泵注排量对煤储层水力压裂影响的试验研究

为了研究煤储层中单孔不同压裂液排量、不同压裂次数对水力压裂效果的影响机理,运用水力压裂试验装置和压裂泵,以相似材料试件为压裂对象,开展了变压裂液排量、不同压裂次数条件下的水力压裂试验。试验结果表明,压裂液泵注排量越大,破裂压力越大,破裂时间越小,水力裂缝与出水孔间的夹角越大;在进行第1次压裂时,水力裂缝形态呈椭圆状,第2次压裂时裂缝的扩展路径与试件内部缺陷、破裂面特征息息相关。

压裂支撑剂在水平井井筒射孔簇间分布实验

为研究支撑剂在射孔簇中的分布,分析支撑剂沿水平井筒沉降的原理,建立了室内实验模拟装置,通过改变支撑剂泵注排量、粒径、砂比等参数,分析上述因素对支撑剂在射孔簇中分布的影响。研究结果表明:在低泵注排量下,随着砂比的增大,20/40目石英砂主要分布由第2、3个射孔簇变为第1、2个射孔簇,40/70目石英砂主要集中在第1个射孔簇中;高泵注排量下,20/40目石英砂分布与低泵注排量类似,40/70目石英砂受高速流体影响,以远超临界沉积速度的形式运移,大量沉积在第3个射孔簇;相同砂比情况下,流体对小粒径石英砂的冲击作用较弱,支撑剂易沉积在近处,而对大粒径石英砂的冲击作用较强,更易沉积在远处;随着砂比的增大,支撑剂在第1个射孔簇中的质量占比逐渐增大,在第3个射孔簇中的质量占比显著减小。该研究可为水平井分段压裂射孔簇优化和提高改造效果提供有力支撑。

藻灰岩压裂裂缝扩展规律物理模拟

柴达木盆地风西区块下油砂山组藻灰岩储层弱面发育,岩性复杂,物性变化大,非均质性强,其压裂裂缝扩展机理不明晰。采用岩屑电镜扫描实验分析了藻灰岩矿物组分特征,通过三轴压缩实验开展了基于能量演化的岩石脆性评价。为探究不同地质、工程条件下藻灰岩裂缝扩展规律,采用小尺寸真三轴水力压裂系统对含有结构弱面的藻灰岩开展了地层温压条件下的压裂物理模拟测试,分析了压力曲线与裂缝形态。研究结果表明:藻灰岩碳酸盐岩类矿物含量高,脆性特征明显,采用能量演化法计算脆性指数为0.56;低水平应力差、高注入排量、低压裂液黏度实验条件下,人工裂缝受应力控制作用减弱,结构弱面易被激活,局部裂缝迂曲程度提高,易形成复杂裂缝。该研究对藻灰岩储层压裂施工具有指导意义。

储层溶洞对水力裂缝扩展路径影响的实验研究

为了研究溶洞和泵注排量对水力裂缝扩展路径及起裂压力的影响,以水泥、细沙和水为原材料制作了A、B两组200 mm×200 mm×200 mm的立方体水力压裂试件,每组为相同2个。其中,A组为完整试件,B组为带溶洞试件(浇筑过程中预埋PVC管,养护好后凿除以模拟天然溶洞),对每组两个试件分别在排量为7.5 mL/min和10.0 mL/min时进行了压裂实验。研究表明:对于完整岩样,泵注排量越大,起裂压力越大,产生的水力裂缝越平直;对于带溶洞的岩样,溶洞会影响水力裂缝的扩展路径,对水力裂缝产生吸引作用,导致水力裂缝偏向溶洞,随着泵注排量的增加,该吸引作用逐渐减小;相同条件下,完整岩样的起裂压力高于带溶洞岩样。缝洞型储层中溶洞为油气资源的主要储集区,合理设置压裂作业参数,产生沟通溶洞和井眼的水力裂缝是提高缝洞型油气藏中油气资源采收率的关键。该项研究对于优化压裂作业参数具有一定的指导意义。

挤压充填防砂在ZH41-52NX井的应用

为解决ZH41-52NX井出砂导致的砂埋油层、油井产量低的生产难题,研究开发了挤压充填防砂一体化技术。根据地层砂筛析结果,优选最佳充填砾石尺寸;以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,优选携砂液体系,优化设计携砂比、充填排量及泵注程序等施工参数;以提高挡砂效果和充填的稳定性为目标,设计绕丝筛管尺寸和防砂管柱结构。防砂施工后平均日增油2 t/d,已连续生产243 d。该井防砂工艺技术参数优化设计方法为此类油井防砂提供了技术支持。