欠注井清水压裂液性能研究

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清水不加砂压裂增产机理及导流能力测试

Ｓｕｄｎｙｅｄｉｃｅｓｅｈｎｉｍｎｏｃｎｄｔｖｉｙｔｓｅｈｏｔｙｏｉｌｎｒａｅｍｃａｓａｄｆｗｏｕｃｉｔｅｔｍｔｄｌｆｒｗａｅ－ｒｃｕｒｎｔｕｏａｔｏｔｒｆａｔｉｇｗｉｈｏｔｐｒｐｐｎ
机理，并建立了清水压裂自支撑裂缝壁面组合制备方法和导流能力的室内评价方法，为深入认识清水压裂增产机理及适用储层
条件提供了手段。
关键词：清水压裂；数值模拟；剪切滑移；裂缝转向；残余空隙空间；导流能力
中图分类号：Ｅ５Ｔ３７文献标识码：Ａ
清水不加砂压裂增产机理及导流能力测试
李斌张冈高铭陈涛士立０泽波
（．１东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆１３１；２大庆油田有限责任公司井下作业分公司，６３８．黑龙江大庆１３５）６４３
ｅｔｍｅｙｅｏｏｃｂｎｆ，ｎｔｅｏｈｒｈｎ，ｈｒｃｓｓｎｔｓｉｂｅｆｒａ１ｏｐｒａｉｔｅｅｖｉｓＳｕｉｓｏｉｌｎｒａｅｘｒｌｃｎｍｉｅｅｔｏｈｔｅａｄｔｅｐｏｅｓｉｏｕｔｌｌｌｗｅｍｅｂｌｒｓｒｏｒ．ｔｄｅｎｙｅｄｉｃｅｓｅｉａｏｉｙｍｅｈｎｓａｄｆｗｏｄｃｖｔｓｔｏｒｔｒｆｃｕｉｇｓｏｌｅｄｅｌｏｄｃｅ．ｅｍｅｈｎｓｆｒｃｕｅｄｖｒｎｎｃａｉｍｎｏｃｎｕｔｉｔｔｈｄｆｅ－ａｔｒｈｕｄｂｅｐｙｃｎｕｔｄＴｈｃａｉｏａｔｒｉｅｔｇａｄｌｉｙｅｍｅｏｗａｒｎｍｓｆｉ

天然裂缝性地层清水压裂模拟实验研究的开题报告

天然裂缝性地层清水压裂模拟实验研究的开题报告1. 研究背景和意义天然裂缝性地层是典型的非均质多孔介质，其水文地质特性非常复杂，具有明显的渗透阻力和孔隙结构异质性。

在充分认识天然裂缝性地层的基础上，开展清水压裂技术研究和应用，有利于提高油气田勘探和开发效率，促进能源行业可持续发展。

因此，对天然裂缝性地层清水压裂进行模拟实验研究，对探究水力压裂机理、深入了解水力压裂作用及演化规律、提高水力压裂技术水平具有重要意义。

本研究旨在针对天然裂缝性地层开展清水压裂模拟实验，揭示其水力压裂机理和压裂过程，探寻一种高效具有实际应用价值的水力压裂方法。

2. 研究内容和方向本研究主要致力于对天然裂缝性地层进行清水压裂模拟实验研究，并分别从实验前的样品采集、实验设计、实验参数确定、实验设备选择与搭建、实验结果分析等方面开展深入研究。

