大庆探区火山岩储层压裂工艺技术研究

摘要

大庆深层火山岩气藏埋藏深(3500～4500m)、温度高(130～180℃)、岩性复杂、致密(渗透率0.001～O.05mdc)，必须进行大型压裂改造才能获得工业开采价值。由于火山岩储层孔洞-裂缝发育，改造过程中存在“多裂缝”同时破裂延伸，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，压裂工艺成为制约深层天然气的勘探、开发瓶颈问题。 本文针对大庆外围深部气藏压裂后形成多裂缝和存在天然裂缝性的实际情况，研究滤失系数与压力有关条件下，建立了裂缝性、致密地层压降曲线分析模型，利用G函数，作出压降特征曲线图和导数图，进而确定天然裂缝发育程度，开启压力、闭合压力及其它各项压裂参数，形成压力降落过程识别天然裂缝的有效方法。在此基础上，根据该类储层裂缝开启机理和滤失诊断成果，在压裂设计方面通过对火山岩储层地应力剖面研究、考虑天然裂缝的开启进行优化设计；在现场实施方面，研究界定了影响压裂施工成败的裂缝近井摩阻、停泵压力梯度、滤失系数3个特征值的测试压裂解释参数标准，并针对近井筒多裂缝、高摩阻、储隔应力差小、微裂缝滤失、孔洞滤失等不同地层实际，形成了井下净压力精确计算、实时压裂液效率计算的方法和降滤、封堵，变排量以及砂比控制等现场施工控制措施。 上述配套工艺技术的综合应用，较好地解决了该类储层压裂早期砂堵的矛盾，使压裂一次成功率由2002年的36.0％提高到目前的90.9％，2002年以来完成了86口井92井次压裂施工，平均单层改造规模65m<'3>，最大规模达到116.5m<'3>，成功实施了世界上少有的火山岩大规模压裂施工，其中压后产量大于20.0×10<'4>m<'3>/d有13口井14层，徐深1、卫深5井和徐深6井压后无阻流量达到了百万方，获得了压后产能上的历史性突破，为大庆油田提交1000亿立方米高品质探明储量提供了有力的技术支持。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2大庆深层天然气储层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章储层的地质特征

2.1火山岩储层的类型

2.2火山岩储层复杂岩性的表现特征

2.3本章小结

第3章深层火山岩测试压裂诊断方法研究

3.1基本假设

3.2压降曲线分析模型的建立

3.2.1质量守恒方程

3.2.2动量方程

3.2.3滤失系数

3.2.4 G函数的导数

3.2.5无因次压力函数

3.2.6压裂液效率

3.3求解方法及判别准则

3.3.1滤失与压力无关

3.3.2滤失与压力相关

3.4测试压裂诊断解释图板的建立及以往不成功井分析实例

3.4.1标准滤失特性

3.4.2随压力变化的滤失特征

3.4.3裂缝高度衰减特征

3.4.4裂缝尖端扩展特征

3.4.5应用实例

3.5本章小结

第4章火山岩裂缝型储层压裂破裂与延伸模型建立

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章压裂工艺技术研究

5.1深层地应力研究

5.1.1地应力剖面、岩石力学性质剖面理论

5.1.2现场应用实例

5.2火山岩储层水力压裂裂缝延伸控制技术

5.2.1“多裂缝”延伸控制措施制定原则及原材料筛选

5.2.2压裂施工过程中“三高”的识别与控制

5.2.3应用实例

5.3低伤害1 50℃高温压裂液的研制与完善

5.4压裂效果评价

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历