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考虑渗吸效应的页岩油井体积压裂用液强度优化方法——以南襄盆地泌阳凹陷X-1井为例

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石油勘探与开发 2024年第3期51卷 588-596页

作者：蒋廷学沈子齐王良军齐自立肖博秦秋萍范喜群王勇曲海中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室北京102206 国家油页岩开采研发中心北京102206 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206 中国石化河南油田分公司河南南阳473132 重庆科技大学重庆401331

以南襄盆地泌阳凹陷X-1井为例,将岩心实验测得的带压渗吸规律通过岩心尺度油藏模拟拟合得到表征渗吸过程的毛管压力特征曲线及相对渗透率特征曲线,将其代入宏观油藏模型中模拟压后焖井过程,建立体积压裂用液强度优化方法。研究表明:压... 详细信息

以南襄盆地泌阳凹陷X-1井为例,将岩心实验测得的带压渗吸规律通过岩心尺度油藏模拟拟合得到表征渗吸过程的毛管压力特征曲线及相对渗透率特征曲线,将其代入宏观油藏模型中模拟压后焖井过程,建立体积压裂用液强度优化方法。研究表明:压裂液用液强度的优化必须考虑造缝要满足预测最终可采储量的需求、满足渗吸驱油的需求、满足补充地层能量的需求,同时将压裂液用液强度控制在临界渗吸强度附近,避免液量过少导致渗吸置换作用不充分,液量过大导致成本增加与潜在储层伤害。模拟发现,压裂液用液强度与单井预测最终可采储量正相关且存在最优值,大于最优值后,单井预测最终可采储量增加的幅度将越来越小,通过适当提高压裂液用液强度补充地层能量提高焖井压力,适当增加焖井时间,可有效增加压后产能。经过X-1井现场试验验证,该优化方法对油井生产效果改善显著,具有较好的实用性。

关键词：页岩油水平井体积压裂渗吸效应用液强度参数优化

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陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代与发展方向

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 865-877页

作者：孙焕泉王海涛杨勇吕琦张峰刘祖鹏吕晶陈天成蒋廷学赵培荣吴世成中国石油化工集团有限公司北京100728 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石化胜利油田分公司山东东营257000 中国石化油田勘探开发事业部北京100728 中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206

对比、借鉴美国页岩油开发钻井技术、压裂技术、井网部署模式迭代历程及成效,围绕济阳陆相断陷湖盆页岩油地质特点和开发难点,通过开发技术、钻井技术和压裂技术的创新、迭代,初步形成了适合陆相断陷湖盆页岩油地质特征的开发技术体系,... 详细信息

对比、借鉴美国页岩油开发钻井技术、压裂技术、井网部署模式迭代历程及成效,围绕济阳陆相断陷湖盆页岩油地质特点和开发难点,通过开发技术、钻井技术和压裂技术的创新、迭代,初步形成了适合陆相断陷湖盆页岩油地质特征的开发技术体系,支撑了页岩油产量快速增长,降低了开发投资成本。通过与美国页岩油开发技术对比,提出了陆相断陷湖盆页岩油开发技术迭代的发展方向:持续强化整体立体开发,提高工程技术精细程度,完善工程技术指标体系,加快工程装备智能优化,探索应用复杂结构井,形成从设计到实施的全流程一体化质量管理体系,不断创新陆相断陷湖盆页岩油开发理念与技术,推动实现陆相断陷湖盆页岩油规模效益开发和高质量发展。

关键词：页岩油陆相断陷湖盆济阳坳陷钻井压裂开发技术迭代发展方向

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济阳坳陷页岩油注二氧化碳开发技术

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 855-864页

作者：李阳祝仰文李宗阳蒋廷学薛兆杰沈子齐肖朴夫于洪敏程紫燕赵清民张庆福中国石油化工股份有限公司北京100728 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015 中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206

围绕页岩油注CO_(2)开发存在的问题,通过室内实验、数值模拟与压裂工艺相结合的方式,开展了页岩油注CO_(2)萃取置换机理、CO_(2)前置液对页岩力学性质影响的室内实验,模拟了CO_(2)前置压裂和吞吐补能对开发效果的影响,并将成果应用于CO_... 详细信息

围绕页岩油注CO_(2)开发存在的问题,通过室内实验、数值模拟与压裂工艺相结合的方式,开展了页岩油注CO_(2)萃取置换机理、CO_(2)前置液对页岩力学性质影响的室内实验,模拟了CO_(2)前置压裂和吞吐补能对开发效果的影响,并将成果应用于CO_(2)前置压裂和单井吞吐矿场实践。研究表明:CO_(2)吞吐作用效果受微纳尺度效应及干酪根、吸附油存在等的影响,适当延长焖井时间可提高原油动用程度。在CO_(2)“注、焖”阶段,CO_(2)通过溶解扩散和传质作用提高重烃的动用程度,在CO_(2)“吐”的阶段,CO_(2)主要将较大孔隙中的原油排出至周边更大的孔隙或层理缝中流入生产井。注入CO_(2)前置液有助于保持岩心脆性,降低破裂压力,CO_(2)易沿层理面滤失,从而提高裂缝复杂程度。前置CO_(2)注入量增加会提升增能效果,从而增强地层能量的补充作用。页岩基质渗透率越低、地层压力越低、原油重烃含量越高,注CO_(2)吞吐开发后,采收率提高幅度越大。矿场实践表明,CO_(2)前置压裂后压力保持良好,单井CO_(2)吞吐后可有效补充地层能量,提高单井产能,效果良好。

