延长油田上古生界气藏压裂改造工艺技术分析

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天然气藏压裂新技术的开发与研究

天然气藏压裂新技术的开发与研究

天然气藏压裂新技术的开发与研究天然气是一种清洁、安全、高效的能源,被誉为“燃气之王”。

随着全球能源需求的不断增长,对于天然气的开发和利用越来越重视。

然而,天然气的储量分布不均,大部分天然气被埋藏在深层岩石中的页岩气和煤层气中。

为了开采这些储量庞大的天然气,必须采用先进的技术手段,其中天然气藏压裂新技术是目前最为先进和广泛应用的一种。

1. 天然气藏压裂新技术的概述压裂,是指通过注入高压液体,使岩石断裂并开成裂缝,从而使这些裂缝之间的间隙中的油气能向井口自由流动。

天然气藏压裂新技术可以将天然气储存层内的页岩和煤层打裂,让储层中的天然气能够更加容易地被释放出来,提高天然气的采收率。

目前,天然气藏压裂新技术已经实现了普及化和商业化,是天然气开采中的一个核心技术。

2. 天然气藏压裂新技术的原理天然气藏压裂新技术的核心是高压注液,主要分为三个步骤:注液、套压和排液。

通过注入高压液体,使页岩或煤层内部的岩石发生裂缝,同时将液体压入裂缝中,增大裂缝的面积,形成更多的裂缝,从而扩大天然气的产出面积。

注液完毕后,对套管进行压力测试,以确认井壁的承压能力。

最后,通过排液将注入的压裂水全部泵出,避免产生被揭露和破坏的垃圾等污染因素。

3. 天然气藏压裂新技术的发展天然气藏压裂新技术的发展可以分为三个阶段:(1)传统压裂技术阶段:从20世纪50年代开始,全球石油勘探和开采中开始使用压裂技术,最初只是传统的压裂,没有液压或压裂液。

随着技术的不断进步,越来越多的液体被添加到压裂中,普遍使用的压裂液为水和沙。

(2)支撑剂压裂技术阶段:20世纪末期,出现了支撑剂压裂技术,即在压裂液中添加填充物,其作用是保持裂缝的开放程度,防止细小的裂缝再次开合,降低压裂孔的对天然气的阻力。

(3)多相压裂技术阶段:随着对天然气更深入的了解,发现了储层中多种天然气分子的存在,特别是在页岩气和煤层气储层中,多相流的情况更为常见和复杂。

因此,出现了多相压裂技术,可进行多相流压力分析分析、多相流输模拟和多相突破动力学模拟。

页岩水平井压裂裂缝延伸规律探究_以延长油田页岩气气藏为例

页岩水平井压裂裂缝延伸规律探究_以延长油田页岩气气藏为例
设备运维
页岩水平井压裂裂缝延伸规律探究
——以延长油田页岩气气藏为例
关星
长江大学石油工程学院

摘要:水平井压裂能有效的提高页岩气藏水平井的产量,裂 缝延伸规律研究是水平井压裂技术的关键点之一。提出并研究 应力强度因子,裂缝端部的应力强度因子达到岩石的断裂韧性时 裂缝才开始延伸。以延长油田的现场数据为例,对常用的裂缝延 伸数学模型—二维模型、拟三维模型、三维模型进行对比分析,选 出最佳的延伸模拟模型。
表 3 计算结果比较
二维模型 (PKN)
拟三维模 型
三维模型
FracproPT 计算
裂缝半长/
m
324. 4
153
103
97
上缝高/m
21
58. 3
28. 92
39. 74
下缝高/m
20
52. 2
26. 64
35. 17
最大缝宽/ cm
1. 36
1. 13
0. 566
0. 932
平均缝宽/ cm
1. 208
表 1 油藏数据
层位
油藏参数
数值
有效厚度/m
41
产层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
杨氏模量/MPa 最小主应力/MPa
泊松比
1. 26
24653 29 0. 22
盖层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
杨氏模量/MPa 最小主应力/MPa
泊松比
1. 9
25622 34
0. 251
底层
断裂韧性/(MPa·m0. 5)
结论
1.当地层岩性不同时,裂缝延伸的规律会有很大的不同,塑 性较强的地层,比较容易出现早期脱砂的情况。

