏压裂改造关键技术” 作者简介 : 王益维 (9 3一 , , 17 ) 男 高级工程师 , 9 1 7年毕业 于西南 石油学 院油藏工程专业 , 9 现为中国石油大学 ( 北京) 在读博士 , 主要从事油气藏增产技术 方 面 的研究工作。
更 为敏感 _ 。耐高 温和 低 伤 害 成 为深 层 低 渗 透储 4 j 层压 裂 过程 中 的主 要 矛盾 。虽 然 清 洁压 裂 液 的 耐
温性 能 得到提 高 , 耐 温性 能和应 用 范 围与 聚合 物 但
压裂 液相 比尚有一定 差距 。
模拟 实验 证实 , 纯净 胶液 在支撑 剂充 填层 中能
前
言
近 年来 , 力 压裂 已成 为低渗 透油 气藏 储量评 水
《2024年南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》范文

《南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术研究与应用》篇一一、引言南堡油田作为我国重要的油气资源基地,其高温深层玄武岩气藏的开采一直是石油工业的重要课题。
在油气开采过程中,压裂技术是提高油气采收率的关键技术之一。
本文旨在研究南堡油田高温深层玄武岩气藏的压裂技术,探讨其应用及效果,为该油田的持续开发和高效开采提供技术支持。
二、南堡油田高温深层玄武岩气藏特征南堡油田位于我国某地,具有高温、深层、玄武岩等特性。
该地区的地质构造复杂,岩石硬度高,给油气开采带来了一定的难度。
因此,深入研究该地区的高温深层玄武岩气藏特征,对于制定合理的开采方案具有重要意义。
三、压裂技术研究针对南堡油田高温深层玄武岩气藏的特点,本文研究了以下压裂技术:1. 压裂液选择与优化压裂液是压裂技术的关键因素之一。
针对南堡油田的高温特性,本文研究了适用于该地区的压裂液类型及配方。
通过实验和现场应用,发现某种新型压裂液具有较好的耐高温性能和稳定性,能够满足该地区的高温深层玄武岩气藏的开采需求。
2. 压裂设备与工艺优化针对南堡油田的深层特性,本文对压裂设备进行了优化,提高了设备的适应性和可靠性。
同时,针对该地区的岩石硬度高、裂缝发育不均等特点,本文研究了适合的压裂工艺,如分段压裂、多段塞压裂等,以提高油气采收率。
3. 压裂效果评价方法为了评价压裂技术的效果,本文提出了一种综合评价方法。
该方法包括:从采收率、生产能力、投资效益等方面进行综合评估;利用地震监测、测井等手段对压裂效果进行实时监测和评估;结合地质资料和现场数据,对压裂技术进行持续改进和优化。
四、技术应用与效果经过现场应用和实验验证,本文所研究的南堡油田高温深层玄武岩气藏压裂技术取得了显著的效果。
具体表现在以下几个方面:1. 提高了油气采收率通过优化压裂液选择和工艺,有效提高了南堡油田的油气采收率。
同时,采用综合评价方法对压裂效果进行评估,为后续的开采提供了有力支持。
2. 降低了开采成本通过优化压裂设备和工艺,提高了设备的适应性和可靠性,降低了开采过程中的设备维护和更换成本。
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第12卷第3期重庆科技学院学报(自然科学版)2010年6月收稿日期:2009-10-03作者简介:赵洪涛(1983-),男,山东临沂人,西南石油大学油气田开发工程专业在读硕士研究生,研究方向为油气井增产措施。
