川西緻密砂岩氣藏增產技術（簡體書）

《川西緻密砂岩氣藏增產技術》介紹了川西緻密砂岩氣藏儲層工程地質特徵、滲流特徵和壓裂傷害機理，低傷害壓裂液體系，壓裂優化設計技術，大型壓裂、多層分層壓裂、水平井分級分段壓裂、超高壓壓裂等特色工藝，把“壓得開、進得去、撐得起、出得來、排得盡、穩得住”的川西緻密砂岩氣藏儲層改造技術精髓體現得淋漓盡致，理論與實踐結合，可操作性強。《川西緻密砂岩氣藏增產技術》可供從事常規和非常規天然氣勘探開發的科研人員、工程技術人員參考，也可作為石油院校師生的教學參考用書。·

《川西致密砂巖氣藏增產技術(精)》由楊克明、王世澤、郭新江、任山和劉林著。為高效開發川西致密砂巖氣藏，該書作者研究建立了有效、適用的壓裂系列配套技術：研制開發了低傷害壓裂液、線性自生熱泡沫壓裂液、超低稠化劑壓裂液和高溫壓裂液等低傷害壓裂液體系，形成和完善了大型壓裂工藝、多層分層壓裂工藝、水平井分級分段壓裂工藝、超高壓壓裂工藝等特色工藝和定向射孔、酸化、燃爆誘導壓裂等高應力儲層降低破裂壓力預處理技術以及裂縫網絡酸化解堵技術，應用效果顯著，創造了多個全國壓裂紀錄和世界致密砂巖氣藏壓裂紀錄。

序前言第一章 川西緻密砂岩氣藏特徵與增產關鍵技術第一節 工程地質背景和特徵一、工程地質背景二、工程地質特徵第二節 滲流特徵一、產氣率、產水率與含氣飽和度、含水飽和度關係二、岩心應力敏感特性_一、近井地層水鎖效應四、啟動壓力梯度及可流動含水飽和度測試第三節 壓裂傷害機理及其實驗分析一、傷害機理定量模擬二、壓裂液固體物傷害三、壓裂液水鎖傷害四、壓裂液返排傷害實驗分析五、壓裂優化設計傷害機理實驗分析第四節 儲層改造難點與增產關鍵技術一、緻密砂岩氣藏儲層改造難點二、緻密砂岩儲層增產關鍵技術第二章 壓裂優化設計第一節 低傷害壓裂優化設計一、低傷害壓裂基本理論二、壓裂材料的選擇原則三、壓裂方案的優化第二節 測試壓裂與壓裂設計一、測試壓裂技術二、壓裂施工設計第三章 低傷害壓裂材料第一節 壓裂液一、壓裂液概述二、壓裂液添加劑三、壓裂液優化技術四、低傷害壓裂液體系第二節 支撐劑一、支撐劑類型二、支撐劑物理性能三、支撐劑導流能力四、支撐劑優選第四章 淺層、中深層侏羅系儲層壓裂工藝第一節 大型壓裂技術一、大型壓裂的必要性與可行性二、大型壓裂工藝二三、應用效果第二節 多層壓裂技術一、多層分層壓裂必要性和可行性二、多層分層壓裂工藝三、應用效果第三節 斜井壓裂技術一、斜井壓裂的特點二、斜井壓裂工藝三、應用效果第四節 水平井壓裂技術一、水平井壓裂的必要性二、水平井壓裂裂縫優化三、水平井分段壓裂工藝四、水平井壓裂工藝配套技術五、應用效果第五節 高效返排配套工藝一、高效返排措施二、應用效果第五章 深層、超深層須家河組儲層改造工藝第一節 高破裂壓力儲層改造工藝一、地應力剖面分析及破裂壓力預測二、異常高破裂壓力成因及對策三、高應力儲層複合改造工藝第二節 超高壓大型加砂壓裂工藝一、超高壓壓裂井口裝置與壓裂設備二、超高壓壓裂關鍵技術三、超高壓壓裂技術關鍵四、超高壓壓裂應用實例第三節 網絡裂縫酸化工藝一、大型網絡裂縫酸壓工藝適用條件二、大型網絡裂縫酸壓酸液體系研究三、大型網絡裂縫酸壓應用實例參考文獻·

第一章 川西致密砂巖氣藏特征與增產關鍵技術
川西氣田地質背景復雜，賦存的淺層蓬萊鎮組透鏡狀近致密砂巖氣藏、中深層沙溪廟組似層狀致密砂巖氣藏、深層超深層須家河組層狀塊狀超致密砂巖氣藏的工程地質特征、天然氣滲流特征、水力壓裂傷害機理特殊，對儲層增產技術有“壓得開、進得去、撐得起、出得來、排得盡、穩得住”的高要求，需要采用低傷害壓裂液體系和大型壓裂工藝、多層分層壓裂工藝、水平井分段壓裂工藝、超高壓壓裂工藝等增產關鍵技術，才能實現川西致密砂巖氣藏的規模勘探開發。
