临兴地区煤系多层合压工艺方案优化研究

【目的】鄂尔多斯盆地东缘临兴区块含煤地层具有多层系交互赋存、纵向薄层(夹层)发育的特点,多层合压是实现煤系气经济高效开发的必然要求。多储层合压成功的关键取决于裂缝高度能否达到预期效果。当前裂缝垂向伸展距离和裂缝形态不明,裂缝高度预测与实际高度存在较大偏差,对增产储层体积有很大影响。【方法】通过室内实验测量煤层顶底板地应力,以上下部地层破裂压力为基础,结合现场测试数据与临界缝长公式所反映的裂缝形态,对一层煤层、上部煤层/下部砂岩、上部砂岩/下部煤层、煤层/砂岩/煤层4种模式下的合层压裂方案进行分析,提出改善裂缝形态和压裂效果的工艺优化措施。【结果和结论】结果表明:多储层合压时,以煤层起裂可利用上下部地层应力遮挡的优势,通过控制裂缝高度,增加煤层中裂缝长度;当砂岩为主要改造层位时,压裂目标以在砂岩层中造长缝、提高裂缝导流能力为主。压裂参数计算结果与现场压裂实例均表明,裂缝在缝高方向扩展明显,有必要对压裂工艺及参数进行调整,在压裂设计时根据多地层合压的需要,进行压裂液量的优化,保证缝长增量大于缝高增量。研究成果可为多层合压时各层应力计算、合压的判断依据与条件、起裂层位的选择以及不同组合地层压裂液量的设计提供一定理论依据。

多层致密油气藏分层压裂井裂缝非均匀导流能力试井分析方法

压裂直井和多级压裂水平井是致密油气藏目前研究的主要井型,鲜有研究多层致密油气藏分层压裂井合采时非均匀导流能力裂缝参数解释问题。针对多层致密油气藏分层压裂工艺,摒弃致密储层传统压裂缝导流能力均匀的假设,考虑分层压裂缝扩展差异性引起的压裂缝导流能力不均匀现象,通过Laplace空间变换、Duhamel叠加原理和Stehfest数值反演方法,建立了具有非均匀导流能力压裂缝的多层致密油气藏分层压裂试井分析模型,研制了识别多层致密油气藏分层压裂井流动特征的试井分析图版,分析了井筒储集系数、裂缝表皮系数、压裂缝导流能力分布特征、储层物性等对油气渗流规律的影响。结果表明:多层致密油气藏分层压裂储层的油气渗流可分为5个阶段,早期流动阶段受井筒储集系数和裂缝表皮系数影响,中期流动阶段受压裂缝长度及导流能力控制;在相同生产压差下,增大各层压裂缝长度和导流能力有利于提高油气井产量;忽略压裂缝导流能力和压裂缝扩展的非均匀现象,将低估压裂缝区域压力损耗、高估压裂生产井早期产能。通过实例井试井解释,获取了各层裂缝参数。

薄—中厚煤层群煤层气井高产的地质与工程协同控制技术——以贵州织纳煤田文家坝区块为例

中国西南地区煤层气资源量十分丰富,且主要赋存于上二叠统煤系薄—中厚煤层群中,贵州地区虽然有近10年的煤层气规模化试采与探采工程实践,但仍存在低产井、低效井比例偏高的问题。为了推进贵州地区薄—中厚煤层群煤层气高效探采工作,在系统梳理织纳煤田文家坝区块地质条件、煤储层特征、开发工艺与开发效果基础上,分析了煤层气井高产及井间产气差异的地质控制因素,探讨了地质适配性分层压裂与合层排采技术。研究结果表明:①薄—中厚煤层群具有埋藏浅、含气性好、渗透率较高、储层压力欠压—正常的特征;②煤层气井高产既受阿弓向斜轴部构造应力集中、水力封堵作用下煤层气富集影响,同时也与浅埋藏条件下煤储层原始渗透性较高有密切关系,区内断裂构造与水文地质条件共同导致了丛式井组内井间产气效果差异;③应根据丛式井压裂煤层靶点间距及导水断层距离合理控制水力压裂施工规模,注前置液造缝阶段快速提升注入排量并非连续段塞增大裂缝延伸长度,注携砂液支撑阶段阶梯式连续加砂有效支撑裂缝;(4)长期维持小于0.5 MPa的低套压合层排采条件,缩短憋压持续时间,延长提产持续时间以提高稳产前的压裂液返排率,保证排采过程连续性以避免储层伤害,产气量提升阶段主动缓慢暴露上部产层。结论认为,文家坝区块具备煤层气探采的有利储层条件,浅埋藏背景下的煤储层特征及井区构造、水文条件共同影响到煤层气井的产气表现,选择与煤储层特征相匹配的分层水力压裂、合层排采工艺对提高煤层气采收率具有促进作用。