渤南油田深层系砂四段砂砾岩储层天然裂缝发育,天然裂缝的存在对于提高油气藏的渗透性有好处[1]。
但是,大量的室内研究和现场施工表明,天然裂缝的存在对水力压裂实施过程中所形成的水力裂缝的几何形态有着显著的影响[2],主要表现为:在控制裂缝的起裂位置及延伸方向阻止裂缝垂向延伸;在近井和远井带形成多裂缝或裂缝分支;在施工中增大液体滤失,使裂缝变短;施工中由于裂缝扭曲、转向、形成多裂缝、裂缝转移等使近井筒摩阻增加,进而使施工压力增加,缝内净压降低,以致影响支撑剂携带和铺置,造成压裂早期砂堵。
为防止天然裂缝的不利影响,有必要针对渤南油田深层裂缝性储层开展压裂关键技术研究。
1渤南油田砂四段储层特点渤南油田沙四段砂砾岩储层埋藏深(一般大于3500m ),地层温度高(高于140℃);油层跨度大(在300~800m 之间),油层数量多,渗透率和孔隙度低,属于典型的低空低渗储层;启动梯度大;油层泥质含量较高,普遍具有水敏特征;油井微裂缝发育;其裂缝发育程度是影响储层物性和压裂改造的重要因素。
岩性以灰绿色及深灰色中细砾岩、砾状砂岩为主,夹少量薄层粉砂岩。
砾石大小混杂,分选差,砾径一般为2~10mm ,最大40mm ,磨圆差,多呈次棱、次圆状;成分成熟度和结构成熟度均较低。
2深层天然裂缝性储层压裂技术研究2.1高粘低伤害压裂液体系研究压裂液粘度是衡量压裂液质量的一个重要参数。
对深层裂缝性储层压裂而言,增大流体粘度,在裂缝条数较少时增加了流动压力,在裂缝条数较多时能够起到减少裂缝条数,增加裂缝宽度,减少弯曲摩擦阻力的作用。
具体来说,增加流体粘度,可以帮助携砂,由于近井裂缝壁面的粗糙可能使流体发生剪切稀释,失去部分粘度,而高的粘度可以弥补这部分损失;在裂缝条数较少时,比如只有一条转向裂缝存在时,高的粘度使近井压力适当增加,使裂缝转向半径增大,过渡平缓,减小摩擦阻力。
更重要的是,当存在多裂缝时,粘性流体不易在各个裂缝之间分流,只容易流进阻力小、闭合应力小、裂缝宽度较宽的裂缝,同时,高的粘度可以增加裂缝缝宽,减小多裂缝起裂的倾向,最终的结果是减小了裂缝条数,减小了近井摩擦阻力、增加了裂缝宽度、增加了加砂量、减缓了施工压力的增加。
但是当压裂施工完成压裂液破胶后,稠化剂中的不溶杂质都变为残渣易在填砂裂缝或天然裂缝中沉淀,使得裂缝的导流能力下降。
所以我们在对压裂液体系优化时从多方面考虑,通过大量基液与交联液性能测试的室内试验,调整出适合渤南油田深层裂缝性储层压裂施工的高粘低伤害压裂液体系配方:0.56%HPG +2%KCl +0.15%Na 2CO 3+0.5%BA1-深层裂缝性储层压裂技术研究与应用赵洪涛1郭建春1王建2(1.西南石油大学,成都610500;2.中国石化胜利油田石油开发中心,东营257000)摘要:针对渤南油田深层系低孔、低渗、高温以及储层天然裂缝发育等地质特征,在大量实验测试的基础上,优选出了耐高温、高粘度、低伤害、低摩阻延迟交联液体系。
同时,采用前置液加小陶段塞与高效暂堵剂降滤失、优化射孔、高排量施工、全程伴注液氮助排等技术措施,形成了一套适合于渤南油田深层系裂缝型储层的压裂工艺技术,并在多口压裂井上得到了成功应用,取得了预期效果。
关键词:渤南油田;天然裂缝;延迟交联;优化射孔;降滤中图分类号:TE357文献标识码:A文章编号:1673-1980(2010)03-0048-0413+0.5%BA1-13B+1%BA1-5+0.5%BA1-26+0.15%BA2-3该体系基液性能为:粘度81mPa·s;pH值为10~12。
