二氧化碳前置压裂技术在特低渗油藏中的应用

二氧化碳前置压裂技术是一种在特低渗油藏中应用的提高采收率的新型技术。本文对二氧化碳前置压裂技术的原理、优势以及在特低渗油藏中的应用进行了介绍。研究结果表明,二氧化碳前置压裂技术能够改善低渗透岩石的渗透能力,促进油藏中石油的释放和运移,提高采收率。

致密油藏CO_(2)前置压裂流体相互作用机理

目前,致密油藏的高效开采仍是世界研究的重点及难点,其中CO_(2)压裂技术受到广泛重视。为了进一步明确CO_(2)前置压裂流体之间的相互作用机理,利用室内实验对地层条件下CO_(2)注入后原油高压物性(密度、黏度、压缩系数等)的改变情况进行研究,明确CO_(2)与原油的相互作用关系,其次通过数值模拟手段对压裂不同阶段中CO_(2)存在方式、原油黏度等性质进行研究。结果表明,首先CO_(2)的注入会导致原油密度明显增加,黏度降低,同时CO_(2)的注入会提高地层的可压缩性,提高地层的弹性能量。其次在压裂及焖井阶段,CO_(2)主要存在于油相中。在返排过程中,CO_(2)逐渐从油相中脱离,以气相的形式存在。由于不同阶段CO_(2)相态的改变以及CO_(2)对原油组分具有萃取作用,使得原油黏度在返排过程中升高,密度下降。研究成果对致密油藏CO_(2)前置压裂流体作用机理有了更深刻的认识,为进一步开展CO_(2)压裂的后续研究奠定了坚实的基础。

液态CO2前置压裂地面管线堵塞模拟及抑制方法

应用自制管道流动安全可视化评价装置模拟液态CO2前置压裂管线或放空阀门附近水合物及干冰生成过程,结合CO2相态预测,明确液态CO2前置压裂地面管线潜在堵塞类型及因素,优选适应液态CO2前置压裂的管线堵塞物抑制剂,并通过数值模拟方法考察地面管线中堵塞物抑制剂驱替液态CO2过程,改进液态CO2前置压裂泵注流程。结果表明:地面管线压力为3.0 MPa时,液态CO2直接放空会在阀门及附近管线中形成干冰;当液态CO2泵注结束后连续注入水基压裂液时,潜在堵塞物为水基压裂液结冰及少量CO2水合物形成的混合物;优选的堵塞物抑制剂冰点低于-30℃,与水基压裂液及液态CO2配伍良好;通过向地面压裂管线泵注0.53 m^3堵塞物抑制剂循环约1 min驱替残余液态CO2,管线温度可迅速恢复至0℃以上;矿场应用表明,一套压裂机组即可实现液态CO2与水基压裂液连续泵注,施工过程未出现管线及阀门堵塞,施工时间由3~4 d缩短至0.5 d,降低了液态CO2前置压裂施工风险。

前置蓄能压裂液体系研究及应用

为解决低能储层常规压裂产量递减快、地层能量补充不充足等问题,室内实验优选了一种具有驱油效果的前置蓄能压裂液体系,并对其表界面张力、润湿性能、伤害性能、驱油能力等性能指标进行了评价。实验结果表明:阴离子表面活性剂VBL-8降低界面张力的效果最好,当浓度为0.4%时界面张力可低至0.0031mN/m。蓄能压裂液表面张力24.4mN/m、界面张力0.0152mN/m,利于渗吸驱油、压后返排;蓄能压裂液与岩石之间接触角改变率-43.9%,对岩心渗透率损害率为仅13.1%;不同渗透率下,蓄能压裂液较蒸馏水渗吸采出程度的提高幅度为6.2%-8.8%、驱替采出程度的提高幅度为8.2%-10.1%。现场应用实践结果表明,该前置蓄能压裂液体系具有较好的提液增油效果,可推广应用。

页岩油储层CO_(2)前置蓄能对压裂液返排效率影响规律

CO_(2)前置蓄能压裂具有增能效果好、返排速度快、储层伤害小等优势,是一种极具前景的储层改造措施。利用数值模拟方法考察了储层参数(毛细管压力、基质渗透率)和工程参数(焖井压力、焖井时间、返排速度和返排压力)对页岩油储层CO_(2)前置蓄能压裂返排效果的影响规律,分析了各参数对压裂液返排效率的影响机制。结果表明,储层渗透率和毛管力越低,压裂液返排阻力越大,返排率越低;渗透率对CO_(2)蓄能效果的影响更为显著,毛管力对压裂液返排速度的影响很小。工程因素主要通过对CO_(2)的有效蓄能和液体压裂液因渗吸、滤失等原因滞留来影响返排效果。优化的返排参数范围内,压裂液返排率提升超过5%,原油采收率提升超过7%。在该制度下CO_(2)前置蓄能不仅可以为储层提供充足的返排和生产动力,还可以提高孔隙动用范围,提高原油采收率。