煤系“三气”共采产层组压裂裂缝扩展物模试验研究

硬脆性砂岩、页岩储层与塑性的煤层组合开发时,层间应力差、岩性差异、界面性质等因素会对水力裂缝扩展产生较大影响,复合储层人工裂缝扩展规律存在认识不清的难点,给储层改造方案的合理设计带来了难度。基于此,选取鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然露头岩石进行不同岩性组合,开展室内大尺寸真三轴水力压裂物理模拟试验,研究不同地应力差、弹性模量差异、煤岩割理等参数对水力裂缝起裂及扩展的影响。结果表明：水力裂缝起裂方向受地应力条件及近井筒天然弱面共同控制;当应力差在4～6 MPa时,既能保证裂缝穿透界面,又能保证高效沟通煤岩中天然弱面形成网络裂缝;层间弹性模量差异越大,缝内流体压力越高,穿透界面时释放的压力脉冲有助于激活煤岩中的微裂缝形成复杂的裂缝网络。水力裂缝在煤岩中的扩展路径受割理影响较大,易发生转向或者分叉扩展;水力裂缝穿透界面时压裂曲线存在明显的2次憋压,沟通煤岩割理过程中压裂曲线上下波动明显。研究复合储层水力裂缝起裂及扩展规律可为油田现场预测裂缝形态以及优化泵注程序提供参考。

缝洞型碳酸盐岩气藏多层合采供气能力实验

在孔隙型、孔洞型和缝洞型岩心CT扫描、压汞资料分析储集层微观孔隙结构特征的基础上,建立多层合采物理模拟实验模型,研究了层间非均质性、生产压差、含水饱和度和水侵等因素对供气能力的影响,并采用Eclipse软件建立多层合采径向流模型对实验结果进行了验证。研究表明:缝洞型储集层渗流能力强,前期产气贡献大,孔洞型和孔隙型储集层渗流能力较弱,产气贡献主要体现在中后期;储集层渗透率的绝对大小影响自身的产能贡献率,相对大小影响多层合采总采收率;合理的生产压差下各类储集层之间可以达到"动态补给平衡"供气状态;缝洞型储集层产气能力受边底水影响较小,但会优先见水并封堵其他储集层,大幅降低合采供气能力与采收率。

潘庄煤层气井分压合采技术及其应用分析

为了查明潘庄煤层气分压合采井的主控因素和适用条件,选用了潘庄区块生产达五年以上的分压合采井为研究对象,通过对储层地质特征、水力压裂施工参数和排采数据的整理分析,探讨了分压合采井成功实施的地质和工程因素。研究结果表明,煤层气合采井成功的关键是压裂裂缝在煤层中充分扩展,控制裂缝的缝高,避免煤层与顶底板含水层在近井地带发生水力联系;各煤层的原始储层压力、临界解吸压力相匹配时或相差不大时,通过坚持"连续、缓慢、稳定"的排采方针,合层排采会取得成功。

延川南地区2号和10号煤层分压合采的可行性研究

鄂尔多斯延川南地区发育低渗、多层煤层气藏,主力煤层为2号和10号煤层,分层压裂合排采气(以下简称分压合采)是制定开发规划时的首选方案之一。基于延川南地区煤层气井的实际生产资料,并结合煤层气井的产气特点,论述了延川南地区2号和10号煤层分压合采的影响因素及可行性,研究认为,煤层压力与压力梯度、解吸能力、层间距、上下围岩岩石性质、水文地质条件、原始渗透率及压裂后渗透率等是分压合采提高煤层气井产能的控制条件。最终,提出了该地区2号和10号煤层分压合采适合基本地质条件,优选了有利区域。

Y241型封隔器分压管柱可靠性分析

水力锚砂卡是造成长庆气田采用Y241型封隔器分压合采管柱起钻成功率偏低的主要原因之一。针对这一问题,在去掉Y241型封隔器分压合采管柱下封隔器水力锚的基础上,对管柱进行了可靠性分析,为优化Y241型封隔器分压合采管柱结构提供了理论依据。