延迟交联剂选用BA1-21,它是由两部分组成,其一是主交联剂A,另一部分是副交联剂催化剂B,交联比取0.5%,交联时间为3~10min。
该压裂液具有耐高温、耐剪切能力强、延迟交联时间可控、破胶迅速彻底、与地层配伍性好等优点,能够完全满足渤南油田高温深层裂缝性储层压裂施工携砂的需要,主要体现在以下4个方面:(1)选择改性胍尔胶低摩阻稠化剂。
试验结果表明胍尔胶具有低摩阻特征,经多功能流动回路测定,胍尔胶稠化剂的摩阻仅相当于清水摩阻的30%左右。
(2)延迟压裂液体系。
针对深井压裂液在井筒流动距离长的特点,为了降低摩阻,采用了延迟交联的压裂液体系。
室内实验表明,通过控制A剂与B 剂的比例,压裂液延迟交联的时间可控制在3~ 10min之间。
(3)合理调整压裂液粘度。
根据液体流变性测试方法[3,4],在实验室通过HAAKE-RS600流变仪测得了所配置的交联冻胶的流变性,该体系在120℃、剪切速率170s-1,剪切120min条件下,压裂液冻胶粘度依然能够达到250mPa·s以上;在140℃、剪切速率170s-1,剪切120min条件下,压裂液冻胶粘度控制在100Pa·s以上。
实践证明优化配方的压裂液体系有很好的剪切稳定性。
在高温、高剪切速率的环境下能够长时间保持高粘度,是深层裂缝性储层压裂施工成功与否的关键。
(4)采用压裂液降低伤害技术。
为了达到在裂缝闭合后快速彻底破胶,便于返排,从前置液阶段开始逐渐追加高温胶囊破胶剂,以实现在较短时间内快速彻底破胶。
2.2支撑剂段塞+降滤失剂技术在原始储层条件下(裂缝内压力等于原始地层压力),裂缝为变形或闭合状态,当液体刚进入时,液体压力小于裂缝闭合压力,裂缝为闭合状态,但此时已存在滤失,随着液体压力增加,等于或大于闭合压力时裂缝张开,滤失加大;当滤失量增加到一定量时,出现脱砂。
Warpinski[5]的研究表明,当缝内净压超过裂缝张开压力时,滤失系数将增加50倍。
而Barree[6]在1997的天然缝滤失研究表明天然缝的滤失系数为基质滤失系数的10倍左右。
因此为了保证施工的成功率,提高压裂效果,必须采取一定的降滤失工艺措施来降低裂缝性储层的压裂液滤失。
目前,油田采用较为普遍的降滤失工艺是在压裂前置液阶段泵注一定量的降滤失剂,对天然裂缝进行封堵,降低天然裂缝渗流能力从而达到降滤失的目的,为后续的压裂施工创造条件。
现场可采用前置液加100目或40/70目支撑剂段塞。
其原理是,多条裂缝并存时,由于裂缝轨迹复杂,裂缝壁面的闭合作用力大小不一,必然存在相对较宽的裂缝,也存在相对较窄的裂缝。
这样,当小颗粒的支撑剂进入某些狭窄裂缝时,就能够封堵这些裂缝,而大部分液体能够经过较宽裂缝进入到地层深处。
在裂缝延伸沿程,如果存在张开的天然裂缝,这些较小的颗粒也能够优先进入,并起到封堵降滤的作用。
对于油藏,也可采用油溶性的降滤剂,兼起降滤、减少裂缝条数的作用[7]。
比如在前置液中分散一定浓度的高效暂堵剂,能够在乳化后起到降低滤失的作用,从而降低了压裂液对地层的伤害;同时能够减少前置液的比例,增加同液量下裂缝的长度。
而暂堵剂本身即使滤失到地层以后,也能够随着地层原油一起返排出来,对地层不会造成伤害。
2.3高排量施工技术水力裂缝要克服天然缝面上的岩石强度才能穿透天然缝,因此需要剪切力超过其岩石张力。
而低排量时滤失进的液体成为了润滑剂减少并消除剪切力,阻止裂缝形成[8]。
