致密砂岩气藏暂堵压裂裂缝起裂扩展实验模拟

针对鄂尔多斯盆地SD区块盒8段储层低孔低渗、非均质性强、常规压裂裂缝形态单一等问题,基于断裂力学理论,考虑缝内流体压降,结合盒8段储层岩石力学参数,开展暂堵压裂裂缝与初次压裂裂缝在整个接触过程中的相互作用力学研究。计算分析了不同裂缝走向、井斜角、方位角等参数对压裂裂缝参数的影响规律,起裂压力随井斜角和方位角的增加而减小;起裂角随井斜角增加而减小直至为0°,随方位角先增加而后减小。通过制备人工水泥试样,利用大尺寸真三轴物模实验系统模拟了暂堵压裂中新缝起裂及其转向行为,评价了不同井斜角、方位角下新缝起裂、转向及延伸行为和起裂压力及裂缝改造面积等参数。实验结果表明:井斜角增大,初次及二次起裂压力呈减小的趋势,裂缝更易转向且改造面积越大。井斜角相同时,裂缝起裂压力随井筒方位角增加而逐渐减小,裂缝改造面积随方位角增加而增大。方位角90°螺旋射孔相比方位角0°螺旋射孔形成的裂缝更为复杂,定面射孔可调控水平井破裂压力及初始破裂位置,初始破裂产生于射孔井筒界面、孔道中部等不同位置,控制射孔射角介于75°~90°。研究结果为低渗透致密砂岩气藏暂堵压裂设计提供了依据。

页岩气水平井暂堵坐封机制与可控暂堵压裂工艺

水平井暂堵转向压裂技术是页岩气增产的关键技术之一。文中采用流体动力学软件FLUENT与离散元方法(DEM)相结合的数值建模方法,研究了水平井暂堵转向压裂技术中暂堵球在井筒中的运移规律以及颗粒间的相互作用。通过建立DEM-DDPM耦合模型发现,施工排量、暂堵球密度、暂堵球直径和压裂液黏度是影响暂堵球坐封效果的主要因素。模拟结果表明:当施工排量在4~6 m^(3)/min时,暂堵球的密度小于或等于流体密度;射孔炮眼磨蚀率在6.15%以内可以有效提高封堵效率;同时,随着压裂液黏度的增加,封堵效率先升后降。该研究结果对于优化水平井压裂暂堵球用量以及施工工艺具有重要的理论意义和指导价值。

基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价新模型

水平井段内多簇暂堵压裂有效性评价是非常规油气体积压裂过程中优化暂堵时机和工艺参数的重要基础,但目前的评价方法主要依赖于暂堵前后施工压力变化,其评价结果与压裂后产能表现难以较好吻合,因此施工现场亟需更加精准的暂堵压裂有效性评价方法。为此,在综合运用井底压力、排量、支撑剂浓度等压裂施工时序数据的基础上,建立了基于数据驱动特征挖掘的暂堵压裂有效性评价新模型,并针对暂堵剂封堵已压裂缝和新裂缝起裂扩展2个关键物理过程,优选出暂堵升压、工压升压、孔眼暂堵效率、暂堵后压力三阶段变化的4项特征参数。最后,采用特征参数阈值法赋分,加权平均后分级评价了暂堵压裂有效性。研究结果表明:①暂堵压裂有效性可划分为老缝有效封堵及新缝有效扩展、老缝部分封堵失效及新缝扩展受限、无效暂堵3类情况;②暂堵升压、工压升压、孔眼暂堵效率等特征参数可有效评价暂堵剂封堵已压裂缝状态;③暂堵后压力三阶段变化特征可有效评价暂堵新缝扩展状态,即新缝有效扩展时,压力曲线具有显著的压力波动、压力下降、压力平稳三阶段变化特征。结论认为,数据集条件下,4项特征参数权重为1∶2∶2∶5,从物理机理上实现了暂堵效果的综合客观评价,经现场应用5井次,井下分布式光纤和微地震监测数据验证了新模型有效性和实用性,该模型有望为非常规油气体积压裂过程中暂堵有效性实时评价、暂堵时机与参数优化提供新方法。