具体研究内容包括：（1）选取典型的天然裂缝性地层岩石样品进行采集、测试和分析，研究其基本物理性质及水文地质特征。

（2）结合储层分析和地质勘探资料，设计科学合理的清水压裂实验方案，确定实验参数。

（3）选择适合的实验设备，规划实验进程，建立水力压裂实验平台。

（4）进行实验试验，收集实验数据，并对实验结果进行综合分析和评价，揭示天然裂缝性地层的水力压裂机理和压裂过程。

（5）对实验结果进行模拟和预测，探索一种高效具有实际应用价值的水力压裂方法。

3. 研究方法和技术路线本研究采用实验研究为主要手段，结合计算机模拟方法，全面细致地研究天然裂缝性地层的水力压裂机理和过程。

具体的技术路线分为以下几个步骤：（1）样品采集与分析：选取典型的天然裂缝性地层岩石样品进行采集、测试和分析，研究其基本物理性质及水文地质特征。

（2）实验设计和参数确定：在充分了解天然裂缝性地层的特点和场地环境的基础上，结合储层分析和地质勘探资料，设计科学合理的清水压裂实验方案，并确定实验参数。

（3）建立实验平台：选择适合的实验设备，规划实验进程，建立水力压裂实验平台。

湘页1井大型清水压裂工艺技术研究

的层埋藏浅，施工摩阻低，采用清水代替滑溜水进行压裂，施工用液１５２０ｍ。，累计加砂８２ｍ，压后最高产气量２７００ｍ／ｄ，为今后页岩气井压裂施工起岩气；清水压裂；体积压裂；脆性指数；小型压裂；返排优化
（中国石油化工股份有限公司华东分公司工程技术研究院，江苏南京２１００３１）
摘要：湘页１井是位于湖南境内的一口页岩气勘探重点井，页岩层段气测显示良好，孔隙度和渗透率低，需要大规模压裂释
放页岩气。根据岩石特征研究，湘页１井页岩脆性矿物含量高、主应力差异小、天然裂缝发育，体积压裂适应性强。该井目
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｅｇａｓ，ｗａｔｅｒ－ｆｒａｃｓ，ＳＲＶ，ｂｉｒｔｔｌｅｎｅｓｓｉｎｄｅｘ，ｍｉｎｉ－ｆｒａｃｔｕｉｎｒｇ，ｌｆｏｗｂａｃｋｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｅｌｌＸｉａｎｇｙｅ－１ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｈａｌｅｇａｓｗｅｌｌｓｗｉｔｈｉｎＨｕｎａｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｍａｔｕｒｉｔｙａｎｄｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃｃｏｎ・ｔｅｎｔ，ｂｕｔｌｏｗｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ．ＩｔｎｅｅｄｓｌａｒｇｅｓｃＭｅｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｔｏｒｅｌｅａｓｅｓｈａｌｅｇａｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｒｏｃｋｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓ，ｗｅｌｌ

