页岩气探井测试压裂方案设计与评价

由于各探区页岩气成藏条件、岩性、物性、含气性和有机地化指标等存在差异,具体压裂方案也大不相同。为正确认识压裂目的层的地质特征、明确主压裂设计目标,探井在正式加砂压裂之前有必要先进行测试压裂。在对比某页岩气探井(A井)关键地层参数指标与美国页岩气开发成熟参数指标的基础上,分析了页岩层可压性条件,提出了测试压裂具体设计思路及方案,并对测试压裂监测结果进行了系统解释与评价。分析评价可知,页岩气井测试压裂所需排量和用液量高于常规测试压裂设计水平;通过分析测试压裂,除了可以得到大量关于主压裂设计施工所需的地层压力、渗透性、闭合应力、裂缝起裂及扩展行为等参数信息外,还可用来判断页岩可压性和网络裂缝形成条件。

页岩气水平井分段压裂优化设计新方法

针对页岩气水平井分段压裂形成的复杂性裂缝量化表征困难、压裂优化设计方法不成熟的问题,对已有裂缝复杂性指数表征方法做了进一步深化,考虑各分支裂缝沿主水力裂缝方向的分布密度及其相互间渗流干扰波及面积,提出了新的裂缝复杂性指数表达式,使其不仅仅是一个范围,而是一个具体数值。围绕最大限度提高裂缝复杂性指数的压裂优化设计目标,从配套施工参数的优化与控制、最终预期产量的预测等方面入手,给出了针对水平层理缝/纹理缝发育储层、高角度天然裂缝发育储层的压裂优化设计方法及流程,并提出了天然裂缝分布密度及延伸缝长的定量描述方法。该压裂优化设计新方法在涪陵焦石坝某井进行了试验,其无阻流量比邻井约高26%,证明该新方法能有效提高页岩气水平井分段压裂的效果,对页岩气的经济有效开发具有重要意义。

深层页岩气水力裂缝起裂与扩展试验及压裂优化设计

受地质构造、成岩作用等多方面因素影响,深层页岩的层理发育程度、脆性指数、岩石力学特性、最小水平主应力梯度及水平应力差都与中深层页岩有明显差异,使人工裂缝起裂压力更高,裂缝复杂程度更低,从而极大地影响了深层页岩气地层的体积压裂设计和安全施工。为此,利用大尺寸岩样,模拟研究了深层页岩气地层的水平应力差、压裂流体黏度、施工排量等地层和工艺参数及缝内暂堵措施对人工裂缝的起裂与扩展特征的影响规律。研究发现,裂缝起裂与扩展特性受层理胶结强弱、水平应力差及前置液黏度等因素影响较大,压裂裂缝容易沿层理起裂导致早期憋压超压,从而使施工失败,高应力差条件下裂缝扩展形态相对简单,前置中黏压裂液、缝内暂堵等措施有利于裂缝多次破裂、产生次生裂缝使裂缝复杂化。在此基础上,提出了密切割分段、短簇距射孔、组合液体及变排量施工等压裂优化设计方案,现场应用后深层页岩气产量获得了重要突破。

小型压裂测试分析方法在页岩气开发中的应用

页岩气成藏条件、岩性、物性、含气性等差异性特征使得不同页岩具体的开发方案和储层改造技术有很大区别,为正确认识页岩气储层的地质特征、储层参数,在实施改造工艺前有必要进行测试压裂对改造储层进行识别分析。通过对页岩气示范区Z井的测试压裂压降数据进行分析,基于G函数曲线的特征识别,获得了超低渗透页岩储层参数,并结合测井解释结果与岩石物性分析与解释结果进行对比,从现场的角度验证了在页岩气开发方案编制、动态分析以及产能评估等过程使用参数的合理性。测试压裂分析技术可更清楚地认识储层,提高页岩气储层改造的成功率,也给页岩气勘探和开发提供更加有力的依据。

基于正交试验设计的页岩气藏压裂敏感性分析

为分析工程压裂参数对页岩气藏开发效果的敏感性,以南川页岩气藏为研究对象,对大量的矿场试验数据进行统计分析,得出水平段长、单段长、射孔簇间距、每米液量、加砂强度、中粗砂占比等多个单因素对页岩气产量的影响效果并进行归一化处理,绘制出模糊分布函数。结合模糊分布函数,利用正交试验设计进行多因素多水平的试验分析,计算各敏感性因素对页岩气开发效果的影响大小。结果表明:1)与页岩气产量成正比的参数有水平段长、每米液量、加砂强度、中粗砂占比,成反比的参数有与最小主应力夹角、试气段中深、单段长、簇间距;且影响程度从强到弱依次为加砂强度、中砂占比、注液强度、水平段长、单段长、簇间距、试气段中深、与最小主应力夹角,前6个参数对应的影响因子分别为22.2,18.9,16.9,15.7,14.2,12.2。影响南川页岩气压裂效果的关键因素为加砂强度和中砂占比。2)多指标综合评分越高的井,无阻流量越高,日产气量越高。为后期压裂完结的井预测产能提供借鉴。

