威荣页岩气田压裂实践与认识

相比于中浅层,威荣深层页岩气工程地质特征更复杂,具有地应力高、水平应力差高、塑性高、地层压力高的“四高”特征,复杂的工程地质特征带来难以形成复杂缝网、人工裂缝难以支撑与保持及套变异常情况频发三大挑战,具体表现结果就是气井压后单井最终可采储量低。为解决上述难题,经过坚持不懈的探索和实践,压裂工艺在不断发现问题、解决问题过程中持续进步,探索形成了一套基于均衡压裂理念的“精细优化+实时预警+控运行节奏+W型井网”的预防套变及提高压后产量的系列措施。采用该工艺推广应用39井次,压裂效果不断提升,单井平均最终可采储量提高了500×10^(4)m^(3),套变率从2022年的42.4%降低至目前的16.67%。由于邻井老井生产影响新压裂投产井,导致新井压后产量低于前期,现有400 m(一期)/300 m(二期)井距,压裂规模有下降优化的空间。后续新井应该在剩余储量基础上差异化优化,持续做好压裂技术攻关,实现威荣深层页岩气效益开发。

川南深层页岩气开发实践与面临的挑战

深层页岩气资源量丰富,开发潜力巨大,但工程地质条件相对略差,效益开发难度较大。为支撑深层页岩气的效益开发,以四川盆地南部地区威荣和永川气田的开发实践为例,针对深层页岩气构造复杂、断缝发育、优质储层薄、产量递减快、最终可采储量低等难点,以“布好井、打好井、管好井”为目标,在气藏精细描述、渗流实验等研究基础上,采用地球物理—地质建模—压裂模拟—数值模拟一体化方法,形成了以地质甜点评价与预测技术、复杂构造区井网优化设计技术、“四位一体”钻井跟踪保障技术和全生命周期生产精细管控技术为核心的开发关键技术体系。同时,根据开发中暴露出的问题,梳理总结了在“构造—断裂—应力场”耦合机理、小—微尺度裂缝精细刻画、开发技术政策优化等方面的难点,提出了持续攻关的方向。研究认为:①深层页岩孔隙度、含气量等地质参数与中深层基本相当,但工程参数更复杂,具有地应力高、水平应力差高和破裂压力高的特征,改造难度大;②深层页岩气已在甜点评价与预测、建模—数模一体化技术和精细生产管理等方面形成了关键配套技术,取得了较好的开发效果;③目前深层页岩气主要面临套变、压窜、最终可采储量不达标等方面的难题,需要持续深化地质精细评价、流体运移规律和建模—数模一体化等技术攻关。

川南威荣气田深层页岩气工程技术进展

川南威荣气田是国内首个深层页岩气田,具有“一深、一薄、四高”的特点,钻完井、压裂及排采系列工程技术面临钻井周期长、改造体积小、复杂程度低、井筒流动规律复杂等挑战。针对复杂的地质挑战,不断深化地质认识,深度融合气藏地质与工程技术,围绕降本增效,以突破深层页岩气效益关为目标,持续攻关钻采工程工艺。历经三轮探索优化,钻井技术强化提高机械钻速,减少井下复杂情况风险,缩短钻井周期;压裂工艺优化裂缝配置提升复杂裂缝广度,转换思路大排量扩缝高携砂一体化实现了缝控体积的增加和支撑;排采工艺基于气液两相流研究识别井筒流态,形成全生命周期排采工艺决策方法。最终形成了以“精细轨迹控制优快钻井”、“裂缝均衡扩展强支撑压裂”、“全周期有效排采”为核心的工程技术序列,持续推进效益开发进程。所提出的深层页岩气开发工程技术在威荣气田累计新建产能25亿方,为国内外深层页岩气工程技术发展积累了宝贵经验,也为下一步超深层页岩气开发提供了探索方向。