低渗透薄互层油藏动态多级暂堵压裂技术优化

鄂尔多斯盆地陇东地区长6-长8储层属于低渗透薄互层油藏,具有厚度薄、物性差、非均质严重等特点。目前薄互层油藏暂堵压裂中存在暂堵剂加量计算方法和压裂设计参数不明确的问题,导致纵向薄层不能被全部压开、压裂缝高难控,压裂后增产及稳产效果受到一定影响。基于上述问题,通过实验评价了动态多级暂堵压裂时暂堵剂的最优组合,提出了包括射孔炮眼和近井带的暂堵剂加量计算方法,并利用数值模拟软件优化了射孔段长、排量及加砂量等参数,形成了陇东地区低渗透薄互层油藏动态多级暂堵压裂技术。现场试验表明暂堵剂有效封堵了射孔炮眼和近井带裂缝,通过对比压裂前后各向异性成果解释,得出纵向各层射孔段均产生了压裂裂缝,试验井的试油产量与邻井相比有大幅提升。该技术在薄互层砂岩油藏取得了显著的压裂改造效果,为目标区块薄互层油气藏高效压裂提供了技术支持。

裂缝性页岩暂堵压裂复杂裂缝扩展模型与暂堵时机

通过修正页岩水力裂缝非线性拉-剪混合模式的黏弹塑性损伤本构方程,考虑射孔簇之间的流体竞争分流和压裂液对孔眼的动态冲蚀效应,发展了基于离散裂缝网络全局嵌入有限元法(DFN-FEM)的暂堵裂缝扩展数值算法,并通过现场压裂施工监测参数进行了验证。针对四川盆地深层页岩特征,建立了多簇复杂裂缝的交错扩展数值模型,开展了水平井多簇裂缝竞争扩展形态及泄流面积研究,分析了暂堵前后复杂裂缝的竞争干扰及交错扩展规律,优化了不同天然裂缝走向、密度及分簇方式下的暂堵时机。研究表明,两侧射孔簇的裂缝扩展对中间簇裂缝有显著限制作用,暂堵两侧裂缝有利于各簇均匀扩展;天然裂缝密度越高或天然裂缝走向越低,最优暂堵时机越靠后;威远页岩气天然裂缝分布特征下,不同分簇方式下最优暂堵时机以注液总时长的2/3为主。

段内多簇暂堵压裂中暂堵球直径优化研究

段内多簇暂堵压裂过程中,持续加砂造成孔眼冲蚀,直径变大。按照初始孔眼尺寸设计暂堵球粒径对封孔封堵效果差,段内多裂缝难以实现均衡扩展,造成水平井整体改造效果不理想。为优化暂堵球直径,提高孔眼封堵效果,开展了地面矿场孔眼极限冲蚀试验,结合井下鹰眼成像监测结果,明确了极限冲蚀下孔径增大幅度。通过三维建模几何匹配方法,优化了暂堵球直径并通过地面暂堵试验和井下暂堵压裂矿场试验加以验证。研究结果表明:极限冲蚀情况下,孔眼内部冲蚀程度远大于外部,孔眼形状由规则的圆形通孔变为喇叭形孔,极限冲蚀后内径介于区间30~35 mm,优化暂堵球直径区间为15~22 mm,为避免暂堵球缩径飞出孔眼,确定暂堵球最佳直径为22 mm;地面矿场暂堵试验证实了22 mm暂堵球可以卡封孔眼不脱落且起压速度快。研究成果可为现场选择暂堵球直径提供指导,提高暂堵球坐封效率与压裂改造效果。

天然断裂带干扰下的复合暂堵压裂工艺参数优化

页岩气开发中,天然裂缝对储层改造体积影响较大,一方面天然裂缝利于形成复杂缝网;另一方面存在滤失及应力场改变。但在页岩气开发过程中天然裂缝带(断层)并不常见,断层与普通天然裂缝对水力裂缝影响存在差异,断层主要表现为强滤失和应力集中。因此,在施工过程中既要沟通断层,增大改造体积,又要避免断层引起的强滤失造成施工砂堵、超压等风险。针对断层形态、延伸方向等对暂堵材料进行实时参数优化,通过现场微地震事件点响应情况对封堵强度计算参数进行修正,最终形成了一套针对断层影响的复合暂堵压裂工艺。实践证明该工艺措施对控制断层影响有效且有助于形成复杂缝网。

