江汉涪陵页岩气压裂技术
涪陵页岩气田连续油管钻塞技术常见问题及对策
涪陵页岩气田连续油管钻塞技术常见问题及对策摘要：随着涪陵页岩气田持续开发，加密井和上部气层井的大范围布井开采、压裂工艺不断的改变，压裂后的井筒情况变得更加复杂，对压裂后钻塞施工增加了难度，如管柱下放过炮眼困难、提前自锁、遇卡风险变大等问题。
因而如何有效防范、降低钻塞期间出现问题，避免增大后期处理风险成为亟需解决的问题。
关键词：页岩气井；连续油管；钻塞前言：随着涪陵页岩气田加密井和上部气层井的大面积开发以及“密切割压裂工艺”的推广使用，在压裂效果上取得了显著的效果，也带来了压后井筒复杂情况增多的问题，给后续的钻塞带来困难。
表1 压裂情况对比从表1中看出，随着页岩气田开发的不断深入，不论是井深、水平段长度、井眼轨迹、射孔簇数、桥塞类型、加砂量及压后井筒状况都和气田前期开发时有了明显的变化，对后期连油钻塞提出了新的要求。
1.压裂工艺改变后钻塞出现的问题1.1施工周期的改变压裂工艺未改变前，钻塞施工平均周期为3-5天，大部分井只需进行一趟钻塞加一趟井筒清理；采用新的压裂工艺后，钻塞作业出现下放困难、过炮眼时间增加、强磁清理次数增多等问题，直接导致施工周期延长，目前钻塞施工周期平均为7-8天。
1.2施工成本的增长因压裂工艺的改变及加密井和上部气层的开发，使得压后井筒状况及井眼轨迹都较之前变得复杂，导致水力振荡器的使用频次增加，金属减阻剂用量也从100-200L/井上升至400-600L/井，虽然在桥塞的使用上使得钻塞成本下降，但施工周期的增加，水力振荡器的使用、金属减阻剂用量的增长，导致总体的施工成本增长。
1.3返屑率大幅下降在2014-2015年间，气井水平段在1500m左右，地层能量充足，钻塞期间地层压力高，施工期间出口用8-12mm油嘴控制，井口套压平均高于10-13MPa，进口排量400-420L/min，出口排量普遍大于450L/min。
目前钻塞施工井，水平段长度大于2000m，出现多口井钻塞施工前井口无压力（甚至负压现象），水平段的增长，井内压力的降低，大部分的井口套压低于10MPa。
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实焦石坝，重庆涪陵区一个山区小镇。
在这里，我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生，被命名为“页岩气开发功勋井”。
今年3月24日，中国石化正式宣布，计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田，相当于一个1000万吨级大型油田。
重大突破页岩气田进入商业开发在中国石化勘探南方分公司岩芯库，保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。
“在焦石坝地底下，这些页岩就像一床大棉被，包裹着丰厚的页岩气。
”分公司地质专家夏维书说。
撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。
11月28日，一个振奋人心的消息从焦石坝传来：焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气，这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。
页岩气是一种重要的非常规天然气，被认为是继常规天然气之后，又一种可以大规模开发的优质清洁能源。
近年来，全球特别是北美地区，页岩气开发步伐明显加快。
美国由于页岩气的大规模开采，甚至可能从油气输入国变为油气输出国。
在我国，常规天然气储量有限，而页岩气储量相对丰富。
页岩气如果能得以大规模开发，对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。
2011年，我国将页岩气列为独立矿种；2012年，出台《页岩气发展规划（2011—2015年）》；2013年，国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。
继焦页1HF井后，环绕其周边数公里区域内，几口评价井也相继部署开采。
2013年7月2日，焦页1—3HF井投产，测试产量20多万方/日；9月29日，焦页6—2HF 井投产，测试产量达35万方/日；10月9日，焦页8—2HF井投产，测试产量再创新高，达55万方/日。
“到这时，我们已吃上了定心丸：焦石坝区块页岩气藏不是一点，而是一片；这里不仅有页岩气，而且是高产气藏。
”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。
涪陵页岩气田柱塞气举排水采气应用认识
