非常规油气储层智能压裂技术研究进展与展望

非常规储层油气资源丰富,压裂是释放非常规储层油气的必要手段,但压裂优化是一个多模态、高维度、大尺度、细时空的复杂大系统问题。为实现非常规储层压裂系统开发,梳理了油气压裂人工智能3个应用场景:透明油气藏数智化构建和压裂双甜点智能优选、机理—数据联合驱动的压裂工艺参数智能优化和压裂风险预警及在线监控智能调控,然后明确了智能压裂3个方面技术特征,并展望了智能压裂未来5个方面的技术攻关方向。研究结果表明:(1)形成了地质多源数据、建模迭代更新精准化技术,助力了优选地质工程压裂双甜点;(2)建立了机理数据驱动多目标优化压裂参数方法,促进了裂缝均衡扩展、扩大体积和提高产量;(3)开发了压裂动态监测及在线调控流程,支撑了压裂高效、可持续开发,提高压裂效率和油气采收率;(4)提出了“甜点选择数智化—压裂参数智能化—在线监测调控精准化—四维可视化”的地质—工程“动态一体化”智能压裂新理念。结论认为,强化数字孪生智能压裂可视化技术、构建生成式智能压裂大数据生态系统、融合机理数据的工艺参数优化方法、开发压裂动态智能预测监测技术、创新远程智能压裂决策控制系统,可为智能压裂革新发展提供理论指导和技术支撑,为未来压裂人机交互智能决策和闭环调控的实现指明了方向。

智能压裂系统在油气开采中的应用及其实施路径研究

实现压裂智能化的关键是:一是要对井下地质资料进行收集与分析,保证压裂设计与施工的科学性;其次,采用自动控制技术,对压裂施工过程进行了优化,降低了人为因素带来的错误,降低了生产过程中的安全隐患;最终实现对压裂操作全过程的实时监测,对操作参数进行动态调整,保证压裂效果达到最佳。实现智能化压裂技术,对于提高油气资源利用效率,减少运行费用,保障作业安全和环境保护具有十分重要的作用,也是促进我国油气产业现代化发展的一条重要途径。

国内外智能压裂技术现状及发展趋势

随着人工智能技术的快速发展及其在油气领域的广泛应用,智能压裂技术取得较大的进展,包括裂缝参数及压裂参数智能优化、智能压裂流体及材料、智能压裂设备及工具、压裂风险智能预警系统、压裂参数实时优化智能控制和压裂裂缝智能监测技术等方面,但其智能化程度不一,没有形成一个完整的智能压裂技术体系。在分析智能压裂技术现状的基础上,指出了智能压裂的发展趋势,包括开展小数据样本的深度挖掘、建立基于三维甜点分布的地质工程一体化压裂智能决策平台、研制智能响应性压裂流体及材料、研制裂缝扩展四维智能监控模型并实现可视化、研制无人值守压裂设备及智能工具等,这对于形成完整统一的智能压裂技术体系,实现新一轮水力压裂技术的革新具有重要意义。

基于钻头井底机械比能无监督聚类的水平井分段压裂段簇优化

水平井多簇射孔分段压裂是非常规油气储层体积压裂改造主体技术之一,然而我国非常规储层普遍非均质性强,水平井段不同位置裂缝起裂压力差异较大,多簇射孔难以保证簇间裂缝的均衡起裂扩展,因此,亟须精细评价水平井段岩石强度的差异性,优选岩石强度相近井段布缝,以达到均衡改造的目的。为此,基于钻录井数据,建立了水平井段钻头井底机械比能无监督聚类模型,考虑了钻柱摩阻、复合钻进和射流辅助破岩等因素对井底机械比能的影响,获得了分米级空间分辨率的井底机械比能分布和聚类类别;最后综合考虑缝间应力干扰、套管接箍位置、桥塞位置和井底机械比能聚类结果,形成了以均衡改造为目标的水平井体积压裂布缝优化方法。研究结果表明:(1)相较脆性指数、泊松比、应力差等因素,射孔孔眼冲蚀面积与井底机械比能相关性较高,井底钻头机械比能可有效表征水平井段射孔簇进砂量的差异性,能够作为优选布缝位置的重要指标之一;(2)钻录井数据清洗与平滑、手肘法优选聚类数是获取井底机械比能聚类结果的关键步骤,可实现分米级分辨率区分井底机械比能的差异性;(3)优选了段内井底机械比能均值10%范围内布置射孔簇,所编制的计算机算法能自动优选压裂段簇位置,实现了段间距和簇间距的差异化设计。结论认为,该项研究成果可进一步提高非常规油气储层体积压裂布缝效率和压裂改造均衡性,该技术有望为非常规油气储层水平井体积压裂布缝优化提供思路和新方法。