油井压裂工艺原理及工艺解析

油井压裂工艺原理及工艺解析

油井压裂工艺原理及工艺解析摘要:油井压裂改造工艺是现代油田在进行实际勘测、开采、开发中广泛应用的、关键的增产措施,通常在油田的实际生产中,因为地质条件、油层等方面的特点,这项工艺也会随之出现变化。

现代对压裂工艺进行有效的完善与普及,对于油田企业扩大产能、提高产量是非常有帮助的,更能让有效的石油资源获得更为充分的使用。

关键词:油井压裂;工艺原理;工艺方法解析;一、现代压裂工艺的阐释压裂工艺一般使用地面上的高压泵组,往油井中注入排量高于底层吸收能力的高粘度液体,让其能够在油井底端形成高雅,在形成的高雅高出底层本身破裂的压力时,就会在油井底部产生一条或者几条裂缝,在压裂液体进入到这些裂缝中以后,基于支撑剂发挥的作用,能在油井底端形成一定的裂缝空间,其在高压泵停止之后也不会出现闭合。

这样的裂缝空间有非常好的导流作用,使油井渗流的状况被有效改善,实现增产、增注的目标。

二、压裂工艺的增产原理因为地球表面的地质构造较为复杂,具有非均质性,所以油井难以让地层中的所有石油储集区实现沟通相连,也无法让油井实现最大的产能。

而是用油井压裂工艺,能在油井底端造出一个人工裂缝,这个裂缝空间能联通地层中的各个石油储集区域,其能让油井拓展供油面积,既减少了油井数量,更切实节约了成本投入,最终实现增产的目标。

另外,压裂工艺产生的裂缝空间,能切实避免由于钻井、生产等环节中引起的石油储层污染,导致石油产量被降低的情况,确保石油质量的同时更提高了石油产量。

三、压裂工艺的原理(一)压裂工艺的发展压裂工艺最早产生与美国,初期的压裂操作中充当压裂油的是原油,现在这项工艺所使用的设施、压裂液、支撑剂等有已经得到了有效的创新,工艺技术也更为多样。

现代实际操作中使用的压裂液一般是水基、油基、乳状压裂液以及泡沫等。

压裂工艺最早在我国进行实际应用是上世纪70年代,而我国现代压裂工艺已经排在国际前列。

这项技术在未来的发展中,会对压裂液、支撑剂的使用效率进行有效的提升与优化,对多项技术综合的大型化、综合化发展。

七里村油田水平缝压裂工艺技术探索

七里村油田水平缝压裂工艺技术探索
该技 术 的优 点 : 很大 程 度上 增加 了单 井压 裂改造 次 数 , 从 水 效 果 。
建议油 田开发 可以进 行 C 0 2 吞吐 开发 。该技术优 点 : 1 、 补 而 提 高 了油层 动用程 度 和裸 眼井最 终采 收率 ; 缺点: 裸 眼井井 充地层 能量 ; 2 、 避 免注 入气 沿着 水平 裂缝 窜入 ; 3 、 降低原 油粘 壁 不规 则 , 压裂施工 中封隔 器坐封难 , 成 功率不高 。 度, 减小渗流 阻力 ; 4 、 现有 的多缝均是吞 吐有利 因素 。 2 . 3套 管井 一层 多缝 压裂 技术 长 6 油层压裂 水平缝 C 0 2 吞吐开 发机理 及可行性 : ( 1 ) 降低 2 . 3 . 1常规 卡封压裂技 术 油水 界 面张 力 , 减 少驱 替阻 力 ; ( 2 ) 降低原 油粘 度 , 减 少原 油渗 该 技术承 压段选择 2 米, 采 用封隔器卡封 进行单 层压裂 , 压 流 阻力 ; ( 3 ) 储层压 力下 降形成溶 解气 驱 , 提 高原 油采收率 ; ( 4 ) 裂 段之 间 间隔 3 . 5 — 4 米 以上 可进 行再 次压 裂 , 是 目前 套管井 压 改善 原 油与 水的 流度 比 , 降低 原 油粘 度 , 增 大水 相粘 度 ; ( 5 ) 酸 裂应 用最 多的压 裂技术 。 化解 堵 作用 , 提 高注 入 能力 ; ( 6 ) 萃 取和 气 化原 油 中的轻 质烃 , 2 . 3 . 2技术评价 增加 单井 产量 ; ( 7 ) 避免 类似 “ 注水 ( 其它 注入 介 质) 驱” 易 沿水 该 技 术的优 点 : 施 工过 程 简单 , 成 功率 高 ; 缺点 : 单 层二 次
七里村油 田水平缝压裂 工艺技术探 索
杨荣国 沈振 振 ( 陕西 延长 油 田股份 有限 公 司七里 村采 油厂 , 陕西 延安 7 1 6 0 0 0 )