耐高盐水聚合物改善在页岩储层清水压裂的性能

耐高盐水聚合物改善页岩储层清水压裂的性能摘要北美页岩储层在高泵入速率时需要大量压裂液来最大化与储层岩石的接触面积进而扩展泄油半径。

在页岩储层的早期阶段，这些致密低渗透储层受到多种压裂措施的作用来获得理想的、预先设计的压裂目标和圧后排液。

交联硼酸盐、锆酸盐、线性压裂液系统被用来尝试低于标准圧后性能的处理。

然而，在使用低剂量的降摩阻剂和表面活性剂的清水压裂时，提高了天然气产量。

在最近几年，清水逐渐成为最主要的压裂液系统。

当前，石油行业已采取清水压裂液系统作为主要增产页岩储层的压裂液，部分原因是由于清水压裂液的实用性、成本低、快速返排。

随着水平和多向页岩压裂技术的问世，页岩压裂液的需求量增加到每口井900,000bbls清水。

在类似地区宾夕法尼亚州和加拿大西部处置井不是一种选择，生产用水的回收和再利用成为一个经济的替代方法，不仅减少对淡水的需求同时消除了处理生产用水的成本。

同时，大多数生产国家和省采取限制或限制使用的新鲜水作为压裂液的建议。

新鲜水用量问题和回流过程周围的环保问题及其处置已经变成了一个石油行业和运营商的挑战。

运营商都采用了各种水处理措施来管理用水需求，如利用化学和机械方法来消除回流水中不必要的固体及杂质。

然而，这些技术不能处理掉回流水中的溶解盐。

事实上，对油田循环水的检查结果表明，大多数处理方案不仅提高了回流水的整体盐度，而且增加回流水中多价离子的含量。

本文探讨在多价高含盐水中使用新的耐高盐水聚合物的优点。

对霍恩河与马塞勒斯河的回流水和生产水进行分析，以确定他们的盐度。

合成盐水和生产水代表霍恩河的生产水作为本次调查的盐源。

调查的目的是利用在高分子量水加入聚丙烯酰胺作降阻剂，其在高含盐条件下的性能。

油田实例研究验证了本次试验研究的成果。

测试结果表明，新的耐高盐降阻剂明显改善了清水压裂的性能。

从试验角度出发，测试了几种降阻剂来评估他们的性能。

此项研究主要是在用带有1/4英寸的不锈钢管的50升容量的摩擦环且牛顿雷诺数为50000条件下进行的。

大庆油田不返排压裂液技术研究及应用

随着大庆油田外围致密储层直井缝网及水平井体积压裂工艺的实施，单井施工规模越来越大，最大液量超过 2.5×104 m3/井，返排液量越来越多。目前返排液回收处理工艺繁琐、成本高、处理量低，导致油田污水处理压力逐年增加，尤其对海拉尔草原及外围林场施工环保压力更大[1]。传统植物胶压裂液压裂后不及时返排，易导致储层伤害，影响压裂效果。表面活性剂压裂液体系破胶液为表活剂水溶液，对储层和支撑裂缝伤害小，利用这一性能可以பைடு நூலகம்现不返排[2–6]，其增稠性能是由特殊的表面活性剂分子来实现的，这些具有特定结构的表面活性剂分子溶解到水中后，形成一种类似于高分子线团结构的胶束，使水溶液具有较高的黏度。国内研制的清洁压
裂液存在耐温性能不好和成本较高的问题，应用受到了限制[7–8]。
通过技术攻关，研制出由双链表面活性剂和无机盐组成的不返排压裂液。与清洁压裂液对比，不返排压裂液无机盐用量低（小于 0.7%），形成胶束能力强，耐温达 120 ℃，成本降低 60%以上。其破胶液不含固相残渣，对储层及人工裂缝趋于零伤害，油井压后可直接投产，采出液可直接进站，不影响
2019 年 7 月
石油地质与工程 PETROLEUM GEOLOGY AND ENGINEERING
文章编号：1673–8217（2019）04–0096–04
第 33 卷第 4 期
大庆油田不返排压裂液技术研究及应用
李伟
（中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆 163453）
摘要：大庆油田低渗透储层水力压裂已经成为增产改造的主体技术，但应用过程中存在压裂废液处理环保压力大、
减少外排压裂液 3.2×104 m3，达到了“零污染、零排放”的要求。

低渗欠注井伤害机理分析

低渗欠注井伤害机理分析(1) 清水对储层的伤害清水对地层伤害原因：一是清水造成粘土矿物水化膨胀，分散运移；二是清水进入地层造成水锁效应。

(2)未经处理的污水对地层的伤害其主要原因是：污水中含大量固体颗粒、油污，当污水接触地层后易造成颗粒堵塞和有机堵塞；另外污水中含有一定数量的细菌，可造成储层细菌堵塞。

污水中的颗粒对滨649 块储层既有端面堵塞又有孔喉内的深部堵塞。

(3) 欠注层注地污水伤害欠注层采用污水回注，由于在污水回注处理、净化过程中，受到诸多条件的限制，使得回注污水在部分指标上超标，对储层造成一点程度的伤害。

通过对滨南油田一区回注污水处理方面的影响因素实验分析，注地污水的伤害主要是乳化油对孔喉、孔道的堵塞，其次是微粒运移造成的伤害；微量铁对地层的伤害不明显，细菌数量严重超标，但影响程度未能模拟。

另一方面，各种影响因素的伤害程度是与储层的孔、渗特点、大小分不开的。

(4)有机物堵塞地层中的油、油污等有机堵塞物不可避免的存在，加之回注污水中的大量油污，使用单纯酸液体系无法有效解除地层中的有机物堵塞。

(5)以往酸化、压裂措施可能对低渗地层的潜在伤害室内试验结果表明：常规酸液对油层伤害包括酸液体系对油层的伤害和酸液添加剂对油层的伤害。

常规土酸液的主要成分是HCl、HF，酸化作业时，酸岩反应速度快，酸的作用距离短，当排液手段不强或不排液时，将会产生酸化二次沉淀伤害储层；同时酸化过程油层会释放大量微粒，造成颗粒堵塞。