威荣地区WY23平台页岩气层裂缝地震检测可信度评价

由于对裂缝发育程度预估不足,严重地影响了威荣页岩气田的勘探开发效果,加强裂缝预测方面的研究已刻不容缓。应用叠后地震倾角方位属性对WY23平台开展了裂缝检测,并对检测效果从地质、地震、测井以及工程4个方面进行了可信度评价。结果表明,裂缝具有层控特点,大致以(3)小层顶面为界,裂缝可划分出上下2套裂缝系统,这2套裂缝系统在剖面上均相向而倾,且走向集中在310°,倾角均小于20°,是北东—南西向挤压作用的结果。应用该方法进行裂缝检测,可信度较高,可在WY23以外的开发平台推广和应用。

断层滑移对套管剪切变形的影响规律及防控措施

威荣深层页岩气区作为中石化页岩气开发的重点突破区块,开发以来一直面临着严重的套管变形问题,而水力压裂诱发的断层滑移正是导致套管变形的主要因素之一。因此,明确断层滑移与套管剪切变形的关系,对套管变形的防控具有重要的意义。文中考虑了2种断层触发机理,采用Mohr-Coulomb准则,建立了三维断层滑移计算模型;在此基础上,建立套管剪切变形有限元模型,以断层滑移量为边界条件,研究了不同断层参数对套管变形程度的影响;最后,提出了断层滑移精细化防控理念。研究结果表明:摩擦因数越大,套管变形量越小;随着断层长度增大,套管变形量也逐渐增大;随着水平地应力趋于均匀,套管变形量逐渐减小;断层夹角为0°,15°,30°时,套管变形量较大,而后迅速减小。

四川盆地南部威荣、永川地区深层页岩气勘探开发进展、挑战与思考

中国3 500 m以浅的页岩气已实现了效益开发,并形成了较完善的地质理论和一系列勘探开发技术。对于3 500 m以深的深层页岩气,虽然地质参数整体优良,但工程地质条件变差,有效开发难度大。为了进一步提高深层页岩气勘探开发效益,以四川盆地南部威荣、永川地区深层页岩气为例,在对比中深层页岩气地质—工程参数特征的基础上,归纳总结了该区深层页岩气在地质、钻完井、压裂、采输等方面的技术进展,剖析了深层页岩气勘探开发面临的问题与挑战,并预测了未来发展方向。研究结果表明:(1)深层页岩在地球化学指标、脆性矿物含量、孔隙度及含气性等基础地质特征方面与中深层页岩相似,但工程地质特征更复杂,具有地应力高、水平应力差高、塑性高、地层压力高的“四高”特征;(2)深层页岩裂缝总体欠发育,地应力复杂,有效改造体积偏小,以致气井初期产能低、递减快、最终可采气量低、返排液高,制约了深层页岩气效益开发;(3)深层页岩气勘探开发已在甜点评价与预测、建模—压模—数模一体化、优快钻完井、体积压裂、“三精”生产管理、集约化采气等方面形成了关键配套技术;(4)目前深层页岩气勘探开发主要面临套变、压窜以及改造效果不理想等方面的难题,需持续做好地质评价、建模—数模、钻井、压裂以及采输等技术攻关。结论认为,已形成的深层页岩气勘探开发关键技术对提升中国页岩气保障能力具有重大意义,但深层页岩气勘探开发面临的理论认识与工程工艺技术创新是一个长期的过程,需长期投入、循序渐进攻关,才能实现深层页岩气的规模效益开发。