延长油田水力压裂的优化配置及运用

延长油田水力压裂的优化配置及运用

延长油田水力压裂的优化配置及运用油田压裂液直接影响着油田企业的产量与经济效益,其在油田生产中发挥着关键作用。

因为油田压裂液通常在油田增产和增注作业过程中扮演着重要角色,可是应用时油田压裂液的成本比较高,耗能偏大,造成环境严重污染,而且应用效率比较低。

此种状况下,一定要加强延长油田中水力压裂科学优化配置问题,从而提高延长油田企业的经济效益与社会效益。

标签:延长油田;水力压裂;优化配置在進行油田生产时,水力压裂属于关键的技术措施,通常运用在油气井的增产和增注方面。

而油田工作人员运用相应工具,建立一条延伸裂缝,同时选择适宜剂量的支撑剂,完成裂缝的有效支撑,进而实现降低气体流动的目的。

因为油田压裂技术工艺比较复杂,开展此工作具备一定的苦难。

本文主要对延长油田水利压裂的优化配置和应用进行了探讨。

1 水力压裂技术的压裂液种类1.1 粘弹性表面活性剂压裂液粘弹性表面的活性剂压裂液具备的特点就是便于准备,不会对地层造成损害,其中支撑剂填充体具备良好的传导性等[1]。

因为粘弹性表面的活性剂压裂液并不需求聚合物水化,同时也不需要交联剂和破胶机以及其它相关化学添加剂,所以在进行压裂作业时,能够应用此种类型的压裂剂取代聚合物。

各种温度与各种强化技术都存在相应种类的压裂液配方。

1.2 限流压裂液限流压裂一般是选取压裂需求的射孔直径与射孔数量,从而保证注入速度可以形成充足的流速,并且在井眼与水力裂缝间形成高强度压差。

目前,许多油田为了能够达到商业化水平,通常选择大斜度或是水平井实现垂直经强化[2]。

而为了能够在一定程度上减小成本,开始研究在同时压裂大量层段过程中降低作业时间与作业井数。

2 延长油田缝高控制压裂的优化配置延长油田的地质构造比较特殊,其为低渗底水油漆罐。

而延长油田的缝高控制压裂重要技术就是采用人工方式实现隔层的最佳高度与裂缝的纵向延伸最合理高度控制。

由于裂缝高度若是在垂直方向过度延伸,不但会减小裂缝的长度与宽度,还会形成过多的水与气。

体积压裂工艺在延长油田超低渗油藏中的应用效果分析

体积压裂工艺在延长油田超低渗油藏中的应用效果分析

体积压裂工艺在延长油田超低渗油藏中的应用效果分析许亮;杨红;童长兵;余海棠;王迪东;金永辉【摘要】通过对比国外已成功进行体积压裂改造的储层参数,确定了延长油田下寺湾试验区长7特低渗油层组具备体积压裂改造技术的基本地质条件,并通过判别对比参数建模,初步确定了延长油田体积压裂改造技术选区的储层地质参数和判定标准.下寺湾试验区实验并蒲丛71-2井经过体积压裂改造后的产量指标较同条件的临近对比井均高出了数倍,表明体积压裂改造技术可以适用于延长特低渗油藏.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】3页(P31-33)【关键词】体积压裂;延长特低渗油田;适应性分析【作者】许亮;杨红;童长兵;余海棠;王迪东;金永辉【作者单位】延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000;延长油田股份有限公司开发部,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TE357.11体积压裂技术最初是在美国Barnett页岩气开采过程中研发的一种区别于传统的常规水力压裂的新兴技术[1],该技术产生的多分支立体复杂的裂缝网络对于超低渗储层的改造和产量提高有着非常明显的效果,该技术目前在我国已被越来越多的学者关注和研究,并逐步将其应用于国内页岩油气和超低渗油田的开发中[2-5]。

储层地质条件对于体积压裂改造技术的有效性有着重要的影响[5],目前认为适合该技术使用的储层应具备以下三个条件:(1)天然裂缝发育,且天然裂缝方位与最小主地应力方位一致;(2)岩石硅质含量高(大于35 %),脆性系数高;(3)敏感性不强,适合大型滑溜水压裂。

