非均质碳酸盐岩储层差异化控流均衡酸化技术

碳酸盐岩气井普遍具有储层非均质性强、产层段长且常采用裸眼或筛管方式完井的特点,因此实施针对性、差异化、均衡酸化,是提高碳酸盐岩气藏酸化效率、降低储层改造成本,提高单井产量的关键。为此,以中国石油在土库曼斯坦实施的目前我国最大的阿姆河右岸天然气勘探开发项目为例,在建立此类气藏的储层非均匀伤害模型、酸蚀蚓孔及酸化产能分形计算模型的基础上,通过差异化酸化工艺协同,形成了差异化控流均衡酸化技术。研究结果表明:①差异化控流均衡酸化技术描述了碳酸盐岩气井储层非均匀伤害,同时考虑了酸蚀蚓孔分形分布造成的不均匀解堵,更贴近碳酸盐岩酸化实际;②差异化控流均衡酸化技术不仅让目的层段沿井轴的污染情况更直观,还可以针对性地分段开展酸化参数的优化,实现差异化定向解堵作业;③该技术在土库曼斯坦阿姆河右岸气田23井次作业后的平均单井日增产气量11×10^(4)m^(3),用酸量仅为常规酸化的30%~60%,现场应用效果好。结论认为,非均质碳酸盐岩储层差异化控流均衡酸化技术是一套适用于强非均质碳酸盐岩气井的气藏地质与工程相结合的一体化新技术,该技术取得了显著的增产效果和经济效益,值得进一步推广使用。

渗透率各向异性的低渗透油藏开发井网研究

低渗透油藏常常通过压裂改造获得工业开发价值 ,而压裂所产生的水力裂缝的存在 ,使得低渗透油藏的整个开发过程展现具有与常规油藏开发不同的特点。低渗层常发育隐含或张开的天然裂缝 ,使渗透率存在明显的方向性而导致注水、采油过程中出现严重非均质性。因此 ,低渗透油藏的开发井网的设置应考虑水力裂缝和渗透率各向异性的影响并与之优化匹配。本文模拟研究了低渗透油田开发常用的反九点井网和不常用的变形反九点及矩形井网 ,研究表明 :在裂缝方位认识比较清楚的情况下 。

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。

深井超深井碳酸盐岩储层深度改造技术——以塔里木油田为例

塔里木盆地碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、油气藏类型复杂、非均质性强等特点,这使得储层深度改造技术成为世界级难题。在低伤害前置液、地面交联酸、乳化酸等材料技术飞速发展的基础上,通过建立大型物理模型,并对酸蚀裂缝导流、酸岩反应动力学等酸压裂机理进行深入研究,初步形成了适应不同储层特点的具有针对性的储层多元化深度改造技术,如深度酸压技术、水力压裂技术、交联酸加砂压裂技术等。塔里木油田碳酸盐岩储层改造的成果及现场应用情况也验证了上述工艺技术的有效性。

CO_2泡沫压裂液的研究与应用

泡沫压裂液适用于低压、水敏性储集层。通过室内试验及研究 ,优选出CO2 泡沫压裂液配方 ,得出对其性能测试的结果 :起泡、稳泡能力强 ,流变性能、携砂能力好 ,低滤失 ,破胶快等 ,岩心实验证实具有低膨胀及低伤害特性 ,可以满足压裂工艺设计的要求。CO2 泡沫压裂施工中 ,如要提高施工规模、增大砂量及砂液比 ,使用酸性交联压裂液体系可确保施工的顺利进行。在长庆油田等现场实施的CO2 泡沫压裂液增产效果良好。图 2表 5参 3 (丁云宏摘 )

低渗透油气田压裂优化设计新方法

针对我国许多低渗透油气田储层天然裂缝发育的现状,提出了一种新的裂缝优化方法:首先对区域地应力进行分析,得到能使微裂缝张开的临界净压力;根据净压力与施工砂液比的关系确定平均砂液比;根据平均砂液比确定裂缝导流能力;最后根据导流能力优化裂缝长度。采用该方法进行裂缝优化时,一是需要结合室内方法和现场测试方法获取准确的最大最小主地应力;二是需要获取准确的支撑剂导流能力数据,建议进行裂缝长期导流能力实验。将该方法应用到我国某低渗透油气田,取得了好的应用效果,同时也进一步验证了该方法的可行性。