第一節 工程地質背景和特征
一、工程地質背景
川西拗陷是四川盆地西部晚三疊世以來形成的前陸盆地，北接西秦嶺褶皺帶，西以龍門山斷裂帶為界，南接峨眉、瓦山斷塊，東與川中隆起平緩相接。主要經歷了印支、燕山、喜馬拉雅三大構造運動的作用，在構造應力的作用下，特別受西側龍門山推覆帶的影響，形成了眾多的壓性、壓剪性斷裂。川西拗陷劃分為三個構造帶，即龍門山前陸沖斷帶、川西前陸拗陷帶、龍泉山前陸隆起帶。由于這三大構造運動對該區的作用強烈程度、方向不同，形成了一系列不同方向和規模的逆斷層，特別是延伸較長、規模較大、對區域構造具有控制作用的大斷裂。整個中、新生代，在區域上升的背景下，川西拗陷一直是四川盆地中相對明顯的沉降部分：上三疊統在地臺上為退覆沉積；侏羅系為河、湖相；白堊系與古近系既見巨厚的風成砂體，也有含鹽沉積；第四系主要為沖積洪積砂礫層；現今地表為白堊系、古近系、新近系和第四系覆蓋。
川西拗陷陸相地層經歷早印支運動、安縣運動、晚印支運動、燕山運動、喜馬拉雅運動、新構造運動等多次構造運動，發生了早期圈閉規模成藏、盆地定型圈閉規模成藏、構造復合破裂運移次生成藏、SN向斷裂破壞油藏四次成藏變化，具有上三疊統須家河組（T3x）五段與下侏羅統（J1）角度不整合界面、千佛崖組（J2q）與沙溪廟組（J2x+J2s）角度不整合界面、遂寧組（J3sn）與蓬萊鎮組（J3p）平行不整合界面、蓬萊鎮組與劍門關組（K1j）平行不整合界面等九個運動界面，以及中上三疊統、中下侏羅統上侏羅統遂寧組、上侏羅統蓬萊鎮組白堊系、新近系第四系四個構造層，地質背景復雜（郭正吾，1996；郭新江等，2012）（圖1.1、表1.1）。
二、工程地質特征
（一）含氣地質特征復雜多樣
1.滿盆富砂、滿拗含氣、氣田連片分布
四川盆地滿盆富砂、川西拗陷滿拗含氣、川西拗陷中段氣田連片分布，目前已發現了新場、馬井、洛帶、新都、東泰、合興場、孝泉等大、中、小型氣田以及大邑、豐谷等含氣構造（圖1.2）。
2.縱向含氣層位多、深度跨度大
川西氣田縱向含氣層位多、深度跨度大（圖1.3）。以新場氣田為例，自上而下在下白堊統劍門關組，侏羅系蓬萊鎮組、遂寧組、沙溪廟組、千佛崖組、白田壩組，上三疊統須家河組等7個層位50余套砂組均有天然氣分布；主力氣藏為淺層蓬萊鎮組氣藏、中深層沙溪廟組氣藏、深層須家河組氣藏，埋深從200m到5300m，跨度可達5100m。各砂層縱向呈串珠狀疊置，平面上呈塊狀或帶狀展布，具備優越的立體開發條件。
3.縱向儲層物性差異大、橫向非均質性強
儲層巖性以中細砂巖為主，粗粉砂巖、礫巖次之。縱向儲層物性存在由淺往深呈常規―近致密―致密―極致密的變化趨勢。白堊系、蓬萊鎮組屬中低孔、常規近常規儲層，孔隙度平均大于10%、滲透率平均大于1×10-3mm2；遂寧組、沙溪廟組、千佛崖組、須四段上部儲層屬中特低孔、近致密致密儲層，孔隙度一般為5%~10%、滲透率一般為0.1×10-3~1×10-3mm2；須四下亞段儲層、須二段儲層屬特低孔、致密超致密儲層，孔隙度一般為2%~4%、滲透率為0.001×10-3~0.1×10-3mm2。由于成巖作用及沉積微相的差異，儲層物性橫向非均性強，平面上存在相對高滲帶不均勻分布的特征。
4.儲集類型多樣
儲集類型既有孔隙型儲層，也有裂縫型儲層；同時還有裂縫孔隙型儲層和孔隙裂縫型儲層。以新場氣田為例，中淺層以孔隙型儲層為主，裂縫孔隙型儲層次之，少數為裂縫型儲層；深層須四段氣藏以孔隙型為主，裂縫型和裂縫孔隙型次之；超深層須二段氣藏以裂縫孔隙型為主，裂縫型和孔隙型次之。
5.縱橫向儲層敏感性特征存在差異