中国石化页岩气“十三五”发展成果与展望

“十三五”期间,中国石化以大力提升油气勘探开发力度、保障国家能源安全为己任,按照“加快开发志留系、攻关突破新类型、积极准备新区新层系”发展思路,加强勘探开发一体化、地质工程一体化,加大关键技术攻关,高效开发了北美以外最大的页岩气田——涪陵页岩气田,探明了中国首个深层页岩气田——威荣页岩气田,实现了中国首个常压页岩气田规模商业发现,落实了深层、常压5个千亿方资源规模新阵地,侏罗系陆相页岩油气、二叠系海相页岩气以及中扬子新区新层系勘探取得新发现。页岩气地质理论认识不断深化,深层页岩气富集机理、常压页岩气富集规律研究取得新认识,创新形成了海相页岩气提高采收率技术、3800 m深层页岩气开发技术和常压页岩气低成本技术体系,助推页岩气储、产量快速增长,实现页岩气跨越式发展,持续引领中国页岩气发展。未来页岩气攻关方向将以四川盆地及周缘深层、常压、新区新层系为重点领域,加强不同类型页岩气富集机理、开发基础理论研究和关键技术攻关,在“十四五”期间形成涪陵万亿方规模大气田,深层、常压、新区新层系战略领域取得新突破,实现多类型页岩气商业发现和储、产量规模增长。

威荣深层页岩气储层微观孔隙结构表征及分类评价

为研究深层页岩储层评价标准,对其储层微观孔隙结构进行了研究。基于"高精度、跨尺度"微观孔隙结构研究思路,利用氮气吸附、高压压汞、扫描电镜以及矿物分析电镜等实验,形成一套全孔径范围的储层微观孔隙结构定量表征技术,建立了深层页岩气储层评价标准。研究结果表明:(1)孔隙类型为有机孔、粒间孔、粒内孔、微裂缝4类,不同类型孔隙差异大,以有机孔占主导,其面孔占比大于50%,孔隙形态复杂,呈椭圆形、不规则状或扁平状分布,形状系数为0.50~0.90,分形维数(D)为2.72~2.92;(2)基于全孔径表征技术及分形理论将孔隙结构分为4类,其中Ⅰ类孔隙结构的有机孔发育(有机孔占比大于等于50%),分选较好(分选系数大于等于0.7),变异系数较大(变异系数大于等于1.1),孔隙半径分布呈多模态分布;(3)综合孔隙结构分类及储层参数,将页岩储层分为4类,其中Ⅰ类储层的关键参数为总有机碳含量(TOC)≥4%,总含气量大于等于6 m^(3)/t,孔隙度大于等于6%,脆性矿物含量大于等于50%,杨氏模量大于等于36 GPa,泊松比小于等于0.225,为Ⅰ类孔隙结构,该类储层主要分布于2—3~1小层,为水平井最优靶窗位置。

威荣深层页岩长水平段工程钻探能力延伸极限研究

威荣深层页岩气垂深达3800 m,地层坍塌压力系数高达1.95以上,区域超长水平井逐年增加,超长水平井成为后期气田稳产的重要开发手段。以旋转导向钻井方式研究为前提,通过水力裸眼评价模型和钻柱应力计算方法对地质参数、轨迹剖面、钻柱力学、水力参数和地面装备进行影响因素综合分析,不同钻机条件下和不同工况下超长水平段的延伸极限不同。剖面类型优选利于井间防碰和管柱安全下入,三维轨迹剖面钻柱力学所受应力强度是二维轨迹剖面的2倍,钻井液密度和黏度都将影响超长水平段的延伸。评价结果表明,在不考虑钻机能力的条件下,理论裸眼水平段极限为5840 m,而70钻机因钻深能力限制最大水平段延伸为3500 m,机泵排量越大,钻井液密度越低,延伸能力越长。

深层页岩气地质工程一体化井距优化——以威荣页岩气田为例

页岩气井距设计是气田开发技术政策设计的关键,关系到资源最大化利用,井距设计与地质特征和压裂工艺技术密切相关。威荣页岩气田开发方案初期设计400 m井距,随着产能建设主体压裂工艺由“控近扩远”向“密切割”工艺转变,微地震监测、压裂模拟以及动态分析均反映产建井井间储量动用不充分,现有井距需进一步优化。为进一步提高气田的储量动用及采出程度,实现气藏效益开发,采用地质建模—数值模拟一体化技术方法,开展了不同改造工艺的单井数值模拟研究,明确了改造工艺转变带来的单井储量动用状况差异;在单井研究基础上建立了“密切割”工艺下的井组数值模拟模型,结合技术、经济指标对开发井距进行优化。研究表明:在现在工艺及经济条件下,推荐威荣气田最优井距由400 m调整为300 m,20年末采出程度可从22%提高到28%。