陆相页岩气井大型压裂优化设计研究

陆相沉积页岩相比海相而言,具有粘土含量高、成像测井解释天然裂缝不发育、脆性指数低、地层各向异性严重和热成熟度较低等特征,很大程度上制约了压裂人工缝网的形成。根据提高页岩气层压裂改造体积(SRV)的实际需要,在跟踪调研国内外页岩气压裂技术的基础上,分析了影响页岩地层可压性的控制因素,并围绕国内某陆相页岩气井D2井开展了大型压裂优化设计,提出了相关技术思路和对策,即根据岩石脆性采取混合压裂工艺,以尽可能地提高施工过程中裂缝内净压力。

页岩气田压裂区加密调整井绕障轨道优化设计方法

在页岩气丛式水平井设计中,针对压裂区的加密调整井井眼轨道设计需要考虑绕开已钻井压裂段影响域及压裂段影响域之间互相干扰等问题。为了快速评估加密调整井压裂段井眼轨道设计方案的合理性,运用矢量代数方法对页岩气压裂区障碍物进行了几何建模,该几何模型考虑了压裂裂缝影响域;然后根据所建立的障碍物几何模型,建立了以设计轨道总长度最短、轨道势能最小为优化目标,以轨道间防碰为约束条件的页岩气压裂区绕障轨道优化设计模型,并给出了判断页岩气压裂段影响域之间是否存在干扰的几何校核方法;最后依据四川盆地涪陵页岩气田现场实钻数据,对所建立的设计模型进行了验证。研究结果表明:①在压裂区,忽略压裂影响域的障碍物尺寸会被严重低估;②忽略压裂影响域,所设计出的绕障轨道可以避开老井的井眼轨迹,但是有可能会与已钻井的压裂影响域相交,进而引发钻井事故。结论认为,所建立的页岩气压裂区绕障轨道优化设计模型能够满足防碰绕障约束的要求,相应的设计计算避免了繁琐的试算和校核,并且能够实现井眼轨道设计总长度和轨道势能达到最小值的优化目标。

页岩气藏储层压裂实验评价关键技术

页岩气藏勘探开发潜力巨大,因其基质具有超低渗透特点,使得开发过程中需要进行大规模水力压裂,裂缝网络是获得工业性气流的关键。页岩气井的缝网压裂设计有别于常规低渗透砂岩储层压裂设计,特殊的室内实验评价技术是缝网压裂设计的重中之重。为此,从常规的压裂实验评价入手,分析对比了致密砂岩气与页岩气储层力学性质特征,针对页岩岩石脆性特征以及储层岩心敏感性等实验评价关键技术,开展了大量的实验评价研究,并与现场压裂缝高示踪剂监测、地面微地震裂缝监测结果进行了对比分析。所取得的认识可为页岩储层实验评价分析及缝网压裂优化设计提供参考。

页岩气水平井组拉链压裂过程中地应力的分布规律

页岩储层具有低孔隙度、超低渗透率的特征,往往需要通过水力压裂才能使气井具备一定的生产能力。拉链压裂是近年来针对页岩气藏缝网压裂的一项新兴工艺,为了认清压裂过程中裂缝应力干扰后地应力场的分布规律并给页岩压裂设计提供参考,首先假设地层为均质、各向同性弹性体,然后通过位移不连续法,建立起地层应力场分布数学模型,并利用线性叠加原理,得到人工裂缝周围水平应力场的分布情况。研究发现:①裂缝周围的地应力随着与裂缝距离的远近有不同程度的增加;②裂缝尖端处存在应力集中现象,且在裂缝尖端附近产生的拉应力使得水平应力有所减小;③裂缝对水平最小主应力的影响程度大于对最大主应力的影响;④随着裂缝条数的增加,诱导应力的叠加干扰对水平主应力的影响不断增强,且水平应力差异性逐渐减小;⑤在裂缝交错排列的区域内,应力干扰较强,应力场分布较复杂。上述研究成果对页岩气水平井组拉链压裂的优化设计具有指导意义。