堿敏性：洛帶氣田蓬萊鎮組、遂寧組及新場氣田須四、須二段表現為無―弱―中，合興場氣田、馬井氣田蓬萊鎮組、新都氣田遂寧組、新場氣田沙溪廟組表現為中等，新場氣田蓬萊鎮組、千佛崖組和大邑構造須三、須二段表現為中―強。
水敏性：馬井氣田蓬萊鎮組、洛帶氣田遂寧組、新場氣田須二段表現為無―弱―中偏弱，其余氣田（含氣構造）層位表現為中―強。
速敏性：蓬萊鎮組、遂寧組、沙溪廟組及新場氣田須二段均表現為無―弱―中，新場氣田千佛崖組、須四段及大邑構造須三、須二段表現為中―強。
酸敏性：洛帶、新都氣田遂寧組和新場氣田須四、須二段表現為無―弱，馬井、洛帶氣田蓬萊鎮組表現為弱―中偏強，合興場、新場氣田蓬萊鎮組、新場氣田沙溪廟組、千佛崖組及大邑構造須三、須二段表現為中―極強。
圖1.3 新場氣田氣藏分布情況
鹽敏性：馬井、合興場氣田蓬萊鎮組、洛帶氣田蓬萊鎮組和遂寧組、新場氣田須四、須二段表現為無―弱―中，新場氣田沙溪廟組表現為中等，新都氣田蓬萊鎮組表現為強。應力敏感性：新場氣田千佛崖組、須四、須二段及大邑構造須三、須二段儲層表現為中―強，其余氣田（含氣構造）層位均表現為較弱。
6.縱向儲層地溫差異大
氣藏縱向深度跨度大，導致淺、中、深層地溫差異大。淺層白堊系、蓬萊鎮組氣藏地溫約為25~57℃，中深層遂寧組、沙溪廟組、千佛崖組、白田壩組氣藏地溫為47~85℃，深層須家河組氣藏地溫為85~140℃。7.縱向地層水水型多樣、礦化度差異大縱向地層水水型多樣，包含Na2SO4、NaHSO4、CaCl2水型；其中以CaCl2水型為主體的氣藏居多，僅新場氣田蓬萊鎮組、洛帶氣田遂寧組氣藏以Na2SO4水型為主，NaHSO4、CaCl2水型次之。地層水礦化度差異較大，從淺至深，地層水礦化度為0.1~116g／L，深層較中淺層礦化度偏高，各氣藏內部礦化度也存在較大差異。
8.氣藏類型多樣
氣藏類型主體存在兩種：層狀、塊狀砂巖有水氣藏和透鏡狀、似層狀砂巖無水氣藏。中淺層多屬無邊底水彈性氣驅透鏡狀、似層狀砂巖氣藏，開采中多數井不產水或產少量地層水（主要是殘余地層水）；深層須家河組多屬層狀、塊狀砂巖有水氣藏，新場氣田須二段氣藏屬層狀砂巖邊水氣藏、合興場氣田須二段氣藏屬塊狀砂巖底水氣藏。
9.沉積特征、儲層特征、開采特征復雜
具有多物源、近物源、礦物及其結構成熟度低和沉積相帶變化快等沉積特征；具有非均質、泥質含量高、低孔滲、高毛管壓力、高含水飽和度等儲層特征；具有縱向多層疊置儲量動用不均衡、存在啟動壓力梯度、滲流規律不遵循達西定律、異常高壓彈性能量小、產量和壓力下降快、穩產期末產出程度低，相對優質儲層發育是穩產的基礎、天然裂縫發育是高產的關鍵、天然裂縫不發育的氣井自然產能低依靠壓裂改造投產才具備工業開采價值等開采特征。
（二）巖石力學參數特征差異大
由于埋藏深度跨度大、巖石致密化程度不同、巖石礦物組分、膠結成分、結構面差異及地下溫度、壓力、天然裂縫等多種因素影響，巖石力學參數縱橫向非均質性強，存在較大特征差異。
1.抗張強度
抗張強度一般為2~10MPa，須四段以淺儲層平均在6MPa左右，須二段儲層較大，平均在9MPa左右。2.抗壓強度地層條件下干巖樣測定表明，新場、馬井氣田蓬萊鎮組砂巖抗壓強度為55~156MPa，新都氣田遂寧組砂巖為256MPa，新場氣田沙溪廟組砂巖為114~329MPa、泥巖為61~219MPa，新場氣田須家河組砂巖為108~392MPa、泥巖為100~300MPa；飽和水地層條件下測定，大邑構造須家河組砂巖為176~575MPa、泥巖為64~248MPa。由于巖石類型、巖石組構、實驗溫度、圍壓條件等差異，同地區同層位同巖類間抗壓強度值均存在較大差異；相對而言，須家河組砂巖三軸抗壓強度最高，遂寧組砂巖次之，其余層位、巖類相對較低。