吉木萨尔页岩油水平井体积压裂技术实践与认识

针对吉木萨尔页岩油储层,围绕提升缝控储量目标,从缝网设计、缝网构建、有效支撑和提升基质内原油动用能力四个方面开展了理论研究与技术实践,完成了三代技术革新,攻克了薄互层裂缝有效扩展等基础理论和段内多簇工艺、低成本材料等关键技术,集成了以缝藏匹配、精准改造、多尺度支撑、CO_(2)前置为核心的水平井体积压裂技术体系,压裂关键技术指标达到国内先进水平,支撑了吉木萨尔页岩油的规模效益开发。2023年吉木萨尔页岩油产油量突破60×10^(4) t,连续三年区块年产量增幅超过10×10^(4) t,为2025年我国首个国家级陆相页岩油示范区的高效建成提供了坚实的技术支撑,也为我国其它页岩油开发技术优化提供借鉴。

前置缓速酸加砂压裂中酸岩反应模拟研究

水力压裂是低渗、特低渗砂岩油气藏增产改造的主流技术,但常规水力压裂由于压裂液破胶不彻底等伤害储层而不能使增产效果最大化。室内实验及现场施工表明,前置缓速酸能改善压裂效果。前置酸加砂压裂要求施工结束后返排阶段酸液仍具有一定反应活性,能促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。酸液对滤失区孔隙度和渗透率的改善程度、施工结束后滤失区酸液浓度决定了前置酸对压裂效果的改善程度。基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,可用于计算滤失区酸液和矿物浓度分布,以及对孔隙度和渗透率的改善程度,评价前置酸对常规水力压裂效果的改善程度。模拟结果表明氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系能有效改善滤失区孔隙度和渗透率,并保证返排阶段酸液仍具有一定反应活性,可有效促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。

环82区长8酸敏储层前置酸压裂技术研究与应用

随着油田滚动勘探开发的不断深入,长庆陇东油田长8储层部分区块物性变差,采用常规加砂压裂工艺,单井产量偏低,需要探索新的工艺以提高单井产量。针对长庆陇东油田长8储层特点,室内开发了一套适应于长8酸敏储层的前置酸酸液体系,与目前体系比较,改进后前置酸酸液体系对研究区岩屑溶蚀率提高了35.4%,对胍胶压裂液的破胶液黏度降低了42.1%,岩心伤害率降低了67.9%,体现了较好的储层适应性。通过PT软件模拟提出了前置酸压裂工艺中的前置酸酸液用量强度、施工排量、关井时间。经现场32口井试验,长8酸敏储层前置酸压裂改造技术在环82区试油日产油量提高了20.4%,取得了较好的增产效果。

一种新型压裂预前置液的研制

针对气藏压裂改造中要求压裂液伤害低、返排率高、加砂规模大等特点 ,分析了压裂改造对地层造成的伤害 ,经室内试验研制了ZH - 1压裂预前置液 ,并重点介绍了压裂预前置液的破乳、降低压裂液表 (界 )面张力、助排等特点。现场试验表明 ,ZH - 1预前置液对降低地层伤害、提高返排效率。

前置酸压裂提高煤层气单井产量机理与适用性研究

针对目前我国煤层气地面开发单井产量低、开发效益差的现状,为探索研究适用于煤层气井的经济高效增产改造技术,借鉴常规油气藏前置酸压裂技术的成功经验,采集焦坪矿区4-2煤层煤样,进行前置酸改善压裂效果评价实验,结合宏观观察、X射线衍射分析及扫描电镜-能谱手段对比分析实验前后矿物质成分与含量变化,研究前置酸压裂技术煤层增产机理和适用条件。结果表明:前置酸可改善煤储层孔裂隙之间连通性,大大降低压裂液本身对煤层的伤害,改造效果显著;酸化溶解(堵塞和填隙物质)为主要增产机理,形成不规则酸岩溶蚀面、酸盐反应生成CO_(2)促进CH_(4)解吸等作用是辅助增产机理;前置酸压裂技术适用于含矿物质较高、渗透性较差煤层增产改造和近井地带解堵,首选富含方解石、白云石、菱铁矿和赤铁矿等酸溶性充填物为主的煤层,对于含有较高黏土矿物的煤层或以解除近井地带污染为目的,重点考虑减少二次沉淀带来的负效应问题。建议采用二次沉淀物预防措施、综合防滤失技术、低密度支撑剂、低伤害/高黏度压裂液等对策来解决前置酸酸化后二次伤害和煤层压裂液滤失大的问题。

