致密砂岩储层流体敏感性评价方法——以塔里木盆地克拉苏气田克深9井区K_1bs组为例

目前全球尚没有针对致密砂岩气藏储层敏感性评价的标准或规范,国内大多都遵照SY/T 5358—2010《储层敏感性流动实验评价方法》进行储层敏感性评价,但该评价方法主要是针对油藏的,适用范围是空气渗透率大于1 mD的碎屑岩岩样,故而存在实验压力高、驱替速度慢、实验周期长、测试数据误差大等不足。为此,以塔里木盆地克拉苏构造带克深区带白垩系巴什基奇克组致密砂岩储层为样品,从分析致密砂岩储层特征入手,充分考虑目前致密砂岩储层敏感性评价中存在的主要问题,在大量微观地质研究和敏感性评价方法研究的基础上,提出了致密砂岩储层敏感性评价的改进方法,包括采用气相作为测试介质、建立气层初始含水饱和度、测试流程规范统一、保持前后一致的流体饱和度等,并通过室内实验对改进后方法与原方法的评价结果进行对比。结果表明:改进后的致密砂岩储层敏感性评价方法不仅能够缩短实验周期,降低对设备承受高压的要求,而且所得到的结果也更加符合气层的实际条件,可靠性更强,有利于正确指导致密砂岩气藏后期开发工程设计,对致密砂岩气藏的高效勘探开发具有重要意义。

一种泡沫酸稳定剂及其泡沫酸体系评价

泡沫酸因具有静液柱压力低、滤失量小、助排能力强及对地层伤害小等特征,广泛用于低压、易漏失及水敏性储层的增产改造。室内实验合成出一种泡沫酸稳定剂,并对该稳定剂进行了稳泡性、酸液配伍性、耐温性、耐盐性评价。结果表明,该稳定剂稳泡效果好,在90℃下稳定剂浓度为1%时泡沫酸析液半衰期可以达到1 h以上,用该稳定剂配制的泡沫酸对高、低渗透率的2块并联岩心进行酸化分流实验后渗透率均得到提高,同时并联岩心渗透率差异减小。

砂岩储层酸压改造技术探讨

介绍了柯克亚凝析气藏及塔中志留系储层的储层特征,及针对该类储层进行的酸液配方研究,酸压工艺的选择及现场实施。砂岩酸压技术在现场应用两井次,施工后效果显著。实例应用表明,在低渗砂岩储层进行酸压是可行的。

高温深井非交联无残渣加重压裂液性能研究

加重压裂液是解决施工压力过高的有效手段之一,但普通胍胶加重压裂液存在残渣含量高、管路摩阻大、不抗剪切等缺点,而一般VES类压裂液使用温度受限。针对以上问题,本文研究了密度达到1.3g/cm^3,耐温达到140℃的新型加重压裂液体系,压裂液配方为:0.6%GRF-1H+0.3%稠化辅剂GRF-2+37.05%加重剂JZ12,并评价了该体系的动态携砂性能、耐温耐剪切性、滤失性及对裂缝导流能力的伤害。实验表明:新型加重压裂液黏度达到22mPa·s以上时就具有良好的携砂性能,该体系具有良好的抗温、抗剪切性能,而且随着密度的上升,体系具有显著的盐增稠效应。使用真实岩心评价了该体系的静态滤失性能,该体系没有滤饼但却具有良好的控制滤失能力。该体系对裂缝导流能力的伤害率仅为8.94%,远小于硼交联HPG压裂液。

