体积压裂技术在低渗透油气藏开发中应用

体积压裂技术在低渗透油气藏开发中应用随着中国石油油气勘探进入新的储量增长高峰期，原油产量稳中有升，天然气产量快速增长，储层改造技术发挥了重要作用。但低渗透、非常规油气藏的储量越来越多，储量有效动用及开发的难度不断加大，储层改造技术不断面临新的挑战。蒋总2009年在领导干部会议上明确提出“把稳定并提高单井产量作为转变发展方式的牛鼻子”。储层改造技术作为稳定和提高单井产量的关键技术，压裂工程系统要积极实现理念创新、加速技术进步、持续努力攻关，全力推动低渗透油气藏压裂技术上台阶，为不断开创油气勘探开发新局面，建设综合性国际能源公司做出新的、更大的贡献。前言汇报提纲一、国内储层改造技术新进展二、国外储层改造技术新动向三、体积压裂技术内涵四、储层改造技术发展及安排1.中国压裂技术经历了五个阶段，技术不断进步纵向缝横截缝多层压裂2002年起步，2005年规模应用2007年水平井分段压裂立项攻关，技术不断发展进步近10年中石油累计压裂酸化101645井次，累计增油6763万吨，压裂技术已成为低渗透油气田提高单井产量的主体技术2009年，中石油压裂酸化井次15685，增油816.51万吨；探井试油总井数约1200口/年，其中约2/3需要经过压裂酸化，储层改造技术的作用日益凸现050010001500200025003000350040002000200120022003200420052006200720082009年产量（万吨）0102030405060产量所占比例（%）低渗透年产量产量所占比例中石油历年低渗透产量及所占比例中石油历年压裂酸化基础数据2.压裂酸化技术进步，促进了低渗透油气田有效开发02000400060008000100001200014000198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009压裂酸化井数（井次）0500100015002000250030003500年增油量（万吨）及单井年增油量（吨）压裂酸化井次年增产量(万吨)单井年增油量3.储层改造技术持续攻关，主体技术初步形成“十一·五”以来，在集团公司、股份公司各级领导的部署和推动下，设置了低渗透油藏水平井压裂技术攻关、三类气藏提高单井产量技术攻关等项目，为储层改造技术进步创造了良好的条件。特别是自去年以来，按照赵总借鉴美国非常规天然气开发理念的要求，勘探与生产公司积极组织攻关单位，加大了直井分层压裂、水平井分段压裂关键技术攻关及现场试验力度，在各油田公司、钻探集团以及研究院所的共同努力下，储层改造技术取得了长足的进步。近年来通过引进、集成创新，重点攻关与发展的技术有：直井分层压裂技术提高纵向剖面动用程度提高单井产量水平井分段压裂技术改善储层渗流能力增大储层泄油面积封隔器滑套分层压裂技术（国内4层以内的主体技术）连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术(引进为主)TAP套管滑套完井分层压裂技术（引进技术）直井双封单压分段压裂技术滑套封隔器分段压裂技术水力喷射分段压裂技术裸眼封隔器分段改造技术（引进为主，国内研发开始试验应用）水平井多级可钻式桥塞分段压裂技术（引进技术）国内攻关初步形成水平井直井分层压裂技术（1）封隔器滑套分层压裂技术一次分压四层管柱示意图技术特点投球打开滑套自下而上逐层压裂分层压裂，合层排液技术水平不动管柱分压≤4层应用效果苏里格应用2000口以上，须家河应用110口以上，已成为两个致密气藏的直井分压主体技术塔里木超深井得到成功应用，最大深度5479m保护薄隔层分压技术在大庆应用超过320口井，单井日增油9.75t，压裂隔层厚度由原来1.8m降到目前的0.4m，提高了多薄层储层的动用程度超深井分层压裂技术获得突破高能力设备配置技术新型低成本高温高密度压裂液管柱优化与力学分析技术管柱密封检测技术迪那2-26井压裂层段：4947.5-4977.0m4845.0-4876.5m4766.5-4796.0m施工压力：82.1-107.3MPa施工排量：3.8-4.7m3/min砂量：108.4m3压后效果：产气73×104m3/d(9mm油嘴)4766.50-4796.004845.00-4876.504947.50-4977.00迪那2-26井——直井分压3层砂塞封堵底部单封（2）连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术作业程序水力喷砂射孔环空加砂压裂层间封堵方式砂塞封堵底封隔器封堵技术特色不受压裂层数限制可实现对多层系的动用国外工具在国内现场应用采用砂塞底封：在四川和长庆现场应用5井28层，最大分压8层。桃2-9-3井改造层段3218-3417m，分压8层，液量1300方，支撑剂142方，压后测试日产气6.16万方。采用封隔器底封：在四川现场应用5井33层，最大分压8层。合川001-44-X3井改造层段2198-2436m，分7层压裂，液量1121方，支撑剂68.6方，压后测试日产气3.21万方。Date时间(min)施工排量连续油管压力套管压力砂浓度0.0170.0340.0510.0680.0850.00.02.0004.0006.0008.00010.000.014.0028.0042.0056.0070.000.014.0028.0042.0056.0070.000.0300.0600.0900.012001500桃2-9-3井施工曲线桃2-9-3井测井曲线（3）TAP套管滑套完井分层压裂技术技术特点TAP阀和完井管柱一起下入通过滑套和飞镖实现分层压裂开关滑套可实现分层测试、分层生产应用情况苏里格应用4口井，已实现分压9层米37井分压9层，液量1672.0m3，砂126.4m3分析山2、盒7段2层产水，关闭产水层后，气量从1.7×104m3/d上升到5.70×104m3/d双封单压分段压裂技术（15段）滑套封隔器分段压裂技术（6段）水力喷射分段压裂技术（10段）裸眼封隔器分段改造技术（10段）快速可钻式桥塞分段改造技术（15段）液体胶塞分段压裂技术（特殊技术）2007-2010年四年两院三公司累计水平井改造现场试验572口井,压后稳定日产量6.5吨，是直井的3.9倍。