压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况课件.ppt

1、2022-8-11压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况国外工艺技术发展状况 非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性 对压裂技术发展的历史回顾对压裂技术发展的历史回顾 近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 认识与结论认识与结论压裂技术发展历史回顾与

2、近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性与发展相应技术的重要性压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性与发展相应技术的重要性 National Petroleum Council(NPC)于于1992年年提出未来石油能源供给提出未来石油能源供给 深井、深水与非常规资源的动用深井、深水与非常规资源的动用 提出提出 非常规油气勘探开发非常规油气勘探开发：石油能源持续增长的需要石油能源持续增长的需要 致密砂层气、页岩气致密砂层气、页岩气 低渗油低渗油 煤层甲烷煤层甲烷 稠油稠

3、油呈三角形分布的油气资源呈三角形分布的油气资源非常规油气储量应用需发展的相应技术非常规油气储量应用需发展的相应技术低渗可采储量有效动用与压裂技术发展低渗可采储量有效动用与压裂技术发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 三角形分布的油气资源三角形分布的油气资源Masters,J.A.:“Deep Basin Gas Trap,Western Canada,”AAPG Masters,J.A.:“Deep Basin Gas Trap,Western Canada,”AAPG Bulletin Bulletin(1979)63,No.2,152.压裂技术发展历史回顾与近期低渗

4、层压裂国外工艺技术发展状况 非常规油气储量应用需发展的相应技术非常规油气储量应用需发展的相应技术 专家提出应进行的专项研究与发展的技术专家提出应进行的专项研究与发展的技术 -特殊的地层特殊的地层-评估方法评估方法 -特殊的油气藏特殊的油气藏-工程方法工程方法 -特殊的完井方法特殊的完井方法 -大型水力压裂实施大型水力压裂实施 -蒸汽注入蒸汽注入 -水平井与多分支井水平井与多分支井 -先进的钻井方法先进的钻井方法专家认为关键问题：发展技术，降低成本，专家认为关键问题：发展技术，降低成本，才能使那些资源投放市场才能使那些资源投放市场 低孔低渗层测井技术低孔低渗层测井技术 改进对含天然裂缝、多层、渗

5、透率改进对含天然裂缝、多层、渗透率 各向异性、煤层气与页岩气的解吸与各向异性、煤层气与页岩气的解吸与 扩散等的油气藏扩散等的油气藏-工程分析方法工程分析方法多层完井、定向射孔、套管测井技术多层完井、定向射孔、套管测井技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 低渗可采储量有效动用与压裂技术发展低渗可采储量有效动用与压裂技术发展 低渗可采储量有效动用需求低渗可采储量有效动用需求 对对低渗层的认识低渗层的认识 （直井、水平井）（直井、水平井）压裂技术发展压裂技术发展 获得低渗可采储量有效动用获得低渗可采储量有效动用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 对压裂技

6、术发展历史的回顾对压裂技术发展历史的回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾对压裂技术发展历史的回顾 压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技术发展历史的三个重要阶段 对国内压裂技术发展历史的回顾对国内压裂技术发展历史的回顾 国内压裂技术水平总体上国内压裂技术水平总体上接近国际先进水平，部分接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新达到国际先进水平，并有重要的创新 低渗层开发研究与压裂改造经济界限问题低渗层开发研究与压裂改造经济界限问题 压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工

7、艺技术发展状况1,解堵压裂解堵压裂2,大型压裂大型压裂3,端部脱砂压裂端部脱砂压裂4,未来压裂技术发展估计未来压裂技术发展估计,压裂与油藏工程的组合压裂与油藏工程的组合 压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 Low Permeability Program计划计划 MWX,M-Site,SFE,AST等计划等计划西部西部致密气砂层研究计划致密气砂层研究计划 研究研究 目的目的 使使工业界认识主要低渗含气盆地中天然气的工业界认识主要低渗含气盆地中天然气的 产量产量潜力，对主要生产层位的选择研究，应发展的相应技术，经济