页岩油气水平井压裂技术进展与展望

通过对“十三五”以来国外页岩油气储集层水平井压裂技术进展的系统总结,阐述了水平井压裂技术在页岩油气储集层多层叠置立体开发、小井距密井网布井、水平井重复压裂、施工参数优化与降低成本方面的新特征;结合中国页岩油气水平井压裂技术需求,论述了水平井压裂技术在多裂缝扩展模拟、水平井压裂设计、电驱压裂装备、可溶化系列工具、低成本入井材料与工厂化作业方面的新进展。在此基础上,结合非常规页岩油气“十四五”规划对水平井压裂改造技术的需求分析,提出了7个方面的发展建议:①强化地质工程一体化联合研究;②深化页岩储集层改造基础理论及优化设计技术研究;③完善大功率电驱压裂装备;④研发长井段水平井压裂工具及配套作业装备;⑤加强水平井柔性开窗侧钻剩余油挖潜技术攻关;⑥发展长井段水平井压裂后修井作业技术;⑦超前储备智能化压裂技术。

页岩气压裂技术研究进展

页岩气分布广泛,开发难度大,通常情况下需要采取有效的压裂增产措施。国外在页岩气压裂技术研究上有许多先进成果,但国内经验较为不足。本文根据压裂技术的作业流程,充分总结国内外近几年在页岩气压裂参数优化设计、压裂液、压裂工艺3方面的研究进展,对比分析其新的突破,指出未来页岩气压裂技术的一些攻关方向:将人工智能技术与人工裂缝扩展机制研究充分结合,进一步优化页岩储集层改造基础理论及设计技术研究;优化压裂液性能,研究新型配方,获取清洁、高效、低成本、低伤害、可循环利用的压裂液体系;优化无水压裂技术,解决无水压裂技术面临的成本、设备要求以及井的性质和油藏条件等问题,达到现场应用标准。

页岩油勘探开发关键技术综述

我国页岩油勘探开发还处于起步阶段,勘探风险高、钻井压裂工艺不成熟,导致整体开发成本过高。本文从页岩油储层甜点识别、水平井钻井和水平井压裂3个方面对国外页岩油勘探开发关键技术及研究现状进行介绍,并对未来发展方向进行简要分析。综合使用各种测试资料反演储层基本信息将是对页岩油储层甜点识别的一个挑战,创新性的统计学方法可以提高对现有数据的利用率从而起到降低勘探成本的作用;智能化井下工具、高效破岩工具以及具有抑制页岩分散膨胀的钻井液体系等将是长水平段高效钻井的保证;对储层的重复压裂可以提高页岩油的动用程度,少水甚至无水的压裂工艺将是未来页岩储层压裂工艺的发展方向。另外,在提高勘探开发技术的同时,以地质评价为中心的地质工程一体化开发策略将是我国页岩油早日实现大规模高效开发的必经之路。

底水油藏智能固化压裂改造技术在志丹油田的应用

随着油藏开采难度的升级和原油需求缺口的加大,油田企业的运营压力持续上扬。智能固化压裂作为重要的开采技术在底水油藏中获得了较好地应用。油田企业应明晰固化压裂技术机制,合理地进行技术改造,并严控工艺流程,以确保智能固化压裂改造技术在底水油藏开发中的高效、可靠应用。本文将以志丹油田的底水油藏智能固化压裂技术改造为例,对底水油藏智能固化压裂改造技术发展现状和其工艺及影响因素进行了阐述,对压裂改造技术在志丹油田的工艺参数优化设计展开了分析,并就志丹油田的工艺现场应用及效果做出评估,将为我国底水油藏智能固化压裂改造技术的应用和研发提供基础思考。