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中国页岩气压裂十年:回顾与展望 被引量:97
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作者 赵金洲 任岚 +19 位作者 蒋廷学 胡东风 吴雷泽 吴建发 尹丛彬 李勇明 胡永全 林然 李小刚 彭瑀 沈骋 陈曦宇 尹庆 贾长贵 宋毅 王海涛 李远照 吴建军 曾斌 杜林麟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期121-142,共22页
我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。... 我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。为了助推我国页岩气产量实现新的跃升,在梳理中美两国页岩气压裂技术发展进程的基础上,全面回顾了我国在页岩气压裂基础理论与优化设计方法、液体体系、压裂工具及工艺技术方面的发展历程与进展现状,总结了压裂甜点识别、缝网扩展模拟与调控、岩体水化与返排控制、缝网体积评价表征等基础理论与优化方法的研究成果;论述了滑溜水压裂液体系、少水或无水新型压裂液的研制与应用;评价了可钻复合桥塞、可溶性桥塞、大通径桥塞和套管固井滑套等分段压裂工具的发展与自主研发水平;阐述了现场工艺技术的实施状况,包括早期实施的常规分段分簇压裂到目前的“密簇”压裂、暂堵压裂等。在此基础上,系统分析了目前我国页岩气压裂技术面临的挑战,展望了相关技术的发展方向。结论认为,我国需要持续开展适合于国内深层—超深层海相页岩气、陆相—海陆过渡相页岩气的压裂理论与技术方法攻关研究,以支撑和助推未来我国页岩气高效开发。 展开更多
关键词 中国 页岩气 缝网压裂 压裂理论 压裂技术 液体与工具 深层—超深层海相页岩气 陆相—海陆过渡相页岩气
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耐温抗盐酸液稠化剂TP-17的合成及现场试验 被引量:11
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作者 张俊江 杜林麟 +1 位作者 应海玲 张斌 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期93-98,共6页
为满足塔河油田托甫台区块缝洞型油藏造长缝、深穿透酸压工艺需求,针对该区块奥陶系地层的高温特点,研制了耐温抗盐酸液稠化剂TP-17。以丙烯酰胺(AM)为主,耐温、抗盐2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、自制阳离子单体(X)和马来酸酐(MA)... 为满足塔河油田托甫台区块缝洞型油藏造长缝、深穿透酸压工艺需求,针对该区块奥陶系地层的高温特点,研制了耐温抗盐酸液稠化剂TP-17。以丙烯酰胺(AM)为主,耐温、抗盐2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、自制阳离子单体(X)和马来酸酐(MA)为辅进行四元聚合反应,合成了AM/AMPS/X/MA四元共聚物TP-17。研究发现,最佳聚合反应条件为:AM、AMPS和X等3种单体的物质的量之比为532,这3种单体的总质量分数为30.0%,MA的质量分数为15.0%,引发剂的质量分数为0.4%,反应温度为80℃,螯合剂EDTA的质量浓度为200mg/L,反应时间为9h,反应体系的pH值为7。室内研究及现场试验均表明,TP-17是一种耐温、抗盐、抗剪切、酸溶解及配伍性能优良的酸液稠化剂,在塔河油田托甫台区块深层碳酸盐岩油藏酸压改造中获得较好的试验效果。研究认为,TP-17适用于高温缝洞型碳酸盐岩油藏的深部酸压,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 耐高温 抗盐性 稠化剂 四元聚合物 托甫台区块 塔河油田
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新疆油田火山岩气藏体积压裂机理研究及应用 被引量:9
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作者 罗天雨 潘竟军 +2 位作者 吕毓刚 杜林麟 方磊 《中外能源》 CAS 2013年第2期45-50,共6页
进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短。借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理。根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积... 进行火山岩气藏压裂改造时,通常采用形成单一裂缝的增产改造技术,气井稳产时间较短。借鉴页岩气开发理念,深入研究火山岩气藏体积压裂机理。根据缝内压力传导的力学模型,研究不同液体体系对压力传导的影响,分析无滤饼压裂液体系对体积压裂的作用,优选出压裂液体系;建立不同角度天然裂缝开启的力学模型,确立体积形成的关键力学条件,并针对火山岩气藏压裂目的层的地应力结构进行实际分析。从储层矿物角度出发,研究对比火山岩储层的脆性系数;根据力学条件,结合压裂工艺过程,建立相关模型,优化研究体积压裂关键工艺参数,包括排量、压裂规模等;分析降阻水、线性胶、浓胶液三种不同黏度液体对裂缝网络的作用。在上述研究基础上,针对新疆油田DX1413井实际地质条件,分析该井进行体积压裂的有利条件,并进行压裂设计与改造施工,对施工曲线、施工过程、施工结果进行分析,得到了一些有益的结论,这些结论对火山岩气藏的开发有重要的启迪作用。 展开更多
