疏松砂岩油藏纤维压裂防砂技术课件.ppt

1、疏松砂岩油藏纤维压裂增产防砂技术伊科诺石油技术（北京）有限公司对高渗疏松砂岩地层进行处理，将得到更高的经济效益。由此可以看出高渗地层有必要进行压裂改造。压裂的必要性几种压裂防砂工艺尾追树脂砂几种压裂防砂工艺尾追核桃壳一方面利用核桃壳自身颗粒的抗压强度和特有的可压缩性，摩擦系数大，在裂缝近井筒附近形成“防砂井壁”，使压裂砂不能进入井筒，效果比较明显，成功率高。另一方面由于增大了支撑剂的平均粒径，使裂缝宽度与支撑剂的平均粒径的比值降小，从而裂缝内支撑剂的稳定性增强，防止裂缝吐砂。几种压裂防砂工艺尾追核桃壳采用尾追高导流能力支撑剂技术的压裂井与同期对比压裂井比较，增油有效率提高了6%14%，平均单井

2、次日增油多了1.0t多。几种压裂防砂工艺尾追核桃壳核桃壳粒径(1.00(1.002.50mm)2.50mm)较大，其破碎率在202050MPa50MPa下仅为0.200.200.35%0.35%之间，几乎不破碎，说明核桃壳具有较好的韧性和强度，核桃壳的较强抗压强度和可压缩弹性可以在地层近井地带形成一道人为的防砂“屏障”，既具有较高的导流能力，又可以防止地层吐砂，延长了油井的作业周期，节约了成本。几种压裂防砂工艺喷淋树脂防砂树脂液常用于防砂和治理疏松地层出砂；树脂液主要有脲醛、酚醛、环氧、糠醇、呋喃及各种混合树脂。酚醛类树脂耐酸性好，不耐碱性及有机溶液；脲醛树脂具有较好的耐盐耐碱性，不耐酸性；糠

3、醇树脂液具有较好的耐水耐油耐酸耐碱性。树脂液固砂工艺主要是针对出砂井的治理，主要工序为：下入笼统管柱-注入固化剂-注入增孔液-挤入含盐酸的后固结液-关井侯凝。增孔液、后固结液主要成份为含盐污水。树脂液是由线型、网状、体型结构分子组成的，分子量分布较大且平均分子量较低的高分子化合物，分子中的强极性基如羟甲基、酰胺基等与砂粒有亲和作用，产生物理吸附，并易向砂粒表面迁移而牢固地粘附在砂粒表面上。在压裂施工加砂后期，通过混砂车上喷淋装置将树脂液喷淋到支撑剂上，通过搅拌混合均匀，进入地层后在地层温度及固化剂作用下支撑剂表面树脂固化，从而控制支撑剂返排和砂粒运移，达到防砂固砂目的。采用泵注携砂液后期实现树

4、脂液喷淋固砂工艺，排量、压力不受限制，可以低压、低排量施工；施工层段与压裂层段一样，可以实现低替挤，做到与压裂的有机结合。树脂砂/覆膜砂压裂防砂的局限性树脂砂、覆膜砂的成本很高，对裂缝导流能力有一定影响（可严重降低裂缝渗透率），树脂与工作流体（特别是在较高温度下）配伍性不好，低温固化时间较长，在应用上受到一定的限制。纤维压裂防砂的优势纤维增强加砂压裂技术，可以大幅度提高填砂裂缝的临界出砂流速，也就能够大幅度提高压后排液的速度，从而有效预防支撑剂的回流。它比一般的树脂涂层支撑剂技术更灵活，适用的温度、压力范围广，与压裂液没有化学作用，性质稳定，成本低廉，应用简单，极具发展潜力。高泥质含量疏松砂高