本文通过对下寺湾油田长7油层组对应的储层地质参数进行了详细研究并选取已成功进行体积压裂增产的Barnett、Woodford、龙马溪组页岩组数据进行对比。

基于延长石油开发中体积压裂技术的研究探讨

基于延长石油开发中体积压裂技术的研究探讨

61石油资源在国民经济发展过程中占据着非常重要的地位,特别是近些年工业迅猛发展,对石油资源的需求量越来越大,传统开采模式已经远远无法满足现代化社会人们生产生活中实际需求。

研究发现,我国的低渗低压油气藏储量非常大,所以应加大针对这部分资源的开发利用,但实际开采难度相对比较大,体积压裂技术的出现大大提高了低渗透油田石油开发效率,缓解了我国目前石油资源紧缺的局面。

1 体积压裂技术概述体积压裂技术即在水力压裂过程中,天然裂缝持续扩张,致使脆性岩石发生滑移剪切现象,进一步形成人工裂缝,人工裂缝与天然裂缝共同交织成一个巨大的裂缝网络,增大了改造体积,提升实际产量和收采率。

该项技术在石油开采中体现出非常好的效果。

随着科学技术的不断进步,体积压裂技术也越来越成熟,为我国石油开采作业提供了可靠的技术支撑,该项技术在石油开发中的科学运用,大幅增加了石油资源开采量。

我国传统的油田开采主要是针对一类和二类储层的开发,体积压裂技术的引入实现了对三类和四类储层的有效开发利用,大大提高了单井油气产量[1]。

体积压裂技术主要适用于不同类型的低渗透油田开采,通过斜井多段压裂技术、多级水力射流压裂技术等实现油气的高效开采。

2 影响体积压裂技术实施的因素2.1 体积压裂的地层条件因素在诸多影响因素中,地层条件对体积压裂技术的应用效果影响最大。

体积压裂技术在石油开发中的应用,要求作业环境地下油气储层含有一定数量的天然裂缝,这是体积压裂技术成功实施的必要基础条件,只有地下油气储层具有天然裂纹才能为体积压裂技术施工提供空间保障,促使该项技术的有效实施。

地层天然裂缝与最小地应力通常情况下是保持同一方向的,在此基础条件下,水力压裂形成的裂缝就会与天然裂缝呈垂直状态,天然裂缝与人工裂缝相互交织成一个裂缝网络[2]。

2.2 体积压裂岩层具有较弱亲水性体积压裂技术在石油开发中的应用,还要求地下岩层的亲水性相对比较差,这主要是因为体积压裂技术实施期间往往需要用到压裂液,在对地层施加一定压力的作用下方能实现对油气层的开发,在巨大压力下地层结构会出现诸多裂缝,之后再利用支撑剂将地层缝隙支撑起来,为石油基于延长石油开发中体积压裂技术的研究探讨张伟才延长油田股份有限公司七里村采油厂 陕西 延安 717100摘要:为了满足社会生产能源实际需求量,必须在石油开发中融入更为先进的科学技术,增加石油资源开采量。

直井连续分层压裂工艺在长庆油田上古低渗砂岩气藏的应用

直井连续分层压裂工艺在长庆油田上古低渗砂岩气藏的应用
流喷砂 器芯 子 , 钢 球和 芯子一起 继续 下行 到滑套 座 , 封堵第一 段 , 建立 第 二段 压 裂 通道 ; ④ 压 裂 第 二段 :
不动 管 柱 机 械 封 隔分 层 压 裂 管 柱 主 要 由水 力 锚、 K 3 4 4封 隔器 、 节流 喷砂滑 套 、 滑套座 、 安全 接头 、 节 流 嘴等组 成 。主要 工艺原 理是 一次按 照设计 射 开 套 管 多段产 层 , 下 人分 压合采 完井 管柱 , 第一 级依靠 节 流 嘴的节 流作 用 , 开 启第一 层压 裂通 道 , 然 后通 过 封 隔器 的封 隔及 井下 喷砂滑套 的开启来 实现 由下往 上 的逐 层改 造 , 最 终 实 现不 动 管 柱 一次 分 压 多 层合 层 排 液求产 。具 体施 业成本 , 应该作 为今后连续分压 工艺的首选技术 ; 连续油管分层压裂工艺 由于其施 工灵活 、 小层动用程度高而在 国外 多层系改造技术 中应 用 广泛 , 套管 滑 套 完 井分 层 压 裂 工 艺 压 裂 级 数 不限、 保 持井 筒完 整性 方 面具有 技术 前 瞻性 , 后 两项
高压大通径水力锚与封隔器和高抗冲蚀性能小级差
滑套芯 子 的研发难 点 , 实现 了 5 / ” 套 管一 次 连 续分 压 8 层 的 突破 , 有 效缩 短 了试 气周 期 , 施 工效 率大 幅 提高。
2 . 1 . 1 工艺原 理及施 工工序
油管加压使钢球上下压差至 1 5 MP a 打开第二段节
2 0 1 3年 4月





