地面高压酸化水力压裂消除坚硬覆岩悬顶结构的技术

为解决常村煤矿21采区煤柱工作面受厚层坚硬顶板、煤柱两侧大面积采空、不规则煤柱等因素影响,冲击危险性较大的问题。采用地面高压酸化水力压裂技术,人为降低坚硬顶板结构的完整性,确保采空区顶板充分冒落,缩小顶板悬臂长度,消除上覆巨厚砾岩岩层蓄能积聚,减小应力传递,降低顶板突然断裂造成的严重冲击地压风险,确保采区下山煤柱安全回收。

油气田酸化压裂环境下碳钢油套管材的腐蚀行为研究

为了明确某油田在酸化压裂环境下鲜酸、残酸对油套管材料腐蚀性能的影响规律及材料的适应性,采用腐蚀失重法、三维体视光学显微镜观察等方法分析了P110、C110油管材料在酸化全过程的腐蚀损伤发展趋势、点蚀敏感性和不同条件下的腐蚀形貌特征,并优化了酸化缓蚀剂。结果表明:随着鲜酸酸化温度的逐渐升高,材料腐蚀程度均呈增大趋势,当温度≥180℃时,C110的平均腐蚀速率v_(corr)=127.7 g/(m^(2)·h),P110的平均腐蚀速率v_(corr)=407.0 g/(m^(2)·h),均远高于指标要求;在模拟鲜酸温度为100℃时材料表面已出现点蚀形核现象,随着温度的升高,点蚀敏感性逐渐增大。在超高温180℃的残酸环境下,C110和P110材料均发生极严重腐蚀。酸化液组分中缓蚀剂在高温条件下明显失效,导致残酸返排环境下管材遭受严重腐蚀损伤。优化后的改性曼烯碱酸化缓蚀剂通过多层吸附膜的形成明显减缓了材料的腐蚀速率,在180℃高温鲜酸环境下缓蚀率为89.4%。

雄安新区深部地热储层水力喷射酸化压裂技术

地热作为清洁低碳的可再生能源,对促进实现“双碳”目标具有重要意义.我国深部碳酸盐岩地热资源丰富,但是由于岩体基质渗透率极低,亟需采取高效的储层改造技术建立导流通道才能有效开发.水力喷射酸化压裂工艺是一种集喷砂射孔、水力封隔、酸液刻蚀、多段多簇为一体的增产改造技术,可实现定点沟通地质甜点、一趟管柱体积造缝,对碳酸盐岩热储层具有良好的适用性.首次开展了雄安新区容城地热田水力喷射酸化压裂碳酸盐岩深部地热储层现场试验,通过优化喷嘴结构、优选耐腐蚀管柱材料、针对性设计泵注程序、模拟裂缝扩展形态,研发了能够满足深部碳酸盐岩热储的水力喷射酸压工具和配套工艺,采用“交替泵注交联段塞-胶凝酸”的方式,进一步促进酸液刻蚀远端裂缝,充分沟通天然缝洞,促进水力裂缝与天然裂缝沟通、相交、融汇,从而达到扩大造缝总体积、提高裂缝导流能力的储层高效改造目的.本次现场酸压试验入井总液量为492.65 m^(3),其中压裂液为396.76 m^(3),胶凝酸为95.89 m^(3).试验结果表明:酸压后较酸压前单位涌水量从0.024 m^(3)/(h·m)提高到0.288 m^(3)/(h·m),增产12倍,井口水温增加了10℃,增产效果明显;水力喷射酸压工具耐高温、耐高压、耐磨损、耐腐蚀,节约成本,降低作业风险.研究成果可为深部地热储层增产改造提供技术借鉴与思路.

超深碳酸盐岩水平井水力喷射定点深度酸化压裂技术

埋深超过6 000 m的碳酸盐岩长裸眼水平井,常规笼统酸化压裂技术无法控制裂缝位置,浅、中深裸眼井分段酸化压裂技术也不适用。针对该问题,研发了超深井新型水力喷射定点酸化压裂技术。该技术通过2趟管柱实现定点深度酸化压裂:第1趟管柱下入喷射工具至目标位置,射孔并压开裂缝,产生应力薄弱区;第2趟管柱优化下入深度和压裂液类型,消除喷嘴节流压差和部分管柱摩阻,实现大排量酸化压裂施工,最高施工排量可达到10. 0 m^3/min,裂缝沿薄弱区继续延伸,完成对目标缝洞体的深穿透沟通。定点射孔起裂后,相比起裂前裂缝延伸阶段施工压力降低5. 0~14. 0 MPa,有效保证了后续主裂缝仍然沿起裂点扩展。采用加重压裂液作为射孔液,其密度和对应井段钻井液密度接近,既能降低射孔阶段的施工压力,又能消除起下管柱过程中的井控风险。在塔里木盆地阿克库勒凸起P5超深水平井应用该技术,实现了对目标储集体的准确沟通,酸化压裂后日产油达到107 t/d。该技术为超深井定点高效改造提供了有益的探索。