涪陵页岩气田柱塞气举排水采气应用认识摘要：针对涪陵页岩气田部分气井高产水、低产气、井口压力低、高气水比的生产特征及复杂的地层和井眼轨迹情况，结合柱塞气举排水采气现场试验，提出页岩气井柱塞运行初期调试方法和工作制度优化方法，提高了柱塞举升效率，保证了气井连续携液生产。
涪陵页岩气田气井实施柱塞气举后，单井日均产气量提高0.95万方，形成了针对性的“一井一策”柱塞气举运行制度。
关键词：涪陵页岩气田；柱塞气举；运行调试；工作制度优化0 引言涪陵页岩气田的开发采用长水平段分段加砂压裂技术，产出水均为返排压裂液，受页岩气井产量、压力快速递减的影响，涪陵页岩气田部分气井表现出产水量大、产气量低、井口压力低、气井积液严重的问题，气井间开周期变长。
为保证气井连续携液生产，2018年开始开展了10余口气井柱塞气举排水采气现场试验，实现了柱塞气举在页岩气井排水采气的应用，取得了较好的应用效果。
由于柱塞运行过程受多方面因素的影响，柱塞制度需实时跟踪和调整，工作制度的调整是柱塞工艺管理的重点和难点。
1 柱塞气举排水工艺概述1.1 工艺原理柱塞气举排水采气工艺原理是在油管内放置一个柱塞作为举升气体和被举升液体之间一种固体的密封界面，依靠地层积蓄的天然气推动柱塞及其上部积液从井底上行，将柱塞上部积液排到地面。
柱塞上行时，由于柱塞阻挡了积液的下落，减少了滑脱损失，大大提高了举升效率[1]。
1.2 柱塞气举周期阶段划分根据涪陵页岩气田气井柱塞运行过程瞬时数据分析（图1），柱塞气举一个运行周期可分为四个阶段：①关井恢复阶段：该阶段完成柱塞的下落和柱塞启动套压恢复；②柱塞排液阶段：开井气体推动柱塞及柱塞上部液体向上运行排出井口，气井积液解除，井底回压降低；③依靠气井续流排液阶段：续流阶段产量高于临界携液流量，气井能通过自身能量携液生产；④低于临界携液流量续流积液阶段：当气井低于临界携液流量时，套压返高、油压降低、油套压差升高，井筒积液。
电动压裂 电量
电动压裂电量
电动压裂是一种环保型的压裂技术，它与传统的柴油驱动压裂机组相比，具有明显的优势。
以中石油的西部钻探为例，传统压裂车工作一小时消耗柴油300升，噪声103分贝，而一台5000型电动压裂泵，每小时耗电2400千瓦时，噪声仅为90分贝，且不产生任何氮氧化合物、二氧化硫等有害气体。
在页岩气开采中，采用电动压裂技术，能大幅降低能源消耗，提高施工效率，减少碳排放量。
例如，中国石化江汉油田涪陵页岩气田采用“井工厂”电驱压裂工艺，能源消耗平均降低33%，施工效率提高71%，单井减少92吨碳排放量。
总之，电动压裂技术在节能减排、降低噪声等方面具有显著优势，是未来压裂施工的重要发展方向。
涪陵页岩气井“套中固套”机械封隔重复压裂技术
涪陵页岩气井“套中固套”机械封隔重复压裂技术刘尧文;明月;张旭东;卞晓冰;张驰;王海涛【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2022(50)3【摘要】针对涪陵页岩气田采用暂堵转向重复压裂工艺时施工难度大、增产效果不理想的问题,在调研国外页岩气井重复压裂工艺的基础上,对比分析了暂堵转向重复压裂与机械封隔重复压裂技术的原理与特点,明确了机械封隔可完全封堵初次压裂射孔炮眼,精准控制重复压裂水力裂缝起裂,形成了“套中固套”机械封隔重复压裂技术。
在涪陵页岩气田JYAHF井进行了“套中固套”机械封隔重复压裂技术试验,在内径为115.0 mm的井筒中下入?88.9 mm套管固井,建立全新封闭井筒,并针对不同剩余储量分布采用不同的重复压裂工艺。
原井筒改造程度较高的井段,以挖潜老缝间剩余资源为目标;初次改造效果差的井段,需要恢复老缝导流能力。
JYAHF 井试验该技术后,可采储量增加0.36×10^(8)m^(3),采收率提高4.8%。
研究结果表明,“套中固套”机械封隔重复压裂技术增产效果明显,可为国内页岩气田长期高效开发提供技术支撑。
【总页数】6页(P86-91)【作者】刘尧文;明月;张旭东;卞晓冰;张驰;王海涛【作者单位】中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司;中国石化石油工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE357.1【相关文献】1.扩张式酸压封隔器在尕斯油田套变井分层酸化压裂上的应用2.关于水平井封隔器滑套分段压裂技术的国内外调研3.页岩气井无限级固井滑套压裂技术4.无限级滑套分段压裂技术在涪陵页岩气的应用5.页岩气井用新型无限级全通径滑套压裂技术先导试验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
页岩气二代压裂技术的连续油管钻塞工艺技术挖潜与应用
低,可能 出 现 磨 鞋 不 能 接 触 到 桥 塞 而 出 现 空 转 情
况,长时间无进尺,不能钻除桥塞。
水平井连续油管螺旋屈曲载荷公式:
2EIw
F =2
r
式中:
r为 连 续 油 管 截 面 中 心 至 井 眼 轴 心 的 径
图 2 连续油管钻塞工具串
114.
