致密砂岩气藏储量难动用影响因素及开发对策

致密砂岩气藏复杂地质特性和特殊渗流机理造成相当一部分储量难以得到有效动用。以川西新场气田Js¹₂、Js³₂气藏为例，在大量室内实验及现场试验的基础上，对致密砂岩气藏渗流机理进行了深入的研究，认为水锁效应、应力敏感伤害、启动压力效应是影响储量难以动用的主要影响因素。目前的生产压差为10MPa，远大于合理的生产压差7MPa，造成较严重的应力敏感伤害；压裂过程中水锁效应则导致压裂液返排率低，压裂液滤失带启动压力高，气相渗透率低，制约了压裂开发的效果。以低伤害为核心，高效返排为手段的大型加砂压裂技术、多层压裂合层套采技术、水平井及水平井压裂技术是开发新场气田Js₂¹、Js₂³气藏难动用储量的主要技术手段。     

川西地区侏罗系浅层气勘探配套技术研究

川西侏罗系浅层气丰富,属河流—湖泊三角洲沉积体系的构造—岩性圈闭次生气藏。储层以河口坝和分流河道砂体为主,砂体小而多呈透镜状、敏感性和非均质性强,单井自然产能低,属非常规致密型气藏。经反复试验、攻关,深化了气藏内在规律的认识,形成了一系列针对性强的勘探配套综合技术:即以岩性识别、油气水判识为核心的测井评价技术;以地震有井约束反演为主的砂体、含气砂体定性—定量的储层预测技术;减小伤害、保护油气层的欠平衡钻井技术;旨在提产增效的低温破胶压裂液体系的加砂压裂储层改造技术等。此套技术用于白马庙蓬莱镇气藏,使气井成功率从40 %提高到80 %;用于川西侏罗系浅层,3 年钻井61 口,获气井44 口,成功率77 % ,发现了白马庙等两个气田和5 个含气构造;提交探明储量268. 72 ×10⁸ m³ ,控制加预测储量1 463. 31 ×10⁸m³ 。在储层改造上也取得了显著成效,单井产能成倍或数十倍的增加。     

裂缝性油藏高效压裂技术研究与应用

裂缝性油藏中天然裂缝的存在使得液体滤失量大, 人工裂缝延伸扩展规律复杂, 压裂施工砂堵率高,如何提高该类油藏压裂效果是油藏改造领域的重大难题。针对乾北—大情字井地区裂缝发育程度, 压裂引起的储层污染等进行分析并开展高效压裂技术研究, 基于天然裂缝分布规律分析和油藏两个水平主应力差值与裂缝延伸净压力的关系, 提出了实现支撑天然裂缝的条件和工艺技术措施; 综合分析了压裂过程的伤害因素, 研发出能有效降解压裂液残渣的中高温生物酶破胶剂。研究成果在乾北—大情字井地区 16 口井应用, 增产效果明显, 为裂缝性油藏压裂改造提供了新思路。     

预测气井临界携液产量新方法及应用

针对气液比大于1400m³/m³的气井临界携液产量计算公式存在的修正系数问题,在假设气井井筒中的液滴为扁平形,考虑曳力系数与雷诺数（1.0×10³~2.2×10⁵、2.2×10⁵~1.0×10⁶）关系的基础上,结合经典力学建立了气井高气液比携液的临界产量新公式。从理论上解释了人们对临界携液产量模型理论公式是否需要提高20%所产生的争议。使临界携液产量模型在理论上更加完善,并与现场实际更加吻合。     

有机硼交联HPG压裂液超低温破胶剂室内研究

对埋藏浅,油层温度低的油藏进行压裂改造,需解决压裂液低温破胶水化的问题。采用活化剂来提高过硫酸铵(APS),酶,胶囊破胶剂的低温破胶能力。通过对有机硼交联的羟丙基瓜胶(HPG)压裂液低温下破胶后粘度损失率的测定,筛选出用于50℃下的APS/活化剂破胶系统及胶囊破胶剂。结果表明:在APS/活化剂破胶系统的作用下,采用有机硼作交联剂的HPG压裂液在较低温度条件下能彻底破胶水化。     

磷酸酯/Fe3+ 型油基冻胶压裂液性能研究

针对磷酸酯/Al3+ 交联的油基压裂液交联速度慢，交联剂溶解性慢、稳定性差和价格高等缺点，首次对磷酸酯/Fe3+ 交联的油基压裂液体系进行了研究。通过对铁交联剂体系的优化，筛选一种磷酸酯/Fe3+ 交联的新型交联剂体系，并对磷酸酯/Fe3+ 油基冻胶压裂液性能进行了评价。结果表明：采用30%Fe2(SO4)3+15% 二乙醇胺+55% 水制备的新型交联剂体系，直接与磷酸酯混合即可形成油基冻胶，其性能不受放置时间的影响，交联速度快，成胶性能好，10 min 就可达到最大黏度；压裂液的抗温抗剪切性能高，与常规铝交联剂体系比较，压裂液成胶速度提高了20 倍，压裂液的抗温能力由原来100 ℃提高到135 ℃，并且压裂液的破胶性和滤失性等性能均能达到压裂施工的要求。     