塔里木油田酸压返排液重复利用研究

为确定组成复杂、浮油和高价金属离子含量高、酸性强的塔里木油田酸压返排液处理后能否顺利地配制压裂液,通过对返排液水质分析,提出了一套"过滤-化学沉淀-絮凝沉降-压裂液配制"的处理工艺。大量的浮油影响压裂液的溶胀及交联,滤布过滤可去除浮油与块状杂质组成的黏稠物;高价金属离子阻碍稠化剂分子的伸展,影响压裂液的携砂性能,碳酸钠可直接沉淀金属离子并中和残酸;简单处理之后需絮凝剂进一步絮凝处理,除去返排液中的小颗粒杂质。将处理后的水调节至中性或弱酸性直接配制成压裂液使用,可杜绝环境污染,缓解油田水资源匮乏问题。沉淀剂质量浓度为145g/L、絮凝剂质量浓度为1 000mg/L时,返排液中悬浮颗粒杂质的去除率达98%,水质平均粒径2.36μm。利用处理后的酸压返排液配制的压裂液挑挂性能良好,其流变性能和黏弹性能与清水直接配制的压裂液相差不大,均满足SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》常规压裂液性能标准,适用于塔里木油田超深井高温高剪切要求。研究表明,酸压返排液重复利用配制压裂液的工艺是可行的。

新型低氯根螯合酸液体系研究及性能评价

目前库车山前储层酸化大多数是以土酸为主的酸液体系,该类酸液体系存在反应速度快,二次伤害严重,酸化后残酸中Cl-质量浓度高,对钢材设备腐蚀严重,尤其容易造成超级13Cr局部腐蚀而导致高压气井出现井筒完整性失效等问题。为确保储层增产改造的有效性,减少残酸中Cl-对完井管柱造成的腐蚀伤害,降低高压气井出现井筒完整性失效的几率,需要研发新的低Cl-质量浓度、低伤害、高溶蚀率的酸液体系。研究并提出了一种复合磷酸盐与酯、醚复配的螯合酸液体系,该酸液体系基本配方为:5%甲酸+8%大分子酸+2%氢氟酸(配方中的百分数为质量分数),使用高温高压腐蚀仪研究该酸液体系对13Cr腐蚀性能的影响,同时结合岩粉溶蚀试验与岩心酸化流动仪考察该酸液体系性能,试验结果表明该酸液体系对13Cr腐蚀速率低,同时具有高效、缓速、缓蚀等特点。研究的酸液体系对于高温、酸性气藏储层进行酸化改造具有很强的参考价值。

牙哈深层水敏性储层压裂改造难点及对策研究

目前牙哈深层水敏性凝析气藏存在注气开发难的局面,多次酸化增注效果又不明显,需要寻求一种效果好、周期长的增注改造技术。从牙哈区块的储层岩性特征、产层及地应力分布等方面入手,提出以水力压裂为主导的增产改造技术,分析存在难点,找到相应对策(高温高效防膨、降低破裂压力、快速返排),以累积产量为目标,模拟优化了水力喷射加砂压裂施工参数和压后快速返排参数,为提高增注效果提供理论支撑。

克深气藏加重压裂液返排密度降低原因研究

针对克深气藏采用硝酸钠加重压裂液进行储层改造,在地层未产水情况下返排液密度从1.32 g/cm^3下降为1.15~1.20 g/cm^3的现象,开展加重压裂液是否发生盐析和密度降低原因探讨。通过实验测试了加重压裂液和地层水混合物常压蒸发和高压蒸发后密度变化;通过高温高压长岩心实验动态模拟了加重压裂液返排过程和返排密度;结合凝析水产出机理模拟计算了凝析水产出对返排液密度影响。综合实例井生产动态数据、测井解释和硝酸钠溶解度数据,研究结果认为,含硝酸钠加重压裂液在储层条件下不会发生盐析,返排液密度的降低主要是凝析水的稀释作用、漏失钻井液及局部可动水的稀释作用,以及加重压裂液在储层中的吸附作用。该研究对加重压裂液储层改造和伤害评价具有指导意义。

选择性化学堵水在轮南油田的先导性试验

利用国内外研究成功的选择性化学堵剂聚丙烯酰胺成果及施工工艺，结合轮南油田的地质、地层及油井的特点，通过现场精心施工，取得了初步成功，起到了一定的稳油降水作用。选择性化学堵水在轮南油田的应用还有许多技术难题急需去解决。