对于低渗地层，大分子量有机物酸化添加剂会吸附在岩石表面，导致渗透率下降。

压裂措施同样会造成地层伤害，压裂液的滤失及排液不及时均会伤害地层。

滨南油田的大部分注水井均为油井转注井，转注前后基本都采用过压裂或酸化措施，有些井甚至多次酸化，因此伤害是不可避免的。

(6) 重复酸化井对储层造成的伤害在同井同层多次采用酸化处理措施，特别是采用不同的酸液体系和工艺方法，将会形成比较复杂的、严重的储层伤害，而且伤害的程度是多种伤害的综合反映。

清洁压裂液的研究与应用

粘弹性是影响粘弹性表面活性剂溶液应用性能的一个最重要的性能指标，很多学者认为：粘弹性的形成是由于粘弹性表面活性剂在盐水溶液中形成了棒状胶束，随着棒状胶束的增多而发生了相互缠结，形成了类似交联聚合物大分子的空间网状结构。
随着粘弹性流体的出现，应用常规评价流体的方法来评价粘弹性流体就碰到了困难。通过多年的研究，获得了较好的评价方法，即通过应用储能模量（’）和耗能模量（”）来量度：储能模量是体系弹性效应的量度，而耗能模量则是粘性效应的量度。同时还可以应用 tgδ 来表征溶液粘弹性的大小。
4.3 粘弹性
粘弹性是 VES 溶液的一个特殊性质。它是一种能在很多胶态体系尤其是很多表面活性剂溶液中观察到的现象。通过简单的使溶液涡旋和观察捕集在样品中空气泡的弹性碰撞，很容易发现溶液的粘弹性，VES 溶液在剪切下，不仅会产生切向应力，同时还会产生法向应力，众多学者研究发现，法向应力的产生是溶液弹性作用的结果。
3
清洁压裂液的研究与应用
4 清洁压裂液的流变特性
4.1 低粘度特性
在压裂施工中，即使其在很低粘度下（≤20mPa·s）也能对支撑剂达到悬浮稳定作用，这一性质是聚合物无法比拟的。较低的粘度使其可以有较低的摩阻和低泵注压力，避免了使用大功率的设备。
4.2 优良的剪切稀释特性
清洁压裂液是由表面活性剂胶束缠结而产生粘弹性，此结构在剪切作用下会发生拆散，使缠结的胶束团重新转变为单个或较少胶束缠结结构，使粘度大幅下降，当剪切消失，结构又自动恢复。由于这种特殊的性质，使其广泛应用在油田开采作业和涂料等领域。
图 5-1 棒状胶束相互缠绕形成的网状结构示意图
5.2 抗剪切机理
清洁压裂液中不含任何高分子聚合物，其粘度是通过表面活性剂胶束的相互缠绕而形成的，这与胍胶压裂液的粘度形成机理不一样。VES胶束的形成和相互缠绕是表面活性剂分子之间和表面活性剂聚集体之间的行为，表现为清洁压裂液的表观粘度不随时间变化以及通过高剪切后体系的粘度又能得到恢复[17]，而植物胶压裂液不耐剪切，分子链的断开会使植物胶的粘度永久地丧失。

低渗透油田欠注井治理技术研究与应用

低渗透油田欠注井治理技术研究与应用作者：宋晓霞来源：《中国科技博览》2018年第16期[摘要]乾安油田是一个低渗透、低粘度、裂缝发育的构造岩性油藏，随着油田开发历程的延长，各种措施对油层造成污染、注水井井况日益变差，导致注水井注入压力逐年升高，吸水能力逐渐下降，油层压力保持水平低。

欠注井数逐年增加，严重影响油田开发效果。

通过攻关一系列欠注井治理技术，解决了单井欠注问题，保持了地层能量，改善了油田开发效果。

[关键词]注水井；注入压力；欠注井治理技术中图分类号：S897 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0388-010 引言乾安油田所辖各区块属于低渗透油田，油层吸水能力差，同时由于回注污水水质复杂，污染井筒及近井地带，造成注水井欠注现象严重，注水量下降，严重影响注水工作的正常进行。

通过分析欠注原因，采取一系列针对性技术措施实施治理，使得欠注井数大幅度减少，注水量得到恢复，地层压力逐渐上升，改善了油田开发效果。

1 欠注井治理技术路线1.1 总体技术思路针对乾安油田存在的欠注井通过原因分析，归为井筒污染、近井地带污染、储层物性差、系统压力低、井况差等五方面原因。

1.2 治理技术路线针对以上欠注原因，制订了以下治理技术对策：（1）采取洗井返吐、连续油管管冲等措施治理井筒原因欠注；（2）采取降压增注措施治理近井地带污染欠注；（3）采取压裂改造治理储层物性差欠注；（4）采取安装增注泵增注治理末端干压低欠注；（5）采取替代井转注治理井况恶化、大修不成欠注。