8、评估潜力，对主要生产层位的选择研究，应发展的相应技术，经济评估 DOE 进行的致密气砂层开发规划研究进行的致密气砂层开发规划研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况Low Permeability Program计划实施计划实施 目标：通过技术发展，从低渗气层中实现增加产量与储量，目标：通过技术发展，从低渗气层中实现增加产量与储量，保证在未来对天然气的足够的供给保证在未来对天然气的足够的供给 重点是发展技术，集中于：重点是发展技术，集中于：成象技术与诊断技术成象技术与诊断技术 探测与表征低渗层探测与表征低渗层 天然裂缝网状系统天然裂缝网状系统 生产技术的验证性试验生产技术的

9、验证性试验取得试验区结论，取得试验区结论，有助于动用未开发与未充分开发低渗储量有助于动用未开发与未充分开发低渗储量 技术的商业化技术的商业化应用应用3D地震与地质力地震与地质力学模型，研究天然裂学模型，研究天然裂缝网状系统缝网状系统现场与井筒观测裂缝现场与井筒观测裂缝遥感与非地震地球物遥感与非地震地球物理方法理方法理论与建模研究理论与建模研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 1 1890 m3 255 m3 1058 m 2 1134 m3 153 m3 661 m 3 680 m3 92 m

10、3 450 m 4 162 m3 15 m3 132 m0 5 10 15 20 25 30时间时间 （月）（月）产量产量(m3/d)在致密砂岩气藏开发上，水力压裂发展为大型在致密砂岩气藏开发上，水力压裂发展为大型水力压裂技术（水力压裂技术（MHF）应用典型实例）应用典型实例大型水力压裂技术大型水力压裂技术（MHF）要求）要求液量液量:约约1,136m3支撑剂量支撑剂量:约约333,390kgh=0.9m k=0.050.005md kh=0.450.045 md.m 席状砂岩席状砂岩 单层单层 均匀介质均匀介质 单一裂缝单一裂缝压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低

11、渗层多、薄低渗层储层物性：例如基质储层物性：例如基质 g 0.04,he40ft,km1d,以及储层含天然裂缝以及储层含天然裂缝储层介质类型：双孔介质储层介质类型：双孔介质压裂：多裂缝形态压裂：多裂缝形态陆相沉积陆相沉积透镜体透镜体多种压裂工艺研究多种压裂工艺研究 单层单层 储层物性储层物性:例如例如 h=0.9m k=0.050.005 md kh=0.450.045 md.m 储层介质类型：储层介质类型：均匀介质均匀介质 压裂：单一裂缝形态压裂：单一裂缝形态 席状砂岩席状砂岩 大型水力压裂大型水力压裂MWX,M-Site,SFE,AST等计划等计划Low Permeability Prog

12、ram计划计划西部致密气砂层研究计划西部致密气砂层研究计划压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 对国内压裂技术发展历史回顾对国内压裂技术发展历史回顾1990s1990s低渗砂岩油藏整体压裂、低渗砂岩油藏整体压裂、开发压裂、重复压裂、致密超深气开发压裂、重复压裂、致密超深气层压裂、煤层气压裂层压裂、煤层气压裂：压裂技术压裂技术系统继续发展系统继续发展优化设计优化设计评估评估实施实施1970s1970s1980s1980s水平裂缝砂岩油层多水平裂缝砂岩油层多层分压、层分压、低渗砂岩油层深穿透压裂改低渗砂岩油层深穿透压裂改造造1955.1955.1960s1960s解堵性压裂处理

13、解堵性压裂处理1955.1955.玉门油田第一次压裂玉门油田第一次压裂2000.2000.2004.2004.低渗气砂层压裂、泡沫压低渗气砂层压裂、泡沫压裂、复杂岩性低渗油层酸压裂、碳酸盐裂、复杂岩性低渗油层酸压裂、碳酸盐岩低渗油层压裂岩低渗油层压裂/酸压裂、火山岩低渗酸压裂、火山岩低渗气层压裂气层压裂油藏工程油藏工程压裂力学压裂力学酸岩反应动酸岩反应动力学力学压裂酸化材压裂酸化材料开发料开发压裂酸化工压裂酸化工具、设备具、设备压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发 3种类型低渗砂岩油藏（区块）实例