因此,裂缝性储层的变排量压裂不利于形成主控水力裂缝,一旦天然缝被滤失进入的液体胀开,就很难再改变裂缝的几何形状形成新的水力裂缝。
而且,由于天然裂缝的存在,压裂液大量滤失,导致压裂液效率过低,为满足高滤失下动态缝宽的扩展,压裂施工中需要压裂液的高排量注入,以获取较大的缝宽、较好的连接与较大的转向半径,同时高的排量有利于携带支撑剂通过近井区域。
缝在垂向上过度延伸。
因此,在对渤南油田沙四段砂砾岩储层压裂设计时应控制排量在5.5m3/min以上。
2.4全程液氮伴注技术液氮伴注的主要目的是增加压裂液返排能量,使压后压裂液能够顺利流出地层,减小压裂液对地层的伤害。
由于氮气的可压缩性,提供了储存能量的能力。
压力下降后,气体膨胀,足够的能量使举升液体能量增强。
氮气与压裂液混合液体的密度低,减少了静液柱压力,从而可减少举升液体的能量要求,有利于压后自喷返排。
又因排液速度快,可携带出固体颗粒及残渣,使裂缝壁面和地层孔隙得到彻底净化、畅通,大大提高了裂缝的导流能力。
氮气属于惰性气体,仅微溶于地层流体,不会引起储层的伤害。
为实现压裂液的高效返排,在前置液阶段建议液氮排量应为0.15~0.2m3/min,携砂液阶段液氮排量为0.1~0.15m3/min,液氮量8~18m3即可实现压裂液较高返排率,但针对具体井层可以适当增加液氮排量和用量。
同时,压裂施工的全过程液氮伴注对降低压裂液的初滤失和综合滤失系数有积极的作用[9]。
2.5优化射孔技术对于天然裂缝发育的地层而言,适当减小射孔段的长度也能够起到削减裂缝条数、优化裂缝形态的作用[10]。
1995年优化射孔减少压裂早期砂堵在美国阿科拉荷马州的Anadarko盆地气田得到应用,在原来射孔设计的基础上,采用不定向、零相位角、大孔眼、低密度和小层段射孔技术,进行了射孔技术改进,取得了显著的效果,大大降低了近井筒多裂缝的形成,避免了低砂浓度条件下的砂堵,将砂浓度由原来的2.5ppg提高到8ppg以上。
对于大段天然缝发育地层水力压裂而言,改进射孔设计对压裂的成功实施至关重要,当采用全产层段常规射孔时,由于出现多个垂直缝(见图1),使得施工压力较大,压裂早期出现砂堵;而将射孔进行重新设计优化后(见图2),射孔井段减少,孔密孔径加大,压裂中只形成单一裂缝,施工成功。
根据油田现场压裂施工经验,认为采用增加孔密孔径、减小射孔厚度;选择射开低渗透、天然缝不发育层段;选择在靠近页岩遮挡层的顶部射孔;避免射开天然缝方向垂直或平行最大主应力方向层段的优化射孔方式可以减少或避免裂缝扭曲和形成多裂缝的可能性,减少砂堵机会,降低施工风险。
3应用实例上述技术措施,在渤南油田多口压裂井上得到了成功应用,加砂压裂过程顺利,效果明显。
Y104-1侧井目的层段(3708.5~3775.5m)为沙四段砂砾岩,该区域天然裂缝发育、滤失严重。
在压裂方案设计中采用本文优化出的耐高温、高粘度低伤害的延迟交联液体系;前置液阶段泵注两段40/ 70目小陶段塞和一定量的高效暂堵剂,有效封堵微裂缝,减少压裂液滤失,全程伴注液氮,提高返排速率的同时降低压裂液滤失,大排量(7m3/min)施工,达到增加加砂量与造缝长度、延迟砂堵的目的;本井压裂层段跨度67m(3708.5~3775.5m),射孔段长度20m(3715~3735m),射孔段相对集中,减少水力压裂裂缝的起裂点,抑制多裂缝的产生,在一定程度上解决了高排量下进液困难、近井裂缝摩阻较高的问题。