暂堵压裂在长庆绥靖油田的研究与应用

暂堵压裂技术主要以水力压裂方式,在施工前先挤入暂堵剂,当堵剂泵入井内后有选择性的进入并封堵原有裂缝,为后继泵入的携砂液形成无控制的“回填”砂堆,减小了滤失面积导致裂缝内压力增长过快,使入地液量与缝宽的增加不成比例,为形成新缝创造有利条件,加入暂堵剂对老裂缝进行封堵,形成高压环境,再在地层中的其它方位发展新的具有一定长度的高导流能力裂缝,改变液流和裂缝方向,增加了裂缝泄油面积,提高油层对产量的贡献率,从而满足油田开发的需要。

超低渗透油藏暂堵压裂技术优化研究

胡A超低渗透油藏储层物性差、非均质性强,随着开发年限延长及大规模井网加密,含水率快速上升,常规工艺适应性变差。通过转变储层改造理念,综合考虑地质与开发特征,开展了暂堵剂类型、加入时机、配套压裂参数及压裂液体系等优化研究,形成了具有胡A油藏特色的暂堵压裂技术体系,该工艺提高了重复压裂的针对性和有效性,增加了储层有效改造体积。现场应用17口油井,单井日增油达到常规压裂的3倍,油井平均含水率较措施前大幅下降24.5%,控水增油效果显著,为超低渗透油藏储层改造提供了理论依据和现场指导建议。

深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂的裂缝调控模拟

深层超深层页岩气井压裂时,受深部地层应力非均质性和“密簇”布缝的联合影响,多簇压裂中的水力裂缝难以同步起裂扩展,同时缝间强干扰作用加剧了裂缝非均衡延伸程度,矿场实践证实缝口暂堵压裂工艺可以有效调控多簇裂缝非均衡延伸,而构建深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂裂缝调控模拟方法,可提高暂堵工艺实施效果。为此,基于岩石力学、弹性力学、流体力学和裂缝扩展理论、水平井分簇压裂中流量分配方程和暂堵球封堵方程,建立了深层超深层页岩气缝口暂堵压裂的裂缝扩展模型及调控模拟方法,并以中石化川东南丁山—东溪构造深层页岩气井为例,模拟了暂堵压裂中暂堵球数量、暂堵次数和时机对暂堵调控的影响,分析了暂堵球对裂缝扩展形态和SRV展布影响。研究结果表明:①缝口暂堵可以显著促进多簇裂缝均衡延伸,模拟证实暂堵球数量、暂堵次数和暂堵时机对裂缝调控具有重要作用;②随暂堵球数量增多,缝网体积先增大后减小,存在最优暂堵球数量;③当暂堵次数较多,可提高暂堵转向工艺容错率,但需要适量增多暂堵球数量;④当暂堵时机适当时,各簇裂缝均衡扩展,缝网体积达到最大值。结论认为,该暂堵裂缝调控模拟方法对完善暂堵压裂优化设计、提高矿场工艺实施水平,有效开发深层超深层页岩气具有重要意义。

长庆油田特低渗透油藏中高含水井调堵压裂技术

长庆油田特低渗透油藏进入中高含水期后受储层高渗带影响,常规重复压裂存在含水率上升、增产幅度低等问题。为解决该问题,根据典型油藏长期注采开发实际,采用油藏三维地质建模方法,结合加密井生产资料,研究了中高含水油井调堵压裂增产机理,分析了不同调堵压裂参数对油井重复改造效果的影响,提出了“前置调堵控含水、动态多级暂堵压裂提单产”的重复压裂技术思路。通过室内试验,研发了PEG-1凝胶,凝胶主剂质量分数为5%~10%时,可保持较高水平的凝胶强度;优化注入排量为1.5 m^(3)/min,注入量为300~600 m^(3),可在裂缝深部40~80 m处封堵高渗条带;优化动态多级暂堵压裂技术,缝内净压力提高到5.0 MPa以上,实现了压裂裂缝由低应力区向高应力区扩展,以动用侧向剩余油。现场试验结果表明,实施调堵压裂后单井日产油量平均增加1.07 t,含水率降低9.0百分点,实现了中高含水井重复压裂“增油控水”的目的。该调堵压裂技术为长庆油田特低渗透油藏中高含水井重复改造提供了新的技术途径。