苏14井区多薄层分层压裂改造技术研究

针对苏14井区储层低压、低渗、非均质性强的地质特点,开发先导性试验中大规模压裂沟通砂体效果不明显,增产效果不显著,以及80%以上的井钻遇盒8上、盒8下和山1等多层的实际,采用分层压裂沟通多个储层、合层开采提高储层储量纵向的动用程度,达到了提高单井产量,实现经济有效开发的目的。

玻璃纤维针织物增强聚丙烯复合材料的拉伸性能

本文通过实验对由GF/PP复合纱制得的玻璃纤维针织物增强聚丙烯复合材料的拉伸性能进行了研究。拉伸应力-应变曲线研究表明,玻璃纤维针织物增强聚丙烯复合材料的拉伸应力-应变曲线与纯聚丙烯的形状相似,且玻璃纤维针织物的加入确实提高了纯聚丙烯的拉伸性能;对断裂面进行的研究表明,研究中的复合材料的纤维/基体界面结合情况良好。

海拉尔贝16井压裂合采原油分层产能的贡献

探井分层测试原油产能多数采用MFE技术等机械测量方法 ,但由于某些探井在分层测试与合采时使用了不同的求产方法 ,MFE技术等无法获得合采时的分层产能贡献 ,而搞清不同求产方法的分层产能状况 ,对于认识区域地层特征、增加产能等具有重要意义。海拉尔贝 16探井压裂合采原油 ,采用烃指纹毛细管气相色谱检测技术、原油配比实验和数学模拟计算 ,测定了贝 16井压裂合采所获得 12 5t/d工业油流的 3个分层贡献 ,为探井试油合采分层求产和原油开发动态监测分层产能状况、合理增产开辟了地球化学新方法。

苏里格气田致密砂岩气藏多层分压开采面临的难题及对策

鄂尔多斯盆地苏里格气田发育二叠系山西组、石盒子组等多套含气层系,具有“一井多层、单层低产、横向非均质性强、渗透率低、压力低、丰度低”等特征,是典型的致密砂岩气藏。虽然历经多年的勘探开发,对该气田的地质认识不断深化,工艺技术创新发展和技术思路不断完善推动了该气田的规模上产,但随着勘探开发工作的持续推进,储层条件更加复杂,对多层分压开采技术提效降本提出了新的挑战。为此,在回顾总结苏里格气田多层连续分压开采技术发展历程的基础上,首先分析总结了攻关取得的认识与启示,认为目前已形成的机械封隔器分压和套管滑套分压两套主体分压技术是经济有效开发该气田的关键技术,压裂作业效率提高1倍以上,应用效果良好。进而把该气田开发面临的技术挑战归纳为“多层动用不充分、钻采工艺不满足气井全生命周期效益开发需要、分压工艺难以兼顾上古生界与下古生界气藏叠合开发需要”。最后结合苏里格气田的开发形势,探讨了解决上述难题的对策以及气藏多层分压开采技术的发展方向:①加强与井网匹配研究,提高储量动用程度及最终采收率;②优选改造层位,优化分压技术,提升多层动用开发效益;③系统优化钻采工艺技术,建立全生命周期小井眼提效降本新模式;④攻关适应于上、下古生界储层分压合求技术,以满足上、下古生界气藏叠合开发的需求。

基于生产测井的多层试井解释技术

致密砂岩气井为了获得工业产气量,常常采取多层分压合采措施,常规试井解释由于采用平均化的单层试井解释模型,容易造成解释结果无法反映各个产层的真实信息。为此,基于鄂尔多斯盆地致密砂岩气田某井4个产层分层压裂后开展的268 h的压降测试、468 h的压力恢复测试和生产测井数据,采用单层试井解释模型和多层试井解释模型分别对其进行解释,其中多层试井解释模型结合生产测井解释成果引入分层产量数据作为新增约束条件,对多层合采气井进行精细试井解释。结果表明:(1)3种单层试井解释模型均等同于将该井4个层位的参数平均化,各项指标均拟合较好,反映了单层试井解释模型具有多解性;(2)多层试井解释录入各层储层物性参数,并引入分层产量作为拟合约束条件,其压力及压力导数双对数曲线拟合、单对数曲线拟合、压力史拟合和分层产量拟合均较好,能够获得各层的表皮系数、裂缝半长、渗透率及边界等数据。结论认为,采用多层试井解释模型降低了合采气井试井解释结果的多解性,定量评价了各储层的参数,为类似储层的针对性措施和动态描述提供了参考。