压裂酸化技术在油气田开发中的应用

压裂酸化技术是有效提升油田产量、提高油气藏采收率的重要手段,是近年来国内外普遍采用的增产稳产措施。基于此,详细介绍了目前油气藏开发过程中常用的压裂酸化技术工艺,并对其工艺特点进行了细致分析,明确了各自的优缺点及适用范围。在此基础上,对影响压裂酸化施工效果的因素进行了分析。

海上油田水力冲击压裂酸化技术研究与试验

为解决海上油田增产技术措施单一的问题,进行了水力冲击压裂与酸化联作技术研究与试验。基于可压缩形式的纳维-斯托克斯方程和连续性方程建立了水力冲击压裂压力波模型,编制了高精度模拟软件,优化设计了海上油田?244.5及?177.8 mm套管井的耐酸联作工具,并对冲击片和冲击室等部件进行改进,从而提高工具的稳定性、安全性以及耐酸性能;进行了套管及作业管柱的安全校核,并给定了适合的峰值压力控制范围;研发的强溶蚀酸液体系的现场岩屑溶蚀率可达42.07%~43.13%,动态驱替试验的渗透率为驱替前的1.57~1.76倍。开展的技术验证试验结果验证了技术破岩效果、软件模拟精度以及酸液的优良性能。研究成果可以进一步强化该技术在海上油田的改造效果,并提高技术模拟的精度和安全性,对类似油田的开发具有一定的借鉴意义。

前置酸改善水力压裂效果机理分析

常规加砂压裂过程中往往会给储层和支撑裂缝带来损害,导致压裂效果有限甚至压裂无效。为了改善压裂增产效果,提出和发展了前置酸液加砂压裂工艺技术,压裂效果显著改善。系统分析了压裂过程中的压裂液残渣损害、压裂液滤失损害和机械杂质引起的损害。还分析了前置酸改善水力压裂效果的机理,即溶解敏感性粘土矿物,减少粘土膨胀和微粒运移、加速压裂液破胶、溶解压裂液滤饼、清洗支撑裂缝杂质损害和促进破乳等。现场应用表明采用该技术可降低压裂过程中的损害,从而提高压裂成功率和有效率,大大改善压裂效果。

压裂酸化用粘弹性表面活性剂溶液研究进展

粘弹性表面活性剂溶液的高表面活性及独特的流变特性可以作为理想的压裂、酸化、砾石充填等增产改造以及三次采油措施流体。详细介绍了粘弹性表面活性剂流体的组成、制备与表征方法,阐述了典型粘弹性表面活性剂流体流变特性研究现状;概述了粘弹性表面活性剂流体在压裂、酸化等增产措施中的应用进展,并指出了粘弹性表面活性剂流体矿场推广应用尚需解决的问题。

压裂裂缝伤害室内模拟及裂缝清洗酸化工艺的应用

江汉盆地松滋油田鄂深10井在钻井、完井过程中,地层受到钻井液污严重染,在压裂施工中因大量前置液滞留地层造成裂缝伤害。根据该井情况建立实验室评价水力压裂裂缝伤害的方法,设计出模拟裂缝伤害过程的环流实验流程和实验方法,开展了室内岩心污染及解堵实验研究,研制出能有效分解瓜胶残渣、解除水力裂缝堵塞的配套酸液体系(以裂缝清洗剂为前置液,较高浓度盐酸为主体酸液),并优化设计出集裂缝清洗与基质酸化解堵于一体的施工工艺,清洗裂缝和改善近缝地层渗透性同步进行。鄂深10井实施该清洗酸化工艺后产能提高较大,4month累计产油575.6t。

水平井分段压裂酸化工艺技术现状及研究进展

水平井技术是低渗透薄储层、稠油油气藏以及小储量的边际油气藏等开发的最佳技术,而水平井分段压裂酸化改造技术又是产量不达标的水平井必须进行的增产措施改造关键技术。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同。因此,针对国内外的小直径封隔器分段酸化工艺技术、化学隔离技术、水力喷射技术、机械隔离技术和SurgiFrac工艺技术等几种水平井压裂酸化改造技术进行了论述。对国内水平井压裂酸化改造技术的研究具有重要的参考意义。