新型酸压与加砂复合改造技术研究

长期以来对于低渗透砂岩储层加砂压裂是改造的主体技术,但这种方式是否最大限度地提高了改造效果,是否有进一步完善的技术来提高压后产量?针对上述疑问,改变以往的储层改造思路,对砂岩储层中钙质和硅质胶结的储层,进行储层酸压与加砂压裂复合改造的适应性研究,进行新型液体和酸岩反应试验及岩石力学试验分析,提出一种新型提高措施效果的酸压与加砂压裂复合改造技术,5井次现场试验表明,在单井用液量减少20%、加砂量降低10%的情况下,产量反而增加了10倍,表明该工艺对于提高改造效果、降低成本具有重要作用,展示出良好应用前景。为低渗透碎屑岩储层措施改造提供新的可用改造手段。

“人工油气藏”理论、技术及实践

低渗透、致密油气及页岩油气在全球能源格局中占据愈发重要的地位,面临动用难度大、产量递减快、采收率低、开采成本高等亟需解决难题。为此提出"人工油气藏"开发新概念、新理念及技术方法新体系。提出以"甜点区"为基本单元,对渗透性差的油气区采取压裂、注入与采出一体化方式,形成一个"人工油气藏",以提高采收率并进行规模经济开发。通过井群开发、压裂造缝和针对性流体介质注入,改变地下流体渗流环境和补充地层能量,在"甜点区"单元内形成"人造高渗透区"与"重构渗流场",建立了"人工油气藏"地质、开发、生产、管理和决策综合信息管理系统,实现低渗透、致密油气与页岩油气大规模、有效益、可持续开发。创建了基于大数据的三维地震地质"甜点区"评价技术、井群大平台开发技术、体积改造人工智能造缝技术、渗吸置换与能量补充开采技术、基于云计算的"人工油气藏"智能管理技术,构建智慧油气田。在国内5大致密油气、页岩气区开展235井次先导性试验,致密油压采效果比以往常规技术提高2倍,页岩气实现商业开发,展示出良好应用前景。

用于提高低-特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术

在对低孔隙度、低渗透-特低渗透砂岩油气藏压裂中,由于储层基质向裂缝的供油气能力较差,仅靠单一的压裂主缝(不管缝有多长、导流能力有多高)很难取得预期的增产效果。因此,提出了适合低孔隙度、低渗透、不含天然裂缝储层的"缝网压裂"技术。其核心思想是利用储层两个水平主应力差值与裂缝延伸净压力的关系,实现远井地带(而不仅仅局限于近井筒区域)的"缝网"效果,增加储层基质向人工裂缝供油气能力,提高压裂增产改造效果。论述了"缝网压裂"技术的适用条件、工艺设计思路及应用方法。在此基础上,对"缝网压裂"的实现途径进行了探索,包括水平井及应用"层内液体爆炸"技术等。缝网压裂技术对理论和现场施工有重要的参考价值。

页岩气藏网状裂缝系统的岩石断裂动力学

基于岩石断裂动力学理论,研究页岩气藏压裂网状裂缝的形成机理及天然闭合裂缝的激活机理。研究发现,水力裂缝在沟通天然裂缝后,需要在左右两端同时满足裂缝转向条件,才能形成复杂的网状裂缝,存在形成网状裂缝的最小排量(临界排量);临界排量随倾角增加而增加,倾角等于90°时,临界排量达最大值且为常数;倾角小于90°时,临界排量随裂缝与井筒夹角增加先减小后增加,垂直井筒方向的裂缝临界排量最小;天然裂缝长度越大、地层弹性模量越低需要的临界排量越高。天然裂缝面不吻合且缝面粗糙,水力裂缝开启天然裂缝后天然裂缝面上剪切应力释放使得缝面滑移,从而提高导流能力。裂缝倾角很大或很小时,对裂缝激活不利;30°～60°倾角裂缝激活效果最佳;弹性模量增加对裂缝滑移起抑制作用,泊松比变化对滑移量影响很小。

连续油管水力喷射环空压裂技术

连续油管水力喷射压裂是解决我国纵向多层压裂难题的有效手段,为深入了解国外连续油管技术,提高国内现有尺寸连续油管应用范围,在连续油管传输压裂与环空压裂两种方式对比分析的基础上,对连续油管水力喷射环空压裂技术的原理、施工工序、摩阻计算、优越性与局限性等进行了全方位的分析。结果认为这种环空压裂方式通过喷砂射孔与环空加砂配合可以拓宽连续油管应用深度,提高国内现有小尺寸连续油管设备利用率,提高喷嘴寿命,增大施工排量,从而具有更高的现场适用性及可操作性。研究成果为引入国外连续油管解决国内多层气藏分压改造难题,以及转变观念进行连续油管水力喷射环空大规模压裂奠定了基础。

