段塞式加砂技术在页岩气缝网压裂中的应用.pdf

《段塞式加砂技术在页岩气缝网压裂中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、2014年10月油气井测试第23卷第5期段塞式加砂技术在页岩气缝网压裂中的应用卢云霄郭建春(1．胜利石油工程有限公司井下作业公司山东东营257077；2．西南石油大学I~tJII成都610500)摘要页岩储层裂缝扩展及延伸机理不同于常规储层，且微裂缝发育，压裂液滤失量大，常规的连续阶梯状加砂压裂工艺在页岩气开发中不适用。段塞式加砂工艺采用段塞+中顶+段塞的不连续加砂模式，具有降低近井摩阻、提高裂缝复杂程度实现缝网压裂、提高施工成功率等作用。此技术在国内某页岩气井压裂施工中得到了应用，施工一次成功率100％，并取得了较好

2、的产能。关键词段塞式加砂页岩气缝网压裂水平井分段压裂产能文章编号：1004—4388(2014)05—0067—03中图分类号：TE357文献标识码：B是实现裂缝的支撑，而是要增加缝内流动阻力，以达0引言到增加缝内净压力并实现裂缝转向I5]。页岩气分布广泛，开发潜力巨大，是常规石油天2段塞式加砂工艺原理然气的理想接替能源。但页岩气成藏规律、储集空间、渗流规律以及开发模式区别于常规天然气，给有2．1形成缝网的力学条件效开发带来很大的困难和挑战。页岩气无自然产能，需要进行压裂改造后才能有效开发。依托水平井分段压裂技术，在储

3、层里形成缝网状的复杂裂缝，以达到“体积改造”的目的，是页岩气开发的关键。常规的压裂施工方式较难适应页岩气压裂的要求，因此，针对页岩气藏特征及压裂施工特点提出了段塞式加砂工艺。图1页岩储层缝网形成不恿图1页岩气储层地质分析根据Warpinski和Teufel的破裂准则，当天然1．1页岩气储层地质特点裂缝发生张性断裂时，有①页岩储层具有低孔低渗特征，通常无自然产P>(1)能，须压裂后才能有效开发。当作用于天然裂缝的剪应力较大时，则天然裂②岩性和矿物组分不同，不同页岩储层可压性缝容易发生剪切滑移，此时，存在差异。lrl>r0

4、+K，(一P)(2)③页岩气储层常发育天然裂缝、微层理面和层式中：r。——天然裂缝内岩石的黏聚力，MPa；间缝。裂缝既是储集空间，又是渗流通道。水力压r一作用于天然裂缝面的剪应力，MPa；K，——裂过程中，因胶结而封闭的天然裂缝开启后形成了天然裂缝面的摩擦因数；O"n——作用于天然裂缝面复杂的网络裂缝，从而实现“体积改造”[2]。的正应力，MPa；P——天然裂缝近壁面的孔隙压1．2页岩气压裂施工特点力，MPa。①裂缝破裂及延伸机理不同于常规砂岩储层，根据二维线弹性理论，剪应力和正应力由下式常规压裂加砂程序不适用；②施工

5、规模大(液量大、表示：加砂量多)、排量高、砂比低；③压裂液滤失量大，容易产生脱砂、对砂比的提升较敏感；④加砂的目的不r：sin20(3)[作者简介】卢云霄，男，高级工程师，中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司首席压裂酸化专家，1970年出生，1993年毕业于石油大学(华东)石油地质专业，目前主要从事试油测试、储层改造技术研究与应用工作。E-mail：1yx2046@126．corn。油气井测试2014年l0月一一cos2<≤号震茎嚣(4)2．2．1原理当两条裂缝相交后，压裂液进入天然裂缝，天然段塞式加砂即在压裂施工过

6、程中，注入一段混裂缝近壁面的孔隙压力为砂液后停止加砂，然后采用压裂液进行中顶，之后再P(，t)=^+P(，t)(5)继续加砂一中顶的过程，直至完成设计加砂量。式中：P——裂缝内净压力，MPa。2．2．2作用将式(3)、(4)式和(5)式代入(1)式后整理得到①打磨射孔孔眼和近井扭曲的裂缝，减小近井发生张性断裂所需裂缝净压力为摩阻，降低施工压力；②封堵近井微裂缝，降低压裂液滤失，便于造主P(，)>÷(1一cos20)(6)裂缝，提高压裂改造体积；根据(6)式得到，当0=rr／2时有最大值，最大③每个支撑剂段塞进人地层后，

7、施工压力均有值为H一^。一定程度的上升，裂缝内净压力提高使天然裂缝张同理，可得发生剪切断裂所需裂缝净压力为开，可造新裂缝或实现裂缝转向，对于形成复杂的裂缝网络，增大储层改造的体积有重要作用¨；()>【r0+(一sin20一)】④与纤维同时使用，可实现“高速通道压裂”。(7)3应用当0=-5-时有最大值，最大值P一为3．i储层物性特征P丑x=Z"0／f+(一^)(8)(1)XX页岩气井钻遇上奥陶统五峰组一下志天然裂缝r。=0，因此发生剪切破裂时，最大值留统龙马溪组，岩性为灰黑色碳质泥岩夹深灰色泥为P=(口一^)。岩。水平

8、井段TOC为3．0％，孔隙度4．9％；镜质体在页岩气压裂中，页岩储层内天然裂缝张开形反射率为2．8％。成分支裂缝的力学条件为施工裂缝内净压力超过储(2)储层的储集空间为裂缝和孔隙，岩心含气量层水平主应力差值"]。水平主应力差值可由下式计测试平均值为3．61In／t。算：(3)粘土矿物平均含量40．89％，长英质平均含Aa=2a^一