3mm,计算 得 到 井 眼 的 F 为 14~16kN。 考 虑
入井螺杆钻 直 径 73mm 和 整 个 钻 塞 过 程 都 在 水 平
段,若控制钻压太 大,容 易 使 螺 杆 钻 堵 塞,造 成 油 管
图 1 钻塞地面流程
1.
3 钻塞液体系改进
反转 和 卡 钻。 因 此,优 化 钻 压 应 控 制 在 6~12kN
是减小震 击 力 对 液 压 丢 手 的 影 响;二 是 在 遇 卡 后,
如果解卡失 败,丢 手 产 生 井 底 落 鱼 数 量 较 少,便 于
下步方案的制定和选择。
既要考虑液体摩 阻 性 能、油 管 尺 寸、长 度、螺 杆 马 达
的能力和泵注设备 能 力;也 要 考 虑 钻 屑 能 否 顺 利 返
解决的重 要 技 术 问 题。 传 统 的 压 裂 工 艺 通 常 采 用
1.
2 地面流程优化
为确保钻屑顺 利 返 出,保 证 出 现 应 急 情 况 下 成
可钻复合桥塞,由 于 水 平 段 长,井 眼 不 规 则,连 续 油
功辅助解卡,设计返 排 管 线 在 井 口 的 起 点 连 接 在 套
管自锁现象 严 重,很 难 顺 利 完 钻 趾 端 桥 塞;使 用 钻
1.
涪陵页岩气体积压裂改造理念及关键技术
涪陵页岩气体积压裂改造理念及关键技术邹龙庆张剑李彦超（川庆钻探井下作业公司）摘要涪陵页岩储层为龙马溪组海相页岩，以灰黑色粉砂质页岩及灰黑色碳质页岩为主，优质页岩厚度为38m~44m，储层具有有机质类型好、丰度高、矿物脆性指数高、可压性强、裂缝层理发育、含气性高等特点。
本文系统总结了涪陵页岩气体积压裂改造理念及关键特色技术，即以综合地质评价为改造基础，以大型体积压裂为储层改造理念，以水平井及多级压裂为技术保障，获取最大的储层改造体积，实现页岩气的高效开发。
涪陵页岩气体积改造理念及关键技术为前期27口井的高效开发提供了技术保障，为未来中国海相页岩气高效开发积累了经验。
关键词页岩气涪陵体积改造水平井分段压裂前言四川盆地是我国页岩气最富集有利区，主要勘探区域为威远、长宁、富顺-永川、昭通、涪陵地区，层系为志留系龙马溪组、寒武系筇竹寺组，其中，涪陵区块位于川东高陡褶皱带万县复向斜的南扬起端包鸾一焦石坝背斜带焦石坝构造高部位，川东南涪陵地区评价下志留统龙马溪组。
借鉴北美海相页岩气体积压裂改造经验，通过对涪陵区块页岩储层岩心资料、测井数据、岩石力学参数等资料综合分析，建立页岩储层综合可压指数预测模型，实现储层改造评价；借助页岩储层大型体积压裂改造理念，应用水平井及分段压裂技术，进行涪陵地区页岩气开发[1-4]。
截至2014年5月17日，在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区，已开钻页岩气井82口，完钻47口，投产27口，平均单井日产气量在11万方以上，涪陵页岩气体积改造理念及关键技术为前期27口投产井的高效开发提供了技术保障。
1. 储层地质特征1.1气藏基本特征涪陵页岩气区块主要目的层位为龙马溪组地层，埋藏深度为2400~3500m，优质页岩厚度为38m~42m，岩性为灰黑色粉砂质页岩及灰黑色碳质页岩，天然裂缝及层理发育。
页岩储层孔隙度4.3%~6.2%，渗透率0.02mD~0.04mD。
岩心分析显示：该区块在龙马溪组底部和五峰组含气性良好，有机质类型为Ⅰ型，有机碳含量大于3%，热成熟度大于3%，属于过成熟储层，地层压力系数1.35。
涪陵页岩气田“井工厂”技术
涪陵页岩气田“井工厂”技术I. 引言- 涪陵页岩气田概述- “井工厂”技术的重要性II. “井工厂”技术的原理和适用条件- 技术原理和基本流程- 技术适用条件和局限性III. “井工厂”技术的主要工艺和设备-洗砂器、置换器、清洗器、气药泵等关键设备介绍- 每个设备的功能和作用IV. “井工厂”技术在涪陵页岩气田中的应用实践- 实际推广过程中的工程案例分析- 应用效果评价和经济效益分析V. 结论与展望- 总结“井工厂”技术的优缺点- 展望技术的发展趋势和应用前景注：这是提纲，不是论文。
实际论文中需要对每个章节进行细化，给出具体例子、数据支持等。
