高温深井裂缝性泥灰岩压裂技术

华北束鹿凹陷泥灰岩的主要特点有:①深井(4237.5m)、高温(146℃)、高压(42MPa);②高泥质含量(占岩石的15%～22%),黏土矿物中运移矿物含量高(占黏土的54%～71%);③水平层理异常发育,并伴随高角度缝洞;④基质特低渗(0.0087～0.022mD),可动流体饱和度特低(12.3%～18.3%)。针对泥灰岩储集层特点,提出了水力压裂技术系统:①新型的“超级”瓜尔胶体系;②不同粒径组合的高强度陶粒;③新型的小型测试压裂技术;④新型的压裂工艺参数优化及施工技术,如压裂工艺参数的多级优化技术、多裂缝控制技术等;⑤新型的压裂后放喷及排液技术。将上述技术应用于晋古13井,压裂取得了理想的效果,初步形成了泥灰岩储集层的水力压裂技术体系。

运用小型压裂测试确定储层参数新方法

在新区或低渗透油藏,需借助小型压裂测试来求取大型压裂设计所需参数,目前运用小型压裂测试闭合前的压力数据确定储层参数的误差较大,影响大型压裂的施工效果。为提高所需储层参数的准确度,利用小型压裂测试闭合后的压力数据,把小型压裂测试与试井分析理论相结合,建立了小型压裂测试闭合后压力分析的线性流和径向流的数学模型,利用点源函数、Horner法产量等效原则及Duhamel叠加原理,给出了其解析表达式,并提出了一套小型压裂测试闭合后压力分析的新方法,可以快速准确地确定油藏压力及油藏渗透率。通过现场实例,验证了该方法的准确性。

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.

压前测试评价在异常高压致密气藏应用研究

压裂测试技术的选择及其分析对压裂设计原则和规模大小的确定至关重要,开展气藏压前测试评价技术可以达到认识储层应力特征、滤失特征和裂缝延展特征的目的,验证裂缝垂向延伸高度与软件模型的一致性。以沙特阿拉伯鲁卜哈里盆地X-2S井为例,针对储层物性认识不清的问题开展了注入/压降测试,求取储层有效渗透率;针对交叉偶极声波测井数据解释储层地应力剖面表现出缝高难控制的特征,开展了小型压裂测试及井温测井,计算储层应力剖面和缝长、缝高延展特征;针对侧钻斜井的问题开展了阶梯测试,求取了孔眼摩阻和近井筒摩阻。系统的压前测试评价技术可获取探井致密气藏改造的重要井层资料,对指导主压裂安全施工具有重要作用,为国内异常高温高压致密砂岩气藏压裂提供了借鉴。

基于流变模型的地应力剖面预测--以贵州黔北地区安页1井为例

地应力是非常规油气勘探开发中"甜点"评价、水平井部署和压裂设计的重要基础参数。目前国内外主要将基于弹性模型的常规储层地应力评价技术应用于泥页岩储层,未考虑流变特性对泥页岩储层地应力分布规律的影响,导致泥页岩储层地应力评价结果误差较大。为了提高地应力参数评价计算的准确性,提出了一种基于流变模型的地应力评价新方法(以下简称新方法),利用偶极声波测井数据获取的岩石力学参数,参考相关试验结果确定岩石流变参数随深度变化的规律,结合盆地埋藏史和地壳应变率,建立了贵州黔北地区安页1井地应力剖面。新方法评价得到的地应力值与小型压裂实测和应力多边形法确定的地应力值的对比分析结果表明:新方法预测的安页1井地应力剖面与实测结果吻合较好,并且其地应力评价结果与伽马测井结果也具有较好的对应关系,即随着黏土矿物或有机质含量的升高,水平主应力差变小。结论认为,采用新方法得到的地应力评价结果更加符合于真实的地应力分布规律。

