高温深井裂缝性泥灰岩压裂技术

华北束鹿凹陷泥灰岩的主要特点有:①深井(4237.5m)、高温(146℃)、高压(42MPa);②高泥质含量(占岩石的15%～22%),黏土矿物中运移矿物含量高(占黏土的54%～71%);③水平层理异常发育,并伴随高角度缝洞;④基质特低渗(0.0087～0.022mD),可动流体饱和度特低(12.3%～18.3%)。针对泥灰岩储集层特点,提出了水力压裂技术系统:①新型的“超级”瓜尔胶体系;②不同粒径组合的高强度陶粒;③新型的小型测试压裂技术;④新型的压裂工艺参数优化及施工技术,如压裂工艺参数的多级优化技术、多裂缝控制技术等;⑤新型的压裂后放喷及排液技术。将上述技术应用于晋古13井,压裂取得了理想的效果,初步形成了泥灰岩储集层的水力压裂技术体系。

压前测试评价在异常高压致密气藏应用研究

压裂测试技术的选择及其分析对压裂设计原则和规模大小的确定至关重要,开展气藏压前测试评价技术可以达到认识储层应力特征、滤失特征和裂缝延展特征的目的,验证裂缝垂向延伸高度与软件模型的一致性。以沙特阿拉伯鲁卜哈里盆地X-2S井为例,针对储层物性认识不清的问题开展了注入/压降测试,求取储层有效渗透率;针对交叉偶极声波测井数据解释储层地应力剖面表现出缝高难控制的特征,开展了小型压裂测试及井温测井,计算储层应力剖面和缝长、缝高延展特征;针对侧钻斜井的问题开展了阶梯测试,求取了孔眼摩阻和近井筒摩阻。系统的压前测试评价技术可获取探井致密气藏改造的重要井层资料,对指导主压裂安全施工具有重要作用,为国内异常高温高压致密砂岩气藏压裂提供了借鉴。

运用小型压裂测试确定储层参数新方法

在新区或低渗透油藏,需借助小型压裂测试来求取大型压裂设计所需参数,目前运用小型压裂测试闭合前的压力数据确定储层参数的误差较大,影响大型压裂的施工效果。为提高所需储层参数的准确度,利用小型压裂测试闭合后的压力数据,把小型压裂测试与试井分析理论相结合,建立了小型压裂测试闭合后压力分析的线性流和径向流的数学模型,利用点源函数、Horner法产量等效原则及Duhamel叠加原理,给出了其解析表达式,并提出了一套小型压裂测试闭合后压力分析的新方法,可以快速准确地确定油藏压力及油藏渗透率。通过现场实例,验证了该方法的准确性。

小型压裂测试技术在探井中的应用

在探井的勘探评价中,前期积累的资料有限,对地层的认识有限,基于FracproPT2011压裂软件,以A井为例,介绍了小型压裂测试技术在塔河外围探井中的应用。小型压裂测试是通过进行一次或两次以上的小型压裂试验,通常包括阶梯升/降排量、停泵测压降,并对施工压力进行分析来获取射孔孔眼摩阻、近井筒摩阻等,储层流体渗透率、压裂裂缝延伸压力、闭合压力、压裂液效率等,从而制定和修改主压裂设计、科学指导压裂施工及为压后评价提供可靠的依据。

新型小型压裂摩阻测试方法的应用

在某油田两口气井进行的压前小型压裂测试中,由于测得近井摩阻较高,采取了补孔的方式降低摩阻。虽然压裂作业取得了成功,但是作业成本明显升高。压后分析认为,近井摩阻过高的原因可能是由于测试压裂注入液量较小,无法有效驱替近井地带孔隙空间内的天然气,最终在该处形成气液两相流导致摩阻测量值偏高。对压裂摩阻进行了理论分析,采用了一种新的、可以消除这种两相流干扰的测试压裂摩阻的方法,并在多口井中进行了应用,能够消除干扰值85%以上,从而大幅降低了施工时间和施工费用。

煤层气井小型压裂测试资料处理方法及应用

韩城煤层气田位于鄂尔多斯盆地东南缘,煤岩为瘦煤和贫煤,煤层渗透率低。压裂是改善煤层渗透性主要措施之一,而压裂前对煤层特征的了解,获取煤层参数对压裂方案设计尤为重要。在国内煤层气开发中韩城煤层气田首次将小型压裂测试应用到煤层气井获取煤层参数。通过对煤层气井韩1井小型压裂测试数据进行分析计算得到煤储层的平均地层压力、煤岩原生裂隙渗透率、以及在注入过程中裂缝延伸压力、裂缝延伸长度和裂缝延伸后渗透率等重要的地层参数,根据获取的地层参数指导韩1井压裂设计和施工,取得较好压裂效果及排采成效。建议推广应用煤层气井小型压裂测试和解释方法指导后期压裂,提高煤层气单井产量。

