多级暂堵转向酸压技术在超深井P102-3井的应用

本项目针对普光气田的飞仙关组和长兴组地层温度高、埋藏深且产层厚、岩性致密及非均质性强等储层特征开展多级暂堵转向酸压技术研究,主要引用哈里伯顿的裂缝暂堵剂,同时开展了多级暂堵转向酸压工艺优化和转向压裂设备配套的研究,并在超深井P102-3井成功应用。该井酸压成功,不但为甲方普光气田分公司获取了较好的增产效果,同时中原井下特种作业公司也在多级暂堵转向酸压技术方面获得了突破性进展。为今后的转向压裂工艺技术积累了可借鉴的成功范例,对于深井非均质碳酸盐岩储层的开发具有重要指导意义。

海相裸眼水平井多级暂堵转向酸压技术

为了解决X气田开发当中超深水平井水平段长、非均质性强、裸眼完井实施机械封隔风险大、笼统改造不能实现均匀酸化等问题,进行多级暂堵转向酸化研究。基于暂堵转向酸化作用机理,探索多级暂堵转向酸化工艺,利用可降解暂堵剂对高渗储层进行暂堵,使酸液转向,从而实现整个长水平段的均匀布酸。

多级暂堵诱导分支缝开启规律

缝内多级暂堵是提高缝内净压力,激活侧向分支缝,增大侧向改造带宽,提升层内油气动用程度的有效手段之一。研究缝内多级暂堵转向规律对指导优化暂堵方案至关重要,其难点是建立缝内暂堵模拟方法。针对裂缝性超低渗储层,基于等效黏度方法,建立了缝内多级暂堵数值模型,系统研究了逼近角、应力差、暂堵次数对分支缝开启的影响规律,研究结果表明:当水平应力差≥5 MPa且逼近角较大(≥60°)时,水力裂缝倾向于穿过天然裂缝,沿当前方向扩展,无法激活天然裂缝;水平应力差≤5 MPa时且逼近角较小(≤30°)时,水力裂缝遇到天然裂缝后能够开启钝角分支;缝内初次暂堵能够有效开启高逼近角下一级分支缝,缝内二次暂堵能够开启二级分支缝;采用缝内多级暂堵能够提高单井最高日产油量至2倍,平均日产油量提升至3倍。本文研究成果对缝内多级暂堵压裂设计奠定了模型和方法基础。

改性聚乙醇酸暂堵剂研发及其在河南油田的应用

酸溶性暂堵剂对地层伤害较大,解堵较麻烦,油溶性暂堵剂不适合高含水的油层;河南油田低渗透油藏地层温度为50~120℃,注水驱油见水快,常规水溶性聚乙醇酸暂堵剂和聚乳酸暂堵剂水解温度大于80℃,不能完全满足低渗透油藏暂堵压裂的需求。结合颗粒类水溶性聚乙醇酸暂堵剂和聚乳酸暂堵剂的特性和暂堵原理,采用催化剂和抑制剂使聚乙醇酸和聚乳酸发生酯化反应,生成聚乙醇酸和聚乳酸融合物,再加入成核剂及结晶促进剂,可得到改性聚乙醇酸暂堵剂。经测试,改性聚乙醇酸暂堵剂在50~120℃温度下具有常规聚乙醇酸暂堵剂的溶解性能和暂堵强度;当改性聚乙醇酸暂堵剂的总用量占比达到18%、粗粒径与细粒径质量配比接近1:1时,其封堵强度大于40 MPa,暂堵性能良好。现场试验7井次,加入改性聚乙醇酸暂堵剂后,单井施工压力最高增加了6.1 MPa,日增油5.3 t,取得了明显的增油效果。

低孔裂缝性致密储层暂堵转向酸压技术及应用

塔里木盆地库车山前井具有超深、超高压、高地应力、高温的特点,储层主要为低孔裂缝性砂岩,厚度中-巨厚,完井后都需要经过改造才能获得高产。针对裂缝发育的储层,通过酸压改造可以获得高产。为了提高中~巨厚储层纵向改造均匀程度和改造效果,采用暂堵转向缝网酸压技术,取得了很好的改造效果。暂堵转向剂在超高压高温酸压过程中能够憋压暂堵转向,达到纵向均匀改造的目的,施工完成后在高温条件下水解,暂堵剂失去暂堵功能,释放被堵储层产能,从而达到增产的目的。

