粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用

常规水基压裂液破胶后具有较高的残渣量,对支撑裂缝伤害较大,在一定程度上影响了油气田的产量。研究开发出了新型的VES清洁压裂液体系,它是由VES粘弹性表面活性剂和水或盐水组成。该压裂液集粘弹性、抗剪切性、自动破胶性于一体。通过分析VES清洁压裂液的粘弹性形成机理、抗剪切机理、携砂机理、破胶机理、滤失机理、伤害机理,表明粘弹性清洁压裂液具有独特的分子结构和独特的流变性能,它具有配制简便,使用添加剂种类少,不存在残渣,对储层伤害小等特点。现场实验表明,清洁压裂液具有破胶性能,施工摩阻低,携砂能力强,可有效地控制缝高。与使用水基压裂液的邻井相比,粘弹性清洁压裂液压裂施工后增产效果明显。

新型合成聚合物超高温压裂液体系

松辽盆地深层火山岩储层埋深大于5 000 m,储层温度高达180℃,需要开发一种能应用于超高温(180℃以上)储层的新型低伤害压裂液。在室内合成交联剂AC-12的基础上,通过优化压裂液添加剂的用量,研发了新型的合成聚合物压裂液配方。室内实验表明,合成聚合物压裂液在180℃下具有很好的耐温耐剪切性能,在180℃、170 s-1剪切120 min后,压裂液黏度在100 mPa.s以上。通过将剪切速率由170 s-1增加到1 000 s-1、2 000 s-1,再降到170 s-1,模拟压裂液在泵入过程中管路高剪切和裂缝低剪切的黏度变化情况,得到该配方高剪切下的黏度恢复能力强,进入裂缝后有足够的黏度使支撑剂全悬浮,该压裂液具有高剪切下的黏度恢复性能。同时,合成聚合物压裂液容易破胶,破胶液黏度低,残渣含量少,可以在高温深井使用。

火山岩岩板长期导流能力试验

火山岩气藏的压后效果和压裂有效期取决于压裂支撑剂的长期导流能力,以往采用短期导流能力室内数据进行压裂优化设计,不能反映真实的裂缝导流能力,导致预测的气井产能差别较大。为了得到真实的长期导流能力,采用改进的压裂支撑剂导流能力测试装置对火山岩岩板进行了长期导流能力测试,发现支撑剂在火山岩岩板上有明显的嵌入,造成导流能力明显下降,并且50h后导流能力还没有完全稳定,导流能力的变化趋势也不同于钢板长期导流能力(而钢板长期导流能力50h后的导流能力数值基本稳定)。同时,对不同闭合压力下的岩板长期导流能力和钢板短期导流能力进行了对比,得出了两者之间的关系。岩板长期导流能力提供了模拟储层条件下的真实数据,也反映了裂缝的长期导流能力变化趋势,对于准确认识火山岩气藏的生产能力有着重要意义。

裂缝性火山岩储层加砂压裂改造的综合配套技术

松辽盆地裂缝性火山岩储层的改造工艺措施较为有限,严重地影响了对其含气特征的认识与开发效果。为此,开展了针对裂缝性火山岩储层的人工裂缝破裂与延伸影响因素研究、耐高温低伤害压裂液体系研究,并针对裂缝性火山岩储层改造工艺措施进行优化,采用高黏液、优化射孔、多段塞支撑剂注入等措施提高施工成功率及压后效果,形成了裂缝性火山岩储层加砂压裂改造关键技术系列:小型压裂测试资料处理解释技术、多裂缝控制及降低滤失技术、压后返排工艺技术、火山岩优化设计技术等。应用结果表明,该配套关键技术可以满足生产的需要。