小型压裂测试分析方法在页岩气开发中的应用

页岩气成藏条件、岩性、物性、含气性等差异性特征使得不同页岩具体的开发方案和储层改造技术有很大区别,为正确认识页岩气储层的地质特征、储层参数,在实施改造工艺前有必要进行测试压裂对改造储层进行识别分析。通过对页岩气示范区Z井的测试压裂压降数据进行分析,基于G函数曲线的特征识别,获得了超低渗透页岩储层参数,并结合测井解释结果与岩石物性分析与解释结果进行对比,从现场的角度验证了在页岩气开发方案编制、动态分析以及产能评估等过程使用参数的合理性。测试压裂分析技术可更清楚地认识储层,提高页岩气储层改造的成功率,也给页岩气勘探和开发提供更加有力的依据。

测试压裂分析方法在富县探区的应用研究

测试压裂在油田开发及压裂设计方面起着至关重要的作用。水力压裂是提高低渗透油田开发效益的最有效手段之一。以Meyer提出的考虑了停泵之后裂缝的延伸、与压力有关的滤失等因素的更为综合的G函数模型为基础,分析与压力相关的滤失的G函数及其叠加导数的变化特征。以富县探区两口井测试压裂压降曲线分析为例,介绍了利用压降曲线分析求取储层参数及对储层特征进行诊断的方法。通过测试压裂分析为大型压裂设计、施工提供可靠的依据。

小型压裂测试技术在探井中的应用

在探井的勘探评价中,前期积累的资料有限,对地层的认识有限,基于FracproPT2011压裂软件,以A井为例,介绍了小型压裂测试技术在塔河外围探井中的应用。小型压裂测试是通过进行一次或两次以上的小型压裂试验,通常包括阶梯升/降排量、停泵测压降,并对施工压力进行分析来获取射孔孔眼摩阻、近井筒摩阻等,储层流体渗透率、压裂裂缝延伸压力、闭合压力、压裂液效率等,从而制定和修改主压裂设计、科学指导压裂施工及为压后评价提供可靠的依据。

新型小型压裂摩阻测试方法的应用

在某油田两口气井进行的压前小型压裂测试中,由于测得近井摩阻较高,采取了补孔的方式降低摩阻。虽然压裂作业取得了成功,但是作业成本明显升高。压后分析认为,近井摩阻过高的原因可能是由于测试压裂注入液量较小,无法有效驱替近井地带孔隙空间内的天然气,最终在该处形成气液两相流导致摩阻测量值偏高。对压裂摩阻进行了理论分析,采用了一种新的、可以消除这种两相流干扰的测试压裂摩阻的方法,并在多口井中进行了应用,能够消除干扰值85%以上,从而大幅降低了施工时间和施工费用。

基于小型测压分析的体积改造压裂设计

裂缝扩展模型的选择对于压裂设计和施工至关重要。基于小型测压分析,在确定储层、井筒等参数的基础上,综合测井解释、岩石力学等,分别建立并校正了离散裂缝网络模型和多缝模型。通过净压力拟合反演不同模型下的裂缝参数,并与微地震数据对比。结果显示:玛湖区块由于其岩石、应力、天然裂缝等条件的限制,体积改造并未形成裂缝网络,离散裂缝网络模型也不适用其体积改造的模拟,传统双翼对称裂缝对该区块裂缝描述更为准确;因此现场实际操作中应根据区块具体分析,不应盲从和盲目选择模型。

湘页1井大型清水压裂工艺技术研究

湘页1井是位于湖南境内的一口页岩气勘探重点井,页岩层段气测显示良好,孔隙度和渗透率低,需要大规模压裂释放页岩气。根据岩石特征研究,湘页1井页岩脆性矿物含量高、主应力差异小、天然裂缝发育,体积压裂适应性强。该井目的层埋藏浅,施工摩阻低,采用清水代替滑溜水进行压裂,施工用液1 520 m3,累计加砂82 m3,压后最高产气量2 700 m3/d,为今后页岩气井压裂施工起到一定的借鉴作用。