暂堵压裂在低渗透油田的研究与应用

针对低渗储层,裂缝侧向存在大量死油区、微裂缝和隔夹层发育等问题,通过向储层裂缝加入暂堵剂提高缝内净压力开启微裂缝,实现裂缝转向,并在纵向突破隔夹层的限制,更大程度地动用剩余油。经过多年研究和现场应用,暂堵压裂形成了缝口暂堵压裂、缝内暂堵压裂、多缝压裂和复合缝网压裂等4项工艺技术,现场大量试验和应用证明暂堵压裂可以达到很好的增油效果。

五里湾长6储层暂堵压裂工艺优化研究与应用

针对五里湾长6油藏面临常规改造措施针对性和有效性逐年变差,且含水上升快等技术难题,开展暂堵压裂工艺优化研究,进行工艺思路和参数优化,配套完善压裂液体系,形成五里湾长6油藏暂堵压裂优化技术。现场应用实践表明,该技术提高重复压裂技术的针对性和有效性,丰富了老油田措施手段,抑制了含水上升,提高单井产能,对五里湾长6油藏长期稳产具有重要意义。

双交联型泡沫凝胶的制备及其暂堵压井防漏机理

针对低压储层修井防漏技术难题,研发了一种双交联型泡沫凝胶压井液,基本配方为:3%聚丙烯酰胺+2%起泡剂+1.5%交联剂A+0.1%交联剂B。显微镜观察表明,单一交联型及双交联型泡沫凝胶均具有明显双膜结构,但双交联型泡沫凝胶膜更厚实,气核最外层凝胶膜厚度最大为77.35μm,气核外层液膜总厚度最大为188.48μm,表现为较好抗压强度和稳定性,其稳定时间大于10d,远高于单一交联型体系。流变性与黏弹性测试表明,双交联型泡沫凝胶具有高弹低黏特征,利于泵送和后期返排解堵。暂堵压井模拟实验表明,对于渗透率在90~208mD的中高渗岩心,在2MPa正压差下60min内作用于岩心的压降值≤0.05MPa,滤失量几乎为零,该双交联型泡沫凝胶压井液具有一定抗压能力与低滤失特性,能有效暂堵储层,在低压油气井修井防漏领域具有较好应用前景。

微地震监测技术在暂堵压裂工艺中的应用

暂堵压裂工艺在三叠系油藏的推广试验已取得实际成效,但各实施区块尚未针对性开展井下裂缝监测以明确压裂裂缝是否转向,导致该工艺的实施缺乏一定的技术支持和依据。对此,2015年在具有代表性的D1油藏实施井中微地震裂缝监测5口,笔者通过对测试资料的分析,详细描述了压裂过程中裂缝产状、形态、走向等裂缝参数,明确了通过暂堵压裂工艺能够实现裂缝转向、开启地层微裂缝,验证了通过控制堵剂投加时机来优化主向缝延伸规模的设想,最后对升压幅度、泵注程序等工艺参数针对性的提出了优化方向。该研究成果使暂堵压裂工艺在三叠系油藏的设计思路得到实践证实,对同类油藏暂堵压裂设计及现场实施具有较好的指导意义。

安塞油田管堵压裂技术试验研究

近几年,由于探索侧向低产油井的重复压裂改造技术的研究不断深入,从2000年开始,人们大量研究试验了暂堵压裂技术,现场应用增产效果明显。目前这一技术己经在安塞油田开始推广,成为老井改造的主要手段。本文针对安塞油田长6油层天然微裂缝发育、油层非均质严重、部分油井注水见效程度低、常规压裂效果差的状况,研究试验了暂堵压裂技术及配套的压裂液体系,现场应用增产效果明显,为长6油藏低产油井的重复改造提供了新的途径。

