油田压裂新技术工艺

2012年4月8日星期日1、黑油模型：指油质较重性质的油藏类型。黑油模型是最完善、最成熟，也是应用最为广泛的模型。是油藏数值模拟的基础，其它模型大都是黑油模型的扩展。（1）黑油模型的基本假设：（1）油藏中的渗流是等温渗流。（2）油藏中最多只有油、气、水三相，每一相均遵守达西定律。（3）油藏烃类只含有油、气两个组分。在油藏状态下，油气两组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相内，气组分则可以以自由气的方式存在于气相中，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层内油相为油组分和气组分的某种组合。在常规油田中，一般不考虑油组分向气组分挥发的现象。（4）油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时达到相平衡状态。（5）油水之间不互溶；天然气也假定不溶于水。2、煤层气：赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。3、页岩气页岩气形成的条件（1）岩性：形成页岩气的岩石除页岩外，还包括泥岩、粉砂岩、甚至很细的砂岩（2）物性：页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低，典型的气页岩的基质渗透率处于微达西~纳达西范围，因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况（3）矿物组成：粘土矿物和碳酸盐含量低、粉砂质或硅质（石英）含量较高比较有利。（4）裂缝：裂缝发育适中。2012-4-94、压裂工艺成果压裂工艺推陈出新，分段压裂、裂缝性气藏压裂、火山岩压裂、降滤压裂、重复压裂、转向压裂、控缝高压裂等压裂技术得到了成功应用，特别是水平井分段压裂技术的推广应用，在保障油气田增储上产方面发挥了巨大作用。较好指标：91762423拉萨成都银川北京西安郑州南京上海哈尔滨呼和浩特济南福州台北兰州广州武汉南昌长沙海口南海J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2T3T3T3P2P2P2P2P2P2P2P2EEEC-PC-PC-PC-PC-PC-PC-PC-PJ3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2P2P2P2EET3T3T3J1-2J1-2T3P2C1P2C1CC1C1C122全国煤层气试验区分布图21开滦15韩城2大城16蒲县3济南17柳林4淮北18吴堡5淮南19三交6平顶山20临县7荥巩21兴县8焦作22丰城9安阳23冷水江10晋城24涟邵11屯留25沈北12阳泉26红阳29阜新13澄合27铁法30辽河14彬长28鹤岗1210兰州拉萨长春西宁兰州兰州西宁拉萨乌鲁木齐1283262530272918111315161914212014784591762423拉萨成都银川北京西安郑州南京上海哈尔滨呼和浩特济南福州台北兰州广州武汉南昌长沙海口南海J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2T3T3T3P2P2P2P2P2P2P2P2EEEC-PC-PC-PC-PC-PC-PC-PC-PJ3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J3-K1J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2J1-2P2P2P2EET3T3T3J1-2J1-2T3P2C1P2C1CC1C1C122全国煤层气试验区分布图21开滦15韩城2大城16蒲县3济南17柳林4淮北18吴堡5淮南19三交6平顶山20临县7荥巩21兴县8焦作22丰城9安阳23冷水江10晋城24涟邵11屯留25沈北12阳泉26红阳29阜新13澄合27铁法30辽河14彬长28鹤岗1210兰州拉萨长春西宁兰州兰州西宁拉萨乌鲁木齐12832625302729181113151619142120147845水平井压裂分段数：9段深层气压裂最大支撑剂量：908.5t（角64－2H井）最大注入井筒液量：4261.1m3最大酸压规模：1603m3水力喷射分层加砂压裂在四川、长庆地区施工20余井次，平均单井次缩短施工周期20天以上；气井应用不动管柱分层压裂技术307井次，施工成功率99%；平均单井缩短试气周期20天以上；连续混配压裂施工405井次，累计配液88898m3，累计缩短施工周期425天。