页岩气水平井压裂细分段密分簇优化设计及应用

页岩气水平井压裂分段分簇设计的簇间距大小对页岩储层改造效果有重要的影响,针对涪陵焦石坝部分区块页岩储层埋深大、三向应力高、构造变形强等特点,通过气藏数值模拟和压裂设计模拟,提出了"细分段密分簇+大孔径射孔"设计思路,对页岩气水平井进行细分段(34～47m)、密分簇(15～21m)。试验结果表明,"细分段密分簇"压裂设计能够有效增加压裂裂缝面积、压后平均缝宽以及缝网复杂度。综合考虑页岩气水平井地质以及工程特征,配合高黏胶液和中黏减阻水,形成了适用于焦石坝页岩储层"细分段密分簇"压裂优化设计方法,对指导页岩气水平井压裂优化设计具有重要的作用和意义。

页岩气藏体积压裂后地面连续捕屑除砂排液工艺

页岩气藏体积压裂后地面返排时,井筒中流体含有大量的桥塞碎屑和支撑剂经地面返排测试流程返出,会造成地面流程设备堵塞和冲蚀,从而给地面作业带来很大的安全风险。因此如何有效减少高压携砂流体对设备的冲蚀和损坏是地面返排测试的关键。针对该问题进行分析研究,形成了一套具有连续捕屑和除砂功能的工艺技术,基本满足了页岩气藏完井的地面返排测试要求。

蜀南页岩气藏体积压裂效果预测新方法

针对四川长宁—威远地区龙马溪组页岩储层特点,在完善现有的总有机碳质量分数、渗透率和吸附气体积分数评价方法的基础上,采用灰色关联分析方法修正了储层含气性分类评价标准。综合岩石力学参数、脆性特征、地应力和天然裂缝发育状况,对岩石可压性进行定量分析,应用层次分析法建立了岩石可压性评价标准。通过现场压裂测试分析和裂缝解释,给出了适应于该区的改造体积计算模型,并分别对含气性、可压性和改造体积这三者与产量的相关性进行了分析。结果表明,改造体积与压后产量的相关性最高,含气性次之,可压性最低。综合考虑含气性、可压性和改造体积的影响,建立了多因素压后产量预测模型,预测结果与已有生产井产量拟合较好。实例给出了新方法的计算过程,预测结果更准确。

温度作用影响套管抗挤强度的定量评价方法——以页岩气水平井大型压裂施工为例

目前通常采用大规模水力压裂的方法对页岩气储层进行改造,由于施工排量大、施工时间长,造成井筒温度下降速度快且幅度大,由温度作用而产生的拉应力会降低套管抗挤强度,不利于安全生产。针对页岩气水平井压裂施工工艺及工况条件,建立了水力压裂时的热传导控制方程,并利用有限差分法对其进行求解,分别探讨了不同井口温度下常规水力压裂和大规模水力压裂时井底温度的变化情况;然后再根据API套管挤毁压力计算公式求得了不同钢级套管在不同温度变化时套管抗挤强度的变化值。结果表明:①较之于常规水力压裂,大型水力压裂时,井底温度变化对套管抗挤强度影响较大且对不同钢级的套管抗挤强度的影响程度也有所不同,其中高钢级套管的抗挤强度受影响较小,而低钢级套管抗挤强度受影响则较大;②当在冬季进行施工及水平井垂深更深时,这种由于温度作用造成套管抗挤强度的降低更为明显。结论认为,在对页岩气水平井大规模水力压裂时,必须考虑因为井底温度变化所造成的套管强度降低的问题,并进行合理的套管设计。

页岩气藏水力压裂技术进展

目前,水平井和多段压裂是页岩气开发的核心技术,结合页岩地层特点和页岩地层压裂后不同于常规地层的特征,介绍多种页岩气藏压裂设计模型;然后对页岩气压裂作业中的压裂材料(包括压裂液、支撑剂和添加剂)的选择、压裂设计与实施、压裂评价、施工监测(包括裂缝、压裂液、支撑剂和裂缝导流能力的监测)以及常用的压裂技术进行具体分析;最后得出相关的结论和认识,指出页岩气的增产机理和今后的研究方向。

一种页岩气的压裂设计方法

本文描述了一种页岩气压裂施工的设计方法,主要包括压裂甜点优选、优化压裂段簇及射孔参数、优化压裂施工参数、优选压裂材料、优选分段工具等内容。该方法在实践中提高了页岩气储层改造效果,提高了单井产量,降低了施工成本。