水平井水力喷射分段酸压技术

针对深层碳酸盐岩储集层水平井酸压面临的井下温度高、破裂压力高、压裂液流动摩阻高、储集层非均质性严重等难点,研发了水平井水力喷射分段酸压新技术。基于喷射分段酸压机理,自主研制了用于水力喷射分段酸压的井下喷射器和配套管柱,给出了水力喷射酸压工艺设计中喷嘴数量与喷嘴直径组合、喷砂射孔参数、泵注程序的优化设计准则。研究表明,水力喷射压裂酸化技术依靠水动力封隔实现分段酸压,井下工具简单、耐高温(160℃),可节约成本,降低作业风险;水力喷射注酸可延长近井地带有效酸蚀距离,增强酸化效果;井下喷射器最优喷嘴相位60°,宜采用螺旋布置喷嘴;建立了喷嘴最优排量与井口压力的关系图版,可在井口装置承压范围内提高施工排量,实现大排量、深穿透酸压,最终确定喷嘴直径及喷嘴数量布置。现场试验表明,水力喷射酸压试验井最大作业垂深可达6 400.53 m,喷射酸量高达618 m3,对深部水平井分段酸压具有较强的适应性。

水基压裂液对致密砂岩气层的损害机理——基于《水基压裂液性能评价方法:SY/T 5107—2016》的改进

目前,针对压裂液的损害评价主要参考《水基压裂液性能评价方法 :SY/T 5107—2016》(以下简称行业标准),而行业标准设定的压裂液驱替岩心过程与实际压裂施工中压裂液高压快速侵入储层的过程不吻合,并且压裂液损害评价实验未考虑压裂液残渣、破胶方式、原始含水饱和度等因素的影响,从而影响了评价结果准确性。为此,选取塔里木盆地库车坳陷迪北地区下侏罗统阿合组(J1a)致密砂岩岩心,通过改进实验流程与方法来模拟压裂液侵入致密砂岩气层的过程,评价了压裂液对气层的损害程度,进而系统剖析了损害机理。研究结果表明:①改进后的压裂液损害评价方法,考虑了气层的原始含水饱和度(小于束缚水饱和度)、压裂过程中的高压瞬间"击穿"效应、压裂液残渣等因素的影响,能更加客观地评价压裂液对致密砂岩气层的损害程度;②基于行业标准的评价结果显示,压裂液对致密砂岩气层渗透率的损害程度为中等偏强,而改进后方法得到的损害程度则为中等偏弱;③压裂液残渣滞留于裂缝中是对渗透率造成损害的主要因素,残渣易堵塞裂缝与缝面孔,绝大多数残渣滞留在基质岩心表层(侵入深度小于3 cm)孔隙中,基质孔隙对残渣有过滤作用;④压裂液从岩心表面向内部运移的过程中,高分子聚合物依次以薄膜层状、局部片团状、晶体包裹状滞留于储层孔隙中;⑤实验条件下,岩心中会产生盐析晶体,盐析晶体在岩心中分布不均,裂缝中盐析晶体与高分子聚合形成复合包裹体,基质孔隙中盐析晶体与少量伊利石等碎片包裹形成复合体;⑥速敏产生的运移微粒通常与残渣、高分子聚合物等形成复合包裹体,进而堵塞裂缝与孔隙。