第2 2卷
第 2期
直井连续分层压裂工艺 在长庆 油 田上古低渗砂岩气藏 的应 用
李国华 王素荣
( 1 . 长庆油 田分公 司勘探部
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延长油田上古生界气藏压裂改造工艺技术分析王香增;高瑞民;吴金桥;申峰;汶锋刚【摘要】延长油田上古生界气藏储层连续性较差、含气砂体变化快、非均质性强,具有典型的低孔、低渗、低压、低丰度、低产的特点,储层压裂改造工艺难度较大.在近几年的天然气勘探过程中,通过不断的研究、试验和现场应用,总结出一套基本适应于本区上古生界气藏石盒子组、山西组、本溪组等储层的压裂改造工艺,现场施工后取得了较好的效果.为此,从射孔工艺、加砂压裂工艺特别是压裂液体系、支撑剂、施工主要参数的确定、压裂配套工艺等多个方面进行了阐述,并对现场的施工情况和室内的研究结果加以分析和佐证,最后对延长油田上古生界气藏的下一步压裂改造工作提出了建议.【期刊名称】《石油工业技术监督》【年(卷),期】2010(026)006【总页数】4页(P9-12)【关键词】延长气田;鄂尔多斯盆地;上古生界气藏;特低渗透;压裂工艺【作者】王香增;高瑞民;吴金桥;申峰;汶锋刚【作者单位】中国延长石油(集团)有限责任公司,研究院,陕西,西安,710075;中国延长石油(集团)有限责任公司,研究院,陕西,西安,710075;中国延长石油(集团)有限责任公司,研究院,陕西,西安,710075;中国延长石油(集团)有限责任公司,研究院,陕西,西安,710075;中国延长石油(集团)有限责任公司,研究院,陕西,西安,710075【正文语种】中文延长油田地理位于陕西省北部,构造位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部,面积约1.07×104km2。

自1907年在我国大陆完钻第一口油井并获工业油流以来,延长油田对中生界的石油勘探开发已有上百年的历史,但对古生界的天然气勘探起步很晚,到2006年仅完钻了3口天然气探井。

2006年以后,延长油田加大了天然气的勘探步伐,到2008年底,共完钻天然气探井72口,试气49口/67层。

试气结果显示,除个别井层外,气井基本无自然产能,必须通过储层改造才具有工业开采价值。

延长油田通过在上古生界气藏开展水力加砂压裂,先后在本溪组、太原组、山西组、石盒子组和石千峰组等多个层位获得工业气流或低产气流,特别是在山西组、石盒子组及本溪组获得了高产天然气流(y1井本溪组无阻流量15.3×104m3/d、y2井石盒子组无阻流量4.0×104m3/d、y3井山西组无阻流量大于120×104m3/d),显示出较好的压裂改造效果和良好的天然气勘探开发前景。

延长油田含气层系纵向分布在下古生界下奥陶统马家沟组、上古生界上石炭统本溪组、下二叠统太原组和山西组、中二叠统石盒子组以及上二叠统石千峰组,其中主力气层为上古生界本溪组、山西组、石盒子组,气藏主要受控于近南北向分布的河道砂体带及三角洲砂体带,系典型的岩性圈闭气藏。

气藏岩性主要为碎屑砂岩,分选多以中偏好;储层埋深2 200~3 000m,温度在76~100℃之间,渗透率0.01~3.16mD(平均0.18mD),孔隙度0.71%~21.84%(平均7.77%),含气饱和度4.37%~99.37%(平均65.25%),属于典型的低孔、低渗、致密砂岩气藏。

