多级组合加砂工艺主缝内支撑剂铺置规律

支撑剂在裂缝内的铺置规律决定了水力裂缝的导流能力以及油井的增产效果。利用自主设计的可视化平行板裂缝模型分别进行了现场排量为4.96 m^(3)/min时不同注入位置(上部、中部、下部)、不同注入顺序(大粒径→小粒径和小粒径→大粒径)40~80目和80~120目支撑剂在主缝内的组合铺砂实验,通过入口处砂堤高度h_(p)、砂堤平衡高度H_(p)、前缘铺置率R_(fp)和总体铺置率R tp四个参数评价了注入位置及顺序对支撑剂铺置规律的影响,并通过各粒径支撑剂在裂缝前缘和裂缝总体中的填充比例分析了对支撑效果的贡献。实验结果表明:注入位置决定了支撑剂在裂缝内的砂堤形态和前缘铺置效果,上部注入能更好地连通主缝与井筒,大粒径→小粒径注入时,入口处砂堤高度h_(p)分别为中部和下部注入的1.81和46.57倍,前缘铺置率R_(fp)分别为中部和下部注入的1.47和13.18倍;小粒径→大粒径注入时,h_(p)分别为中部和下部注入的1.56和33.37倍,R_(fp)分别为中部和下部注入的1.33和12.07倍;注入顺序在显著影响砂堤形态的同时也对铺置效果有一定的影响,大粒径→小粒径注入时能产生一定厚度的混砂层;小粒径→大粒径注入时砂堤高度变化更均匀,前缘铺置效果稍好;总体来看,大粒径支撑剂更易沉降,对主缝支撑效果贡献更大,但小粒径支撑剂更易被运移到裂缝深处填充次级裂缝,有助于提升压裂施工的整体支撑效率。

小粒径支撑剂在薄差层压裂施工中的应用

中原油田薄差油层多,分布较广,泥质含量高,部分井上下泥岩隔层厚,应力比较集中,造成压裂目的层裂缝缝宽较窄,压裂施工加入425～850μm陶粒,在22%左右砂比段经常出现砂堵。在铺砂浓度相同的条件下,闭合压力高于40MPa时,选用的粒径为300～600μm的小粒径陶粒作为主压裂支撑剂,与425～850μm陶粒相比导流能力相差很小。小粒径陶粒容易被携砂液携带,进入缝口时与较窄的裂缝宽度相匹配,施工砂比大幅度的提升,施工成功率100%。压裂施工后产量喜人。

页岩气储层支撑剂输送大尺度主缝实验装置研制

为了深入开展页岩气储层压裂水力裂缝主缝中支撑剂输送、铺置规律研究,进行了支撑剂输送大尺度实验装置研制。在分析主缝中支撑剂输送铺置特征的基础上,确定了包括重力雷诺数、流动雷诺数、缝长缝高比等无量纲数为装置实验段设计相似准则,建立了两种平板裂缝实验段几何模型,根据雷诺数相似确定了模型的进出口边界条件,采用固液两相流计算流体力学方法进行了缝内支撑剂输送过程数值模拟。以模拟结果为基础,在满足缝内流动特征观测的要求下,设计的实验段长、高分别为10 m、0.6 m,缝宽2-10 mm可调。在考虑裂缝可变倾角和可变走向等功能的基础上,模拟现场压裂施工流程对装置的泵注系统、实验段等部分进行了系统设计及实物制造。通过开展不同支撑剂粒径、不同裂缝倾角的支撑剂输送验证实验表明,所研制的装置运行正常,实验结果与设计计算及模拟结果相似符合度高,满足装置设计目标及后期实验要求。

支撑剂嵌入深度定量计算模型及其影响规律研究

通过大量国内外文献的调研,本文建立了计算支撑剂嵌入裂缝壁面深度的新模型,并把模型计算值与前人实验实测的支撑剂嵌入裂缝壁面的深度进行了对比。结果,模型计算值和前人的实验数据非常接近。在模型的基础上,文章还进行了支撑剂颗粒半径、岩石杨氏模量、岩石泊松比对支撑剂嵌入的影响规律研究。在同一条件下,支撑剂粒径越大,支撑剂嵌入深度越大;岩石的杨氏模量越大,支撑剂越难嵌入;岩石的泊松比越大,支撑剂越难嵌入。

页岩气藏压裂防砂工艺优化与现场试验

随着涪陵页岩气田焦石坝区块进入开发调整期,老井的采出程度逐渐增加,压裂后支撑剂回流现象频发,给安全生产带来隐患,并严重影响气井产能释放。为解决页岩气藏压裂后支撑剂回流问题,文中开展了压裂防砂工艺技术研究与现场应用。通过建立基于压裂施工参数的SM模型,并开展模拟计算,明确了地层闭合压力、支撑缝宽比(支撑剂支撑的缝宽与支撑剂粒径之比)为页岩气井支撑剂回流的主控因素,提出了增加水力裂缝缝长、提高携砂液黏度、增大支撑剂粒径等缓解支撑剂回流的有效工艺措施。现场试验表明:在相同的生产时间下,采用优化后压裂工艺的气井支撑剂回流量可减少87%。该研究成果对同类型区块压裂防砂工艺的优化具有指导意义。

川中异常高应力裂缝性气藏加砂压裂现场试验研究

四川川中须家河须四气藏施工井深2400～2800m,地层温度70℃～85℃,具有基质低孔、低渗、地应力高、天然裂缝发育等特点。以往压裂规模小、易砂堵、单井难以获得工业性气流。针对该气藏特征及以往压裂技术存在的问题开展现场试验研究,现场4次试验,施工有效率100%。最大加砂量达到78m3,最大砂浓度达到940kg/m3。该项试验提高了气藏压裂技术水平,增产效果显著,如西64井压前产量为0.31×104m3/d,压后产量达到2.5×104m3/d。

陇东超深致密气储层改造技术研究

针对常规压裂工艺无法满足陇东深层致密气开发需求,以"提高单井产量"为目标,评价产能主控因素、建立物性参数分类标准、形成高排量混合水压裂工艺研究(包括小粒径支撑剂优选、多级段塞加砂工艺优化、降低破压措施研究)、研发深井耐高温、低摩阻压裂液体系,形成一套超深层致密气体积压裂技术,使得陇东超深致密气储层单井产量大幅度提升。

油气井复合压裂新技术

针对中原油田低孔低渗、高温高压、多层系的复杂断块油气藏近些年压裂效果欠佳 ,部分储量动用程度较低的情况 ,进行了复合压裂新工艺的试验。该工艺采用压前预处理、变粘度压裂液 ,变粒径支撑剂组合和高砂比、高排量、快返排等一系列新技术 ,在中原油田桥口、马厂、白庙等油气田进行了试验 ,压裂 2 5口井 ,有效率达10 0 % ,平均单井日增油 8.1t、日增气 2 .16× 10 4m3 ,使一些难动用、难开采的区块或井得到了有效利用。

煤层压裂改造配套工艺技术

该文提出了适宜煤层压裂改造的配套工艺技术，包括完井、压裂设计、压裂液研制、支撑剂优选、压裂施工、裂缝监测、压裂效果评价等技术。