经过四年攻关，初步形成三套主体技术，同时引进了国外裸眼封隔器分段改造技术、快速可钻式桥塞分段压裂技术，促进了国内水平井改造技术和工具的发展。水平井分段改造技术8.42.23.96.51.73.94.21.23.50123456789第一个月第四个月目前(201012)　分段压裂平均（t/d)　直井压裂平均(t/d)　分段/直井(倍)工艺管柱耐温100℃、耐压差80MPa一趟管柱最多压裂15段，一天可实现8段压裂单趟管柱最大加砂可达160m3管柱具有防卡、脱卡功能工艺成功率97.8%工艺原理：采用小直径双封隔器单卡目的层压裂，通过反洗、拖动实现一趟管柱多个层段的压裂。(专利号：200710129818.3、200810136897.5)性能指标（1）水平井双封单卡分段压裂工艺技术水平井滑套分压管柱示意图经过4年的攻关研究，水平井双封单卡分段压裂技术现场应用156口800段（大庆油田150口767段，其他油田6口33段），工艺成功率达到97.8%，大庆油田压裂水平井平均单井稳定日产油是直井的4倍以上，累计产油43.4万吨。单趟管柱压裂段数由4段提高到15段，其中5段以上82口井，占58%单趟管柱最大加砂规模由最初的65m3提高到目前的160m3最大卡距由44m提高到112m4654451154881457215160112第一阶段2008年2009年2010年压裂段数（段/趟）砂量（m3）卡距（m）123456789101112141315典型实例：州扶51-平52井单趟管柱实现15段压裂扶余储层，水平段长593m，垂深1851m，井底温度98.5℃全井射开15段，段间距19.5-152m现场最高施工压力60.2MPa，最大排量3.4m3/min，共加砂110m3，液量1420m3，15段压裂封隔器共坐封32次（含测试压裂），有效施工时间仅34h州扶51-平52井压裂施工曲线压后效果：初期日产油10.3t/d，是周围直井压裂初期产油量的9.3倍，是同区块水平井的2.1倍；目前产油7.7t/d，是周围直井压裂目前产油量的6.9倍，是同区块水平井的1.6倍。井口投送器油管套管保护封隔器套管安全接头封隔器Ⅳ封隔器Ⅱ脱开机构定压滑套封隔器Ⅰ待压层段封隔器Ⅲ工艺原理：一次射孔多段，下入分压工艺管柱，油管打压完成所有封隔器坐封，并打开下压裂通道定压滑套，压下部层段；后续逐级投入球棒，打开喷砂器滑套，进行后续层段的压裂，压后起出压裂管柱。(专利号：ZL200920108202.2)（2）不动管柱滑套分段压裂工艺技术性能指标：耐温：150℃，耐压：70MPa适合井眼尺寸：51/2″和7″不动管柱一次性压裂3-5段工艺管柱和封隔器不受卡距限制水平井滑套分压管柱示意图截至到2010年12月，现场应用181井459段，封隔器工作正常，工艺成功率99%，压裂水平井稳产日产为周边直井3.6倍，累产为周边直井的2.7倍，累产40.35万吨，年产量达到10万吨。庙平10井第一段施工曲线（三段分压试验井）时间(min)压力1(MPa)排量1(m3/min)绞龙1(m3/min)液添(L/min)0.0016.0032.0048.0064.0080.000.0014.0028.0042.0056.0070.000.002.004.006.008.0010.000.0001.0002.0003.0004.0005.0000.020.040.060.080.0100.0庙平10井第二段施工曲线（三段分压试验井）时间(min)压力1(MPa)排量1(m3/min)绞龙1(m3/min)液添(L/min)绞龙2(m3/min)0.0016.0032.0048.0064.0080.000.0014.0028.0042.0056.0070.000.002.004.006.008.0010.000.0001.0002.0003.0004.0005.0000.020.040.060.080.0100.00.0001.0002.0003.0004.0005.000庙平10井第三段施工曲线（三段分压试验井）时间(min)压力1(MPa)排量1(m3/min)绞龙1(m3/min)液添(L/min)绞龙2(m3/min)0.022.044.066.088.0110.00.0014.0028.0042.0056.0070.000.002.004.006.008.0010.000.0001.0002.0003.0004.0005.0000.020.040.060.080.0100.00.0001.0002.0003.0004.0005.000工艺管柱：27/8″N-80油管-ZY331保护封隔器(1000±1m)-上部封隔器(1776±0.5m按胶筒上端计算)-下部封隔器(1858±0.5m按胶筒上端计算)施工压力40MPa，封隔器坐封、滑套打开、封隔器解封、管柱起出均正常。典型实例：庙平10井实现3段压裂吉林油田：利用水平井不动管柱滑套分段压裂技术，安全、环保、有效的动用水体压覆、城区大量难采储量资源1530万吨，累产油35万吨，年产量达10万吨，同时有效节约土地资源。水体压覆城区压覆大平台（32口井）（3）水平井水力喷砂分段压裂技术依据伯努利方程，通过高速水射流，射开套管和地层，将动能转化为压能，实现射孔、压裂一体化。喷射器(专利号：ZL200620113021.5)“水力喷射+多级滑套”不动管柱分压技术(专利号：ZL200720173194.0)“水力喷砂+液体胶塞”分压技术“水力喷砂+小直径封隔器”分压技术(专利号：ZL200920108820.7)水