滑溜水压裂裂缝内砂堤形成规律

页岩气压裂施工规模大,常采用摩阻较低、容易沟通天然裂缝的滑溜水作为压裂液,但滑溜水黏度低,携砂能力差。采用透明平行板垂直裂缝物理模型,对滑溜水压裂过程中支撑剂在裂缝中的铺置过程进行了模拟。记录不同时刻砂堤的几何形态,对砂堤的形成规律进行分析。根据实验结果,将砂堤形成过程分为3个阶段,并分别给出了每阶段砂堤形态的计算公式。将支撑剂沉降模型、平衡高度计算模型及砂堤形态计算模型相结合,编制了计算程序,程序计算结果与实验数据有较好的一致性,可为滑溜水压裂设计及施工提供一定的指导。

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。

压裂助排工艺优化设计研究

如何提高返排率、减少压裂液对地层的伤害,实现人工裂缝高导流能力,已经成为油气藏增产改造技术面临的重要课题。通过分析氮气、CO2的物理化学特性,研究了液氮、CO2的助排机理,建立气体伴注排液模型,编制了气体伴注设计软件,对影响压裂井气体伴注效果的因素进行了研究,并对助排工艺参数进行了优化设计。结果表明,随着井深增加和压力梯度的降低,液氮伴注比和氮气伴注排量略有增大;井深每增加100 m,液氮伴注比增加约0.3%;压力梯度每增加0.01 MPa/m,液氮伴注比降低约0.6%。随着泵注排量的增加,液氮伴注比增大。井底压力的变化幅度与井口注入压力的变化幅度基本相同;井口注入压力每增加5 MPa,井底压力也增加约5 MPa。随注入流量的增加,井筒压力逐渐减小;注入流量每增加0.5 m3/min,井底压力降低约1.75 MPa。对胜利油田某井进行液氮助排参数优化设计,压裂液返排率达到90%,压裂井产量增加了2.7倍,表明所建立的数学模型准确可靠,可以用于指导油田现场施工。

水平井整体压裂软件开发与应用

目前的水平井压裂仅立足于单井,没有考虑注水和井网的影响,仅仅以提高水平井单井压裂的产能为目的,具有很大的局限性。以提高整个区块的采收率为目标,以整个油藏为研究对象,建立了水平井整体压裂理论模型,充分考虑水平井、直井联合布井的情况,设计了多种水平井、直井联合布井井网,开发了一套水平井整体压裂优化设计软件。在优选水平井整体压裂井网基础上,考虑不同的水平段长度,对裂缝条数、裂缝长度、导流能力、裂缝间距、裂缝不对称分布等参数进行了设计,得到了最佳的裂缝参数,并预测了压裂水平井的生产动态(日产量、累积产量、含水率、采出程度等)。该方法和软件对提高油田水平井整体压裂效果具有一定的指导意义。

页岩气藏压裂支撑剂沉降及运移规律实验研究

页岩气资源储量巨大,但由于页岩渗透率低,往往需要压裂才能有效开采。滑溜水压裂有利于形成复杂的裂缝网络,是中外页岩储层压裂改造首选的压裂液体系。由于滑溜水粘度低,携砂能力差,增加了滑溜水压裂的风险。中国在该领域的研究尚处于起步阶段,尤其对滑溜水携砂支撑剂沉降及运移规律的研究更少,同时缺乏必要的实验手段。为此,设计了裂缝模拟装置,通过实验模拟了施工排量、缝宽、支撑剂粒径、压裂液粘度和砂比等参数对裂缝内支撑剂沉降和运移规律的影响,获得不同参数下支撑剂的沉降速度和水平运移速度,分析了各因素的影响规律,并求解了各因素对支撑剂沉降速度和水平运移速度的修正系数。结果表明,随着缝内流速和压裂液粘度的增大,支撑剂沉降速度减小,水平运移速度增大;随着支撑剂粒径与缝宽比值和砂比的增大,支撑剂沉降速度和水平运移速度均减小。

考虑启动压力梯度的注水井注入能力研究

以五点井网为研究对象,在考虑启动压力梯度的基础上,建立油藏注水物理模型和数学模型,并对其差分求解.研究了启动压力梯度、注采井距、渗透率等因素对产油量和注水量的影响,绘制了不同因素影响下的地层压力等高线图.结果表明,启动压力梯度、注采井距越小,渗透率越大,则油井的产量越高,注水井的水驱控制程度越大,波及范围越广,且注采井距对水驱控制程度的影响最大.