压裂液滤失的二维数值模拟

结合油藏工程和数值模拟技术,根据压裂施工过程中滤失的压裂液在地层中二维流动和压裂液为非牛顿型流体的实际,建立了非牛顿型压裂液的二维动态滤失模型,用数值方法求解,并将计算结果与一维模型结果进行对比分析。计算表明:仅考虑压裂液垂直于裂缝壁面一维流动所计算的滤失速度会偏小,并且这种差值会因地层渗透性的增加而加大。二维方法由于考虑了压裂液的非牛顿特性和二维流动,其结果也比一维模型更符合现场实际,可以减少压裂施工的风险,提高压裂设计的可靠性。     

微胶囊固体硝酸酸化液实验研究

固体硝酸酸压是近年来新发展起来的酸化技术,借鉴水力压裂微胶囊延迟破胶技术,先将固体硝酸微胶囊化,再用水基液携带固体酸颗粒带入地层裂缝,在裂缝中释放出H⁺,对地层实现深     

压裂液强制返排中支撑剂回流理论及应用研究

对于低渗致密储层,压裂施工结束后常采用压裂液强制返排技术,支撑剂是否回流是该技术成功与否关键性的评价标准。针对目前支撑剂回流机理研究的局限性,详细分析了支撑剂运移回流的物理过程,通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析,建立了支撑剂回流的运动模型和起动模型。计算结果表明：注入的最后一段支撑剂在停泵后瞬间就在裂缝口停下来,支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将支撑剂起动;在强制返排的过程中,先用小油嘴放喷返排,然后换用较大油嘴,既能及时把压裂液排出地层,又能较好地防止支撑剂回流。为定量选择放喷油嘴直径提供理论依据,优化返排工艺。     

AMPS抗盐弱凝胶的研究

采用AMPS系列聚合物和活性酚醛交联剂，在总矿化度为1×10⁵mg/L、二价阳离子Ca²⁺和Mg²⁺的质量浓度为2000mg/L以及温度为85℃条件下，通过室内弱凝胶成胶实验，研究了高矿化度下聚合物类型、聚合物浓度、交联剂浓度及总矿化度对弱凝胶成胶性能的影响。实验结果表明：AMPS共聚物的磺化度是影响抗盐弱凝胶性能的主要因素，高矿化度有利于AMPS共聚物与酚醛交联剂形成弱凝胶体系；聚合物质量浓度越高，形成的弱凝胶粘度越高且稳定性越好；交联剂质量浓度过高，弱凝胶的稳定性有所下降。     

胶囊破胶剂的介质分散分相法制备研究

针对压裂施工过程中破胶过早的问题，以过硫酸铵为芯材，选用适宜的聚合物为囊衣材料，采用分散分相法制备胶囊破胶剂。通过比较，确定了聚乙烯醇（PVA）和乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）为较好的囊衣材料，通过正交实验研究了两种胶囊破胶剂的制备工艺。结果表明：搅拌速率、温度、衣材与囊芯的质量比、衣材溶液和分散剂的质量分数对胶囊破胶剂性能有较大影响。制备PVA胶囊破胶剂的最佳条件为:温度25℃，搅拌速率270r/min，衣材与囊芯的质量比2:8，分散剂用量为1%；制备EVA胶囊破胶剂的最佳条件为:温度25℃，搅拌速率300r/min，衣材溶液和分散剂的用量为5%和2%。     

新型交联酸液体系的研制及其应用

针对滩坝砂低渗透油藏渗透率低、储量规模大、储层物性差、非均质严重、层间差异大等地质特点，研制了新型地面交联酸液体系，通过室内交联和破胶实验，筛选出了能在强酸性条件下交联，成本较低的稠化剂和交联剂，并配制了交联酸进行室温成胶和破胶实验，确定了室内最优的交联比和聚合物黏度，加入添加剂配制成交联酸体系，分别进行成胶、破胶、缓蚀、助排、耐温实验。新型地面交联酸液体系具有高黏度、低滤失，低酸岩反应速度，更大改造半径等优点，在滨10X1 井应用取得良好增产效果。     

用于压裂液的胶囊破胶剂性能评价

胶囊破胶剂是近年发展起来的一种新型破胶技术。它是以一种或多种常用的破胶剂为囊心,表面裹上一层防水的囊衣材料而形成的微小胶囊,具有延缓释放破胶剂的特点,在压裂作业中可高浓度使用而不影响其它流变性能。简述了胶囊破胶剂技术的现状、类别、特点,并选用国内外的部分胶囊破胶剂样品进行了室内性能评价实验。     

