全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法

为了准确评价加砂复合酸压时支撑剂对酸蚀裂缝导流能力的影响,从而确定加砂时机,提出了全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法。以顺北油田奥陶系储层为例,采用酸压数值模拟确定了储层条件下裂缝不同位置的温度、酸液质量分数和铺砂浓度等关键试验条件,测试了酸蚀填砂裂缝不同位置的导流能力。试验结果表明:裂缝中不同位置的反应温度对酸刻蚀效果的影响大于酸液质量分数,导致裂缝中部酸刻蚀效果最好,缝尾次之,缝口较差;闭合应力大于60 MPa时,酸蚀裂缝的中部和远端填砂可显著提升导流能力。S3井采用该方法确定酸压中期加砂提升裂缝中、远端的导流能力,改造后稳定日产油量较邻井提高了40.0%,稳产时间延长了57.8%。全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法,克服了常规试验方法难以评价储层条件下百米级裂缝导流能力的局限,为复合酸压加砂时机的确定提供了新的手段。

考虑岩石蠕变的压裂水平井产能数值模拟及其影响因素

在超深碳酸盐岩储层中,岩石处于高温高压环境下,表现出很强的蠕变特性。在油藏生产过程中,岩石蠕变对裂缝闭合有很大的影响,会影响到油藏演化和产能。针对这一问题,文中将裂缝蠕变闭合本构模型嵌入到单元劈裂法中,对水平井生产过程进行数值模拟研究,分析了储层参数和压裂方案对水平井产能的影响。结果表明:岩石蠕变将加速裂缝闭合,对水平井生产过程的影响显著。岩石弹性模量越高、岩石黏性系数越大以及应力差越小,水平井产能越高;U型布缝模式最有利于生产,水力裂缝长度越长,水平井产能越高。在设计水力裂缝数量的同时,需综合考虑水力裂缝间距及裂缝长度带来的影响才能达到有效增产目的。

一种新型耐高温交联酸的研制及性能评价

顺南地区碳酸盐岩油藏埋藏深、温度高,酸化压裂改造需要一种耐高温的酸液体系。针对该问题,研制了新型耐高温的稠化剂、交联剂,优化了交联酸体系,并进行了综合性能评价。以丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯基吡咯烷酮和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等为原料,合成了稠化剂LG-1;以氧氯化锆、异丙醇、多元醇PA和多羟基羧酸钠等为原料,合成了有机锆交联剂LC-1;优选了缓蚀剂、助排剂及铁离子稳定剂,并优化了其质量分数。最终获得耐高温交联酸体系的配方:(5%～20%)盐酸+1.25%LG-1+1.5%LC-1+2.0%SH-1+2.0%HY-207+2.5%SL-SIC150。该体系耐温达160℃,在170 s-1的剪切速率下连续剪切90 min,黏度稳定在100 mPa·s以上;该体系具有良好的破胶性能,采用0.3%过硫酸铵溶液破胶后,黏度小于5 mPa·s。新型交联酸体系具有良好的耐温抗剪切性能,能满足顺南地区高温储层酸化压裂改造对酸液耐温性能的要求。

四川盆地涪陵地区页岩酸压裂缝渗透率实验

体积压裂是实现页岩气商业开发的必要技术手段,但其增产机理和各种辅助增产措施的有效性需要进一步探索。通过页岩酸蚀裂缝渗透率测试实验,探究了碳酸盐矿物含量、酸液类型和浓度、支撑剂对页岩酸蚀剪切裂缝渗透率的影响,并借助CT扫描研究了页岩酸蚀前后的微观孔吼结构变化。结果表明:碳酸盐含量为2%的页岩采用11. 25%HCl+6. 75%HF的土酸配方可得到最佳酸蚀效果,碳酸盐含量为15%的页岩采用浓度为7. 5%左右的HCl酸蚀效果最佳。碳酸盐含量为25%的页岩采用2. 5%左右的HCl效果最佳;若页岩中钙质胶结的天然裂缝发育,应适当提高最优酸液浓度。页岩基质渗透率极低,如果储层中开启的天然裂缝或钙质充填裂缝不发育,即使是高浓度的酸液也不能将岩心驱透。该实验研究成果为页岩储层水力压裂的有效设计提供了更多有价值的信息。