凝析气藏的液相伤害与防治

液相伤害是凝析气藏产能下降的一个重要原因,它包括反凝析伤害和外来液、地层水的伤害。凝析气井开采过程中,当地层压力小于露点压力时,将在地层中发生反凝析现象,导致产气量下降,同时,外来液、地层水造成的"水锁"现象也致使气相渗透率明显降低。通过文献调研介绍了凝析气藏的反凝析和水锁现象对地层的污染,其伤害机理主要包括多孔介质吸附作用、多孔介质毛细凝聚作用、气体滑脱作用、液阻效应和毛管数效应等;并阐述了各种反凝析污染的评价方法及具体的防治措施,如对于单一的油相伤害可采用注气、注溶剂和注溶剂+气的复合段塞,对于反凝析和水锁双重伤害,可用注甲醇和注CO2混相来解除。

天然裂缝滤失计算和控制技术应用

引用天然裂缝滤失系数和基质滤失系数的指数关系式,对塔里木油田裂缝性K气藏小型测试压裂的压降分析,计算出K气藏天然裂缝滤失系数为10^-3～10^-2 m/min^1/2级别;净压力控制在10 MPa以内,即能将裂缝滤失系数控制在基质滤失系数的10倍以内.现场应用表明,使用多级高质量浓度段塞和大段塞量是控制K气藏加砂压裂净压力和天然裂缝滤失的有效措施之一.塔里木油田裂缝性砂岩储层加砂压裂的段塞级数为4-6级,质量浓度60～520 kg/m^3,体积7～15 m3,段塞量增加1倍,平均净加砂量增加1.5倍.研究结果对类似天然裂缝发育储层的裂缝滤失规律研究和加砂压裂优化设计有很好的借鉴意义.

水力裂缝分形扩展对压裂效果的影响

为深入认识裂缝分形扩展对压裂效果的影响,研究了裂缝扩展分形性对裂缝延伸净压力及裂缝尺寸的影响规律。分析裂缝分形几何形态及其尖端应力场特征,并应用分形断裂力学理论对线性扩展净压力模型进行修正,得到了分形扩展净压力模型;在此基础上,结合力平衡模型及Sneddon最大裂缝宽度模型,建立了裂缝分形扩展与线性扩展的裂缝高度比模型和裂缝最大宽度比模型。数值分析结果表明:裂缝的分形扩展增加了裂缝高度、最大缝宽以及延伸所需的净压力;当50m缝长处的裂缝扩展形态的分形维数由1.20增大至1.80,净压力比由1.50增大至6.30。在给定地层力学参数条件下,当分形维数由1.30增大至1.60时,20m缝长处的裂缝高度比由1.04增大至1.11,裂缝最大宽度比由1.70增大至2.70。研究表明,分形扩展对裂缝几何尺度的影响明显,裂缝分形扩展程度越剧烈,裂缝高度和裂缝最大宽度的增量越大。

多氢酸深部分流酸化技术在东河油田的应用研究与效果评价

塔里木盆地东河油田CⅢ油组1号岩性段储层非均质性强、物性差,注水难以达到配注要求,造成地层能量不足,产量下滑快,且常规酸化施工不能很好地解除地层深部的污染。本试验针对该油藏低渗、高岭石粘土含量高的特点,提出使用具备缓速深部酸化性能的多氢酸酸液体系的方案,并结合多氢酸酸化机理分析了多氢酸对该油藏的适应性;针对该油藏非均质性强的特点,为实现水平段均匀酸化,提出在酸化过程中加入水溶性分流剂的方案,并在实验室内对现场岩心进行了分流酸化模拟实验。在取得一定认识的基础上,对该油藏A15H井实施了多氢酸分流酸化措施,取得了显著的增注效果。

一种曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成与缓蚀性能评价

通过调节酮醛胺的摩尔配比、反应时间、反应温度和反应的pH值,得到缓蚀效果最优的一组曼尼希碱中间体,然后用氯化苄对其进行季铵化得到曼尼希碱季铵盐。挂片失重法测定结果表明,在90℃下,20%的盐酸中对N80钢片有较好的缓蚀效果。电化学极化曲线显示,该曼尼希碱缓蚀剂为混合型缓蚀剂,但主要以抑制阳极过程为主,与KI复配后具有协同效应。