多级暂堵转向重复压裂技术探索及在河南油田的应用

重复压裂改造是维持老井产能的一种重要手段,但随着重复压裂次数增多,增油效果和有效期大幅度下降。暂堵转向重复压裂可以在老缝中实现新的裂缝,沟通更大的泄油面积,从而提高油井产量。结合河南油田重复压裂改造实际需要,根据裂缝转向机理物模实验,认识了转向裂缝的造缝延伸机理。实验结果表明,重复压裂裂缝以沿老缝延伸为主,实现老缝强制转向的地应力差界限为8 MPa。现场试验效果表明,评选出的高强度、低伤害裂缝转向剂,成功实现了裂缝的多级转向,应用效果较好。

普光气田碳酸盐岩储层暂堵转向酸压技术

普光气田主体气藏属超深层、高含硫、中孔、低渗透构造-岩性气藏,主要含气层为三叠系飞仙关组、二叠系长兴组,产出剖面显示部分层段未动用或动用率低。暂堵转向酸压技术可改善产气剖面,提高储层动用程度,普光气田拟采用该技术。目前微地震监测技术虽对暂堵压裂裂缝转向及其扩展规律进行了定量分析,但受信号干扰误差较大。本文应用真三轴模拟实验装置,采用与储层物性类似的露头岩心,加载与实际储层对应的三向应力,采用自主研发的可降解酸压暂堵剂和高温清洁转向酸体系进行酸压暂堵转向实验。由露头暂堵酸压实验可知,转向酸作为压裂液明显有利于复杂裂缝的形成,加入暂堵剂后,起裂压力增加了5~10MPa,且明显有新裂缝出现,表明暂堵剂暂堵效果显著。由暂堵酸压现场试验可知:在暂堵剂进入储层阶段,暂堵剂最高暂堵压力为66.13MPa,比未注入暂堵剂的最高施工压力高了近20MPa,表明暂堵剂在不断压实并封堵高渗层;在转向酸进入储层阶段,施工压力波动明显,表明转向酸向低渗层转移并不断开启新裂缝,与前期露头岩心暂堵酸压实验结果类似,验证了暂堵转向酸压技术的可靠性。

基于暂堵转向压裂的煤层气井增产技术及运用

为将暂堵转向压裂广泛应用于常规、非常规油气勘探开发,但缝口、层内转向压裂工艺常与油气藏开发的重复压裂相关。基于川南煤储层层薄、分散、层多的特点,研究可溶性暂堵球实施缝口转向压裂的可行性,认为在新井目的层压裂采用该技术,优化压裂设计模拟参数、增大压裂规模为原则,目的层改造形成范围复杂缝网,可动用较大储量,辅以精细化排采等系统技术集成。结果表明:在LC1井首次运用煤层+底板泥岩、顶板泥页岩+煤层的组合及缝口暂堵、大液量、大砂量压裂工艺取得了成功,暂堵转向压裂在LC1井的裂缝长度、缝网形态以及产气效果达到预期目标,为探索高效储层改造技术、实现西南煤层气规模高效开发,提供技术支撑和参考。

普光气田碳酸盐岩储层多级暂堵转向重复酸压工艺技术

普光气田气层埋藏深、井段长(160-557.9m),投产采用一体化管柱全井段射开笼统酸压,受纵向非均质性影响,生产测井产剖测试结果显示部分层段未动用或贡献率低,在不动管柱条件下常规重复酸压工艺技术现场针对性差,为纵向开启新层,改善产气剖面;横向均匀改造,提高储层动用程度,文章以"自降解暂堵剂"、"清洁转向酸"为核心介绍了多级暂堵转向酸压工艺技术。

酸压用微膨胀可降解凝胶暂堵剂的研制与应用

针对碳酸盐岩储层转向酸压所用暂堵剂耐酸性差、解堵工艺复杂、成本高的问题,以自制的季铵酯(JD-1)为交联剂,采用水溶液自由基聚合法制备了一种酸压用微膨胀可降解凝胶暂堵剂(WDS)。评价了WDS的降解性能、封堵性能及对储层的伤害性,并在HY井进行了现场施工应用。结果表明,WDS在HCl溶液或不同矿化度水溶液中呈现先微膨胀后降解的变化规律。当温度由70℃提高到120℃,WDS在10%HCl溶液中完全降解的时间由78 h缩短为45 h。当HCl质量分数由3%增至20%时,90℃下WDS完全降解的时间由75 h缩短为48 h。盐浓度越大,WDS完全降解的时间越长。岩心驱替实验结果表明,WDS注入量越大、裂缝宽度越窄,暂堵压力峰值越大,达到最高暂堵压力的时间越短。WDS对岩心的伤害性较小,岩心渗透率恢复值可达到90%以上。在现场应用中使用WDS后,油压上升了10 MPa,暂堵转向效果显著。