关键词 火山岩气藏 页岩气 体积压裂 缝网形成条件 液体滤失性 缝网制造技术
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水平井地质模型-数值模型-FSD耦合分段压裂优化研究 被引量:1
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作者 陈守雨 杜林麟 +1 位作者 宋博 修书志 《中外能源》 CAS 2014年第9期40-46,共7页
为解决水平井分段改造和均衡层间产气差异的难题,从岩石细观力学角度出发,建立了岩石渗流-应力-损伤耦合模型(FSD模型);考虑岩石的非均质性,应用弹性有限元法作为应力分析工具,计算分析岩石的应力场和位移场,对水压裂缝的萌生、扩展过... 为解决水平井分段改造和均衡层间产气差异的难题,从岩石细观力学角度出发,建立了岩石渗流-应力-损伤耦合模型(FSD模型);考虑岩石的非均质性,应用弹性有限元法作为应力分析工具,计算分析岩石的应力场和位移场,对水压裂缝的萌生、扩展过程中渗透率演化规律及其渗流-应力耦合机制和渗流与损伤耦合机制进行模拟分析。采用基于储层特征、完井方式、流体性质及油藏数值模拟等综合信息的Multi Well Simulator开放式软件平台,通过定义损伤断裂延伸准则和FSD模型方程,可以实现油藏数值模拟和FSD动态耦合分析。以D403-2H井为例,建立地质模型-数值模型-FSD模型,对射孔参数、措施层段、分段工具位置等进行优化,对合理划分措施井段和调整产气剖面进行研究。现场应用结果表明,该技术能够有效解决层间矛盾突出的水平井的层间储量动用不均衡的问题。 展开更多
关键词 水平井 耦合模型 增产措施 分段优化 气井应用
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可控穿层压裂技术在砂泥岩互层储层改造应用 被引量:5
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作者 修书志 陈守雨 +2 位作者 龙长俊 郝艳 周汉 《中外能源》 CAS 2015年第10期60-64,共5页
针对砂泥岩储层存在岩性复杂,储层物性差,纵向上砂层发育、砂泥岩间互层、泥岩夹层薄(<3m),上下隔层遮挡能力弱,裂缝高度容易失控等特点,通过绘制油井纵向上地应力剖面,确定合理的缝内净压力值,应用Fracpro PT压裂软件,优化模拟变黏... 针对砂泥岩储层存在岩性复杂,储层物性差,纵向上砂层发育、砂泥岩间互层、泥岩夹层薄(<3m),上下隔层遮挡能力弱,裂缝高度容易失控等特点,通过绘制油井纵向上地应力剖面,确定合理的缝内净压力值,应用Fracpro PT压裂软件,优化模拟变黏度、变排量、变支撑剂粒径等条件下最佳的缝内净压力和裂缝支撑高度,确定施工规模、施工排量、液体黏度、砂浓度、前置液比例和支撑剂粒径组合比例等参数,优化出最优施工泵注程序。在控制纵向上裂缝高度前提下,采用前置液投球分压技术,确保多组砂层有效改造,通过优化的二次加砂工艺,建立最优的裂缝支撑砂堤剖面,实现纵向上砂层有效支撑,提高了储层纵向上有效动用程度,形成了砂泥岩互层可控穿层压裂技术。该项研究成果在AR29区块推广实施了17口井,压裂后阵列声波测井和井温测井结果表明,砂泥岩薄互层可控穿层压裂技术可靠,措施后平均单井日产油12.3t/d,增油效果显著。 展开更多
关键词 砂泥岩储层 缝内净压力 前置液投球技术 二次加砂工艺 可控穿层压裂技术
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低渗气井压裂液返排模型研究 被引量:3
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作者 陈守雨 杜林麟 《中外能源》 CAS 2016年第2期30-35,共6页
低渗气井压裂液返排动态研究对合理制定返排制度、优化压后产能有着实际意义。压后返排是影响产能的重要因素之一。从低渗气井压裂液返排所涉及到的流动出发,建立包括气藏渗流、侵入区滤失压裂液渗流、压裂液裂缝内返排流动和井筒气液... 低渗气井压裂液返排动态研究对合理制定返排制度、优化压后产能有着实际意义。压后返排是影响产能的重要因素之一。从低渗气井压裂液返排所涉及到的流动出发,建立包括气藏渗流、侵入区滤失压裂液渗流、压裂液裂缝内返排流动和井筒气液两相流动等4个过程的压裂液返排数值模型,考虑储层物性、滤失区物性、裂缝特征及井筒在返排过程中对流动动态特征的影响,并系统研究返排数值模型耦合求解计算方法,实现低渗气井压裂液返排过程的动态模拟。利用返排数值模型对实际井例进行计算,研究缝长、裂缝导流能力、储层渗透率及流度、液氮助排等因素对压裂液返排动态特征、返排效果和产能的影响程度。研究表明,滤液侵入区相渗变化导致永久性产能损失不会发生,而裂缝内紊流将损耗裂缝有效长度,降低气相有效渗透率,制约气井产能,返排控制时应当予以重视。 展开更多