水平井分段压裂多段裂缝产能影响因素分析

国内外水平井应用情况表明,低渗透油藏的水平井,不经过压裂酸化改造很难达到工业开采价值,而水平井水平段分段压裂改造是提高水平井在低渗储层应用效果的技术瓶颈。水平井多段裂缝如何优化设置,将决定压裂工艺和工具的选择,最终关系到压后效果。以压后产量为目标函数,以数值模拟为技术手段,研究了影响水平井多段裂缝压后产量的8种因素,为下步水平井分段压裂多段裂缝优化研究提供了参考。

页岩储层水力裂缝网络多因素耦合分析

为优化压裂设计、提高页岩储层的改造效果,基于室内真三轴水力压裂模拟实验、现场压裂实践和理论分析的方法,从页岩绪层岩石的脆性指数、水平应力差、天然裂缝的力学特征和发育程度、液体黏度和施工参数等方面分析了页岩储层压裂形成缝网的受控因素。结果表明:页岩储层的水力裂缝网络发育程度受到地质因素和工程因素的双重作用;从储层地质因素上看,岩石的脆性指数越高、天然裂缝越发育、天然缝胶结程度越差,越有利于形成缝网;从压裂作业的因素看,压裂液黏度越低以及压裂规模越大,越有利于形成充分扩展的缝网。在分析单个因素的基础上,建立了多因素耦合的缝网发育指数来表征页岩储层水力裂缝网络发育程度,并用于评价页岩储层压裂后水力裂缝的复杂程度。

粘弹性表面活性剂压裂液VES-70工艺性能研究

粘弹性表面活性剂VES 70压裂液由复配表面活性剂VES 70和粘土稳定剂组成 ,其中VES 70为C16、C18烷基三甲基季铵盐与有机酸、异丙醇等的复配物。实验考察了VES 70胶束凝胶压裂液的应用性能。在 30℃下 ,VES 70溶液的表观粘度 (170s-1)随VES 70体积分数的增加而增大并趋于恒定值 :2 %溶液为 5 7mPa·s,4 %溶液为 175mPa·s,5 %溶液为 180mPa·s;4 %VES 70溶液的表现粘度随 pH值增大而增大 ,pH =1时不增粘 ,pH为 2～7时迅速增粘 ,pH为 9～ 11时增粘减慢。在 6 5℃、170s-1进行的 90min耐温剪切测试中 ,4 %VES 70溶液粘度降至 6 0mPa·s左右并保持稳定 ,这是VES压裂液的一个特点。在振荡频率为 6 .2 4rad/s时 ,随温度升高 (2 5～70℃ ) ,4 %VES 70压裂液的G′减少 ,G″增大 ,在 5 3℃时由G′ >G″变为G″ >G′ ,但G′值均 >2 .0Pa。 4 %VES 70压裂液以不同体积比与吉林原油混合 ,在 6 5℃破胶时间为 31.2～ 14 .1min ,破胶液粘度 5 .6～ 6 .1mPa·s ;与柴油等体积混合 ,6 5℃破胶时间 13.6min ,破胶液粘度 2 .7mPa·s ,表面张力 2 9.6mN/m ,界面张力 0 .33mN/m。在 6 5℃、3.5MPa下 4 %VES压裂液在低渗 (0 .0 80 7× 10 -3 μm2 )储层岩心中动态滤失系数为 7.5 2× 10 -4m/min0 .5,初滤失量为 2 .11× 10

层间应力差对水力裂缝扩展影响的大尺度实验模拟与分析

储隔层水平地应力差是水力裂缝高度延伸的主控因素,采用大尺寸全三维水力压裂实验系统模拟储隔层地应力条件,对长庆长6砂岩进行水力压裂裂缝垂向扩展模拟实验,并实现对大尺度岩样内部裂缝扩展的全三维实时声波监测。通过声波监测结果与实际裂缝形态对比,讨论了层间应力差、施工参数(排量、黏度)、施工压力对裂缝垂向延伸的影响。结果表明:缝高受层间应力差控制明显;同时施工参数也会影响裂缝的垂向延伸,高黏流体压裂有利于缝高延伸;对于均质致密砂岩岩样,实时声波监测技术能够对裂缝扩展动态进行有效监测。本研究为缝高延伸机理研究提供了实验手段,也为现场微地震监测提供参考。

