[00996656]页岩气井压裂设计优化技术

四川盆地是中国页岩气最为富集的区域之一，是国家页岩气开发先导试验区，大力开发页岩气不仅有利于雾霾治理，还可以支持低碳经济转型，实现国家能源独立。由于地质条件比北美复杂，页岩气勘探开发仅处于起步阶段，地质评价、钻完井等关键技术受制于国外公司，特别是水平井分段压裂设计技术及软件完全依赖进口，适应性差，针对性不强，增产效果不理想，开发成本居高不下，尽快实现软件国产化和技术产业化，是页岩气高速高效开发的重要举措。 2011年以来，项目通过研发页岩气水平井高效缝网分段体积压裂系列技术，建立了压裂缝网动态扩展预测、多尺度裂缝耦合渗流2项关键理论，研发了基于DPEI的储层质量综合评价技术、差异化自动分段技术、多目标压裂设计优化技术、“交替注入+组合加砂”混合压裂技术、“双变”压裂技术等9项关键技术，建模编码形成了1套页岩储层水平井多级压裂优化设计与决策软件，并实现规模化推广应用。主要创新点如下： 1、发明了模拟复杂缝网内支撑剂运移的可视化实验装置及组合加砂压裂裂缝导流能力评价方法，揭示了支撑剂蠕动、跳跃与悬浮机理、不同缝网内支撑剂分布形态与支撑裂缝面积，提出“滑溜水扩支缝+胶液造主缝+交替注入+不同粒径组合加砂”的新型混合压裂改造模式，最大单段SRV由136万立方米提高到257万立方米。 2、发明了页岩压裂模拟与裂缝扩展评价实验方法，建立了压裂缝网动态扩展预测模型（FNPM），揭示了裂缝开启、贯穿天然裂缝、层理页岩裂缝穿层扩展等4种作用机理，实现了压裂缝网尺寸、支撑缝网面积等5项关键指标的定量预测，最大单井测试产量由21万万立方米/天提高到43.3万万立方米/天。 3、发明了页岩孔隙度/渗透率同步测试与吸附/解吸-流动模拟实验方法，建立了页岩气多尺度裂缝耦合渗流理论，揭示了页岩气动态吸附/解吸-流动机理，实现了页岩气压裂水平井生产动态预测，预测结果与实测数据符合率由69.5%提高到82.5%。 4、开发了具有自主知识产权的页岩储层水平井多级压裂优化设计与决策系统，具备了页岩储层质量综合评价、差异化自动分段、多目标压裂参数优化设计、施工-监测-评估一体化等特色功能，实现了储层再认识和工艺再优化，指导压裂设计与施工82口井，压裂成功率100%。 成果获得发明专利授权6件，受理4件，实用新型专利授权3件，软件著作权登记13件，形成中国石油集团企业技术标准2件，出版专著2部，发表论文36篇，其中SCI收录18篇。专家组认为：成果在压裂设计方面总体达到国际先进水平，其中，压裂缝网动态扩展预测模型（FNPM）、支撑剂运移模拟实验技术达到国际领先水平。 成果在长宁-威远国家级页岩气示范区共推广应用82口井、1569段，累计增产气量4.5亿方立方米，单井综合压裂成本由1211万元降低到1055万元，降低12.8%，取得直接经济效益10.5亿元。成果掀起了中国版的页岩气革命，助推了页岩气的商业开发，缓解了四川日益增长的能源需求矛盾，带动了区域相关行业的发展，对构建资源节约型、环境友好型社会具有重要现实意义。