分层压裂合采工艺应用研究

对于多层系复合气藏 ,为提高单井产能 ,可采用分层压裂合采工艺。通过对该工艺的管柱结构及有关技术参数的详细介绍 ,提供了对于同压力系统的相邻气层采用一次管柱进行分层压裂合采工艺。应用实例说明该工艺工具简单、通用性好 ,克服了以往工艺技术存在的施工次数多。

长庆气井分层压裂合层开采工艺技术研究

长庆气田上下古多套含气层系，为了充分动用多个含气层段、提高单井产量，开展了气井分层压裂合层开采技术攻关。本文综述了长庆气井分层压裂合层开采一体化完井管柱的可行性及必要性，通过各种机械封隔工艺优化分析对比，提出了Y241可洗井封隔器分层改造合层开采一体化完井管柱（可满足三层）。经过100多口井现场应用表明，该技术分层改造可靠、施工简单、作业及排液速度快，对储层伤害低，降低了气田开发成本，对低压低产多层系气田开采具有一定技术借鉴或指导作用。

Y241分压合采管柱简化理论研究与实验

水力锚砂卡是造成长庆气田采用的Y241封隔器分压合采管柱起钻成功率偏低的主要原因之一。针对这一问题，从简化Y241封隔器分压合采管柱下封隔器上的水力锚入手，对管柱受力进行了分析，并通过实验验证，为优化Y241分压合采管柱结构提供一定的理论依据。

煤成(层)气资源综合开发中的合层压裂可行性评价

针对临兴—神府示范区煤(成)层气资源纵向上岩性叠置、多层系交互赋存、薄层/夹层发育的地质赋存特征,及薄互层、接触或邻近产层间单层压裂可改造性差的技术难题,提出了适用于煤成(层)气资源综合开发的合层压裂工艺理念。采用数值模拟方法,通过分析产层间界面胶结强度、界面倾角、层间应力差、压裂施工排量等因素对合层压裂裂缝扩展的影响,优化了压裂施工参数,优选了适宜于合层压裂工艺的储层条件,并基于岩石破裂和界面断裂准则,综合考虑煤体结构、界面力学与储层应力场等因素,建立了煤成(层)气储层合层压裂可行性的多级评价模型。

临兴区块煤系地层多层合压可行性研究

针对煤系地层多层合压时煤与砂岩、页岩的差异较大,裂缝扩展针对煤系地层复杂,裂缝形态变化不可预知等问题,通过室内实验测量煤层顶底板地应力,建立多层有限元反演模型,进行煤层地应力反演计算,对不同类型地层合压的可行性进行分析。结果表明:反演计算结果误差小于5%,可信度较高;多层合压穿层条件为:裂缝为垂直缝、破裂压力相差小于5MPa、合压层相差小于18~20m;多储层合压时,上部储层条件较好,尽量避免压开下部煤层;下部煤层起裂时,支撑剂主要支撑下部煤层,对于上部地层而言,支撑效果相对差;煤层在上部,砂岩气层在下部,从煤层起裂可利用应力遮挡作用,增加在煤层中缝长。

高煤阶煤层气开发工程技术的不适应性及解决思路

为了解决煤层气开发普遍存在的区域储层变化复杂、不同地区工程技术的适应性差异大等问题,基于沁水盆地高煤阶储层的横向变化特征,分析研究了以往煤层气开发中工程技术的应用效果,结合大量室内实验及现场实践,提出了一整套以疏导式开发理念为核心的煤层气开发工程技术思路,形成了以可控水平井和疏通式煤层改造工艺为主体的技术系列。现场应用效果良好,可控水平井钻井周期缩短20%~30%,钻井成本降低30%~50%,直井疏通式改造平均单井日产气增加大于500 m^3/d,有效提高了煤层气开采效益,为今后煤层气高效开发提供了理论与技术支撑。

K344气井不动管柱分压合采工艺技术

针对苏里格气田"低渗、低压、低丰度"的特点,对苏里格气田苏10区块的储层地质条件分析,得出苏10区块储层具备分层压裂条件,并开发应用了K344气井不动管柱分压合采工艺技术。现场试验表明,该技术可实现一趟管柱分多层压裂施工,以及压裂后合层开采,且工艺施工方法简便、成功率高、安全可靠,在苏里格气田苏10区块现场推广应用204口井,见到了较好的应用效果。