关键词 低渗气井 压裂液返排 模型 耦合计算方法 影响因素
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水力裂缝与天然裂缝相交作用准则研究 被引量:3
7
作者 陈守雨 李文权 +1 位作者 杜林麟 宋博 《中外能源》 CAS 2014年第10期37-43,共7页
从弹性力学理论出发,建立水力裂缝与天然裂缝相交作用准则。该准则涵盖了水力裂缝与天然裂缝相交作用下的各种模式,以及相交点流体压力从小到大变化过程中可能出现的各种破裂方式。利用该准则,通过模拟计算进行定量分析,探讨了水力裂缝... 从弹性力学理论出发,建立水力裂缝与天然裂缝相交作用准则。该准则涵盖了水力裂缝与天然裂缝相交作用下的各种模式,以及相交点流体压力从小到大变化过程中可能出现的各种破裂方式。利用该准则,通过模拟计算进行定量分析,探讨了水力裂缝与天然裂缝相交的剪切破裂机制:1在较小范围的低逼近角区域和较大范围的高逼近角区域内,天然裂缝将不发生剪切破裂;2在发生剪切破裂的逼近角范围内,逼近角越大,剪切破裂发生具有"难—易—难"的趋势;3存在一个最小临界剪切破裂应力差,当实际水平应力差小于该值时,无论任何逼近角下,天然裂缝都不发生剪切破裂;4天然裂缝内聚力和内摩擦系数越大,发生剪切破裂的逼近角范围越小;5在低逼近角情况下,无论是高水平应力差还是低水平应力差,水力裂缝都将沿天然裂缝发生转向延伸;6在高逼近角情况下,当应力差大于岩石的抗张强度时,高应力差有利于穿过延伸发生;7在高逼近角情况下,当应力差小于岩石的抗张强度时,水力裂缝在天然裂缝处于张开状态下才会直接穿过天然裂缝延伸;8在应力差极小的情况下,无论为任何逼近角,都可能将会发生穿过和转向的混合模式;9天然裂缝内流体压降对转向延伸和穿过延伸的交界逼近角具有重要影响。 展开更多
关键词 水力裂缝 天然裂缝 相交作用 准则
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CDM-PKN压裂模型研究 被引量:2
8
作者 陈守雨 《中外能源》 CAS 2016年第1期39-44,共6页
现场实践表明,高裂缝内净压力、不规则的施工压力剖面和裂缝高度延伸等,都与传统的二维压裂模型预测结果相差较大,且传统的二维压裂模型无法解释异常高施工压力。施工压力预测的部分难题可以通过修改基本模型或修正压力下降方程来解决,... 现场实践表明,高裂缝内净压力、不规则的施工压力剖面和裂缝高度延伸等,都与传统的二维压裂模型预测结果相差较大,且传统的二维压裂模型无法解释异常高施工压力。施工压力预测的部分难题可以通过修改基本模型或修正压力下降方程来解决,但其根本原因是线弹性断裂力学(LEFM)采用的裂缝延伸法则自身存在不足。连续损伤力学(CDM)理论可以解决基于线弹性断裂力学理论模型本身存在的矛盾,既能解释净压力,也能有效预测宽短裂缝。通过引入Kachnoanov参数和微裂隙之间的平均距离,并将线弹性断裂力学与连续损伤理论结合,建立CDM-PKN模型,能够有效解释异常高施工压力,既可以解释实际施工压力剖面,也能够预测裂缝长度、宽度和流体效率。CDMPKN模型充分应用了CDM理论的优点,可以用来解释裂缝高度的移动和水力压裂中的相关现象。 展开更多
关键词 线弹性断裂力学 连续损伤力学 CDM-PKN压裂模型 延伸准则 异常高施工压力
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水力压裂注入流体流动新模型 被引量:2
9
作者 陈守雨 杜林麟 +2 位作者 宋博 张佩波 高萌迪 《中外能源》 CAS 2016年第3期41-47,共7页
水力压裂分析中,井底压力是非常重要的参数,目前的注入流体流动模型考虑的是利用理想情况下的经验公式来计算井底压力,准确度不高,而考虑温度影响、流体压缩性和支撑剂影响的模型并不多见。鉴于此,通过对注入流体流动规律进行研究,建立... 水力压裂分析中,井底压力是非常重要的参数,目前的注入流体流动模型考虑的是利用理想情况下的经验公式来计算井底压力,准确度不高,而考虑温度影响、流体压缩性和支撑剂影响的模型并不多见。鉴于此,通过对注入流体流动规律进行研究,建立新的井筒流动数值模型,实现由地面施工数据模拟计算井底压力,并利用井底压力计实测压力数据进行模型修正。现场应用结果表明,新的井筒流动数值模型模拟计算结果精度较高,能够为现场压裂测试分析快速提供准确数据。在大量现场试验基础上,开发出具有自主知识产权的DACQ2.0实时数据采集软硬件系统,通过在软件系统中嵌入具备对实时采集数据及压裂液、支撑剂数据库的调用和计算功能的开放式"虚拟数据通讯端口"模块,根据建立的流体流动数值模型,在实现实时数据采集的同时,同步实时动态显示井底压力和缝内净压力,这对预防砂堵和工艺目标实现都具有重要指导意义。 展开更多
关键词 水力压裂 注入流体 井筒流动 新模型
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