海上油田薄互层发育储层压裂充填工艺技术研究

渤海海上油田明化镇组、馆陶组是以河流相为主的沉积体系,含油目的层段跨度约300 m,属于典型的薄互层发育储层。由于储层胶结差、层间非均质强、泥质含量高、原油黏度大等原因,多采用压裂充填完井方式生产。受完井作业成本限制、平台数量有限等因素影响,近年来海上完井呈现出防砂井段长、井斜角度大、射孔簇数多等特点,导致海上压裂充填裂缝形态复杂,加砂困难,提前脱砂比例高达15%,压裂充填效果不理想。本论文通过对地层滤失类型、压裂液效率、净压力、地层砂比等施工参数进行分析研究,明确地层滤失类型是影响压裂充填效果的关键因素,并形成了一套根据储层漏失类型对压裂充填工艺参数进行优化调整的设计方法。此设计方法可有效提高海上压裂充填成功率,现场应用表明提前脱砂比例下降至1%,可为其他油田压裂充填作业提供指导与借鉴意义。同时结合国外压裂充填技术现状,推荐海上压裂充填井进行裂缝监测,以指导压裂充填工艺优化,提高压裂充填效果。

煤层气井小型压裂测试资料处理方法及应用

韩城煤层气田位于鄂尔多斯盆地东南缘,煤岩为瘦煤和贫煤,煤层渗透率低。压裂是改善煤层渗透性主要措施之一,而压裂前对煤层特征的了解,获取煤层参数对压裂方案设计尤为重要。在国内煤层气开发中韩城煤层气田首次将小型压裂测试应用到煤层气井获取煤层参数。通过对煤层气井韩1井小型压裂测试数据进行分析计算得到煤储层的平均地层压力、煤岩原生裂隙渗透率、以及在注入过程中裂缝延伸压力、裂缝延伸长度和裂缝延伸后渗透率等重要的地层参数,根据获取的地层参数指导韩1井压裂设计和施工,取得较好压裂效果及排采成效。建议推广应用煤层气井小型压裂测试和解释方法指导后期压裂,提高煤层气单井产量。

基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释技术及应用

微破裂测试可以获取页岩储层大规模体积压裂之前的物性参数,为资源量计算以及地质、工程双"甜点"的评价提供关键信息。目前基于常规关井压力恢复试井理论的解释方法在处理微破裂测试这类"短暂注入、长期关井"的特殊问题时精度低,且常出现流态无法识别及参数难以诊断的问题。结合微破裂测试的特殊性,提出了一种基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释方法,即将开井注入和关井压降过程看作整体,假设关井后的压力响应是注入期和关井期的总和,在渗流数学模型的内边界条件处考虑,从而建立微破裂试井解释模型。求解得到压力动态曲线,通过敏感性分析明确各参数对测试曲线的影响。之后通过渐进分析得到测试曲线关键段压力解,据此引入3条组合诊断线,用以获取测试曲线上的流态信息,并在不同流态下解释对应的参数,最终建立了主控流态识别+特种直线分析的微破裂试井解释方法和流程。利用该方法对涪陵页岩气田南川区块平桥背斜不同构造部位两口测试井进行了分析解释,验证了方法的实用性,解释结果为认识该区页岩含气性提供了依据,并正确预测了不同构造部位气井压裂效果将存在分区差异,为之后正确划定甜点区和优先部署区提供了指导,后续试气和试采动态进一步证明了结果可靠性。

油砂注液过程中水有效渗透率变化的试验研究

为降低超稠油SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发成本,通常在蒸汽循环预热阶段前进行注水微压裂。这种储层改造的方法,大大缩短了预热周期,减少过热蒸汽的用量。但微压裂过程中水的渗流机理和高渗通道的细观特征不甚明了。本文旨在通过室内试验研究在常温(沥青质不流动)条件下,克拉玛依油砂在三轴剪切破坏前后水的有效渗透性和孔隙结构细观参数的变化。分别采用瞬态和稳态注液测渗透率测试结果来评价,水在不同沥青质、泥质含量油砂中的渗流能力。同时,分析这两种试验方法在测试油砂水的有效渗透率上的优点和缺陷。所得结论可用于油砂注液过程的数模研究,进一步指导和评价现场微压裂施工的效果。