川南威荣气田深层页岩气水平井钻头优选及应用

威荣气田地质条件复杂、地层老、可钻性差。分析前期钻头应用效果及存在的问题,结合建立的地层岩石可钻性剖面,应用钻头设计理论,优选适合的钻头型号,确定适合本区块的钻头关键技术:一开沙溪庙组~新田沟组地层适合攻击性强的5刀翼钢体PDC(聚晶金刚石复合片)钻头;二开陆相地层推荐使用耐磨性强的6刀翼胎体PDC钻头,海相地层以6刀翼钢体PDC为主,在部分高研磨性地层采用混合钻头;三开造斜段使用6刀翼、短保径定向PDC钻头,提高工具面稳定性;水平段使用5刀翼、长保径PDC钻头。现场应用表明,与前期平均指标相比,钻速提高1倍以上。

川南威荣页岩气田五峰组—龙马溪组页岩沉积相特征及其意义

以川南威荣页岩气田五峰组—龙马溪组典型取心井为例,基于岩心观察,有机碳测试、生物鉴定、现场含气量解析和测录井等资料开展了富有机质页岩微相划分。五峰组—龙马溪组一段沉积相主要为深水陆棚亚相,根据矿物组成不同可划分为6种微相:黏土质硅质、富硅生物、硅质黏土质、钙质黏土质、含钙富黏土和富黏土深水陆棚微相。纵向上,前4种页岩相带具有高有机质丰度(≥3%)、高孔隙度(≥5%)和高含气量特征(≥2 m ^3 /t),其中高有机质丰度为页岩气生成提供物质基础,同时生烃过程中产生大量的有机孔为页岩气赋存提供空间,尤其是富硅生物页岩脆性矿物含量高,具有高孔、高渗特征,工程上易于压裂,是页岩气富集最有利相带和页岩气勘探开发的甜点层段;横向上,这4种有利相带在威荣页岩气田的西区较厚,其勘探潜力优于东区。

唐代青海若干疑难历史地理问题考证

青海有不少疑难历史地理问题有待学者进一步考证解决。本文对唐代大非川驿、大非岭、威戎军、安人军、白水军等的现今位置作肤浅考证,以求正方家。

页岩气井多级压裂过程中地应力变化对套管载荷的影响

近年来,页岩气水平井多级压裂过程中的套管变形问题日渐突出,导致后续压裂施工发生大量丢段、弃段,严重影响了页岩气井产量。考虑到页岩气井变形点普遍分布在套管跟端位置,因此认为多级压裂过程中的应力累积可能是导致套管变形的主要原因,针对该观点对多级压裂过程中的近井筒地应力变化规律及其对套管载荷的影响展开研究。首先,统计分析了威荣区块套管变形形状特征和分布特征;然后以威荣M井为例,建立多级压裂数值模型,计算近井地应力随压裂级数的变化规律;在此基础上,以最后一级压裂段作为研究对象,建立套管-水泥环-地层组合体模型,研究不同地应力条件下套管载荷的大小。研究结果表明:在多级水力裂缝起裂和扩展过程中,多级压裂产生的诱导应力会对后续压裂段产生影响,导致近井筒地应力发生非均匀累积;随着多级压裂过程中地应力累积的影响,研究点处的套管等效应力逐渐增加。该研究成果可为多级压裂过程中套管完整性控制提供参考。