前置酸压裂技术在低渗透油田中的研究与应用

鄂尔多斯盆地石油开发已步入攻坚啃硬阶段,随着石油勘探开发的不断深入,油田增储上产速度不断加快,致密储层资源量所占比例越来越大。对于采取常规水力压裂改造后的油井,日产量偏低、稳产期短。前置酸压裂技术可以改善井筒、裂缝与地层之间的渗流条件,达到提高单井产量的目的,是油田油井储层改造的新技术。为了证明前置酸压裂技术的增产效果,在靖边油田选取了三口长6储层试验井,并进行了现场试验,实验结果表明该技术可以在低渗透油田中应用且增产效果明显。

富县采油厂水平井前置酸加砂压裂酸液配方试验

为了解决富县采油厂油层水平井常规加砂压裂过程中给储层和支撑裂缝带来的损害导致压裂效果有限甚至压裂无效的问题,达到提高储层改造效果的目的,针对富县采油厂储层孔喉半径小、排驱压力高、孔渗性差、填隙物含量高等特点,通过室内实验配制出适合富县采油厂主力层位长6和长8油层的前置酸酸液体系。酸液体系为:12%盐酸+3%氢氟酸+0.5%缓蚀剂+0.5%破乳助排剂+0.5%黏土稳定剂+0.1%柠檬酸。室内实验和现场应用表明:该前置酸酸液能够有效降低压裂过程对储层和支撑裂缝的伤害90%以上,对低产低效储层改造具有重要指导意义。

前置蓄能压裂中的CO_(2)在玛湖凹陷砾岩油藏中的作用

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩储集层致密,渗流能力差,油藏产量递减快,稳产难度大。CO_(2)前置蓄能压裂比水力压裂效果好,但对CO_(2)与玛湖凹陷原油及储集层岩石间的作用规律尚未有系统研究。因此,对CO_(2)水溶液的置换能力及其对岩心矿物的溶蚀、岩心孔隙度和渗透率的改变等进行了研究。对于玛湖凹陷砾岩油藏,CO_(2)水溶液置换原油率高于纯CO_(2)或水。玛湖凹陷砾岩油藏储集层碳酸盐岩含量较高,CO_(2)水溶液的溶蚀作用明显,可提高储集层孔隙度和渗透率。实验结果表明,孔隙度平均增加了27%,渗透率平均增加了110%。在地层中,CO_(2)水溶液优先溶蚀方解石,其次是白云石,对绿泥石也有一定溶蚀作用;矿物溶蚀主要发生在前5天,约5天后溶蚀量较少。

致密砂岩气藏前置酸压裂技术应用研究

大牛地气田经过多年的开发,目前开发区的储层物性条件越来越差,常规加砂压裂技术有效动用储层的难度越来越大。本文针对大牛地气田致密砂岩气藏低孔、低渗、低压,黏土矿物含量高的特点,通过前置酸酸液与岩石之间的相互化学反应机理研究,结合现有压裂技术对其在致密砂岩气藏压裂中的可行性展开研究,初步形成了一套前置酸压裂技术方法。现场试验表明,该项技术增产效果显著,具有较好的应用前景。

白河油区长8油层前置酸压裂研究

本文基于白河长8油层在勘探开发过程中的低产低效问题,在总结该地区储层的物性特征、岩矿组分以及敏感性基础上,分析了前置酸压裂技术在白河油区的可行性,建立了适用于研究区的前置酸液体系,筛选出了相应的支撑剂。通过压裂酸化软件模拟及分析,优化了前置酸压相关参数。