14、种类型低渗砂岩油藏（区块）实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况基本单元分析：不同的基本单元分析：不同的“缝长与井网单元缝长与井网单元”组合，压后采出程度的差别，组合，压后采出程度的差别，抽稀井网密度可用有足够的缝长来补偿采出程度的减少抽稀井网密度可用有足够的缝长来补偿采出程度的减少压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾（续）对压裂技术发展历史的回顾（续）国内压裂技术水平总体上国内压裂技术水平总体上接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新并有重要的创新压裂技术发展历史回顾与近期

15、低渗层压裂国外工艺技术发展状况 压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展与改变传统的技术概念 压裂从单井增产措施发展成为油藏管理手段压裂从单井增产措施发展成为油藏管理手段 创新的工艺技术应用于低渗边际油气藏开发，可取得低成本、高效开发的创新的工艺技术应用于低渗边际油气藏开发，可取得低成本、高效开发的结果，工艺技术上的组合研究与发展结果，工艺技术上的组合研究与发展 油藏工程、钻完井技术、压裂技油藏工程、钻完井技术、压裂技术（井下工具、工作液、施工方法）等的组合应用研究术（井下工具、工作液、施工方法）等的组合应用研究 在压裂造缝与裂缝导流能力机理的试验研究上的新概念在压裂造缝与裂缝导流能力机理

16、的试验研究上的新概念 重复压裂、水重复压裂、水压裂、多裂缝压裂、水平井无水泥固结完井的水力喷射分段压裂等压裂、多裂缝压裂、水平井无水泥固结完井的水力喷射分段压裂等压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 技术发展要求改变传统的压裂方法与模型技术发展要求改变传统的压裂方法与模型AST（Advanced Stimulation Technology Deployment Program）计划实施提出：先进压裂技术实施研究结果，对传统的压裂方法与模型计划实施提出：先进压裂技术实施研究结果，对传统的压裂方法与模型提出了挑战提出了挑战 实际净压力高于常规理论与实验室实验预测净压力实际净压

17、力高于常规理论与实验室实验预测净压力 压裂液作用压裂液作用 质量控制质量控制 支撑剂铺置支撑剂铺置 近井地带的裂缝弯曲近井地带的裂缝弯曲 远场多条裂缝延伸远场多条裂缝延伸压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 压裂工艺技术发展的特点压裂工艺技术发展的特点 工程与地质的组合工程与地质的组合 压裂与油藏工程组合压裂与油藏工程组合 技术概念技术概念+专用设备专用设备+井下工具井下工具+材料材料+实验室支持实验室支持+软件支持软件支持 压裂实施工艺压裂实施工艺 技术整合技术整合技术系统技术系统 压裂技术近期发展特点压裂技术近期发展特点压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发

18、展状况 v 对类似上述已获得开发的储层条件，可应用成熟技术对未动用储量实施开发对类似上述已获得开发的储层条件，可应用成熟技术对未动用储量实施开发v 对未开发或未充分开发的难采低渗储量对未开发或未充分开发的难采低渗储量压裂实施面临的难度：压裂实施面临的难度：低孔渗、特低孔渗油层物性，复杂岩性，复杂就地应力场与异常高净压力低孔渗、特低孔渗油层物性，复杂岩性，复杂就地应力场与异常高净压力 多、薄低孔渗储层、含不同程度发育的天然裂缝、储层透镜状岩体、严重多、薄低孔渗储层、含不同程度发育的天然裂缝、储层透镜状岩体、严重非均质与各向异性等非均质与各向异性等 v 面对未开发或未充分开发难采低渗储量，必须发展

19、（直井、水平井）完井压面对未开发或未充分开发难采低渗储量，必须发展（直井、水平井）完井压裂、重复压裂等增产（注）工艺技术，实施低成本开发与进一步提高储量动裂、重复压裂等增产（注）工艺技术，实施低成本开发与进一步提高储量动用程度用程度v 对未开发或未充分开发的难采低渗压裂井层的选择、技术实施与压后效果，对未开发或未充分开发的难采低渗压裂井层的选择、技术实施与压后效果，面临着高难度，加强先导性试验研究的重要性面临着高难度，加强先导性试验研究的重要性 进一步提高低渗储量动用程度与发展压裂技术进一步提高低渗储量动用程度与发展压裂技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂

20、国外工艺技术发展近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层压裂改造的难度与近期低渗层压裂国外工艺技术发展的特点低渗层压裂改造的难度与近期低渗层压裂国外工艺技术发展的特点多、薄低渗层完井与分层压裂工艺技术多、薄低渗层完井与分层压裂工艺技术多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术含水低渗多层油藏增产含水低渗多层油藏增产相渗调节压裂液相渗调节压裂液(RPM)增产改造工艺技术增产改造工艺技术低渗层严重非均质与含天然裂缝系统低渗层严重非均质与含天然

21、裂缝系统多裂缝压裂多裂缝压裂重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的应用与研究注水井注水反应特性与增注研究注水井注水反应特性与增注研究低渗层水压裂（低渗层水压裂（Waterfracs）技术应用与效果技术应用与效果水平井非固结完井与压裂工艺技术水平井非固结完井与压裂工艺技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 概况概况 连续油管压裂设计原则与方法连续油管压裂设计原则与方法 应用实例应用实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂

22、工艺技术 （续）（续）连续油管作业应用连续油管作业应用 现已形成一个热点，于短暂时间内：一种单项的修井现已形成一个热点，于短暂时间内：一种单项的修井 服务工具，服务工具，发展成为多种井下业务的组成部份发展成为多种井下业务的组成部份早期应用：诱喷、排液、酸化早期应用：诱喷、排液、酸化近期发展：近期发展：连续油管钻井连续油管钻井 连续油管完井连续油管完井 连续油管井下作业连续油管井下作业 连续油管装备系统连续油管装备系统显著的减少作业时间与经费的投入，提高工业卫生与安全显著的减少作业时间与经费的投入，提高工业卫生与安全 减少直接费用，如较低的搬迁费减少直接费用，如较低的搬迁费 减少依赖于时间的费用

23、减少依赖于时间的费用 减少钻机拆、装费用，成为小型、可动、整装的连续油管组合减少钻机拆、装费用，成为小型、可动、整装的连续油管组合 提高了提高了HSE水平水平 提高了实提高了实时采集数据水平时采集数据水平压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）概况概况 连续油管压裂（连续油管压裂（CTF）,施工施工现已现已 5,000口井（如口井（如于于、）用）用 于多、薄层井于多、薄层井/低渗边际井，深度如应用于低渗边际井，深度如应用于 东东Texas 气层气层 8,900ft,应用于应用于 东南东南Alb

24、erta气层气层 2,4002,600ft,以及以及1,3002,000ft 施工层典型厚度施工层典型厚度 320ft，单井，单井CTF及及应用应用配套的配套的封隔器封隔器分压可达分压可达14个射孔层段个射孔层段 CTF分压分压快速施工：在欠平衡条件下可实现快速多次移位快速施工：在欠平衡条件下可实现快速多次移位 （常规（常规压裂需用钻机在过压裂需用钻机在过平衡条件下，上卸起下连接油管实现移位）平衡条件下，上卸起下连接油管实现移位）应用应用CTF分压实施分压实施多次加砂，可多次加砂，可满足对多、薄低渗层压裂分层改造要求满足对多、薄低渗层压裂分层改造要求 应用无电缆套管接箍定位器应用无电缆套管接箍

25、定位器(Wireless Casing Collar Locators)计量校正计量校正CT的的 深度深度 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）实施范围与设计应用考虑：举例如下实施范围与设计应用考虑：举例如下 多、薄层井分压改造多、薄层井分压改造 小直径井的分压改造小直径井的分压改造 VES压裂液压裂液 +支撑剂支撑剂+连续油管连续油管+封隔器封隔器 压裂液低伤害性能压裂液低伤害性能 优化砂液比设计：满足所需的导流能力优化砂液比设计：满足所需的导流能力 低摩阻：一般约低摩阻：一般约1/3水