综采工作面砂岩夹矸层酸化压裂破碎机理

以榆林小保当矿区112201大采高工作面煤层砂岩夹矸层为研究对象,通过夹矸层砂岩物理力学化学性质综合性实验分析,提出了以微量CO2水合物为主的复配专用岩石酸化压裂方法。对高压CO2耦合溶液作用下砂岩中矿物溶蚀的物理化学机理进行研究,分析了高压酸化压裂引起的岩石微观结构变化共同作用下的岩层变形破坏特征及孔渗影响规律。结果显示:CO2水合物酸化专用压裂方法,对夹矸砂岩组成中方解石和白云石组分的影响显著,高岭石膨胀作用增强,压裂液溶蚀孔隙数量显著增多,孔径变大,综合孔隙度和渗透率均增大。通过开采验证,煤层夹矸层CO2耦合压裂破碎后,与正常回采区段及常规水压致裂区段相比,耦合压裂区段工作面回采率显著提高,同时节能降耗效果最为明显。

酸化加砂压裂在碳酸盐岩储层研究中的应用

大牛地气田下古碳酸盐岩储层总体表现为开发难度大的低孔、低渗和低压"三低"气藏,单纯的酸化改造在PG1和PG2水平井施工效果不理想。结合酸化改造的难点以及水平井改造技术,总结前期酸化改造经验和教训,探索出酸化加砂复合压裂改造工艺技术,弥补了单一酸化和水力压裂的不足,该技术适用于大牛地下古生界碳酸盐岩储层的改造并且在PG4水平井中得到成功应用,为后续碳酸盐岩储层的改造提供借鉴。

酸化加砂压裂复合增产技术

常规加砂压裂过程中往往会给储层和支撑裂缝带来伤害,导致压裂效果有限,甚至无效。为了改善压裂增产效果,提出了酸化加砂压裂复合增产技术,加砂压裂效果显著改善。以长庆油田为例,系统分析了压裂过程中的主要伤害因素,深入剖析了酸液在改善压裂效果方面的作用机理。研究成果为指导和优化施工设计提供了理论依据和技术支持,对类似油田的增产改造具有重要的借鉴意义。

江汉油田分层酸化压裂工艺管柱研究

油藏进入高含水开发调整阶段后,以往笼统、大井段的压裂改造已不再适应针对性更具体的层间挖潜。针对这一问题,研究了机械封隔分层和水力喷射分层这两种酸化压裂技术,本文重点对机械封隔分层酸压管柱的工艺原理、技术指标、取出成功率以及配套工具工作原理进行了阐述,机械封隔分层酸压管柱在江汉、胜利、长庆、玉门、青海等油田现场应用共计100余井次,施工成功率达到95%,现场应用表明,该管柱配套齐全、耐温耐压指标高,性能稳定。

新时期我国非常规油气开发二氧化碳压裂技术的分析

非常规油气田的开发以及开采技术自上个世纪末从国外传入我国之后,在短短的几十年之间已经发挥了巨大的作用。作为低渗透油田的一种,非常规油气田的储层不同于常规的砂岩和碳酸盐岩、火山岩裂缝,而是多成藏在碳质泥岩之中,其储层渗透性较差、孔隙度也较低,油气丰度较低、单井产能较弱。我国的非常规油气田遍布各个地区,其中以四川盆地的涪陵地区最有代表性,濮阳油田、延长油田、新疆油田也有所涉猎,一般具有以海相盆地含气为主、上气下油、自生自储的地点。在非常规油气田的开发过程当中,主要应用的方式有压裂、酸化技术,而作为压裂技术,也同时分为水力喷射、二氧化碳压裂技术、加沙压裂、高砂比等具体技术分类。笔者作为一名长期从事油气田开发的研究人员,针对我国非常规油气开发技术进行了大量的文献调研,尤其是对我国新时期非常规油气的二氧化碳压裂技术的应用进行了广泛的涉猎,与此同时,结合自身多年工作、学习经验,希望能够对技术当前的研究进展做一个具体的归纳总结,并希望可以为未来更加成熟的研究带来更多的帮助。