大情字井区裂缝性油藏的压裂优化设计

大情字井区是一个具有亿吨级储量规模的大型油田,地质情况比较复杂,裂缝比较发育,压裂施工成功率较低,加砂量小,起不到有效认识储层产能的作用。根据大情字井区裂缝性油藏的特点,阐述了裂缝性油藏的压裂设计思路、压裂优化设计和压裂施工的难度,提出裂缝性油藏和非裂缝性油藏压裂设计的不同之处。根据大情字井区储层的地质条件,采用降滤失措施和压裂优化设计,提高了裂缝性油藏的施工规模,有效地认识了储层的产能。给出了大情字井区裂缝性油藏压裂的实例。

水基压裂液现场质量控制技术

压裂液性能的主要影响因素是水中的细菌、铁离子、磷酸盐、温度、pH值、硬度、密度和固相。介绍了压裂液基液和交联液的配制技术及配液的质量控制方法。最后列举了现场配液中常见的一些问题及其解决方法。

灰色拓扑法在压裂井产量预测中的应用

灰色拓扑预测方法是在灰色预测模型GMI(1,1)的基础上发展起来的一种新的预测方法。它的优点是:可以实现由任何杂乱无章的数据预测以后某段时间内的动态数据,而且精度不受影响。鉴于矿场上大多数油井产量变化的无规律性,应用常规方法难以有效地预测其动态。因此,根据压裂前的油井日产油量,应用上述的灰色拓扑预测方法,建立了GM(1,1)模型群,并由此预测了油井压裂有效期内(如该井不压裂时)的产量动态,从而真实地评价了压裂的增产效果。该方法实用性强,适用于压裂前产量波动比较大的油井。矿场资料证明,其可信度较高,可作为科学评价油井压裂效果的重要依据。

莫里青高凝油储层的压裂增产技术

莫里青断陷属强水敏的高凝油油藏,原油凝固点大于45℃,含蜡量大于40％;粘土矿物复杂,水敏性较强,渗透率和孔隙度较低,采用常规压裂设计思路和常规压裂液体系,难以取得好的压裂效果。在系统分析储层特性、以往压裂实践的基础上,提出了一套强水敏高凝油油藏的压裂优化技术以及适合储层的压裂液体系。该技术使用保护储层加热的预前置液,防止压裂液降温引起原油结蜡伤害储层;使用水力裂缝优化技术,优化裂缝支撑半缝长;使用多级渐进式加砂程序和较高的砂液比提高裂缝的导流能力;使用复合的粘土稳定剂防止粘土膨胀;选用快速破胶、彻底反排的优质压裂液以减少压裂液对储层的伤害。该技术在莫里青断陷实验3井次,取得了明显的增产效果。

影响羟丙基瓜尔胶HPG性能的因素

在瓜尔胶改性,即制备羟丙基瓜尔胶的过程中,降低水不溶物含量与保持粘度之间存在着矛盾,因此必须对反应物的加量和反应条件进行优化试验。研究了影响羟丙基瓜尔胶产品性能的因素,考察了改变碱的加量、水的加量、反应温度、反应时间及环氧乙烷的加量对改性瓜尔胶水不溶物含量的影响。试验结果表明,影响瓜尔胶改性产品性能的因素很多,其中的关键因素是碱的加量,碱的加量越大,水不溶物含量越低,但相应地改性瓜尔胶粘度受到的影响也越大,因此为了得到较低的水不溶物含量和较高的粘度,碱的加量应控制在10％以内;反应物中必须加入一些水,以保证瓜尔胶稍微膨胀,但是过多的水会使瓜尔胶增粘,导致改性瓜尔胶粘度下降,合适的醇水比例为3:1-4:1左右;环氧乙烷的加量越大,水不溶物含量越低,但增加到一定量时对水不溶物含量降低不明显,却会降低产品的粘度,所以较适宜的环氧乙烷加量为10 mL;反应温度和反应时间也是控制产品质量的重要因素,合适的反应时间为4h,合适的反应温度为60℃,在这样的条件下能使瓜尔胶改性产品的水不溶物含量从25％降到8％以下。