新型纤维暂堵转向酸压实验研究与应用

纤维暂堵酸压是针对存在天然裂缝或渗透率差异大的储层转向酸压的一种新工艺,其工艺的核心为暂堵纤维材料。为此,基于纤维暂堵转向原理,在实验分析的基础上,成功研制出了DF新型纤维材料:以有机聚合物为原料、独特工艺制造、并对表面进行特殊工艺处理的高强度有机聚合物可降解的单丝短纤维。理论研究和室内试验结果证明:①DF暂堵纤维能在裂缝或蚓孔处形成致密"滤网结构",增加酸液的流动阻力,达到暂堵和酸液转向的目的;②在清水中有好的分散性能,对酸液体系的原有性能无影响,并具有较好的可流动性;③在施工结束后随着地层温度的恢复,暂堵纤维在残酸中能彻底降解,对储层无污染、无伤害。DF暂堵纤维转向酸压目前已现场应用16口井,施工成功率达100%,其中有效增产井13口,有效率为81.2%,平均有效期超过193 d,增产效果显著。

绒囊暂堵剂在深层碳酸盐岩储层转向压裂中的应用

为了明确绒囊暂堵剂在深层碳酸盐岩储层转向压裂中的适应性,选取塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩THX井岩心作为样品,开展了注入绒囊暂堵剂前后的岩石力学特征评价实验和绒囊注入含裂缝岩心后的封堵压力实验,然后在THX井进行了现场试验,首次评估了绒囊暂堵剂用于碳酸盐岩深井暂堵酸化的效果。研究结果表明:①绒囊注入后岩石弹性模量减小、泊松比增大、岩心弹塑性应变增大,从而提高了岩心的韧性变形能力;②封堵压力实验结果显示,绒囊暂堵后裂缝承压能力逐渐提升,在注入压力峰值后未出现"悬崖式"陡降,说明绒囊韧性封堵带已经形成且具有明显的封堵作用;③绒囊暂堵后裂缝封堵压力与裂缝宽度成负指数关系,并且随着裂缝宽度的增加,暂堵剂承压力达到稳定的时间缩短;④绒囊暂堵剂注入岩石后提升了岩石的抗变形能力,绒囊暂堵裂缝后在缝内形成憋压,当缝内净压力超过水平地应力差时强制裂缝转向,并且绒囊暂堵剂可以耐130℃高温。结论认为,绒囊暂堵剂能够满足深层碳酸盐岩暂堵转向压裂的需求。

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂排量优化

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂成功,但施工过程中排量参数尚未有计算数据支撑,不利于暂堵转向重复酸压技术推广应用。以裂缝几何形状模型为基础,利用数值迭代方法建立了暂堵转向压裂排量优化设计模型,确定了碳酸盐岩暂堵阶段和压裂阶段最优化排量,形成了“低排量注入暂堵液封堵尖端,高排量注入压裂液实现转向”的暂堵转向施工方法。分析发现:排量要同时满足转向压力需求和裂缝长度需求;随着时间延长,排量开启裂缝扩展长度逐渐无法满足暂堵剂所需裂缝长度,暂堵剂起不到转向作用。利用优化设计模型对现场条件进行排量优化表明,暂堵阶段排量控制在3.0 m^(3)/min以下、压裂液压裂阶段施工排量控制在6.0 m^(3)/min以上,最适合转向压裂。研究为现场应用提供了理论支撑。

水平井暂堵转向酸压示踪剂监测技术研究

水平井暂堵转向酸压是通过使用暂堵剂临时封堵压裂裂缝,强制流体转向形成新的裂缝来达到最大限度沟通有利储集体,从而提高储层动用程度和单井产量的工艺技术。由于缺乏系统的技术评价手段和方法,暂堵转向是否形成新的裂缝,多次暂堵是否能够形成多条新裂缝,如何对暂堵转向酸压工艺进行优化等疑问一直困扰现场。针对上述问题,采用耐温耐酸型示踪剂开展水平井暂堵转向酸压示踪剂产能监测技术研究,研究结果表明通过密集监测返排初期不同示踪剂浓度变化,可以分析判断暂堵转向有效性,解决了油田现场暂堵转向工艺监测问题,为暂堵转向酸压级数与后期产能分析提供可靠参考依据。