关键词：页岩油 CO_(2) 前置压裂吞吐补能室内实验矿场试验开发效果提高采收率

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非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨

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石油钻探技术 2023年第4期51卷 184-191页

作者：蒋廷学页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京102206 中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室北京102206 中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206

体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键,围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标,密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化,导致压裂作业综合成本越来越高。为此,开展了新一代体积压裂技术(立体缝网压裂技术)的... 详细信息

体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键,围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标,密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化,导致压裂作业综合成本越来越高。为此,开展了新一代体积压裂技术(立体缝网压裂技术)的研究与试验,压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用,对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨,厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理,对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求,具有重要的借鉴和指导意义。

关键词：非常规油气藏体积压裂立体缝网压裂立体缝网指数压裂模式参数优化提高采收率

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页岩微观结构及力学特征变化规律研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2022年第5期44卷 125-134页

作者：左罗仲冠宇蒋廷学王海涛页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京昌平102206 中国石化石油工程技术研究院有限公司北京昌平102206

目前,对二氧化碳作用下页岩微观结构及岩石力学变化特征认识较少,为更清晰地认识二氧化碳对页岩微观结构及力学特性的影响,设计并开展了二氧化碳浸泡前后页岩岩石力学参数测试实验、矿物组分分析及微观结构分析。研究表明,滑溜水、超临... 详细信息

目前,对二氧化碳作用下页岩微观结构及岩石力学变化特征认识较少,为更清晰地认识二氧化碳对页岩微观结构及力学特性的影响,设计并开展了二氧化碳浸泡前后页岩岩石力学参数测试实验、矿物组分分析及微观结构分析。研究表明,滑溜水、超临界二氧化碳及液态二氧化碳浸泡基本不会改变页岩的矿物组成,二氧化碳浸泡会增大页岩矿物间孔隙;单轴实验条件下,随浸泡时间的增加,泊松比增大,弹性模量减小,整体上页岩表现出塑性增强特征;三轴实验条件下,随浸泡时间的增加,泊松比减小,弹性模量基本不变,整体上页岩表现出脆性增强特征,其中,二氧化碳浸泡的影响更为显著;滑溜水、超临界二氧化碳及液态二氧化碳浸泡均会降低页岩抗拉强度,滑溜水对抗拉强度的弱化程度最大,3种介质对抗压强度影响较小。

关键词：页岩二氧化碳岩石力学微观结构压裂

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国内外智能压裂技术现状及发展趋势

石油钻探技术 2022年第3期50卷 1-9页

作者：蒋廷学周珺廖璐璐页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京102206 中国石化石油工程技术研究院北京102206

随着人工智能技术的快速发展及其在油气领域的广泛应用,智能压裂技术取得较大的进展,包括裂缝参数及压裂参数智能优化、智能压裂流体及材料、智能压裂设备及工具、压裂风险智能预警系统、压裂参数实时优化智能控制和压裂裂缝智能监测技... 详细信息

随着人工智能技术的快速发展及其在油气领域的广泛应用,智能压裂技术取得较大的进展,包括裂缝参数及压裂参数智能优化、智能压裂流体及材料、智能压裂设备及工具、压裂风险智能预警系统、压裂参数实时优化智能控制和压裂裂缝智能监测技术等方面,但其智能化程度不一,没有形成一个完整的智能压裂技术体系。在分析智能压裂技术现状的基础上,指出了智能压裂的发展趋势,包括开展小数据样本的深度挖掘、建立基于三维甜点分布的地质工程一体化压裂智能决策平台、研制智能响应性压裂流体及材料、研制裂缝扩展四维智能监控模型并实现可视化、研制无人值守压裂设备及智能工具等,这对于形成完整统一的智能压裂技术体系,实现新一轮水力压裂技术的革新具有重要意义。

关键词：人工智能水力压裂智能压裂发展现状发展趋势

深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂的裂缝调控模拟

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天然气工业 2022年第2期42卷 50-58页

作者：胡东风任岚李真祥赵金洲林然蒋廷学中国石化勘探分公司 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学中国石化石油工程技术研究院

深层超深层页岩气井压裂时,受深部地层应力非均质性和“密簇”布缝的联合影响,多簇压裂中的水力裂缝难以同步起裂扩展,同时缝间强干扰作用加剧了裂缝非均衡延伸程度,矿场实践证实缝口暂堵压裂工艺可以有效调控多簇裂缝非均衡延伸,而构... 详细信息