I. 引言气田开采技术一直是油气工业中的重要研究领域，页岩气田作为近年来新兴的一种气田类型，其采气技术也得到了广泛关注和研究。
涪陵页岩气田作为我国页岩气开发的先行者，其“井工厂”技术在破解页岩气井产能低、井网稀疏等工程难题方面受到了广泛赞誉。
本文将介绍涪陵页岩气田“井工厂”技术的原理、适用条件、主要工艺和设备及其在涪陵页岩气田中的应用实践等方面进行阐述。
II. “井工厂”技术的原理和适用条件“井工厂”技术是一种通过在井下设备的组合实现井下多个作业环节的一体化作业的集成技术。
其核心是将清洗、掏沙、杀菌、压裂、静液压裂等井下作业环节集成在同一个装置中，实现一次下井、多次作业。
“井工厂”技术的主要原理是在井口设置装置，通过管道输送液体和气体分别对井底管道进行冲洗或清洗，达到清理管壁上的泥沙、防止管内污染和生物生长等目的。
同时，在井口加装一个气药泵，通过气液混输将石英砂压入井底砂层，增加砂砾嵌入石英砂和砂砾孔隙度，提高油气储存和渗透性。
“井工厂”技术的适用条件包括：（1）工程对象为含油、含气页岩气藏；（2）井壁砂层孔隙度较小，需要通过清洁井壁泥和增加砂砾填充孔隙度进行提高产能；（3）井网稀疏，需要通过一次下井多次作业的集成作业来提高井网利用率；（4）需要对井下环境进行杀菌，避免生物生长导致管路阻塞，影响井的产能。
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塑料、玻璃无腐蚀性。并且具有极快的溶解性和较
好的流变性能，0.245%稠化剂znj01长时间剪切后
混
混
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
4、超临界CO2增粘剂的研究难点
CO2是由极性共价键构成的非极性分子，其 永久偶极矩为零，介电常数和极化率非常低。 对于极性或高分子化合物而言，CO2是一种弱溶 剂。CO2增粘的主要难点包括： 1）备选化合物在CO2中的低溶解度。这是CO2增 粘的最明显障碍。通常只有加入大量助溶剂或 者使用高氟化亲CO2分子，备选化合物才能溶解 于CO2 。
密度随温度和压力的变化
通过对比CO2气体、 液体、超临界状态 下的物理性质，发
自扩散系数和压力的关系
现在临界点附近流 温度/℃：1-0、2-37、3-47、4-75、5-77
粘度和压力的关系
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
两相
组分体系 Ⅰ型相图：CO2－烷烃 （n≦5） Ⅱ型相图：CO2－烷烃
质和溶剂之间会形成聚集体。 且在高度压缩区，局域的共溶 在外，还存在溶质-溶质的聚 剂-溶质分子间作用力往往大 集。
于溶剂-溶质的。
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
增粘 机理：
具备液 体性质
理想的增粘剂在
超临 界解C溶 O共2溶剂
具备气 体性质
CO2中通过分子链 间的缠结以及相
裂
藏
存 1.超临界CO2粘度很低，携砂能力差。
在 2.超临界CO2压裂液滤失性比水基压裂液强。
问 3.超临界CO2易穿透，所以需要特殊的配套设备。 题 4.CO2需降温液化后才能加压升温至超临界状态，故地面需降温装置。
汇报大纲：
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
氟化丙烯酸酯-苯乙烯共聚物增稠 剂z液nj态01C的O2介粘绍度低，滤失大，携砂性能差，为了
满足地层条件下携砂要求，优选了氟化丙烯酸酯-
苯乙烯共聚物的稠化剂znj01，该稠化剂具有无毒
性，化学稳定性强，不易挥发，不易燃，对金属、
剂 质的溶解度、
改善反应的
选择性等。
共溶剂-溶质分子间相互作用： 溶质-溶质分子间相互作用：
溶质-溶剂分子间相互作用： 由于分子间存在较强的相互
在高度可压缩的较稀超临界
由于溶质和溶剂分子间存 作用，故在溶质-溶剂、共溶 流体溶液中，除了有溶剂-溶
在较强的相互作用，故在溶 剂-溶质之间会形成聚集体。 质聚集和共溶剂-溶质聚集存
增粘剂
邻分子间的缔合
提升流
