深层复杂岩性气藏压裂增产技术研究

论文摘要

大庆深部气藏主要是以火山岩为主的各类储集层,由于这类储层埋藏深（3500-4650m）、温度高（130-180℃）、岩性复杂、致密（已产气的火山岩储层渗透率最低只有0.02×10-3μm2）,必须进行大型压裂改造才能获得工业开采价值。但由于储层孔洞—裂缝发育,改造过程中存在“多裂缝”同时破裂延伸的现象,表现为高停泵、高摩阻、高滤失的“三高”特征,增加了施工难度,甚至导致施工失败,压裂增产技术成为影响提高深部储层认识水平、制约规模勘探开发的核心问题。本文针对大庆深层复杂岩性气藏存在天然裂缝和压裂时形成多裂缝的情况,考虑了压力与滤失相关及压开天然裂缝两种情况,建立起压降曲线分析数学模型,利用G函数,判断出地层天然裂缝的发育程度、开启压力、闭合压力等参数,准确预测压裂液效率和裂缝扩展状况;根据深层火山岩与普通砂岩破裂机理的区别,建立了“无规则裂缝”和“点源裂缝”两类能够较好描述火山岩压裂“多裂缝”延伸过程的物理和数学模型;在弹性力学模型基础上开发了地应力剖面分析软件,能够利用声波测井资料计算地应力和岩石力学剖面,并首次在深层气井改造上实现了从地质分层到与地应力分层相结合的方式,增强了压裂设计的科学性和针对性。在以上研究基础上,综合考虑应力剖面、裂缝开启及延伸机理、滤失诊断成果等方面进行优化压裂设计,采用了射孔方案优化、高粘液体段塞及粉砂降滤等控制微裂缝保证主裂缝延伸技术,较好的解决了该类储层压裂易早期砂堵的矛盾,使压裂一次成功率由2002年的36.0%提高到目前的91.3%,从而形成了一套较为成熟的大庆探区深层复杂岩性气藏压裂增产技术,在深层砂砾岩及火山岩储层都取得了较好的增产效果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 大庆深层复杂岩性气藏特点及急需解决的压裂技术难点
• 1.3 国内外火山岩储层压裂及相关工艺技术发展现状
• 1.3.1 国内外测试压裂诊断技术的发展现状
• 1.3.2 国内外深部地应力及岩石学特征参数的研究方法
• 1.3.3 国内外火山岩储层压裂改造技术的发展现状
• 1.4 本论文研究的意义与内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 储层地质特征及岩石力学参数测定分析
• 2.1 火山岩储层的地质特征
• 2.1.1 火山岩储层的类型
• 2.1.2 火山岩相分类与特征
• 2.2 火山岩储层复杂岩性的表现特征
• 2.3 火山岩储层岩石力学参数测定分析
• 2.3.1 模拟火山岩地层条件下岩石力学参数测试研究
• 2.3.2 核磁共振研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 裂缝型储层测试压裂诊断方法研究
• 3.1 Nolte 分析方法简介
• 3.1.1 Nolte 方法分析过程
• 3.1.2 对Nolte 方法的讨论
• 3.2 滤失与压力相关时的压降曲线分析法
• 3.2.1 基本理论知识
• 3.2.2 曲线判断准则
• 3.2.3 曲线的适用范围
• 3.3 裂缝性地层压降分析数学模型的建立
• 3.3.1 基本假设
• 3.3.2 质量守恒方程
• 3.3.3 动量方程
• 3.3.4 滤失系数
• 3.3.5 G 函数的导数
• 3.3.6 无因次压力函数
• 3.3.7 压裂液效率
• 3.4 求解方法及判别准则
• 3.4.1 滤失与压力无关
• 3.4.2 滤失与压力相关
• 3.5 以往不成功井分析实例
• 3.6 测试压裂诊断解释图板的建立
• 3.6.1 标准滤失特性
• 3.6.2 随压力变化的滤失特征
• 3.6.3 裂缝高度衰减特征
• 3.6.4 裂缝尖端扩展特征
• 3.7 本章小结
• 第4章 储层压裂破裂与延伸模型的建立
• 4.1 体积平衡方程的建立
• 4.2 任意一点处缝宽与压力方程的建立
• 4.3 缝内压力梯度分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 深层复杂岩性储层地应力研究
• 5.1 火山岩常规测井参数筛选
• 5.1.1 估算弹性模量
• 5.1.2 估算横波
• 5.1.3 结论
• 5.2 火山岩地应力剖面计算模型
• 5.2.1 特殊测井模型
• 5.2.2 常规测井模型
• 5.2.3 水平主应力计算模型
• 5.3 综合地应力剖面实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 配套压裂工艺技术研究
• 6.1 深层复杂岩性储层压裂施工控制技术
• 6.1.1 测试压裂分析诊断特征参数
• 6.1.2 射孔方案控制
• 6.1.3 以测试压裂为依据的施工控制技术
• 6.1.4 现场实时控制技术
• 6.2 高温压裂液的研制与完善
• 6.2.1 高温压裂液的研制
• 6.2.2 高温压裂液破胶性能研究与评价
• 6.3 现场试验及压裂效果
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 详细摘要