5、泥质含量疏松砂岩油藏压裂防砂岩油藏压裂防砂出砂原因：一是这类油藏砂粒间主要靠泥质胶结，以接触或胶结为主，碎屑颗粒多呈点状支撑，颗粒间距大但胶结强度极差。在地层压力变化或流体冲刷作用下很容易脱落运移。二是地层孔隙介质中细小固体颗粒尤其是粘土矿物水化后分散在流体中成为胶体体系，因电离断键、离子的溶解或晶体取代等作用，这一胶体溶液具有比整体溶液高的平均离子浓度，并含有在数量上占优势的正离子或负离子，构成Stem双电层，阳离子由于水化能力比阴离子强，而留在溶液中，水化能力弱的阴离子则极易被吸附在固体表面。因此，细小砂粒表面为负电位，使砂粒之间因相互排斥而处于不稳定状态，从而导致出砂。机械防砂和化学防砂

6、对高泥质含量疏松砂岩油藏无效有效方法是使用具有网状结构又带有正电位的防砂材质，起到稳砂防砂的作用。纤维加砂压裂技术原理 把具有一定柔韧性的纤维物质混在携砂液中同时注入地层，在人工裂缝中形成复合性支撑剂，支撑剂是基体，纤维是增强相。混入的纤维通过多种机理来稳固支撑剂填充层：每根纤维与若干支撑剂颗粒相互接触，通过接触压力和摩擦力相互作用；纤维与支撑剂间的相互作用形成空间网状结构而增强支撑剂的内聚力，从而将支撑剂稳定在原始位置，而流体可以自由通过，达到预防支撑剂回流的目的。支撑剂中的纤维成分能够增强支撑剂砂拱移动变形的阻力；纤维可以同时与多个砂粒作用使它们缠绕在一起，从而增加了支撑剂耐冲刷的能力。这

7、两种作用将大大提高支撑剂充填层稳定性，使一盘散砂变成了一个整体。其优点是没有复杂的化学反应而是通过物理作用来稳定裂缝中的支撑剂，受地层流体、地层温度、闭合压力和关井时间的影响较小，与压裂液的配伍性良好，可在压后直接开井返排，有利于提高返排效率和降低地层伤害。在压裂的同时支撑剂与纤维也填充到井筒周围，形成环状较为牢固的纤维复合体-过滤体，达到类似充填筛管的效果 将径向流改进为拟线性流，改善油气的流动条件。减小近井压力梯度和解除近井地带污阻压降，降低气体流动速度，从而达到增产与防止地层出砂目的纤维加砂压裂技术原理纤维压裂防砂技术特点纤维的选择在材质选择上除要考虑纤维在储层条件下的稳定性和强度外，还

8、要考虑成本。防砂纤维应具有良好的抗温、抗酸、抗碱和抗地层水侵蚀能力。在纤维密度选择时，应考虑纤维与砂粒的混合能力，根据密度相近容易混合均匀的原理来选择纤维密度。关键在水中分选性较好，与支撑剂易均匀混合 纤维长度与射孔孔眼匹配纤维与支撑剂合理比例D-BD-B纤维实物D-BD-B纤维性能评价D-BD-B纤维性能评价05101520253035404550坍塌流量（l/m i n）坍塌压力（p s i）纤维砂体无纤维砂体纤维可以使相同粒径的支撑裂缝的稳定性增加几十倍。D-BD-B纤维性能评价长纤维对砂体的稳定性优于短纤维，但考虑到纤维与砂粒混合均匀，确定防砂用纤维的长度15mm。直径为15um的纤维

9、对砂体的稳定性较直径为23um和33um的纤维强。纤维长短对砂体稳定性的影响纤维粗细对砂体稳定性的影响D-BD-B纤维性能评价05101520253035坍塌流量（l/m i n）坍塌压力（p s i）纤维浓度1.0%纤维浓度1.5%纤维的浓度对砂体稳定性影响较大，不论是坍塌流量还是坍塌压力，浓度为1.5%是1%的2倍左右。纤维对粒径20/40目(0.4-0.8mm)砂体稳定性较16/20目砂体好。纤维浓度对砂体稳定性的影响纤维对不同粒径砂体稳定性的影响D-BD-B纤维性能评价0102030405060708090100020003000压力（psia）渗透率（达西）40/60目砂砾40/60