加纤维压裂支撑裂缝导流能力实验研究

水力压裂是油水井进行增产增注的有效措施,其目的是在地层形成高导流能力的裂缝,包括水力压裂形成的支撑裂缝和酸化压裂所形成的酸蚀裂缝。裂缝的导流能力是决定压裂成败及增产效果的主要因素,因此对其进行研究尤为必要。通过进行支撑裂缝导流能力实验对支撑剂粒径、不同粒径组合、纤维用量等影响因素进行了评价。对实验结果进行分析,得出了导流能力随各因素的变化规律及各因素对导流能力的影响程度。这些结果有助于加深对压裂的认识,对压裂的研究与现场施工有一定的指导意义。

页岩气压裂施工砂堵原因分析及对策

页岩气压裂所用滑溜水携砂能力差,滤失严重,施工中难免出现砂堵现象。砂堵后限制了施工加砂量及压后增产效果,需采用连续油管冲砂甚至是连续油管射孔,使工序复杂化,延长了施工周期,增大了施工成本。目前对页岩气压裂施工相关的文献较少,对施工砂堵的原因分析、避免方法及解堵措施研究较少。对页岩气压裂施工中砂堵的原因及机理进行分析,提供了相应的处理方法,并引实例对现行的两种解堵方法进行了对比分析。得出采用大油嘴快速放喷法解堵具有较高的解堵成功率,提出在施工中避免砂堵的方法,对页岩气压裂设计及现场施工具有一定的指导意义。

泵送桥塞-射孔联作压裂施工异常情况分析

采用统计学方法,通过对某工区2018年以来泵送桥塞-射孔联作施工情况进行分析,出现概率较高的异常情况为:桥塞坐封后工具串遇卡无法上提射孔、桥塞坐封失败、射孔枪点火不成功;分析其主要原因为井筒沉砂和工具故障。据此,针对性的提出了优化压裂施工顶替量、调整泵送高压管汇结构、优化泵送参数及异常情况下处置方法等相应的对策,使异常情况出现概率由9.8%降低至3.4%。对泵送桥塞-射孔联作分段压裂施工有一定的借鉴意义。

非常规压裂施工砂堵原因分析及对策

对非常规压裂施工中砂堵的机理及原因进行了分析,提供了相应的处理方法。并以列举具体实例的方法对施工中出现的问题及采用的措施进行了分析。最后提出在施工中需要注意的事项及建议。

页岩气压裂施工砂堵原因分析及对策

页岩气一般无自然产能,需经水平井分段压裂后才能高效开发。页岩气储层地质结构及压裂施工工艺不同于常规储层,压裂所用滑溜水携砂能力差,滤失严重,施工中难免出现砂堵现象。砂堵后限制了施工加砂量及压后增产效果,延长了施工周期,增大了施工成本。从页岩地层分析、施工设计、现场施工因素入手,对页岩气压裂施工中砂堵的原因及机理进行了分析,提供了砂堵的避免方法及砂堵后的解堵措施。引用实例对现行的两种解堵方法进行了对比分析,得出采用大油嘴快速放喷法解堵具有较高的解堵成功率,最后提出在施工中应严格控制砂比、确定保守的加砂量、注意观察压力变化,从而避免砂堵的发生,对页岩气压裂设计及现场施工具有一定的指导意义。

非牛顿压裂液中支撑剂聚集沉降规律实验研究

水力压裂中常用的交联冻胶压裂液属于非牛顿流体。针对支撑剂在非牛顿流体中是如何沉降的问题,利用垂直裂缝物理模型,分别采用不同液体、流速、支撑剂密度及砂浓度进行实验,研究支撑剂在流动的交联压裂液中颗粒沉降的规律。结果表明,在非牛顿流体中,液体流动越慢,支撑剂密度越大,砂比越高,颗粒的聚集沉降现象越明显。在现场施工中应该采取一定措施来减弱支撑剂颗粒聚集沉降的影响。