26、基冻胶压裂液的水基冻胶压裂液的摩阻摩阻压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）连续油管压裂设计原则连续油管压裂设计原则 设计设计时应考虑的时应考虑的 2个独立目标：个独立目标：1）优化）优化压裂所需的排量与支撑剂浓度压裂所需的排量与支撑剂浓度 2）由于地面压力的限制应对参数设计必须的限制）由于地面压力的限制应对参数设计必须的限制 在方法上不同于常规压裂设计与实施的考虑在方法上不同于常

27、规压裂设计与实施的考虑 1）实施的安全性成为更重要的考虑）实施的安全性成为更重要的考虑 2）连续油管压裂，额定压力不超过）连续油管压裂，额定压力不超过10,000psi（应用高钢级别时）（应用高钢级别时）3）压裂液应优先选择粘弹性液体系统）压裂液应优先选择粘弹性液体系统（VES）：）：低摩阻低摩阻 1/3常规聚合物摩阻常规聚合物摩阻 低伤害性能低伤害性能允许在低砂液比时仍可获得所需的导流能力允许在低砂液比时仍可获得所需的导流能力 提高排液性能提高排液性能 4）应用考虑）应用考虑VES 压裂液压裂液+足够强度的支撑剂足够强度的支撑剂进行连续油管压裂进行连续油管压裂压裂技术发展历史回顾与近期低渗层

28、压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）连续油管压裂设计工序连续油管压裂设计工序 皮碗跨隔式双封隔器连续油管多层分层压裂皮碗跨隔式双封隔器连续油管多层分层压裂 单封隔器连续油管多层选压单层单封隔器连续油管多层选压单层 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）应用实例应用实例 1：连续油管封隔器多层分层压裂：连续油管

29、封隔器多层分层压裂 （加）加）西部，大量的天然气储量存在于白垩系多、薄低渗砂层中，用常西部，大量的天然气储量存在于白垩系多、薄低渗砂层中，用常 规限流压裂完井，很多层在操作上与经济上受到限制，为暂放置层规限流压裂完井，很多层在操作上与经济上受到限制，为暂放置层 应用连续油管压裂应用连续油管压裂连续油管、封隔器、连续油管、封隔器、压裂设备等组合应用，完成压裂设备等组合应用，完成 了对多、薄低渗砂层的经济有效增产改造了对多、薄低渗砂层的经济有效增产改造 多、薄低渗砂层与泥岩层间互的浅层，在一些井中含多、薄低渗砂层与泥岩层间互的浅层，在一些井中含13个单层，深度个单层，深度 范围范围 1,3002,

30、400ft，主要分布于：，主要分布于：Milk River 砂岩砂岩 Medicine Hat 砂岩砂岩 Second White Specks 砂岩砂岩 多、薄低渗砂层单层厚度多、薄低渗砂层单层厚度 36ft，渗透率，渗透率 0.23md 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）应用实例应用实例 1（续）（续）：连续油管封隔器多层分层压裂：连续油管封隔器多层分层压裂 连续油管分层压裂工艺连续油管分层压裂工艺 单井一次射孔，单井一次射孔，2孔孔/ft，小单层全射，小单层全射 使用使用2 3/8

31、”CT与新型可取式连续油管压裂封隔器（与新型可取式连续油管压裂封隔器（RCTF）RCTF可对单井可对单井14个射孔段，进行多次封隔压裂，通过封隔器个射孔段，进行多次封隔压裂，通过封隔器 加砂总量已达到加砂总量已达到200,000lbm 使用混气（使用混气（N2或或CO2）交联压裂液，施工排量）交联压裂液，施工排量10bpm、最高砂、最高砂 液比液比15ppg、20/40目砂目砂 已施工约已施工约200口井，如其中口井，如其中2口井分压口井分压8层，早期效果比常规限层，早期效果比常规限 流压裂提高流压裂提高60%压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续

32、油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）应用实例应用实例 1（续）（续）：多、薄低渗层连续油管分压与常规压裂比较：多、薄低渗层连续油管分压与常规压裂比较 Alberta 东南东南 Medicine Hat 浅气田，为浅气田，为 西部最大气藏之西部最大气藏之 一，约一，约 4 4百万百万acresacres，最终储量约最终储量约 9Tcf，已开发井约为，已开发井约为45,000口井口井 主要气层为上白垩系主要气层为上白垩系 Milk River（在上部）与（在上部）与 Medicine Hat（在下（在下 部）部）砂岩层，其中含多、薄低渗层，埋藏深度砂岩层，其中含多、薄低渗层，