纤维暂堵转向酸压工艺设计方法与应用

针对纤维暂堵转向酸压纤维用量定量化设计难的问题,建立了考虑初次人工裂缝、邻井人工裂缝、孔隙压力变化、温度变化及原地应力的总应力场模型。进行多元非线性回归,建立了转向半径的预测模型。采用位移不连续法(DDM)等进行求解,并结合纤维封堵机理,建立了纤维用量设计模型。模拟结果表明,初次人工裂缝在最小主应力方向上的诱导应力值更大,邻井人工裂缝、孔隙压力变化、温度变化对应力转向的影响较小。原地应力差越小,初次人工裂缝越长,井距越小,裂缝内净压力越大转向越容易,转向半径越大。当原地应力差较大时,有必要采用纤维暂堵的方式以提高缝内净压力,纤维用量可根据纤维用量设计模型确定。将上述设计应用于新疆M井,设计结果与现场施工结果基本接近,新裂缝转向成功。

胡尖山油田A17区块暂堵转向压裂技术研究

A17油藏低孔、低渗,物性差,非均质性强,储层裂缝发育,重复改造时,主向油井极易沟通对应注水井,导致油井水淹,区块内产量和压力分布严重不均,部分侧向油井长期不见效,区块油井整体处于低产低效状态。通过研究缝内转向压裂技术,先向地层内挤注暂堵剂,主要是增加高渗带流动阻力,对高渗带进行封堵,使后续的压裂能量能够在低渗含油区改造形成新的裂缝,提高低渗区的泄油面积,同时避免沟通主向方向的注水井,提高单井产能,为进一步提高其他三叠系油藏压裂技术研究提供了宝贵经验。

深层碳酸盐岩大斜度井及水平井纤维暂堵转向分段压裂参数优化

为进一步提高四川盆地高石梯-磨溪地区Ⅱ、Ⅲ类储层大斜度井及水平井分段压裂的段数,实现全井段压裂,通过开展室内暂堵转向分段压裂物理模拟实验优化分段压裂参数。研究表明:暂堵纤维质量分数及施工排量是影响转向效果的关键因素;纤维长度为3~12 mm的纤维组合,在质量分数为2.5%,排量为120~250 mL/min时,封堵压力达到限压15 MPa,形成稳定封堵且无突破。将研究结果应用于高石梯-磨溪地区Ⅱ、Ⅲ类储层大斜度井及水平井多级分段压裂,证实了该工艺技术的可行性,相比同类未实施分段压裂的储层,测试产量提高46%。该研究对促进碳酸盐岩中低品位资源的有效动用提供了借鉴。

低渗透储层多级转向压裂技术

低渗透储层采用常规压裂工艺改造后,存在压裂改造波及体积小、有效期短和改造效果差等问题。为了提高低渗透油气田增储上产水平,根据油藏地质特点和多级转向压裂起裂机理,研制了溶解度高、溶解速度快、残渣含量少和对储层渗透率伤害小的高性能水溶性暂堵剂,并形成了多级转向压裂技术。在地层压开裂缝后,实时向地层中加入该高性能水溶性暂堵剂形成瞬时暂堵,提高缝内净压力,通过暂堵转向产生微裂缝和分支缝,从而形成复杂的网络裂缝,实现体积改造的目的。多级转向压裂技术在新疆油田X区块应用后,产油量大幅提高,单井日增油量为常规压裂井的2.0倍;稳产时间长,有效期较常规压裂井延长50%。多级转向压裂技术解决了低渗透砾岩储层改造难题,为低渗透砾岩储层开发后期稳产提供了新的技术手段。

塔河油田井筒转向酸压技术研究与应用

塔河油田属于缝洞型碳酸盐岩油藏,新井大多数需要酸压改造才能投产,采用常规的酸压只能形成一条主裂缝,储层动用程度低。经过多年的探索,在前期暂堵转向工艺的基础上,研究应用了转向酸+可降解纤维+多粒径可降解颗粒的复合暂堵工艺,实现了井筒内的转向酸压,有效提高了长裸眼井段的动用程度。

G120井白云岩泥页岩储层酸压改造技术

胜利油田王家岗构造沙四段白云岩泥页岩储层,采用常规酸压和加砂压裂增产效果欠佳。综合分析常规酸压和加砂压裂的不足后,针对储层基本特点,研制了新型生物渗析驱油剂和智能转向暂堵剂,制定了“渗析驱油+前置泡沫酸化+交联酸/胶凝酸交替注入酸压+暂堵转向重复压裂”的储层改造思路,并在G120井开展现场试验。压裂缝网监测结果表明,改造层段形成复杂缝网。压裂返排效果良好,达到增产预期。该工艺在胜利油田成功应用,为白云岩泥页岩储层的高效开发提供了解决办法,具有较大的推广应用可行性。