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。

塔河油田后置砂酸压技术研究

塔河油田属缝洞型碳酸盐岩油藏,储层酸压后近井地带的岩石剩余抗压强度不足以支撑酸蚀裂缝,压裂缝在生产过程中很容易蠕变闭合,进而丧失导流能力。分析了酸携砂技术对导流能力的贡献、酸蚀裂缝形态及支撑剂在酸蚀裂缝中的存在状态,并研究了后置砂酸压改造技术。该技术能够很好地解决酸蚀裂缝在近井地带过快闭合而丧失导流能力的问题,且投入少,现场施工方便。

TZ1H井小型压裂测试异常压降曲线分析

文章研究了TZ1H井测试压裂施工停泵后井筒及井底温度场的变化,分析了温度变化对停泵后油压的影响,确定温度不是TZ1H井停泵后油压异常的影响因素。通过对压裂过程中裂缝高度增长、净压力变化及TZ1H井测试压力的分析最终确定了造成该井停泵后油压异常的原因是缝高衰退,据此提出该井正式施工应控制排量,防止缝高过度延伸的建议。

碳酸盐岩储层缝内暂堵转向压裂实验研究

顺北油气田碳酸盐岩储层非均质性强、连通性差,采用暂堵转向压裂技术可提高裂缝复杂程度,改善开发效果,但碳酸盐岩储层暂堵条件下的裂缝起裂扩展规律尚不明确。为此,采用改进后的三轴压裂物模模拟实验装置,进行了碳酸盐岩暂堵转向压裂实验研究。依次注入压裂液和加有暂堵剂的压裂液,分析了注入暂堵剂前后的施工压力曲线变化情况和暂堵转向压裂后的裂缝形态,从而明确了裂缝暂堵转向规律和实现缝内暂堵转向压裂的条件。研究表明,暂堵可增大裂缝复杂程度;为了实现缝内暂堵转向压裂,岩样内要发育有天然裂缝或层理面,同时暂堵剂能够进入裂缝内并实现封堵,使施工压力升高,从而实现新缝开启或转向。碳酸盐岩缝内暂堵转向规律研究结果为顺北油气田碳酸盐岩储层压裂改造提供了理论依据。

顺北油气田主干断裂带深穿透酸化技术

顺北油气田主干断裂带碳酸盐岩储层裂缝发育,钻井过程中井壁易垮塌掉块,超深水平井中岩屑难以返出,且部分井钻井液漏失量大,造成储层堵塞严重,常规酸化技术无法解除污染,稳产难度大。为此,通过优选解堵酸及优化施工参数等攻关研究,形成了"近井解堵+远井疏通"的主干断裂带深穿透酸化技术,其基本原理为:近井地带采用低黏度、反应速度快的酸液,快速扩散形成各向蚓孔,穿透污染带;远井地带大排量、较大规模地注入高黏酸液,对远井通道进行疏通,建立高导流渗流通道。该酸化技术在顺北油气田应用6井次,酸化效果显著,同时解决了近井和远井供液通道堵塞的问题,累计增产油量16.06×10^4 t。现场应用结果表明,该酸化技术可以解决顺北油气田主干断裂带碳酸盐岩储层的堵塞问题,对国内外类似储层酸化解堵具有借鉴价值。

微观结构差异对碳酸盐岩酸蚀损伤的影响

为明确碳酸盐岩矿物成分、微观结构、分布形态等对酸岩反应速率、微观结构以及力学强度的影响,开展了酸岩反应速率实验、表面静态溶蚀实验以及点荷载力学强度实验。结果表明,在盐酸质量分数保持不变的条件下,灰岩与盐酸的反应速率与碳酸盐含量直接相关,碳酸盐含量越高,酸岩反应速率越快,反应越剧烈;由于灰岩裂隙区域基质与裂隙填充物矿物成分存在差异,基质与裂隙孔隙率相差较大,酸液会沿着裂隙方向侵蚀,形成沟槽,并且继续向裂隙深处扩展;灰岩基质破坏形态是裂缝在基质中开始发育,扩展至天然裂隙延伸,最后造成局部破坏;随着滴酸次数的增加,灰岩基质力学损伤系数大于裂隙区域力学损伤系数,灰岩基质由脆性向延性转化。