裸眼封隔器分段压裂取得突破性进展。全年在苏里格等地区现场应用22井次，并取得良好效果。长城钻探在苏里格气田采用裸眼封隔器进行压裂投产后产量是临近直井的5倍以上。川庆钻探与美国EOG公司合作，在角64－2H井应用水平井泵送电缆桥塞压裂技术，成功完成水平井9段分层加砂压裂施工，注入液体4261.1m3，支撑剂908.5t，刷新此项工艺技术作业时间最短、段数最多（9段）、注入砂量最大、注入液量最多、累计作业时间最长等5项亚洲记录，2010年，国产水平井裸眼封隔器及配套工具的成功研发和推广应用，打破了外国公司的垄断，取得了很好的增产效果，产量是临近直井的3倍以上。2010年，川庆钻探在合川2口井成功进行了连续油管喷砂射孔环空6－7级分段压裂现场施工；西南油气田的威201页岩气井也已进行了2次的页岩气压裂改造施工，为非常规气藏有效开发探索出了新的途径。5、机械分段压裂技术机械分段压裂技术包括裸眼封隔器分段压裂技术、动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、不动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、封隔器＋桥塞分段压裂技术等。1、裸眼封隔器分段压裂◆裸眼封隔器分段压裂是苏里格水平井储层改造的主要方式：到目前苏里格共完成裸眼分段压裂36井（167段），占整个水平井改造总井数的81.8%。◆应用规模逐年扩大：09年8井次、10年1~7月28井次。◆技术水平逐步提高：分段数从3段到10段（工具已下井，近期压裂施工），最长水平段1512m，最大下入深度5235m。悬挂封隔器：3390m31/2″油管,扣型：EUE投球滑套17″套管，N80,壁厚：9.19mm27/8″油管，扣型：EUE裸眼封隔器投球滑套4投球滑套37″水力锚：3388m筛管+引鞋4386座封球座+浮鞋41904170398538653906375037204035套管鞋：3698.81投球滑套2401539364130压差滑套42102、遇水（遇油）膨胀封隔器分段压裂该井分段酸压4段，采用VersaFlexTM膨胀式尾管悬挂器+3只SWELLPACKER遇油膨胀封隔器+4只DeltaStimSleeve压裂滑套。3、双封隔器（连续上提）分段压裂技术4、多封隔器滑套分段压裂5、水平井环空分段压裂技术先射孔一段，光油管压裂，再射孔一段，利用带封隔器管柱封堵下部开层，环空压裂上部层段，后续压裂依次重复进行。6、封下压上和封上压下封隔器分段压裂技术工艺原理为：连接管柱下井，油管加液压坐封封隔器，再提高压裂等级，打开压裂上部（下部）压裂通道，进行压裂施工；投球棒解封封隔器，洗井后起出压裂管柱。工艺管柱形式：油管+SPAJ-103安全接头+FXY444—114水平井封上压下封隔器或FX-DY-Y444—114水平井封下压上。7、封上压下封隔器与压裂桥塞组合分段压裂技朿/b工艺原理为：在水平井重复压裂过程中，水平段上、下都有开层，用压裂桥塞封堵下部开层，用封上压下封隔器封堵上部开层，从而对水平井中间的射孔层段进行压裂，实现了选层压裂的目的。8、桥塞封隔分层压裂技术桥塞封隔分层压裂技术是运用桥塞坐封实现封隔压裂，分层改造完毕后下工具将隔离的桥塞打捞出井实现全井连通。适用于套管固井射孔完井的水平井，优点有：各段之间封隔可靠；可进行分段试油；施工和垂直井常规大规模压力相同，不受井眼方位与最大水平主应力方向限制；能按照设计规模有效控制裂缝等。缺点是施工工序复杂，作业周期长、成本高，一般的水力压裂一口井需要15天左右；对井筒状况要求高，存在卡钻风险。