考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质多重滤失效应的酸液流动反应模型,以现场实例井的酸化压裂改造为例,使用所建模型模拟前置液酸压注酸过程中裂缝内酸液渗滤过程及酸岩动态刻蚀形态,通过酸液沿水力裂缝长度方向的浓度变化和残酸极限浓度综合确定酸蚀裂缝有效缝长,并与压力恢复试井的解释结果进行了对比。结果表明:(1)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中,沿裂缝长度方向的酸液滤失速度非定值,滤失速度曲线呈锯齿状波动变化,在酸蚀蚓孔与天然裂缝相遇时酸液滤失速度普遍大于基质处的滤失速度;(2)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中酸液滤失严重,酸液有效作用距离大幅度降低;(3)验证井酸化压裂解堵增产效果显著,该井试井解释结果与所建立的数学模型模拟解释结果相吻合,说明所建立的前置液酸化压裂数学模型可靠。结论认为,考虑多重滤失效应的前置液酸化压裂数学模型更适用于裂缝—孔隙型储层的酸化压裂模拟。

低渗透油气藏压裂工艺技术

随着油气勘探开发程度的提高,低渗透油藏开发在目前油田开发中占有越来越重要的位置。我国低渗透油气田资源储量丰富,近年来在我国石油探明储量中,低渗透储量占重大百分比,由此可见低渗油田开发是我国油气开发的主力。然而低渗油气藏开发难度大,有效便捷的开发手段主要是压裂技术。介绍了一些目前国内外针对低渗油藏开发所采取的压裂工艺技术。

青海油气田推广应用酸化与加砂压裂直接协同工艺技术前景

青海油气田复杂油气藏勘探开发技术难度较大,需要不断地寻求更高效的工艺技术。酸化与加砂压裂直接协同作业工艺技术,近几年来成为国内的热门,有效地将酸化和加砂压裂的技术优势集成在一起,功能全面,施工作业较方便,施工成效明显提高。青海油田公司重视先进技术的推广应用和先进技术信息的获取,广泛的专业学术研讨,将有助于技术攻关新选向。

胜利油田陆相页岩油前置CO_(2)压裂技术研究与实践

陆相页岩油是我国油气资源重要的产量接替阵地,胜利油田济阳坳陷页岩油是我国陆相断陷盆地页岩油的典型代表,预测资源量超百亿吨,勘探开发前景广阔。但与北美海相页岩油的区别在于,济阳页岩油具有埋藏深、成熟度低等特点,压裂工艺造缝及缝网导流面临更大挑战。前置CO_(2)压裂技术集成了CO_(2)干法压裂和常规水力压裂的优势,在强化陆相页岩油增产效果方面成效显著。以胜利油田济阳坳陷陆相页岩油为例,开展前置CO_(2)+压裂液压裂研究,通过流体高压物性实验、岩石力学实验、真三轴压裂实验和数值模拟等多种研究手段相结合,揭示了前置CO_(2)压裂过程中复杂的水/岩和多相流体作用机制,明确其在降低储层破裂压力、改善储层物性、提高储/地层能量、促进复杂缝网形成、降低储层伤害和提高页岩油流动性等方面的作用效果。在理论研究基础上,结合矿场试验,阐明了前置CO_(2)压裂在陆相页岩油高效开发中的技术优势和应用前景,总结了技术存在问题,预测了下步发展趋势,为进一步提高我国陆相页岩油开发效果、实现CO_(2)高效埋存和利用提供了指导和借鉴。

非常规油气藏二氧化碳压裂技术进展及展望

非常规油气藏的开发掀起了一场世界范围内的油气革命,二氧化碳压裂技术有望成为助推这场油气革命的新的、有力的助推器。回顾过去,中国的二氧化碳压裂技术经过二十余年的发展,在机理研究、工艺设计、产品研发及工程应用等方面均取得了重要进展。着眼当下,在CCUS的大背景下,二氧化碳压裂技术凭借其显著的增能助排优势、突出的单井提产优势以及大规模节水、碳利用的环保优势,应用规模迎来了爆发式的快速增长,但一些瓶颈问题和难题也进一步凸显。一是工程作业能力不足,难以满足非常规油气藏大规模体积压裂作业对注入排量和液量的需要;二是工程作业成本高,效益开发矛盾突出。展望未来,二氧化碳压裂技术下步将对标非常规油气藏体积压裂作业模式,使其在作业规模、投入产出方面能够达到与其相当的水平。重点工作包括:加速核心技术升级、加快建设以二氧化碳压裂为核心的全碳链的绿色示范工程、探索CCUS+二氧化碳压裂的新模式、评价二氧化碳压裂的碳埋存潜力及建立健全技术标准,推动技术成果转化,实现产业化。