储层敏感性特征表现为较强水敏、中等碱敏、无-弱酸敏、无-弱速敏、无-中等偏弱盐敏。

1 射孔工艺延长油田上古生界气藏具有典型的低渗、低压特点,在钻井过程基本未见直接明显的油气显示。

钻井普遍设计为直井,井身结构采用Φ244.5mm表层套管和Φ139.7mm的油层套管,射孔方式完井。

(1)射孔方式本区石千峰组、石盒子组、山西组气层的压力系数为0.61~0.96,低于清水静液柱压力,射孔后井口普遍无显示,主要采用电缆传输射孔方式。

本区本溪组气层压力系数在0.98~1.19之间,属正常压力系统,部分井射孔后出现溢流现象。

考虑到电缆传输射孔存在一定的危险性,本区本溪组采用油管传输射孔与压裂联作方式。

(2)射孔完井液本区射孔液基本配方为清水+0.5%气井黏土稳定剂+0.5%气井助排剂。

射孔液与储层岩石、流体配伍,对地层伤害小,同时满足射孔施工要求,成本低且配制方便。

(3)主要射孔参数普遍使用102型射孔枪、装127弹,布孔方式为60°相位螺旋布孔,孔密16孔/m。

本区的射孔参数不仅能保证穿透泥浆侵入带,而且孔眼摩阻低,满足压裂时输送中高浓度支撑剂的需求。

(4)射开程度本区单层压裂时,气层射开程度为1/3~2/3(有效厚度≤5m,射开2m);多层压裂时调整各层的射开程度,以达到均衡改造的目的。

国内外研究成果表明[1],过长的射孔段或多的射孔段有可能导致多裂缝,多裂缝限制了裂缝长度的进一步延伸,从而减少泄气面积,影响最终的增产效果。

2 水力加砂压裂工艺(1)压裂液体系延长油田上古生界气藏(石千峰组、石盒子组、山西组、本溪组)采用的压裂液体系为有机硼延迟交联羟丙基胍胶压裂液,基本配方为0.45%~0.50%羟丙基胍胶+0.5%气井助排剂+0.5%起泡剂+0.5%黏土稳定剂+0.1%杀菌剂+0.12%~0.20%Na2CO3,交联剂为有机硼,破胶剂为过硫酸铵与胶囊破胶剂。

压裂液的主要性能为:压裂液基液黏度大于48 mPa·s,pH值9.0~11.0,延迟交联时间60~90s;90℃、170s-1下连续剪切120min,黏度保持在140mPa·s以上(图1);70℃下,过硫酸铵加量0.01%,60min内完全破胶,破胶液黏度小于5.0mPa·s;破胶液表面张力24.5mN/m,残渣含量小于500mg/L,对本区石盒子组的岩心伤害率小于30.0%。

该压裂液体系耐温抗剪切性能好,能够满足76~100℃储层压裂施工的要求;具有60~90s的延迟交联时间,可以减小施工过程中沿程摩阻,降低地面施工泵压;压裂液破胶彻底,破胶液表面张力低,有利于压后快速返排,降低压裂液对储层的伤害程度。

总的来说,该有机硼延迟交联羟丙基胍胶压裂液体系基本能够满足本区上古生界气藏压裂改造的需要。

(2)支撑剂延长油田使用粒径0.425~0.85mm、体积密度1.72g/cm3、强度52MPa的中低密度高强度陶粒作为上古生界气藏压裂用支撑剂。

根据本区石千峰组、石盒子组、山西组3次小型测试压裂的解释结果,本区上古生界储层的闭合应力在34.55~44.97MPa之间。

采用API标准,铺砂浓度10kg/m2,考查了不同闭合压力下中低密度高强度陶粒在清水和胍胶压裂液破胶液介质中的导流能力,如图2所示。

从图 2中可以看出,在模拟地层闭合压力(40MPa)下,中低密度高强度陶粒在清水和胍胶压裂液破胶液两种介质中的导流能力都保持在100μm2.cm以上。

另外,从压裂排液情况看,出砂情况不严重,说明人工支撑裂缝对支撑剂的夹持能力较强。

因此,在本区上古生界气藏选用强度52MPa的中低密度高强度陶粒能够满足压裂改造及裂缝导流能力的要求。

(3)压裂工艺①单(合)层压裂。

采用Y344封隔器结合平衡压力保护套管、Φ73.0mm油管注入进行单(合)加砂压裂,是延长油田天然气勘探区应用最多的一种压裂工艺,技术成熟,施工成功率高。

加砂规模较大时,下Φ88.9mm油管进行压裂;②分层压裂。

对于两个相距较远、中间有较好遮挡层的气层,采用不动管柱机械封隔器连续分层压裂工艺,压裂管柱结构一般(自上而下)为油管挂+外加厚油管+水力锚+Y344封隔器+滑套导压阀+Y344封隔器+外加厚油管+节流器+喇叭口。