9、不动管柱水力喷砂射孔压裂联作工艺技术10、填砂+液体胶塞分段压裂技术应用高分子材料，以低粘状态下注入水平井筒预定位置，在井筒温度和压力下，聚合形成类似橡胶的高弹性胶塞，实现隔水平井筒的安全、有效隔离，作业后胶塞可定时软化易于清除。球座接头喷射工具与滑套组合环空注入口交联混砂液或酸液安全接头水力锚11、投球选择性压裂12、水平井限流分段压裂技术限流压裂技术是通过调整不同层段的射孔孔数和孔径，造成不同的孔眼压差，从而使各层段获得所需的井底压力，以达到对各层段同时处理的目的。限流压裂技术适用于套管固井射孔完井的水平井，可一次改造多个层段，施工风险小，费用低。缺点是必须在新井投产时综合考虑限流压裂对射孔的要求，不适于已多段射孔的老井；分段改造针对性差；改造井段长时由于施工排量和压力的要求，对施工设备的要求较高。13、电缆传输射孔+泵送桥塞分段压裂技术14、连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术15、水平井连续油管拖动布酸+酸压增产技术Jiao64-2HWellboreDiagram17-1/2(444.5mm)holedrilledto±157mw/8.7ppgwater,gelspudmud13-3/8(339.7mm),54.5#,J-55,STCcasingset@±157m.Cementedtosurface.TestCasing=1,000psi;FIT=16.0ppge12-1/4(311.2mm)DirectionalHoleto2360mMD(2350mTVD)with9.5ppgOBM9-5/8(244.5mm),53.5#,P-110LTCcasingsetat2,365mMD(2,357mTVD).4-1/2(114.3mm),15.1#,P-110,SLApexset@4,378MD/3,180mTVD.TopofCement?1,350mMD/TVD(4-1/2(114.3mm),15.1#,P-110,SLApex)TD@4,510MD/3,195mTVD.Directionalsurvey:59.52°@3219.50mMD/3078.72mTVD70.47°@3292.35mMD/3109.49mTVD81.22°@3379.40mMD/3130.63mTVD88.44°@3466.26mMD/3137.36mTVDMax.DL:8.14@3843.33mMD/3160.15mTVD工艺的对比：序号分段压裂技术优点缺点1投球选择性压裂1、不压井，不动管柱2、现场施工方便封堵效率差，不能有效对设计层位进行最佳改造2填砂+液体胶塞分段压裂1.各段之间隔离可靠，施工简单，现场易操作2.可进行分段试油3.不受井眼方位和最大水平主应力方向限制4.裂缝能达到设计效果1.施工周期长2.只适应套管固井射孔完井3.胶塞不便钻磨4.胶液可能堵塞孔眼3双封隔器（连续上提）分段压裂1.分层改造目的性强2.可进行已施工段和未施工段间的有效隔离1.易砂卡封隔器造成井下事故2.不适合气井改造4桥塞封隔分段压裂1.各段之间隔离可靠，施工简单，现场易操作2.可进行分段试油3.裂缝能达到设计效果1.施工工序相对较多2.只适应套管固井射孔完井3.作业成本相对较高4.存在卡钻风险5电桥暂堵+射孔分段压裂1.各段之间隔离可靠，施工简单，现场易操作2.可进行分段试油3.裂缝能达到设计效果4.级数不受限制1.施工工序相对较多2.只适应套管完井3.作业成本相对较高6连续油管喷砂射孔套管加砂压裂1.射孔压裂联作，无需另行射孔作业2.一趟钻具可进行多段压裂3.适应不同完井方式1.无法进行分段试油2.施工排量调整、变化困难7不动管柱喷射1.具有喷射上提的所有优点2.适合气井的多段改造1.无法进行分段试油2.施工砂比提高有限3.施工排量调整、变化困难8裸眼封隔器1.适合裸眼完井的水平井油气井2.对各层段可进行有效隔离3.改造效果相对较好1.永久式封隔，后续措施困难2.无法进行分段试油9遇水（遇油）膨胀封隔器分段压裂1、结构简单，中心管与环空之间不会有泄漏2、使用简单，无需专门的下入工具3、操作简单，降低了复杂机构带来的动作失效的风险4、橡胶硫化在芯轴上可在斜井和水平井下入膨胀时间相对较长中途坐封的可能性较大。10可钻式桥塞分级压裂通过电缆带桥塞入井分层，施工规模大，分层级数不受限