高温碳酸盐岩储层酸蚀裂缝导流能力研究

酸蚀裂缝导流能力是影响酸压效果的关键参数之一,导流能力的大小及变化趋势又主要受酸岩刻蚀形态的影响。运用酸蚀裂缝导流仪、激光扫描仪,在变参数条件下,对实际岩样进行了酸岩刻蚀及导流能力实验,系统考察了酸压工艺、酸液浓度、裂缝性质、酸液类型对酸岩刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响。结果表明:酸岩刻蚀以沟槽状形态为主;粗糙缝酸蚀导流能力明显高于光滑平板;改变交替级数对酸蚀裂缝导流能力无明显影响,从提高酸压效果、简化工艺的双重角度考虑,二级交替注入效果更佳;酸液浓度越低,刻蚀深度越浅、导流能力越低;闭合压力增加使得裂缝导流能力降低,但闭合酸化可有效提高裂缝导流能力,且呈现出闭合酸化前导流能力越低提升倍数越大。建立了刻蚀形态与酸蚀裂缝导流能力的对应关系,即相同条件下沟槽状(粗糙缝)>桥墩状>沟槽状(光滑平板)>线状>均匀刻蚀形态的导流能力。

连续油管拖动喷射酸压工艺在和田河气田的应用

多级封隔器分段酸压技术在和田河气田得到成功的推广和应用。但该工艺分段数受到一定的限制,同时完井管串不能满足后期分层产能测试评价等要求。针对水平井多级封隔器分段酸压工艺局限性,首次引入连续油管拖动喷射酸压工艺并在现场应用,采用66.7mm连续油管和8孔×5.5mm喷嘴组合,最多分段数达到16段,工艺成功率100%,提高效率和安全性,增产效果显著。连续油管拖动喷射酸压工艺在和田河气田的成功应用,为气田水平井增产改造提供了有力的技术支撑。

塔中志留系储层重复改造选井和产能预测方法

塔中志留系低孔、低渗特低渗储层物性差,自然条件下油气产能低,实施酸压和加砂压裂改造后,油井初期增产效果十分明显,但产量下降较快,有效期短,采出程度低。重复改造是主力油田进入中高含水期后老井挖潜和提高采收率的重要治理措施,由于影响重复改造效果的因素较多,重复改造选井存在着诸多不确定性和复杂性,因此采用灰色关联理论研究了塔中志留系低渗透砂岩储层重复改造效果的影响因素及其影响程度,采用多元回归法建立了产能预测模型。利用产能预测模型对塔中志留系低渗透砂岩储层8口井进行了产能预测,结果表明预测产能与实际产能的相对误差仅为7.79%,处在工程允许的误差范围内。塔中志留系储层的现场实践也表明,运用该方法选择的重复改造井压后增产3.0倍,稳产时间增长80天。该方法能够为低渗透油气藏的重复改造选井提供参考和借鉴,达到提质增效的目的。

交联酸加砂压裂技术的研究和应用

塔里木碳酸盐岩储层非均质性强,裂缝和孔洞关系复杂,在裂缝和孔洞不发育的低品位储层进行酸压效果差。在分析酸压和压裂特点的基础上,开展了交联酸携砂压裂技术研究和现场试验。该技术是携砂液使用交联酸,形成带有酸液刻蚀和支撑剂支撑的复合人工裂缝,扩大储层和人工裂缝的接触面积。交联酸耐温流变性和携砂性能好,酸岩反应过程中能保持较高的黏度和携砂能力。在酸岩反应速度和导流实验研究的基础上,提出在携砂阶段使用不同浓度酸液的工艺方法,在缝端和缝口分别发挥酸液刻蚀和压裂支撑的优势,保持人工裂缝的高导流值。交联酸压裂技术在塔里木油田现场应用8井次,施工成功率100%,为塔里木油田碳酸盐岩储层高效开发提供了新的技术路径。