威荣深层页岩气田开发水平井测试选段技术研究

国内外成功开发的经验表明,压裂改造是实现页岩气开发的重要步骤,而测试选段是压裂改造前期工作中最为关键的一步,选段好坏决定着压裂改造的效果。以威荣页岩气田平台井为研究对象,根据前期评价井和后期开发井基础资料的特征,结合测试选段原则,对后期开发井的选段思路进行深化,并从轨迹、地质、工程、裂缝预测四大方面对开发井资料进行合理利用,形成以轨迹穿行评价、地质参数评价、工程参数评价、裂缝预测、综合分段"五步法"的页岩气水平井地质—工程一体化测试选段技术。使用该项技术开发井的测试无阻流量较前期评价井提高1~2倍,节约40%方案时间。现场试验表明,该技术对提高深层页岩气的效益开发具有一定的借鉴。

基于X射线荧光元素录井的深层页岩气精准地质导向技术

川南威荣页岩气田深层页岩气水平井钻井过程中,准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态的难度很大。为此,利用X射线荧光(XRF)元素录井数据建立了三端元图版、元素交会图版和元素三维显示图版,以及岩石密度、含气量等评价参数的定量计算模型。根据三端元图版卡取入窗前的重要标志层,利用元素交会图版指导水平井准确入窗,通过元素三维显示图版判别水平段钻头穿行状态,利用岩石密度、含气量等评价参数指导水平井井眼轨道优化,形成了基于X射线荧光元素录井的精准判识目的层及钻头穿行状态的地质导向技术。该技术在威荣页岩气田18口页岩气水平井进行了应用,靶体平均钻遇率达到98.06%。研究表明,基于X射线荧光元素录井的精准地质导向技术能够准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态,提高优质储层的钻遇率。

直面历史的苦难叙事与反思——姚维荣《沧桑岁月》论析

《沧桑岁月》是《姚维荣文集》中分量最重的一部,也是作者心血凝成的精华之果。全书内容主要包括"艰辛岁月的苦难叙事、苦涩婚恋的沉重书写、血泪历史的无畏反思"三个方面,展示了作者直面历史、深刻反思的勇气,具有珍贵的文学价值和史料价值。

测井评价技术在威荣深层页岩气田中的应用

页岩气储层的岩性、物性、含气性等特征与常规油气藏相比有明显的不同,因此,传统的常规测井技术和解释评价方法不能完全适用。针对威荣深层页岩气田储层地质特征和测井技术系列,在分析龙马溪组页岩储层测井响应特征及"六性"关系研究的基础上,运用"岩心刻度测井"技术以及岩石物理最优化体积模型和回归分析等技术方法,开展了页岩储层地质和工程参数的测井计算方法研究,形成了威荣深层页岩气储层关键参数的计算方法并建立页岩储层测井识别标准,在威荣深层页岩储层评价中取得了较好效果。

威荣深层页岩气储层精细评价方法及应用

针对威荣页岩气田五峰组—龙马溪组一段页岩储层纵向非均质性强、精细评价难度大的问题,在深入研究威荣深层页岩气储层特征及主要影响因素的基础上,优选TOC(总有机碳含量)、含气量、有机孔占比、脆性矿物含量、黏土矿物含量、脆性指数及水平应力差异系数作为储层评价的关键参数,采用灰色关联分析法对储层品质进行定量化表征。研究结果表明:(1)通过计算评价参数与储层品质的关联度,明确含气量是指示优质储层的首要参数;(2)通过计算储层品质综合评价指标(Q),可将储层划分为4个等级,A级储层主要为生物硅质页岩和含钙-黏土质-硅质页岩,与目前水平井靶窗位置一致,研究成果与开发实践具有较高吻合度。该方法实现了多因素影响下储层品质的精细评价,为明确优质页岩储层提供了依据,对同类型气藏的评价与开发具有借鉴意义。

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:①威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;②针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了“超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量”工艺、“分段多簇射孔优化+大排量”及“缝口暂堵转向”技术、“大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂”工艺和“连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送”的套管变形井压裂改造技术;③将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×10^4m^3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。