胶囊破胶剂的生产工艺及释放机理

本文介绍了新型水基压裂液破胶剂——胶囊破胶剂的最新进展,研制囊衣、囊芯材料的选择,以及胶囊破胶剂的两种制备方法,提出Wurster流化床法是生产胶囊破胶剂的最佳方法,同时分析了胶囊破胶剂的释放机理。

阿南油藏重复压裂压裂液的优化及现场实施

针对阿南油藏压裂目的层特点及压裂工艺的特殊要求 ,提出了选择压裂液的基本依据 ,优选了压裂液添加剂 ,为现场施工提供了一套优质低损害压裂液体系。其主要技术特点是 :选用有机硼交联剂、新型胶囊破胶剂和优质破乳助排剂 ,减少压裂液对储层的损害 ;同时使用压裂液优化技术进行压裂液优化。室内评价实验和现场实施结果表明 ,优化的压裂液配方具有很好的综合性能 ,耐温耐剪切性能较好 ,低滤失 ,低表面 (界面 )张力 ,低损害 ,可满足油藏和压裂工艺的要求。在现场进行了 6口井的压裂施工 ,增产效果很好。

适用于强水敏性地层的柴油冻胶压裂液

介绍了一种适用于强水敏性地层的新型柴油冻胶压裂液体系。该体系以新合成的磷酸酯作稠化剂、含活性剂的铝盐作交联剂,以醋酸钠作破胶剂,分析了该柴油冻胶压裂液砷交联机理。研究了柴油冻胶压裂液的交联能力、耐温能力、耐温耐剪切性、破胶性、滤失性等性能。实验结果表明,该柴油冻胶压裂液适用于强水敏油气层、低压低渗透油气藏。

强水敏储层在线快速乳化压裂技术研究与应用

根据强水敏储层特点和压裂工艺要求,优选了快速乳化的乳化剂,研发了油水比为3∶7的柴油乳化压裂液体系。改进了柴油和基液的混合方式,采用在线混合、快速乳化、交联携砂,实现了在线快速乳化工艺,成功进行了加砂104.5 m3的大型压裂施工,压后取得很好的增产效果。该技术可以在类似强水敏储层中推广应用。

粘弹性清洁压裂液的研究与应用

针对吉林油田油藏特点 ,优化出了VES - 70粘弹性清洁压裂液配方体系。分析了粘弹性清洁压裂液的水溶液增粘特性、耐温耐剪切性能、破胶性能、动态滤失与损害性能 ,介绍了现场应用工艺和应用效果。研究结果表明 ,该清洁压裂液应用简便 ,直接将粘弹性表面活性剂加入清水中 ,即可形成粘弹性凝胶 ,具有明显的网络结构 ,粘弹性好、剪切稳定性强、支撑悬浮力好、施工摩阻低 ,可控制裂缝的有效延伸 ,增产效果显著。

小眼井水力压裂的技术探讨

分析小眼井压裂对压裂工艺、支撑剂、压裂液的技术要求，及压裂工艺和压裂液技术面临的难题，提出了解决小眼井压裂技术难题的方法，从技术上论证了眼井压裂的可行性的。

缝网压裂施工工艺的现场探索

为进一步提高缝网压裂现场实施的有效性,首先分析了以往采用蜡球实现缝内封堵的不足之处,认为主要在于影响泵效、封堵强度不够和蜡球溶解致裂缝导流能力降低。然后通过筛选对比多种暂堵剂的性能,并结合室内支撑剂性能及导流能力实验,提出选用大粒径支撑剂作为缝内封堵剂。此外将端部脱砂压裂作为缝网压裂的实施技术应用到现场中,现场实施了9口井16层。压后分析显示2种方法都有效地提升了缝内净压力。缝网压裂试验井效果显著,与邻井相比,投产前3个月的日产油量分别提高了101.2%、103.8%、133.3%。该技术为低渗/特低渗储层的有效动用提供了有效的手段。