塔河油田重复酸压前应力场数值模拟分析

近年来暂堵转向重复酸压已成为塔河碳酸盐岩油藏重复改造的主要手段,但现场对堵前应力场分布认识不足,限制了工艺选井选层及重复酸压时机的选择。为明确暂堵前孔隙压力及应力场变化规律,基于ABAQUS扩展有限元建立了井筒及缝周应力场分布的流-固耦合模型,对油井的初次压裂及生产进行了模拟,分析了多因素对裂缝及生产引起诱导应力的影响规律。结果表明:人工缝及生产产生的诱导应力使原始地应力场明显变化,地应力差沿缝长方向以井口为对称点呈对称分布,在井口及裂缝两端呈“应力奇异性”,距缝壁越远,诱导应力差越低;较大的初次压裂缝长、弹性模量,较小的原始水平地应力差、泊松比、油井产量及生产时间均有利于暂堵重复酸压施工;塔河储层高应力差特点导致仅依靠人工裂缝诱导难实现转向,必须配合适当的转向工艺。此研究结果为今后塔河老井重复改造设计、工艺选井选层及重复酸压时机的选择提供了直观可视的分析方法,具有一定的现场实用价值。

基于导流能力评价实验的复合酸化压裂技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏增产的主要措施和手段,即使采用较大规模施工,酸蚀缝长一般不超过120 m,而水力压裂技术能够实现大规模造长缝的目的。为此,开展水力压裂与酸携砂压裂相结合的复合酸化压裂技术研究及现场实验,以探索碳酸盐岩增产措施的新工艺技术。实验采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,模拟高温高压地层条件,通过测试水力加砂压裂裂缝、酸化压裂酸蚀缝、酸携砂压裂裂缝、水力压裂与酸携砂复合酸压裂缝的短期导流能力,探索评价了碳酸盐岩地层增产改造的新工艺技术,实验结果表明了碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂可以实现较好的导流能力。基于导流能力实验评价结果,优化设计了4口井的复合酸化压裂方案并进行现场施工,增产效果良好,为碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂提供了有力的理论支持。

分段改造完井技术在超深超低渗透油藏中的应用

针对塔中超深特低孔超低渗油藏,单段改造产能低等特点,采用了悬挂回插封隔器+裸眼封隔器+投球滑套的不动管柱分段改造完井工艺。从裂缝分段优化、压裂管柱、压裂液体系优选,以及施工规模等方面阐述了该工艺技术的现场应用情况。现场应用表明,水平井可分7段施工,滑套开启显示明显,与单段改造相比,极大地提高了产能。

温度响应地下自生成支撑剂研究

为了在超深储层中构建全缝长、全缝网的有效支撑,研制了一种由相变液体和非相变液体组成的温度响应地下自生成支撑剂(液体支撑剂)。该支撑剂在地面低温条件下呈液态,在储层高温条件下发生相变,经过一定时间可转变为固体颗粒,从而支撑裂缝,并在高温和高闭合压力下始终保持较高的裂缝导流能力。室内性能试验表明,该支撑剂在不同搅拌速度下可以形成不同粒径的固体颗粒;相变前的液体支撑剂是一种黏性流体,滤失量低、配伍性良好;相变后形成的地下自生成支撑剂具有较好的承压能力,且粒径大小可控、相变时间可调,60 MPa闭合压力下不同粒径组合的有效导流能力可达9.21 D·cm。温度响应地下自生成支撑剂的研制,为超深储层的油气高效开发提供了一种新的改造方式。

长裸眼非均质储层酸压主因素优选方法研究

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油藏产层厚度大,完井井段长,非均质性严重。分别运用均值和均方差方法优选酸压井段物性参数,运用最优BP神经网络结构编制酸压决策软件,对塔里木盆地酸压施工的20井次进行酸压前决策模拟。实例应用对比分析表明,均值方法符合率75%,均方差方法符合率90%。对于长裸眼非均质碳酸盐岩储层,采用均方差方法优选储层物性参数,可以较准确地描述不同深度的物性差异给酸压造成的影响,定量地指导酸压选井选层工作及增产措施的制定。

鄂尔多斯盆地富县页岩气缝网压裂适应性研究

页岩气开发是近几年国内外研究的热点,缝网压裂是目前页岩气开发的主要技术手段.对比分析了美国页岩气与富县延长组页岩气成藏条件,认为鄂尔多斯盆地富县区块延长组长7段具有页岩气开发的潜力.进行了富县与美国各大盆地岩石矿物组成对比分析研究,分析了石英、长石、黏土矿物等组分对缝网形成条件的影响,确定富县区块延长组长7段储层进行缝网压裂的可行性.通过杨氏模量和泊松比计算出长7段页岩脆性范围为54.3％～67.4％,对比结果表明富县延长组长7段页岩使用缝网压裂能够形成较为复杂的网状裂缝；在此基础上,针对富县区块延长组长7段的储层特征提出了缝网压裂的初步方案,即使用低黏度压裂液和低密度支撑剂,大液量、大排量、小粒径和低砂比的压裂工艺,在页岩中形成大规模的裂缝网络,提高油气动用程度,扩大可采储量,对富县区块延长组长7段页岩气改造具有一定的指导意义.