33、埋藏深度10002000ft 两种压裂工艺：连续油管压裂与常规压裂，于加密井多、薄低渗层两种压裂工艺：连续油管压裂与常规压裂，于加密井多、薄低渗层 进行这两种压裂工艺试验与效果比较进行这两种压裂工艺试验与效果比较 增产量增产量 可采储量可采储量 NPV压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况单井连续油管压裂与常规压裂施工参数比较单井连续油管压裂与常规压裂施工参数比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况单井连续油管压裂与常规压裂压后效果比较单井连续油管压裂与常规压裂压后效果比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续

34、油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）应用实例应用实例 2：深井连续油管单封隔器多层选压未动用边际单层储层：深井连续油管单封隔器多层选压未动用边际单层储层 （美）东（美）东Texas气层，已开发多年大部分井几乎无经济生产价值，需动用气层，已开发多年大部分井几乎无经济生产价值，需动用未动未动 层（层（bypassed payzones），但应用常规压裂在操作上与经济上受到限制），但应用常规压裂在操作上与经济上受到限制 东东Texas气层气层未动用边际储层，未动用边际储层，低渗砂岩低渗砂岩 K=0.2md，深度深度8,0418,048 ft/套套管管27/8”现应用连续油管压裂

35、，可开发未动用边际储层现应用连续油管压裂，可开发未动用边际储层 1,连续油管选择：连续油管选择：OD=1 3/4”（=0.188”）2,封隔器总成：封隔目的层的上层，封隔器封隔器总成：封隔目的层的上层，封隔器 J 形槽机构，总成长度形槽机构，总成长度4ft，OD=2 1/4”3，液体与支撑剂选择：，液体与支撑剂选择：VES与中强陶粒与中强陶粒 4，施工：排量，施工：排量8bpm，最高砂液比，最高砂液比 4PPA,最高最高 P=9,800psi（8.2bpm,4PPA）中强陶粒中强陶粒 压后生产效果：压后生产效果：压后产量比压前提高压后产量比压前提高5倍，投资回收期约倍，投资回收期约17天天 压

36、裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层多、薄低渗层连续油管分层压裂工艺技术连续油管分层压裂工艺技术 （续）（续）应用实例应用实例 3：重复压裂：重复压裂连续油管封隔器多级分压（连续油管封隔器多级分压（CTF）与不压井起下的）与不压井起下的 油管封隔器多级分压（油管封隔器多级分压（SF）比较）比较 Alberta 东南东南 Milk River 与与Medicine Hat 砂岩浅气层，深度砂岩浅气层，深度 9841641ft，对井层实施重复压裂对井层实施重

37、复压裂 应用应用CTF 实施复压多、薄层，实施复压多、薄层，47层层/井，厚度井，厚度320ft/单层，加砂量单层，加砂量 20/40目目2,60022,800kg 应用应用SF实施复压多、薄层，实施复压多、薄层，24层层/井，厚度井，厚度9.845.9ft/单层，加砂量单层，加砂量 20/40目目5,20028,900kg 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 压后效果与经济评估比较压后效果与经济评估比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况含水低渗多层油藏增产含水低渗多层油藏增产相渗调节压裂液相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺技术）增产改造工艺技术

38、在在含水低渗含水低渗多层油藏中，多层油藏中，相渗调节压裂液增产改造工相渗调节压裂液增产改造工艺技术艺技术是重要的技术研究是重要的技术研究 RPM技术的发展技术的发展 典型实例典型实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况含水低渗多层油藏增产含水低渗多层油藏增产相渗调节压裂液相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺技术（续）增产改造工艺技术（续）在多层油藏中，控水研究是长期以来石油开采的重要技术研究项目；在多层油藏中，控水研究是长期以来石油开采的重要技术研究项目；RPM处理处理多油层间含较高渗条带水层、油水同层、含底水层的油井多油层间含较高渗条带水层、油水同层、含底水层的油井RPM