卫2块气顶底水油气藏剩余油分布研究

针对卫2块气顶底水油气藏的地质特征,应用地质建模软件建立起构造模型、储层模型,展现出气顶底水油气藏的构造和储层特点,通过建立不同的油层、水层、气层物性解释图版,应用地质统计学方法精确计算出储层非均质参数,描述了该断块储层的非均质特征。在此基础上,应用VIP数模软件描述了剩余油分布特征,讨论了气顶底水油气藏剩余油的分布特征,认为剩余油主要分布在注采系统局部不完善区、未注水的弹性区、未受油水井控制的储量损失区;而剩余气则主要集中在北部地区和顶部砂组。根据所提出的剩余油气分布认识,进行了治理方案部署,经实施后取得了良好的效果,平均年增油2.3×10⁴t,年增气0.2×10⁸m³,年综合递减减缓2.1%。实现了油气同时高效开采。     

压裂液用纤维类物质的研究进展

从纤维素衍生物用作压裂液增稠剂和纤维材料在压裂液中的应用两方面讨论了压裂液用纤维类物质的研究进展。分析认为：压裂液用纤维类物质包括纤维素衍生物和纤维材料两种，前者主要用作增稠剂，曾用于水基稠化或冻胶压裂液；后者作为支撑剂增强材料，已成为一个研究热点，国外已进行了深入研究并在油气田获得较多应用，国内也作了少量先导性试验。国内外的研究与应用表明：加纤维压裂液通过机械方法悬浮和输送支撑剂，低黏度下即有较好的携砂性能；返排时，纤维材料分散在支撑剂中形成空间网状结构，能有效地防止支撑剂回流，压后无需关井即可大量排液，返排效率可进一步提高；纤维材料的加入有利于优化裂缝尺寸，形成的人工导流通道更有效，压后增产效果显著；纤维材料可用于出砂、低渗油气藏的开发。     

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。     

鄂西渝东地区震旦、寒武系天然气成藏条件

鄂西渝东地区预测震旦系、寒武系天然气资源量为1.42×10¹²m³,勘探前景广阔。通过系统地对天然气成藏条件的分析,认为下寒武统泥岩是主力烃源岩,具有良好的生烃潜力;指出有利的沉积相带、古岩溶作用和裂缝的沟通作用形成了震旦系灯影组、下寒武统石龙洞组两套优质储层,同时具有良好的区域盖层和保存条件,并结合烃源岩、构造和古隆起演化将鄂西渝东地区震旦系、寒武系天然气成藏过程划分为三个阶段：以岩性（古岩溶）-地层型油气藏为主的加里东期-海西期;以构造型油气藏为主的印支期-燕山早期;燕山晚期-喜马拉雅期为油气藏调整定型期。在此基础上结合已钻井资料分析,认为鄂西渝东地区成藏条件优越,石柱复向斜应为近期“下组合”天然气勘探的主战场,建南构造圈闭规模大、类型好,是钻探的最有利目标。     

基于不确定理论的压裂压后综合评估技术

水力压裂是油气藏增产的重要措施, 压裂工艺技术发展、 应用至今, 还没有一种方法能够既经济又准确地评估水力裂缝。针对现有各种评估技术 （直接诊断技术和间接诊断技术） 评估结果具有多样性、 不确定性以及技术本身的不成熟性等不足, 探索了压后综合评估技术; 对有关压裂参数 （裂缝长度、 裂缝宽度、 裂缝高度、 压裂液综合滤失系数、 裂缝导流能力、 裂缝闭合压力等） 提出了基于不确定理论的综合评估模型及求解方法。由于综合了各种技术的评估结果 （确定、 模糊和灰性的信息） , 最终可获得客观的评估结果。实例表明该模型是有效的和实用的。     

煤层气井产气量控制因素分析

结合沁水盆地东北部和顺区块煤层气井排采经验，分别从地质因素（构造位置、陷落柱、断层等）、工程因素（水力压裂的缝高控制、裂缝半长等）和排采因素（排液速度、套压控制、停电停抽等）三个方面探讨了该区块煤层气井产气量的控制因素。研究发现：该区块煤层气井产气量受构造位置的影响较大，与陡坡带的距离和煤层含气量呈现明显的相关性；区块高构造部位水力压裂易出现压开含水层及井间压窜现象；见气时套压的控制与产气量具有一定规律，套压小于0.5 MPa 开井产气，效果最差，套压0.51.0 MPa 开井产气，效果次之，套压大于1.0 MPa 开井产气，效果最好。     

水力压裂优化设计方法研究

综合根据施工规模预测压裂效果和根据增产要求设计施工规模的两种设计思想体系,将裂缝三维延伸模拟技术应用于压裂施工设计,提出了从地层条件出发、以最佳的压裂效果为目标的水力压裂优化设计方法,通过不断地自动调整各段压裂液体积、地面加砂浓度、支撑剂类型和粒径等施工参数,设计出最优的施工方案,并在此基础上,采用Visual Basic语言研制了一套Windows环境下的三维压裂优化设计软件,在现场应用中取得了令人满意的施工效果。