碳酸盐岩缝洞型储层酸化的数值模拟研究

酸化是碳酸盐岩储层地质改造的主要施工工艺,厘清碳酸盐岩储层酸化机理对于提升酸化整体效果具有重要意义。限于缝洞在储层中的准确刻画,目前的研究集中于碳酸盐岩无缝洞型储层的酸化研究。为此,基于数值模拟手段,建立缝洞刻画算法,采用双尺度连续模型,研究了不同注入速度、酸浓度及表面化学反应速率等因素对酸化过程中蚓孔形成及发育的影响机理。发现:缝洞型油藏的酸蚀蚓孔过程受缝和洞共同影响,采用普通油藏进行酸化数值模拟的研究会高估缝洞型油藏酸化行为中的溶蚀量及溶蚀贯通储层的时间。随着酸浓度的增大,碳酸盐岩溶蚀量由5.7%增大为7%;注入速度的增大将影响碳酸盐岩酸蚀形态,且酸化影响范围和次生蚓孔发育数量均不断增多;酸的表面化学反应速率不是影响碳酸盐岩酸化行为的主要原因。

神经网络方法在缝洞型碳酸盐岩储层酸压改造中的应用

运用人工神经网络对塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层酸压效果进行预测研究。通过溶洞型区、裂缝型区的划分把塔河油田酸压井划分到两个区块内,这样使得各区内影响因素与压后产能的关系变得明确。确定选用单隐层BP神经网络结构作为酸压效果预测的模型,通过综合相关系数、偏相关系数及灰色关联度确定神经网络参数输入组合,通过改变输入参数个数及改变隐层节点个数研究不同结构神经网络模型与压后效果的关系,分别优选出适合两个区块的最优神经网络模型。现场应用表明,BP人工神经网络是适合该类储层酸压效果预测的方法。

滑溜水酸压工艺技术在塔河油田应用效果分析

近两年在瓜胶成本骤升的背景下,许多油田及企业纷纷研究新的酸压工艺技术来降低成本。本文就滑溜水酸压工艺在试验区的应用效果与其它酸压工艺进行了对比分析,分别从用液强度、用酸强度、压后初期产量、压后累增产等方面分析了各因素的特点,运用双边T检验方法对数据进行分析,结果表明滑溜水酸压工艺与其它工艺在用液强度上存在较大差异。运用单因素方差分析方法分析了不同工艺对压后累增产的影响,结果表明滑溜水酸压工艺与其它酸压工艺对累增产造成的差异不显著。据此认为滑溜水酸压工艺完全能够满足储层改造要求,能够对储层实施有效改造,在储层条件允许的情况下,可以优选费用较低的滑溜水酸压工艺进行改造,以达到经济最优化。

顺北断溶体油藏重复酸压时机优化研究

顺北5断裂带SHB5-2井酸压后产量递减快,重复酸压时机不明确。针对顺北断溶体油藏储层特征,根据实际生产动态特征,将储层裂缝应力敏感性、不同闭合压力下重复酸压导流能力测试结果与工区典型单井油藏数值模拟相结合,研究地层压力衰减对油井生产的影响,优化重复酸压时机。天然裂缝与酸压裂缝应力敏感性实验表明,未重复酸压井,随地层压力下降,裂缝快速闭合,裂缝渗透率降低;以原始地层压力下重复酸压后渗透率恢复程度为基准,地层压力下降到70 MPa前重复酸压,渗透率可恢复到原始地层渗透率的88%以上;地层压力下降到70 MPa后重复酸压,渗透率恢复程度降低。数值模拟表明,地层压力下降到70 MPa前重复酸压,累产量增幅由36%下降到33.4%;地层压力下降到70 MPa后重复酸压,累产量增幅由33.4%下降到18%。因此,推荐典型单井最优重复酸压时机为地层压力下降到70 MPa时,即SHB5-3井以40 m^(3)的日产量生产2年时进行重复酸压。相关研究成果对顺北断溶体油藏酸压井产能预测、酸压时机优化具有重要意义。