39、技术的发展技术的发展 RPM技术概念的提出：如何有效降低生产井水油比，提高产油量技术概念的提出：如何有效降低生产井水油比，提高产油量 In-Situ RPM研究研究-开发开发PCS(Polymer Conformance System)化学剂化学剂,1995.1）就地聚合）就地聚合 2）不堵塞孔隙）不堵塞孔隙 3）有效降低水相渗透率）有效降低水相渗透率 4）类似水的粘度）类似水的粘度 5）无需对层实施封隔）无需对层实施封隔典型实例：典型实例：(美美)New Mexico，Los Medanos油田油田 Brushy Canyon油层的应用：油层的应用：Brushy Canyon油层油层带有多个

40、含水层的多油层系，生产含水带有多个含水层的多油层系，生产含水6070%早期应用常规压裂效果差，液体产量迅速下降，裂缝垂向延伸时，油水层早期应用常规压裂效果差，液体产量迅速下降，裂缝垂向延伸时，油水层 之间无遮挡层之间无遮挡层压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统低渗层严重非均质与含天然裂缝系统压裂多裂缝研究压裂多裂缝研究 多条水力裂缝同时延伸现象多条水力裂缝同时延伸现象多裂缝压裂概念的提出多裂缝压裂概念的提出 水力压裂形成多裂缝条件与观测水力压裂形成多裂缝条件与观测 水力压裂多裂缝模拟压裂

41、压力历史拟合与压后试井水力压裂多裂缝模拟压裂压力历史拟合与压后试井 水力压裂作业减少多裂缝的基本方法水力压裂作业减少多裂缝的基本方法压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水力裂缝多裂缝几何形水力裂缝多裂缝几何形态的复杂性态的复杂性压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统低渗层严重非均质与含天然裂缝系统压裂多裂缝研究压裂多裂缝研究(续续)水力压裂形成多裂缝条件与观测水力压裂形成多裂缝条件与观测 储层系统的严重非均质性与存在天然裂缝系统储层系统的严重非均质性与存在天然裂缝系统

42、完井时长射孔井段，形成多个压裂造缝起始点完井时长射孔井段，形成多个压裂造缝起始点 压裂造缝起始压裂造缝起始趋向于由天然裂缝或射孔诱发的裂隙趋向于由天然裂缝或射孔诱发的裂隙 造缝起始后在延伸过程中将形成若干裂缝聚合，多个聚合裂缝造缝起始后在延伸过程中将形成若干裂缝聚合，多个聚合裂缝 多裂缝观测：净压力历史拟合多裂缝观测：净压力历史拟合 由净压力研究可表示多裂缝状况由净压力研究可表示多裂缝状况 滤失行为可认识多裂缝的增加裂缝面状况滤失行为可认识多裂缝的增加裂缝面状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统低渗层严重非均质与含天然裂缝系统压裂多裂缝研究

43、压裂多裂缝研究(续续)水力压裂压力历史拟合水力压裂压力历史拟合 水力压裂多裂缝：使用水力裂缝水力压裂多裂缝：使用水力裂缝“当量当量”数数 多裂缝的条数、几何尺寸多裂缝的条数、几何尺寸压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 多裂缝压裂压力历史拟合多裂缝压裂压力历史拟合压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统低渗层严重非均质与含天然裂缝系统压裂多裂缝研究压裂多裂缝研究(续续)水力多裂缝压裂实施的基本注意事项，限制引发多条裂缝水力多裂缝压裂实施的基本注意事项，限制引发多条裂缝 限制射孔井段长度限制射孔井段长度 使用高粘度压裂液使用高粘

44、度压裂液 正确使用支撑剂段塞正确使用支撑剂段塞 使用小粒径支撑剂使用小粒径支撑剂 使用在实施上允许的最高排量使用在实施上允许的最高排量 定向射孔，与最大水平应力方向一致定向射孔，与最大水平应力方向一致 射孔井段设定于天然裂缝密度相对较低处射孔井段设定于天然裂缝密度相对较低处压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的应用与研究 重复压裂技术的商业性应用重复压裂技术的商业性应用 重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的应用与研究 重复压裂技术的