非连续介质力学模型预测煤层井眼稳定性

煤层为割理、裂缝发育的非连续介质,井壁失稳是煤层气钻井难题之一,目前利用连续介质力学模型预测钻井液安全密度窗口,实际应用效果较差。为此,针对煤层为非连续介质的特点,基于非连续介质力学方法建立了煤层坍塌压力的离散构元模型,进而推导出用地应力、割理间距、割理倾角、井眼尺寸、面割理黏聚力和面割理摩擦角等弱面参数表达的坍塌压力、破裂压力非连续煤层数学方程,并定义了方程中与井眼液柱压力、坍塌压力相关的井壁稳定系数。分析表明,井壁稳定系数为正时,可以采用提高液柱压力稳定井壁;否则,不可单一采用提高液柱压力稳定井壁,还需要提高地层的承压能力。另外,坍塌位置对井眼尺寸较敏感,而坍塌压力受井眼尺寸影响较小。

高温深井裂缝性泥灰岩压裂技术

华北束鹿凹陷泥灰岩的主要特点有:①深井(4237.5m)、高温(146℃)、高压(42MPa);②高泥质含量(占岩石的15%～22%),黏土矿物中运移矿物含量高(占黏土的54%～71%);③水平层理异常发育,并伴随高角度缝洞;④基质特低渗(0.0087～0.022mD),可动流体饱和度特低(12.3%～18.3%)。针对泥灰岩储集层特点,提出了水力压裂技术系统:①新型的“超级”瓜尔胶体系;②不同粒径组合的高强度陶粒;③新型的小型测试压裂技术;④新型的压裂工艺参数优化及施工技术,如压裂工艺参数的多级优化技术、多裂缝控制技术等;⑤新型的压裂后放喷及排液技术。将上述技术应用于晋古13井,压裂取得了理想的效果,初步形成了泥灰岩储集层的水力压裂技术体系。

提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用

体积改造技术带动了非常规致密气、页岩气和煤层气等油气资源开发的迅猛发展,对于低孔、低渗透基质的碎屑岩储层,探索提高其改造效果的体积改造技术具有重要意义。为此,在转向压裂和缝网压裂的基础上,通过力学分析和流——固耦合渗流模型,对压裂施工中的应力场进行研究,分析了地层2个水平主应力的变化。采用强制闭合、快速返排、多次加砂的工艺,实现地层2个水平应力场的短期变化,形成了在短期内实现提高改造体积的新裂缝转向压裂技术,与常规技术相比,新技术既简单可靠,又能有效降低施工风险。该技术在华北、长庆和吉林油区的低渗透油田应用10余井次,其初期产油量比常规技术提高1～2倍,稳产期延长6个月以上。

由地面压裂施工压力资料反求储层岩石力学参数

应用常规的地面压裂施工压力资料和前置液阶段的瞬时停泵压力测试等资料,初步探讨了求取储层原位岩石力学参数的新方法。该方法首先是由地面施工压力计算井底压力,并由井底压力的增长模式确定裂缝的扩展形态(为简单起见,文中仅假设为PKN模型和KGD模型2种)。然后,根据裂缝形态的不同,确定相应的计算公式。其实质就是利用裂缝宽度既与杨氏模量相关,又与裂缝净压力相关的特点,建立不同时间的井口压力与杨氏模量间的对应关系曲线。同时,利用泊松比与最小水平主应力的相关式,由最小主应力的变化曲线,求出了泊松比的变化曲线。经其他可靠手段验证,该方法计算结果可靠,且简单易行,便于现场推广应用。既可用于压裂的实时分析,也可用于压后评估分析。所以,该方法对提高水力压裂的优化设计水平,具有一定的参考价值。

煤层气完井方式和增产措施的优选分析

在借鉴国外煤层气开发的经验及分析国外工程技术特点的基础上,利用数值模拟方法,建立了基于渗透率量化分级的完井和增产措施优选准则。通过对数值模拟计算的累积产气量分析,将煤层分为低渗、中渗以及高渗3个类别,并依此选择相应最合适的完井增产方法。低渗煤层（〈0.5×10-15m2）适合选用水平井或者多分支水平井完井;中渗煤层（0.5×10-15~10×10-15m2）适合选用直井压裂的方式;高渗煤层（〉10×10-15m2）适合选用洞穴和扩孔等完井方式。