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
A.国外：遥爪型聚 合物增粘剂
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
B.国内：氟化丙烯酸酯-苯乙烯二 元共聚物的合成思路
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
C.国内：梯形聚甲基倍半硅 氧烷的合成思路
第一步 ,将甲基三氯硅烷与胺按1∶1 . 5的摩尔比 混第合二,步胺, 先由与于活胺性解较产大物的的水Si解-C反l 键应起为反离应子,反反应应,式Si 如-C1l所键示和:Si -N 键的离子特性相同, 均为30 %,但是 Si -N 键存在空间位阻。因此, 通过控制水的加入 量, Si -Cl 键将先水解缩聚形成梯形骨架, 然后 Si -N 键在酸的催化下也水解缩聚形成具有 Si -O Si 四元结构的梯形聚合物,反应过程如2所示:
2. 超临界CO2黏度低，更容易沟通细小的裂隙，并易在岩层中压出多 而复杂的微裂缝，提高单井产量和采收率。
超
优 3.超临界CO2流体密度大，溶解能力强，可以溶解近井地带重油组分，
非
势 为输送通道减少油气阻力。
临
常
4.可使粘土矿物脱水，导致粘土矿物颗粒变小，增大孔隙和渗透率。
界
规
CO2
油
压
气
5.超临界CO2表面张力几乎为零，能进入细小的孔隙，并高效置换CH4。 6.超临界CO2气源充足，压裂成本低；不含颗粒和水，不污染储层。
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
两相
温
度 /℃： 1－ 38 2－ 温 度 /17314－℃0－1－5 ：
温度 /℃： 1－ 46.1 2－ 7温1.1 3度－ 1/0℃4.4： 4－
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
超临界流体中 的分子聚集溶：剂-溶剂
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
单相
由数据可知，CO2要达 到超临界状态并不难实
Hale Waihona Puke 现。但是其粘度偏低，溶剂
临界参数
会导致物压性裂特征液的携砂能
气体
临界
液体
力差，达不到预期的压 温度
（℃）
31.1
密度 （g/cm3）
0.0060.002
0.2-0.9 0.6-1.6
超临界CO2压裂液体系的构筑 及性能评价
汇报人： 黄 倩 指导老师：付美龙
二〇一六年四月
汇报大纲：
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题
间的聚集
溶剂-溶质 溶质 间的聚集 分子
溶剂 分子
对较稀的临界流体溶液，在高度可压缩区，由 于分子间的吸引作用，超临界流体在溶质周围的 密度可能远远大于溶剂本体的密度，导致局部密
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
超临界流体中的分 子间的相互作用：
共溶剂的加 共溶 入能增加物
中国油气藏现状
常规水 常 规 油力气 藏压裂
？
非常规油气藏
吸 溶附 游解气 在非常规油气藏中，进行常规水力压离裂气时，大 量水进入储层，会使粘土发生膨胀，导致气孔隙堵塞，
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题
技术名称 适用范围
超临界CO2压裂技术说明
技术特点
1. 超临界CO2压裂的破岩门限压力低，大幅提高了钻井速度。
裂增产效果，而其扩散 CO2
压力 （MPa）
7.38
粘度 （mP·s）
10-2
0.03-0.1 0.2-3.0
系数偏小，溶剂化能力 密度
（g/cm3）
0.448
扩散系数 （cm2/s）
10-1
10-4
10-5
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
单相
表面张力随温度的变化