川西须家河深层裂缝性气藏压裂理论与应用技术研究

论文摘要

须家河组气藏是西南油气田分公司“十一五”期间乃至中远期天然气储产量增长的后备基地,是西南油气田分公司二十一世纪能源接替的重要领域。川西须家河组储层孔隙空间以溶蚀孔、裂缝为主,普遍具有低孔、低渗、高含水饱和度、小孔、细喉、高中值压力、不均质性强等特征,属典型的致密/超致密裂缝～孔隙型储层,必须采取有效的增产措施提高低渗区储量动用程度。川西须家河地区存在多种因素致使水力加砂压裂改造的难度很大:储层天然裂缝发育,多裂缝滤失严重;储层岩性细砂岩细粒,硅质胶结较硬,岩石杨氏模量高,地层破裂压力大;储层埋藏深,压裂时管路摩阻大,造成施工压力大等等原因,均可能会受施工压力的限制而无法提高排量导致压裂施工失败。本文针对川西须家河深层致密裂缝性气藏的压裂理论与应用技术研究进行了系统研究,取得了以下主要成果:(1)综合运用岩石力学、弹性力学等理论,建立了泥浆造壁伤害后储层裸眼完井和射孔完井的井壁应力场模型,为致密气藏高破裂压力储层破裂压力预测提供了理论计算方法。(2)通过对PLB区块单井静态和动态岩石力学参数的测试,结合压裂施工资料,建立了该区块岩石力学动静态相关关系式和分层地应力力学模型,得到了单井纵向应力剖面。(3)通过实验对单矿物与常规砂岩酸化酸液体系的反应机理和泥浆浸泡对岩石力学参数的影响研究,运用岩石损伤原理建立了预测酸处理后岩石破裂压力的定量计算模型,能较准确地预测该区块储层的破裂压力(误差＜10%)。(4)系统阐述了多裂缝的形成机理及多裂缝的消除技术,并结合川西须家河的地质特征和工程实际,研究了须家河气藏多裂缝的形成机理和包括支撑剂段塞、压裂材料选择、施工参数优化在内的多种降滤失与多裂缝防治的压裂工艺技术。(5)依据须家河气藏储层物性条件,提出了须家河气藏压裂液体系的性能要求,通过室内实验优选了中高温低摩阻压裂液添加剂,并对优化、调试的压裂液体系进行了综合性能评价;通过实验测试优选了不同类型和不同粒径配比支撑剂,为有效提高川西须家河深层气藏加砂压裂成功率提供了新的思路。(6)研究成果应用于川西PLB气藏加砂压裂改造并首次取得了成功。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地层破裂压力预测模型研究现状
• 1.2.2 分层地应力剖面研究现状
• 1.2.3 降低地层破裂压力现状分析
• 1.2.4 多裂缝的识别与防治研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 主要研究成果与发展
• 1.4.1 主要研究成果
• 1.4.2 主要发展
• 2 深井地层应力剖面与破裂压力预测技术研究
• 2.1 裸眼完井破裂压力
• 2.1.1 井壁上的应力状态
• 2.1.2 裸眼完井的破裂压力
• 2.2 射孔完井的破裂压力
• 2.2.1 射孔井及孔眼周围应力分布
• 2.2.2 射孔井的破裂压力
• 2.3 存在污染的储层破裂压力预测研究
• 2.3.1 钻井泥浆对储层的伤害实验研究
• 2.3.2 存在污染的裸眼完井破裂压力预测模型
• 2.3.3 存在污染的射孔完井破裂压力预测模型
• 2.4 单井纵向应力剖面预测技术
• 2.4.1 静态岩石力学参数的测定
• 2.4.2 测井求取动态岩石力学参数
• 2.4.3 岩石力学参数动静态关系
• 2.4.4 分层应力剖面模型
• 2.5 实例计算与分析
• 2.5.1 静态岩石力学参数剖面的获取
• 2.5.2 压裂层段分层地应力剖面的获取
• 2.5.3 破裂压力预测结果
• 3 降低破裂压力的机理与技术研究
• 3.1 降低地层破裂压力的技术概况
• 3.1.1 喷砂射孔预处理
• 3.1.2 高能气体压裂预处理
• 3.1.3 酸化预处理
• 3.2 酸处理降低地层破裂压力的机理研究
• 3.2.1 酸处理降低岩石强度的机理分析
• 3.2.2 酸处理降低岩石强度的实验研究
• 3.3 酸处理后的破裂压力预测理论
• 3.3.1 化学损伤强度模型
• 3.3.2 实例计算
• 4 近井多裂缝成因及防治对策
• 4.1 多裂缝产生的原因
• 4.1.1 天然微裂缝的影响
• 4.1.2 井斜对多裂缝的影响
• 4.1.3 射孔对多裂缝的影响
• 4.1.4 地层倾斜的影响
• 4.1.5 微环面的影响
• 4.2 须家河气藏多裂缝的形成机理分析
• 4.3 多裂缝消除的方法
• 4.3.1 对地层的准确认识
• 4.3.2 合理的完井措施
• 4.3.3 施工参数、流体参数的选择
• 4.3.4 多级支撑剂段塞技术降滤防堵
• 4.3.5 前置液量选择
• 4.3.6 小型测试压裂辅助补孔
• 4.4 须家河气藏降滤失多裂缝防治技术研究
• 4.4.1 降滤失剂的实验评价
• 4.4.2 支撑剂段塞降滤与防治多裂缝技术
• 4.4.3 压裂材料优选
• 4.4.4 施工参数优化
• 5 压裂施工材料优选
• 5.1 川西须二储层特征以及压裂液配方设计目标
• 5.1.1 川西须二储层地质特征
• 5.1.2 须家河气藏压裂液性能要求
• 5.2 压裂液体系的调试与应用
• 5.2.1 压裂液添加剂优选评价
• 5.2.2 低伤害压裂液体系综合性能测试
• 5.3 支撑剂优选评价
• 5.3.1 单一粒径下闭合压力与导流能力关系
• 5.3.2 不同粒径配比（中小陶粒）下闭合压力与导流能力关系
• 5.3.3 大粒径支撑剂导流能力试验
• 6 方案设计与现场实施分析
• 6.1 PL003-3方案设计
• 6.1.1 基本情况
• 6.1.2 本井试油情况、施工井段钻井显示及测井解释结果
• 6.1.3 压裂方案设计
• 6.2 PL003-3现场实施与分析
• 6.2.1 压裂施工曲线及分析
• 6.2.2 净压力拟合分析
• 6.3 DY1井方案设计
• 6.3.1 基本情况
• 6.3.2 岩石力学试验
• 6.3.3 改造潜力、难点
• 6.3.3.1 储层改造的潜力
• 6.3.3.2 改造的难点
• 6.3.4 储层改造设计思路
• 6.3.5 酸化改造的风险
• 6.3.6 酸液配方的选择
• 6.4 DY1井现场实施与分析
• 6.4.1 第一次清水压裂
• 6.4.2 酸化预处理
• 6.4.3 井筒解堵酸化
• 7 结论与建议
• 致谢
• 参考文献