井下测试公司创四项国内页岩气140MPa压裂级别施工纪录

近日,由井下测试公司承担压裂施工任务的丁页4侧钻水平井顺利完工。该井创造了国内页岩气井140MPa压裂级别单段入井液量最多、单段加砂量最多、单段粗砂最多和单段粗砂砂比最高等四项施工纪录。在页岩气深井、高级别压裂领域施工中,井下测试公司积累了丰富的工作经验,先后使用140MPa压裂设备完成了焦页87-3HF井、胜页1HF井等重点井的压裂施工,走在了同行前列。

提升川南地区深层页岩气储层压裂缝网改造效果的全生命周期对策

为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效果的地质和工程因素,进而提出了有针对性的技术对策及下一步的技术发展方向。研究结果表明:①应力状态和断裂体系是影响缝网扩展程度的首要因素,不等时靶体及其钻遇率是形成复杂缝网的先决条件,发育的天然弱面区带是诱导裂缝延伸的重要介质,优质页岩储层厚度是衡量资源纵向上能动性的地质依据;②液体携砂效率与密簇是提升水力裂缝复杂程度的工艺保障,精细分段射孔工艺是实现储层横向上充分动用的技术核心,一体化压裂方案设计是避免井下复杂情况产生、实现储层得到最大限度改造的创新流程,合理的焖井与排采制度是保证气井长期高位稳产的必要措施;③提升深层页岩气井压裂缝网改造效果的全生命周期对策的内涵包括确定适宜的储层纵横向动用模式以实现对优质储层的充分改造、有效识别断层与弱面以减少井下复杂情况的产生、优化簇间距和砂液体系以保证水力裂缝网络规模达到最大化、通过制订合理的生产制度以保证气井最大估算最终开采量(EUR)的获取;④开展长水平段气井精细压裂方案设计、持续优化砂液体系、簇间距与施工强度、研究多层立体压裂技术是深层页岩气储层缝网压裂技术下一步的发展方向。

中牟区块过渡相页岩气藏产能分析及压裂参数优选

南华北盆地中牟区块页岩气是海陆过渡相页岩气的典型代表,以地质模型为基础,结合理论分析和数值模拟手段,研究了不同储层参数对水平井开采页岩气的采收率、日产气量以及累计产气量的影响规律,通过正交设计与多指标分析方法确定了影响页岩气产能的主控因素,考虑各主控因素与页岩气产能的关系,建立了水平井压裂条件下的累计产气量和页岩气采收率方程.针对目标压裂层段,对比分析了不同压裂参数条件下的页岩气产能变化,指出水平井段长度和动用程度是决定产能大小的主要参数.在一定的压裂级数条件下,裂缝长度的增加可以有效沟通裂缝,从而提高产能.以净现值大于0和收益率达到8%~12%作为经济评价指标,优选了3类海陆过渡相页岩气压裂参数.

鄂尔多斯盆地陆相页岩气缝网压裂技术应用分析

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩储层储集条件较好,具有良好的资源开发前景,但是与海相页岩相比,脆性矿物含量相对较低,黏土矿物含量相对较高,选择合理的改造工艺成为推动该盆地延长组页岩气资源高效勘探开发的迫切任务。在对缝网压裂技术进行分析的基础上,结合鄂尔多斯盆地页岩储层岩石、应力场特性以及天然裂缝发育状况,对缝网压裂的可行性进行分析。以J1井延长组长7段页岩储层为例,运用测试压裂及净压力拟合分析对压裂设计及施工进行指导,利用数值模拟手段对压裂参数进行优化,通过井下微地震监测手段对压后效果进行评估,结果表明,压后形成的缝网系统有效的沟通了全部射孔井段,取得了较好的改造效果。

页岩气压裂用可溶性桥塞研制及性能评价

可溶性桥塞是页岩气水平井分段压裂领域的一项前沿技术,根据页岩气水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂工艺技术原理,设计了可溶性桥塞结构,并对其关键部件性能进行了测试,获取了卡瓦锚定力、胶筒密封级别及丢手环螺纹剪切值等关键参数。为了验证自主研发的可溶性桥塞整体性能,开展了桥塞坐封丢手性能、高温承压密封性能及溶解性能测试,测试结果表明,桥塞丢手方式设计合理,高温承压密封性能稳定,溶解性能良好,能够满足现场压裂施工及后期测试对井筒条件的要求。