目前,本区已开展了十几次不动管柱机械分层(两层)压裂作业,全部获得成功,为本区进一步开展分层(两层及两层以上)压裂合层开采创造了有利条件。

(4)压裂施工主要参数通过软件模拟,结合现场加砂压裂施工实践,本区上古生界石盒子组、山西组、本溪组主力气层的压裂施工主要参数总结如表1所示。

①前置液比例。

前置液比例是压裂设计中的一个重要参数,前置液比例过大,滤失到地层的压裂液量大,对地层伤害加大,对低渗-特低渗储层尤为不利;前置液比例过小,前期造缝不充分,可能造成后期施工压力过高甚至砂堵。

本区上古生界主力气层压裂施工的前置液比例控制在25.0%~35.0%,既能保证施工安全,又不会对储层造成较大的伤害;②施工排量。

施工排量是压裂设计的关键参数,它会影响施工泵压和支撑裂缝的几何尺寸[2]。

本区上古生界储层压裂施工的排量为2.6~3.4m3/min。

一方面要确保加砂顺利进行,另一方面要合理控制支撑裂缝缝高。

由于本区主要采用Φ73.0mm油管注入压裂方式,施工排量一般不超过3.5m3/min,要进行较大规模的加砂压裂,为提高施工排量,须采用Φ88.9mm 油管注入,如 y3井山西组加砂 71m3,排量达到4.5m3/min;③加砂规模。

本区对上古生界气藏压裂以适度加砂规模为主,加砂规模在25.0~45.0m3之间,对石盒子组、山西组等主力气层逐步开展大规模加砂试验,从目前的试气结果看,除y3井,均未见到与加砂规模对等的产气量。

本区本溪组储层微裂缝较为发育,压裂施工过程中,压裂液滤失量大,极易砂堵,加砂规模控制在20.0~35.0m3之间。

对于低渗-特低渗砂岩气藏而言,造长缝是提高压裂改造效果的关键因素[2,3],而增大加砂规模是造长缝的主要措施。

由于本区上古生界储层呈现整体横向的非均质性,砂体变化较快,因此,具体的加砂规模要综合考虑待施工井的产层物性及各种可能的具体影响因素后再最终确定;④平均砂比。

本区石盒子组、山西组等储层,平均砂比为20.0%~25.0%;本溪组由于压裂施工过程中砂堵较为严重,一般控制砂比在22.0%以下。

适当采用低砂比压裂工艺,以造长缝为主,能够降低施工难度,确保致密砂岩储层压裂改造的顺利进行。

(5)压裂配套工艺①液氮伴注助排工艺。

本区采取全程液氮伴注(顶替过程除外),提高压裂液的返排率,液氮伴注比例6.0%~9.0%,排量150~250L/min。

延长油田上古生界气藏压力系数低,属于低压气藏,加砂压裂后仅靠储层自身能量难以实现快速彻底地排出破胶残液,采用液氮伴注助排工艺,可使压裂液的平均返排率达到80%以上,减小压裂液对储层的伤害;②强制裂缝闭合快速返排工艺。

压裂车停泵后20~50min内开井,采用3mm油嘴放喷排液,当井口压力低于8MPa后,适当放大油嘴尺寸或用针形阀控制放喷,确保排液连续。

在裂缝完全闭合前,返排液量不超过300L/min;裂缝闭合后,排量不超过600L/min。

当停止自喷后,及时采用抽汲的方式继续进行诱喷,诱喷成功后用油管控制放喷排液,尽量减少压裂液在储层中的滞留时间。

本区上古生界储层孔隙度低、渗透率低、压力低,具有较强的水锁伤害倾向[4],压裂后采取强制裂缝闭合快速返排工艺,可以降低压裂液对地层的伤害和最大限度维持支撑裂缝导流能力;③支撑剂段塞工艺。

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