基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释技术及应用

微破裂测试可以获取页岩储层大规模体积压裂之前的物性参数,为资源量计算以及地质、工程双"甜点"的评价提供关键信息。目前基于常规关井压力恢复试井理论的解释方法在处理微破裂测试这类"短暂注入、长期关井"的特殊问题时精度低,且常出现流态无法识别及参数难以诊断的问题。结合微破裂测试的特殊性,提出了一种基于脉冲注入理论的页岩储层微破裂试井解释方法,即将开井注入和关井压降过程看作整体,假设关井后的压力响应是注入期和关井期的总和,在渗流数学模型的内边界条件处考虑,从而建立微破裂试井解释模型。求解得到压力动态曲线,通过敏感性分析明确各参数对测试曲线的影响。之后通过渐进分析得到测试曲线关键段压力解,据此引入3条组合诊断线,用以获取测试曲线上的流态信息,并在不同流态下解释对应的参数,最终建立了主控流态识别+特种直线分析的微破裂试井解释方法和流程。利用该方法对涪陵页岩气田南川区块平桥背斜不同构造部位两口测试井进行了分析解释,验证了方法的实用性,解释结果为认识该区页岩含气性提供了依据,并正确预测了不同构造部位气井压裂效果将存在分区差异,为之后正确划定甜点区和优先部署区提供了指导,后续试气和试采动态进一步证明了结果可靠性。

海拉尔油田南屯组小型测试压裂地质特征分析

小型测试压裂分析是认识储层特征、优化主压裂设计、提高施工效率的有效举措。采用FracproPT2011压裂软件,对大庆海拉尔油田南屯组20口井的小型测试压裂效果进行了分析;结合地层断层发育特点和三轴岩石力学测定结果,研究了现场压裂施工困难的客观原因。结果显示:南屯组储层压裂井底停泵压力梯度和闭合应力梯度区间分别为0.0180~0.0269 MPa/m、0.0154~0.0232 MPa/m,平均达到0.0216 MPa/m、0.0194 MPa/m;气测渗透率主要集中在(0.1~0.3)×10^−3μm^2之间,占比65%,存在天然裂缝和压裂多裂缝;压裂过程中的射孔孔眼摩阻和近井弯曲摩阻区间分别为0.85~2.86 MPa、1.42~14.36 MPa。发育断层引起的构造应力主体区间为5.0~10 MPa,最小水平主应力梯度为0.0164 MPa/m,岩石杨氏模量和泊松比分别为36090~38400 MPa、0.24~0.39。附加构造应力、较高的最小主应力、杨氏模量大和泊松比大是南屯组储层压裂施工压力和停泵压力异常高以及低砂比、易砂堵的四大主因。

阶梯泵注-压降测试确定压裂后地层裂缝形态

小型压裂测试可用于了解储层压裂特征并获取储层参数,对于正式压裂施工参数设计具有指导作用。通过优化阶梯-压降测试参数分析方法,将测试过程分为泵注段-泵注早期、泵注段-裂缝扩展期和压降段-裂缝延伸闭合期等3个阶段。针对测试阶梯少、阶梯时间不相等、拐点不明显等情况,分别应用不稳定渗流的径向流和线性流模型分析泵注早期和裂缝扩展期的压力特征,明确裂缝扩展时机和裂缝延伸压力;基于压裂液动态滤失时的体积平衡关系,配合其他压降测试方法,计算停泵后裂缝延伸的长度和宽度及岩石断裂韧性。研究结果表明,该方法弥补了不规范测试中因排量-压力曲线拐点不清晰而无法获得有效的裂缝延伸压力的不足,所获得的储层和压裂参数计算结果可靠;在缺少实验的情况下得到了合理的断裂韧性参考值,扩大了阶梯排量测试的应用范围。

基于回流辅助的小型压裂地应力测试研究与应用

首先介绍了两种测试对裂缝闭合压力的解释方法及测试流程,并进行了流固耦合有限元模拟研究。西部某交通隧道地质条件复杂,岩层致密、渗透性低,研究回流辅助测试方法来提高小型压裂测试效率和精度尤为必要。在每个测试段同时使用自然压降和回流压降两种方法来分析裂缝闭合。研究结果表明,每个回流周期都会产生一个独特且可重复的裂缝闭合现象,使得裂缝闭合压力的解释更为容易;两种测试方法所解释的裂缝闭合压力的结果是一致的,检验了回流辅助小型压裂地应力测试方法的合理性,为类似工程提供参考借鉴。

瞬态压力分析方法在小型压裂地应力测试中的应用

小型压裂地应力测试是最可靠的深部岩体原位地应力状态测量方法,裂缝闭合压力等于最小水平主应力,故确定裂缝闭合压力是小型压裂测试分析的关键。小型压裂法分析基础为一维流体模型,考虑在一个竖直井旁产生交叉的垂直裂缝,该裂缝具有有限或无限的导流能力,这就自然引入了瞬态压力分析(PTA)的概念。尽管PTA方法已经广泛应用于石油/天然气行业,但在岩石力学工程的小型压裂测试分析中是新引入的概念,少有相关研究。首先回顾了瞬态压力分析的基本原理及其在小型压裂地应力测试中的应用;其次用偏微分方程描述小型压裂地应力测试过程中的压降过程,不同的流体状态代表张开状态的裂缝、正在闭合的裂缝以及闭合后的裂缝;这些不同的流体状态可以在压力导数曲线中表现出来,并利用这些特性识别裂缝的闭合压力;最后结合某深埋隧道小型压裂地应力测试,采用PTA方法分析确定了最小水平主应力,并与其他分析方法作了对比,为隧道工程小型压裂地应力测试分析提供一定的参考。