考虑支撑剂及其嵌入程度对支撑裂缝导流能力影响的数值模拟

目前支撑剂粒径、铺置浓度、嵌入程度对裂缝导流能力的影响主要为实验研究,缺乏相应的理论计算模型研究,而理论计算模型会促使压裂方案设计更加合理、可靠,增加施工的成功率,达到预期的改造效果。为此,根据Carman-Kozeny公式,建立了一种考虑支撑剂在岩石表面嵌入的支撑裂缝导流能力数值计算模型,利用实验数据对理论模型进行拟合校正,并通过校正后的理论模型计算了20～40目、30～50目和40～70目支撑剂在不同铺置层数、不同嵌入程度条件下的裂缝导流能力,分析了铺置层数、嵌入程度对导流能力的影响。结果表明:支撑剂粒径越大、铺置层数越多,裂缝导流能力越大;在单层铺置情况下,嵌入程度对导流能力的影响较大,嵌入程度从0增加到33%,导流能力降低85%。所建立的模型为致密油、页岩气等不同类型储层的粒径优选、砂比优化提供了参考和依据,也为后续考虑支撑剂嵌入的相关软件研究提供了理论模型。

压裂液优化设计与应用技术

压裂开发和区块整体压裂要求压裂液在低成本投入下,既能满足油藏特点和工艺技术要求,又能最大限度地减少压裂液对支撑裂缝导流能力的影响。介绍了压裂液优化设计技术,即压裂液及其添加剂优选、压裂过程的温度场计算、压裂液植物胶分散水合及充分增粘、压裂液变组分配方性能优化等。该技术是将同一口井的压裂液根据需要设计成不同阶段、不同组分,精确控制各种添加剂的加入使压裂液性能达到优化。室内实验结果表明,相同条件的压裂液,常规使用和按压裂液优化设计变化组分使用岩心的动态滤失伤害可由40％降到14％。该项技术在吐哈鄯善油田整体重复压裂中应用成功,效益显著。

应力阴影效应对水平井压裂的影响

为揭示水平井分段改造中的应力阴影效应及其影响因素,基于水平井分段体积改造理论,借鉴Bunger的应力场分析假设条件,从水平井单一横切缝入手,建立起了考虑应力阴影的应力场叠加数学模型并推导出数学公式,在此基础上得出简化的水平井多段应力阴影效应应力场模型。对应力阴影效应影响因素的分析结果表明:储层地质参数中杨氏模量、水平主应力差对应力阴影效应的影响大,而泊松比对其影响则很小;施工参数中施工排量对应力阴影效应的影响明显,在一定储层条件下,分段及簇间距越小,应力阴影效果对水平井裂缝附近其他裂缝的扩展产生应力阴影影响越大。利用该研究成果对现场实际水平井压裂进行了优化设计,微地震监测结果表明:利用应力阴影效应只压裂6段就实现了以往10段压裂的改造体积,较之以往减少压裂4段,节约成本在30%以上。这对合理利用应力阴影效应进行水平井体积改造裂缝尺寸设置及工艺参数优化具有重要的指导意义。

相渗透率改进剂FA-RPM的室内研究

介绍了适合在近水地层和中高含水地层进行增产措施改造的相渗透率改进剂FA-RPM的作用机理,该改进剂可有效控制水的产出,具有地面粘度低、操作简单、反应条件易控制等特点,与常规胍胶压裂液体系配伍性好,耐盐耐冲刷。室内研究表明,该改进剂进入地层后吸附在岩石表面,反应聚合形成刷状结构的聚合物,可大幅降低水相渗透率;但对油相渗透率改变很小,具有选择性改变相渗透率的特性;热稳定性和盐稳定性良好;随含水饱和度增加,水相渗透率大幅降低(达90％),油相渗透率改变较小,控水增油效果显著。