向水平裸眼井成功进行水力喷射挤酸和多裂缝酸化处理作业

在水平段较长、裸眼完井的水平井上实施有效的增产技术相当困难,尤其在低渗透碳酸盐岩油藏中需要应用活性酸实现酸液的深穿透,达到生成有效的多裂缝、打开或溶蚀现有的裂缝、沟通大量的蚯孔的目的。如果采用传统的酸化工艺耗时长、费用高。如果活性酸没有正确地挤入,将会在非目的层快速地消耗,扩大液体-进入点,在这样的情况下,生成有效长度的溶蚀裂缝或蚯孔几乎是不可能。一种相对新的水力喷射压裂方法能解决这一个问题。该方法采用两种方式:⑴利用动态流体能量传送流体到选定的造缝点以开启裂缝;⑵通过井下高压混合形成高强度酸压所用的泡沫。该技术使用二股分开的液体流:一股用在环空中,另一股用在油管中,二种液体(如果存在差异的话)受巨能的作用在井底混合形成一种均匀的混合物。文中比较了在几个裸眼水平井相同地层的两个不同区域所进行的常规酸处理和不同类型的水力喷射压裂酸化结果。还讨论了井底混合物的新用途。

低透气性煤层多组分酸化压裂增透技术研究

为了解决富含碳酸盐类矿物煤层透气性差的问题,提出多组分酸化压裂增透技术。通过实验室测试煤样酸化前后渗透率的变化,确定了适用于三元煤矿的压裂酸液配比:w(HCl)为9%+w(CH 3COOH)为3%+ρ(KCl)为20 g/L。现场工业试验结果表明,三元煤矿采用多组分酸化压裂后,抽采瓦斯混合流量和瓦斯浓度比普通抽采钻孔平均提高了1.34倍和1.70倍。对比传统水力压裂增透技术,多组分酸化压裂通过物理增透和化学增透的联合作用,更有利于煤体孔隙裂隙网络结构的发育,且反应生成的二氧化碳对瓦斯产生了驱替作用,有利于瓦斯抽采;同时扩大钻孔孔径可以有效提高压裂接触面和抽采自由面面积,进一步提高增透抽采效果。

水力压裂技术的近期发展及展望

水力压裂技术经过 5 0多年的发展 ,在裂缝模型、压裂井动态预测、压裂液、支撑剂、压裂施工设备、应用领域等方面均取得了惊人的发展 ,不但成为油气藏的增产增注手段 ,也成为评价认识储层的重要方法。近期水力压裂在总体优化压裂、重复压裂、大型压裂、高砂比压裂 ,端部脱沙压裂、CO2 泡沫压裂及特殊井 (斜井、水平井、深井、超深井、小井眼井等 )压裂技术方面有了进一步的完善和发展 ,压裂的单项技术也有了很大进展。国内压裂酸化技术在设计软件、压裂酸化材料、施工技术指标等方面 ,已接近国际先进水平。介绍了国内不同储层类型所适用的压裂技术 ,展望了在新型压裂材料、试验技术研究、滤失伤害和返排机理研究等方面的发展方向 ,对更好地发挥水力压裂技术在油气田勘探与开发中的作用具有重要意义。

深井水力喷射压裂可行性分析及设计计算

常规深井压裂面临井底破裂压力大、地面施工泵压高、井下封隔器高温失效等问题,需要探索新的增产改造技术。介绍了水力喷射压裂技术及水力喷砂射孔机理、水力喷射压裂机理、水力喷射压裂工具组合。同时分析了其技术特点,分析认为,该技术具有射孔孔眼直径大、射孔深度长、可降低井底破裂压力、无需机械封隔等优点。在进行深井水力喷射压裂可行性分析的基础上,计算了某深井水力喷射压裂工艺技术参数,校核了深井压裂管柱强度,计算了油管排量、环空排量、油管压力和环空压力等水力喷射压裂水力参数及井口压力。分析和计算结果表明,深井水力喷射压裂切实可行。

水力压裂横向多裂缝延伸模型

随着储层改造复杂性的增加,研究者已认识到,水力压裂多裂缝现象与早期砂堵、施工压力升高等现象密切相关,但是,目前还没有完整的横向多裂缝模型来描述裂缝延伸压力与闭合应力的同时增加。为此,通过建立计算裂缝端部应力强度因子的不连续位移法,来考虑裂缝轨迹的变化、多条转向裂缝之间闭合应力的相互影响程度;同时结合物质平衡原理与压力平衡原理来描述多裂缝之间的流量动态分流;最后结合裂缝壁面滤失规律的变化、三维裂缝的延伸规律,来模拟不同方位处或同方位处起裂的多条裂缝同时延伸时,流动压力的变化。计算实例表明,与单条裂缝相比,多条裂缝同时延伸时,裂缝净压力升高、裂缝长度变短;不同方位起裂的多个裂缝,由于转向轨迹与应力场的不同,离理想方位越远则流动阻力越大。此模型为现场施工提供了依据。