鄂尔多斯盆地陆相页岩气缝网压裂技术应用分析

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩储层储集条件较好,具有良好的资源开发前景,但是与海相页岩相比,脆性矿物含量相对较低,黏土矿物含量相对较高,选择合理的改造工艺成为推动该盆地延长组页岩气资源高效勘探开发的迫切任务。在对缝网压裂技术进行分析的基础上,结合鄂尔多斯盆地页岩储层岩石、应力场特性以及天然裂缝发育状况,对缝网压裂的可行性进行分析。以J1井延长组长7段页岩储层为例,运用测试压裂及净压力拟合分析对压裂设计及施工进行指导,利用数值模拟手段对压裂参数进行优化,通过井下微地震监测手段对压后效果进行评估,结果表明,压后形成的缝网系统有效的沟通了全部射孔井段,取得了较好的改造效果。

松软低渗储层煤层气水平井小型压裂测试技术应用

为提高晋城矿区赵庄区块U型水平井煤层气开发效果,提出采用小型压裂测试技术来指导煤层气U型水平井分段压裂改造。利用小型压裂测试闭合后的压力数据求取相关地质参数,根据降排量测试结果求取管柱摩阻。小型压裂测试结果表明,赵庄区块煤层气水平井存在近井地带摩阻高、压裂液滤失量大、裂缝复杂等问题。利用测试结果优化了正式压裂施工设计方案,保障了压裂施工成功及压后效果,为赵庄区块煤层气水平井高效开发提供了技术支持。

海拉尔油田南屯组小型测试压裂地质特征分析

小型测试压裂分析是认识储层特征、优化主压裂设计、提高施工效率的有效举措。采用FracproPT2011压裂软件,对大庆海拉尔油田南屯组20口井的小型测试压裂效果进行了分析;结合地层断层发育特点和三轴岩石力学测定结果,研究了现场压裂施工困难的客观原因。结果显示:南屯组储层压裂井底停泵压力梯度和闭合应力梯度区间分别为0.0180~0.0269 MPa/m、0.0154~0.0232 MPa/m,平均达到0.0216 MPa/m、0.0194 MPa/m;气测渗透率主要集中在(0.1~0.3)×10^−3μm^2之间,占比65%,存在天然裂缝和压裂多裂缝;压裂过程中的射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻区间分别为0.85~2.86 MPa、1.42~14.36 MPa。发育断层引起的构造应力主体区间为5.0~10 MPa,最小水平主应力梯度为0.0164 MPa/m,岩石杨氏模量和泊松比分别为36090~38400 MPa、0.24~0.39。附加构造应力、较高的最小主应力、杨氏模量大和泊松比大是南屯组储层压裂施工压力和停泵压力异常高以及低砂比、易砂堵的四大主因。

阶梯泵注-压降测试确定压裂后地层裂缝形态

小型压裂测试可用于了解储层压裂特征并获取储层参数,对于正式压裂施工参数设计具有指导作用。通过优化阶梯-压降测试参数分析方法,将测试过程分为泵注段-泵注早期、泵注段-裂缝扩展期和压降段-裂缝延伸闭合期等3个阶段。针对测试阶梯少、阶梯时间不相等、拐点不明显等情况,分别应用不稳定渗流的径向流和线性流模型分析泵注早期和裂缝扩展期的压力特征,明确裂缝扩展时机和裂缝延伸压力;基于压裂液动态滤失时的体积平衡关系,配合其他压降测试方法,计算停泵后裂缝延伸的长度和宽度及岩石断裂韧性。研究结果表明,该方法弥补了不规范测试中因排量-压力曲线拐点不清晰而无法获得有效的裂缝延伸压力的不足,所获得的储层和压裂参数计算结果可靠;在缺少实验的情况下得到了合理的断裂韧性参考值,扩大了阶梯排量测试的应用范围。

基于回流辅助的小型压裂地应力测试研究与应用

首先介绍了两种测试对裂缝闭合压力的解释方法及测试流程,并进行了流固耦合有限元模拟研究。西部某交通隧道地质条件复杂,岩层致密、渗透性低,研究回流辅助测试方法来提高小型压裂测试效率和精度尤为必要。在每个测试段同时使用自然压降和回流压降两种方法来分析裂缝闭合。研究结果表明,每个回流周期都会产生一个独特且可重复的裂缝闭合现象,使得裂缝闭合压力的解释更为容易;两种测试方法所解释的裂缝闭合压力的结果是一致的,检验了回流辅助小型压裂地应力测试方法的合理性,为类似工程提供参考借鉴。