深层超深层页岩气井压裂时,受深部地层应力非均质性和“密簇”布缝的联合影响,多簇压裂中的水力裂缝难以同步起裂扩展,同时缝间强干扰作用加剧了裂缝非均衡延伸程度,矿场实践证实缝口暂堵压裂工艺可以有效调控多簇裂缝非均衡延伸,而构建深层超深层页岩气水平井缝口暂堵压裂裂缝调控模拟方法,可提高暂堵工艺实施效果。为此,基于岩石力学、弹性力学、流体力学和裂缝扩展理论、水平井分簇压裂中流量分配方程和暂堵球封堵方程,建立了深层超深层页岩气缝口暂堵压裂的裂缝扩展模型及调控模拟方法,并以中石化川东南丁山—东溪构造深层页岩气井为例,模拟了暂堵压裂中暂堵球数量、暂堵次数和时机对暂堵调控的影响,分析了暂堵球对裂缝扩展形态和SRV展布影响。研究结果表明:①缝口暂堵可以显著促进多簇裂缝均衡延伸,模拟证实暂堵球数量、暂堵次数和暂堵时机对裂缝调控具有重要作用;②随暂堵球数量增多,缝网体积先增大后减小,存在最优暂堵球数量;③当暂堵次数较多,可提高暂堵转向工艺容错率,但需要适量增多暂堵球数量;④当暂堵时机适当时,各簇裂缝均衡扩展,缝网体积达到最大值。结论认为,该暂堵裂缝调控模拟方法对完善暂堵压裂优化设计、提高矿场工艺实施水平,有效开发深层超深层页岩气具有重要意义。

关键词：深层超深层页岩气水平井暂堵压裂裂缝调控地层应力非均质性多簇压裂

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陆相页岩油气水平井穿层体积压裂技术研究与现场试验

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石油钻探技术 2023年

作者：蒋廷学肖博沈子齐刘学鹏仲冠宇中石化石油工程技术研究院有限公司页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室

针对陆相页岩油气储层纵向不同岩性夹层发育、黏土含量高等对压裂带来的挑战，研究提出了陆相页岩油气水平井穿层体积压裂技术。开展了陆相页岩油气储层可压性评价，进行了以预计最终可采储量（EUR）为目标的裂缝参数优化、以单簇裂缝... 详细信息

针对陆相页岩油气储层纵向不同岩性夹层发育、黏土含量高等对压裂带来的挑战，研究提出了陆相页岩油气水平井穿层体积压裂技术。开展了陆相页岩油气储层可压性评价，进行了以预计最终可采储量（EUR）为目标的裂缝参数优化、以单簇裂缝模拟为基础的压裂施工参数优化、以提高远井缝高为基础的全程穿层压裂工艺优化，分析了渗吸驱油一体化压裂液体系及其性能，介绍了以渗吸机理为基础的压后闷井制度优化方法。研究结果表明，陆相页岩油气压裂的裂缝复杂性程度普遍较低，要实现体积压裂应聚焦于压裂主裂缝的密切割和全程穿层压裂。现场试验结果表明，穿层体积压裂技术可提高产量20%以上，因此该技术具有重要的完善和推广应用价值。

关键词：陆相页岩油页岩气水平井体积压裂穿层优化

水平井分段压裂多簇裂缝均衡起裂与延伸控制方法研究

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重庆科技学院学报（自然科学版） 2022年第2期24卷 1-8页

作者：蒋廷学页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100101 中国石化石油工程技术研究院北京100101

针对水平井分段压裂中普遍存在的多簇裂缝非均匀延伸现象,研究多簇裂缝均衡起裂与延伸的控制方法。提出以下主要控制方法:(1)采用变排量酸预处理技术,以增加多簇裂缝同步起裂的概率;(2)采用低黏度滑溜水变排量注入技术,以大幅度降低水... 详细信息

针对水平井分段压裂中普遍存在的多簇裂缝非均匀延伸现象,研究多簇裂缝均衡起裂与延伸的控制方法。提出以下主要控制方法:(1)采用变排量酸预处理技术,以增加多簇裂缝同步起裂的概率;(2)采用低黏度滑溜水变排量注入技术,以大幅度降低水平井筒内的压力梯度;(3)采用变黏度滑溜水及变黏度胶液注入技术,逐渐增加多簇裂缝接近均匀进液的可能性;(4)采用高黏度胶液中顶技术,将高黏度胶液注入延伸程度较大的裂缝中,以阻碍后续压裂液的持续进入;(5)在段内投入与压裂液等密度的封堵球,以实现选择性封堵进液多的裂缝;(6)采用段内限流压裂技术,加大孔眼摩阻,以减缓压力的释放;(7)适当增大小粒径支撑剂的比例,使各簇裂缝支撑剂均匀进入。以上方法应用于现场多口水平井,效果显著。

关键词：水平井分段压裂多簇射孔均衡起裂与延伸