2 欠注井治理技术研究与应用2.1 井筒污染治理技术研究针对注水管柱堵塞等，采取洗井返吐、连续油管管冲等技术措施，能够有效治理井筒原因造成的欠注，该技术具有效率高（平均1天处理1口欠注井）的特点，适合临时或短期欠注井。

2.2 近井地带堵塞治理技术研究针对近井地带堵塞，采取高能气体压裂、连续液动负压解堵、理化法解堵等多种解堵措施实施治理。

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李士斌，付瑞佳，张立刚
（东北石油大学石油工程学院油气井工程系，黑龙江大庆１６３３１８）
摘
要：近年来，欠注井治理主要采用经济有效的酸化解堵工艺进行治理，但多年现场经验表明，酸化
解堵工艺在治理高压注水井和酸敏性地层条件时效果不理想，在选井选层上仍选取具有一定砂岩厚度、油层连
第４４卷第６期
２０１５年６月当代化
工
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
ＶＯ］．４４．ＮＯ．６Ｊｕｎｅ，２０１５
欠注井清水压裂液性能研究
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒａｎｄｓｔｒｏｎｇｗａｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｙｔｃｏｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｔｅｓｔ，ｆｏｒｍｕｌａｏｆｗａｔｅｒｒａｆｃｔｕｉｒｎｇｌｕｆｉｄｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，
井增注方面探索一条新途径。
关键词：欠注井；清水压裂；优化方案
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１５）０６ — １２２９ — ０３中图分类号：ＴＥ３５７
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＦｒａｃｔｕｒｉｎｇＦｌｕｉｄｆｏｒＵｎｄｅｒ－ｉｎｊｅｃｔｅｄＷｅｌｌｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｕｎｄｅｒ — ｉｎｊｅｃｔｅｄｗｅｌｌｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｃｉｄｉｉｆｃａｔｉｏｎａｎｄ
通条件较好的欠注井，在水敏程度较弱的葡北及敖包塔区块，选取２口具有典型特点的污染欠注井。通过膨润土膨胀和粘土稳定剂与强水敏岩心分散试验进行清水压裂液的配方优选评价。再通过清水压裂液性能和清水压裂液导流能力进行评价，最后通过缝长优化等措施进行方案优化。本论文探究是为类似酸敏性地层在今后欠注
ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｙｔｄｅｇｒｅｅ，ｔｗｏｐｏｌｌｕｔｅｄｕｎｄｅｒ－ｉｎｊｅｃｔｅｄｗｅｌｌｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈｂｅｎｔｏｎｉｔｅｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｃｌａｙ
ｐｌｕｇｇｉｎｇｒｅｍｏｖａ１．Ｂｕｔ，ｔｈｅｉｆｅｌｄｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｈａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｃｉｄｉｉｆｃａｔｉｏｎａｎｄｐｌｕｇｇｉｎｇｒｅｍｏｖａｌｉｓｎｏｔ
ｉｄｅａｌｆｏｒｔｒｅａｔｉｎｇｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｗｅｌｌｓａｎｄａｃｉｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｓｏｕｎｄｅｒ－ｉｎｊｅｃｔｅｄｗｅｌｌｓｗｉｔｈａｃｅｒｔａｉｎ
ｓａｎｄｓｔｏｎｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｇｏｏｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｃｈｏｓｅｎ．ＩｎＰｕｂｅｉａｎｄＡｏｂａｏｔａｂｌｏｃｋｓｗｉｔｈｗｅａｋｗａｔｅｒ
ＬＩＳｈｉ — ｂｉｎ，ＦＵＲｕｉ－ｊｉａ，ＺＨＡＮＧＬｉ－ｇａｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇ／ｉａｎｇＤａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ）
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗａｔｅｒｒａｆｃｔｕｒｉｎｇｌｆｕｉｄｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌ￣ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｓｃｈｅｍｅｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．