改良式堵压法治疗肠外瘘

报道改良式堵压法治疗腹部手术后炎症并发的高、低位肠外瘘１４例。将过去的胶片堵压改为章状头，金属铆钉和支架螺丝改为丝线固定。结果表明，高位、低位肠外瘘均可用改良堵压法治愈。降低了死亡率，缩短了肠外瘘的疗程。讨论了改良方法的特点，操作程序，注意事项及其优点等。

多岩性储集层暂堵压裂缝高扩展特征试验研究

针对多岩性组合储集层的裂缝高度扩展问题,通过制备不同岩性的人工试样,并开展了室内压裂物理模拟试验,同时加入暂堵剂,分析不同岩性差异、射孔位置及排量下的水力压裂缝高扩展特征,创新了试样压后三维裂缝重构方法。结果表明:不同岩性组合试样下的主要缝高截止机制由岩石力学性质所决定,高杨氏模量岩层会阻挡缝高穿层。当层间力学性质差异较小时,裂缝发生转向扩展突破,缝高发生穿层;当层间力学性质差异较大时,裂缝扩展限制于同一岩层,缝高难以突破岩层界面。低排量下,缝高截止于应力区分界面,暂堵压裂后,裂高继续延伸突破高应力区;高排量下,裂缝沿最小主应力横向扩展,加入暂堵剂发生,裂缝转向形成新的裂缝。当射孔位置居上时,试样缝高倾向于向上扩展,暂堵压裂后形成新的起裂点;射孔位置居下,缝高扩展贯穿整个试样,暂堵压裂后形成相平行的新裂缝。研究结果为多岩性组合储集层现场压裂方案设计提供了室内试验指导。

煤岩二次暂堵压裂裂缝扩展规律试验研究

二次压裂是煤层气开采中初次裂缝产量下降时有效增产手段。为研究煤层气储层二次压裂裂缝扩展规律、优化暂堵参数,开展了室内暂堵压裂模拟试验研究。使用大尺寸真三轴压裂模拟系统,样品尺寸为30 cm×30 cm×30 cm,采集沁水盆地煤岩后通过包裹混凝土得到标准试验样品。首先通过加载三轴应力模拟地层环境,后以恒定排量向井筒中注压裂液模拟初次压裂,初次压裂完成后采用CT扫描对岩样内部的初次裂缝形态进行扫描观测,将暂堵剂注入井筒内部并开展二次压裂试验;试验结束通过CT扫描裂缝形态分析二次压裂裂缝形态。试验结果表明:暂堵效果受暂堵剂粒径和用量影响较大。暂堵剂粒径过大,影响压裂液的悬砂效果,暂堵剂容易在井筒内堆积,导致二次压裂施工压力异常升高,暂堵剂粒径过小,难以形成有效封堵,二次压裂时裂缝以沿初次裂缝扩展为主。随着暂堵剂用量的提高,对初次裂缝的封堵效果增强,二次压裂破裂压力升高,促进二次压裂裂缝沿垂直初次裂缝方向的扩展;另一方面暂堵剂进入二次压裂裂缝后形成二次封堵,促进分支裂缝的形成,二次压裂复杂程度升高。研究认为通过暂堵压裂可以促进分支裂缝的形成,提高二次压裂裂缝的复杂程度,增大压裂改造面积提升二次压裂效果。二次压裂裂缝形态主要受暂堵剂粒径与初次压裂裂缝匹配程度及暂堵剂用量等因素影响。

暂堵压裂工艺在安塞油田坪北区的应用和认识

介绍了暂堵压裂工艺在安塞油田坪北区的应用情况,针对塞油田坪北区低孔隙度、低渗透率储层油井压裂后产量下降较快的特点,以降低成本、提高油田开发经济效益为指导思想,进行了老井暂堵压裂改造现场试验。主要措施是运用暂堵剂封堵油井第一次压裂产生的人工裂缝,迫使人工裂缝转向,以便改善老井二次压裂改造的效果,提高油井产量。