45、商业性应用重复压裂技术的商业性应用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的应用与研究(续续)重复压裂技术的商业性应用重复压裂技术的商业性应用 对复压作业的增产预期要求对复压作业的增产预期要求 复压井层选择主要考虑复压井层选择主要考虑 物性、厚度物性、厚度 初始压裂裂缝对提高单井供油气面积动用程度的作用初始压裂裂缝对提高单井供油气面积动用程度的作用 复压井供油气面积潜力评估复压井供油气面积潜力评估 复压压裂裂缝对提高单井剩余储量动用程度的作用评估复压压裂裂缝对提高单井剩余储量动用程度的作用评估 复压工艺优于初始压裂的改进复压工艺优于初始压裂的

46、改进 复压在增储上产中的作用复压在增储上产中的作用 应用实例应用实例：Wattenberg FieldMuddy“J”与与 Codell 致密致密 气砂层复压应用气砂层复压应用 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况实例：实例：Wattenberg Field Tight Codell 气砂层气砂层重复压裂作业重复压裂作业 Codell 致密气砂层重复压裂致密气砂层重复压裂 复压储层研究：复压储层研究：Codell致密气砂层为边际储层，复压储层条件致密气砂层为边际储层，复压储层条件 首要考虑是孔隙容积条件首要考虑是孔隙容积条件 h 1.5 2ft,h 1.5ft为非产层为非产

47、层 k 0.1md 井网的单井供给面积井网的单井供给面积40 acres，初始压裂后井的排驱仅动用，初始压裂后井的排驱仅动用1530 acres 用复压提高储量动用程度用复压提高储量动用程度 已复压已复压750口井口井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况实例：实例：Wattenberg Field Tight Codell 气气砂层砂层重复压裂作业（续）重复压裂作业（续）Codell 致密气砂层复压工艺改进致密气砂层复压工艺改进 对初始压裂分析对初始压裂分析初始压裂实施的主要问题：初始压裂实施的主要问题：完井时压裂裂缝缺乏足够的半缝长，约完井时压裂裂缝缺乏足够的半缝长，约3

48、00ft 使用高浓度聚合物，有效激化不够使用高浓度聚合物，有效激化不够 复压工艺改进复压工艺改进 复压前评估复压前评估井生产动用的供给面积，如井生产动用的供给面积，如well C，初始压裂半缝长，初始压裂半缝长 262ft(79.8m)，裂缝影响供给面积，裂缝影响供给面积20 acres，井网的单井，井网的单井 供给面积供给面积40 acres 压裂液改进压裂液改进低浓度低浓度CMG的的Zr交联压裂液（交联压裂液（1998年推出）年推出）(2220lb/1000gal)，复压实施结果更有效地满足施工与低，复压实施结果更有效地满足施工与低 伤害要求，已应用伤害要求，已应用350口井以上口井以上

49、复压施工改进复压施工改进 确定了规范化的复压施工程序确定了规范化的复压施工程序 应用实时应用实时3D压裂模拟压裂模拟 复压半缝长复压半缝长600700ft 压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 复压效果复压效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的应用与研究 重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况 重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展：复压裂缝重新取向重复压裂技术的研究与发展：复压裂缝重新取向 就地应力场变化基本概念

50、就地应力场变化基本概念:数模研究结果数模研究结果 在围绕井点与初始裂缝的椭圆区域内，在孔隙压在围绕井点与初始裂缝的椭圆区域内，在孔隙压 力降低时平行于力降低时平行于 初始压裂裂缝的水平应力分量的递减速率大于垂直的水平应力分量初始压裂裂缝的水平应力分量的递减速率大于垂直的水平应力分量 在这椭圆区域内，诱发的应力变化达到足够大以克服初始的水平向在这椭圆区域内，诱发的应力变化达到足够大以克服初始的水平向 的差应力时，最小与最大水平应力转向的差应力时，最小与最大水平应力转向 复压裂缝重新取向复压裂缝重新取向 数模研究，复压裂缝与初始裂缝方位正交，数模研究，复压裂缝与初始裂缝方位正交，90o 现场试验研