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暂堵转向

/temporary Pluggingand diverting/
条目作者周福建

周福建

最后更新 2022-01-20
浏览 191
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借鉴在钻井和固井过程中堵漏的成功经验而提出的一种用于压裂的新型技术。

英文名称
temporary Pluggingand diverting
所属学科
石油与天然气工程

暂堵转向压裂技术是低渗透油气田开发后期增产挖潜的新手段、新方向。该技术是将暂堵剂加入含有支撑剂的携砂液中,形成暂堵液。根据压裂施工程序,暂堵液被注入初始裂缝中,暂堵材料和支撑剂在缝段架桥,从而形成网架结构。这种网架结构对初始裂缝端部进行封堵,避免缝端封堵部位在重复压裂时起裂延伸,从而开启新的分支缝。该技术已经应用于大庆、新疆、长庆等油田,在提高单井产量及油田采收率方面效果显著。

初始裂缝被纤维和支撑剂暂堵的物理模型(图1)。支撑剂弹性支撑段被柔性支撑的暂堵段所封堵,在重复压裂中被隔离,因此分支缝的起裂位置只能在井眼和初始裂缝未堵段。在重复压裂时,未堵段会重新打开,部分压液会渗滤到弹性支撑段,但注入量十分有限,不会压开初始裂缝的端部。

图1 暂堵转向物理模型图1 暂堵转向物理模型

三维力学模型(图2)。压裂地层所受作用力分别为垂向应力σv、最大水平应力σH和最小水平应力σh;井筒两侧对称分布1对初始裂缝,具有一定宽度的裂缝表示无支撑和柔性支撑段。没有宽度的裂缝表示弹性支撑段。在压裂过程中,无支撑和柔性支撑段还受到钻井液柱的压力Pw作用。

图2 暂堵转向三维力学模型图2 暂堵转向三维力学模型

储层改造用暂堵转向剂性能尚无统一的评价方法,通常根据储层改造工艺特点和暂堵转向剂的作用,采用封堵率、正向突破压力、溶解/降解性以及模拟转向等指标对暂堵转向剂评价。以封堵率、正向突破压力评价方法为例。

人工采用暂堵转向剂对岩心或裂缝端面进行封堵,通过测试封堵前后的渗透率计算封堵率:

式中为封堵率,%;为封堵前岩心的渗透率,10-3平方微米;为封堵后岩心的渗透率,10-3平方微米。

以泵注压力突然降低(通常降低30%以上)为岩心突破的判定依据,该压力即为正向突破压力,如图3所示。

图3 封堵率和正向突破压力测试原理示意图图3 封堵率和正向突破压力测试原理示意图

暂堵转向剂在现场应用时需考虑以下3个方面:①暂堵转向剂进入地层的方式。由于该暂堵转向剂在储层改造液体中易分散,因此考虑直接从混砂车加入,由储层改造液体携带进入地层。②暂堵转向剂用量。暂堵转向剂用量与堵剂层厚度相关,根据室内实验中暂堵转向剂占储层改造液体的比例和现场施工排量确定。③施工排量。在较大的施工排量(如≥10立方米/分)下,暂堵转向剂颗粒不易沉积,且暂堵转向剂堆砌、架桥、压实需要一定时间,因此需要降低施工排量,待暂堵转向剂全部进入地层后再提升排量至正常水平。

  • 熊颖,郑雪琴,龙顺敏.新型储层改造用暂堵转向剂研究及应用.石油与天然气化工,2017,46(2):59-62.
  • 李玮,纪照生.暂堵转向压裂机理有限元分析.断块油气田,2016,23(4):514-517.

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