10、目砂砾+2%纤 维闭合压力对纤维复 合体的渗透率影响不大，导流能力下降不超过16%16%D-BD-B纤维性能评价实验条件：40/6040/60目石英砂+1.5%+1.5%纤维6060条件下5 5.5 57 7.7 7012345678抗压强度(MPa)不加纤维加纤维加纤维前后抗压强度对比图 加入纤维对防砂复合固结体的抗压强度有明显影响。加入纤维对防砂复合固结体的抗压强度有明显影响。D-BD-B纤维压裂防砂工艺技术加有纤维的支撑剂被桥架在瓶口D-BD-B纤维压裂防砂工艺技术 支撑剂纤维网络技术是在压裂防砂施工时在砂浆中混入纤维，它能够防止压后返排时支撑剂大量回流到井筒（吐砂），并减少支撑剂在压裂

11、过程中的破碎率。将一定量的纤维材料混入支撑剂中，随压裂液一起挤入地层，使纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的移动，减少支撑剂之间的碰撞，达到理想的压裂充填效果。混纤维砂浆充填技术是在支撑剂中混入纤维材料，使纤维在颗粒之间构成网络，限制支撑剂的移动，在排量较大的情况下的能够有效控制支撑剂返出，提高充填层导流能力。其作用原理如图5所示，当纤维随充填砂进入地层后，相互缠绕、重叠，形成一种三维网状结构，将充填砂包裹、拖曳住，使得随产出液排出的砂量大大减少。充填砂分为两种，一种是普通陶粒或石英砂，另一种则是树脂砂，其中混有纤维的树脂砂在地下固结后形成的挡砂屏障与普通树脂砂相比强度加大，渗透率提高。D-B

12、D-B纤维压裂防砂工艺技术施工程序：用地层预处理液处理目的层挤入前置液造缝加大砂比，用压裂液携带混有纤维的支撑剂挤入裂缝，进行充填继续挤入携砂液，砂比降为零，顶替压后关井支撑剂纤维的特性：短切活性纤维纤维不溶于原油和水纤维的无规则排列使得支撑剂更加稳定纤维不需要闭合应力起作用，因此可以压裂后立即进行快速返排纤维不受应力张弛的影响纤维不会在井筒中固结D-BD-B纤维压裂防砂工艺技术支撑剂纤维网的导流能力及渗透率实验数据 导流能力（m2cm）渗透率(m2)闭 合压力 MPa 石英砂 树脂砂 树脂砂+0.8%纤维 树脂砂+1.0%纤维 树脂砂+1.5%纤维 石 英砂 树脂砂 树脂砂+0.8%纤维 树

13、脂砂+1.0%纤维 树脂砂+1.5%纤维 10 38.3 24.7 19.6 40.0 28.1 105.7 70.4 39.8 49.6 56.0 20 22.5 15.4 11.8 23.6 20.0 70.0 48.9 26.0 33.0 40.3 30 12.9 10.1 8.8 14.5 14.1 44.5 33.4 20.4 21.0 30.9 40 7.7 7.8 5.1 8.7 9.6 27.8 26.4 12.3 12.8 21.6 D-BD-B纤维压裂防砂工艺技术020406080渗透率(um2)10203040闭合压力（MPa)支支撑撑剂剂网网的的渗渗透透率率树脂砂树脂砂

14、+0.8%纤维树脂砂+1.0%纤维树脂砂+1.5%纤维 加入纤维的浓度在0.80.81.5%1.5%后，在不同的闭合压力下支撑剂的导流能力略有升高，支撑剂的渗透率略有降低，但降低不明显。从实验结果分析，支撑剂纤维的用量是支撑剂重量的1.01.01.5%1.5%，主要在压裂后期进行定量追加。D-BD-B纤维压裂防砂工艺技术D-D-纤维压裂防砂工艺技术纤维比重与石英砂接近，采取先混合后在用单独砂罐拉到现场加入的做法，混合均匀，施工工艺可行，防砂效果好，截止目前，最长生产时间近1.51.5年，泵工作正常。清洁压裂液技术清洁压裂液无残碴、易返排，储层中滞留少，有利于提高充填裂缝的导流能力。清洁压裂液技

15、术0 02020404060608080100100瓜胶压裂液瓜胶压裂液HEC线型胶压裂液HEC线型胶压裂液清洁压裂液清洁压裂液导流能力比值（%）导流能力比值（%）清洁压裂液导流能力清洁压裂液导流能力清洁压裂液技术05101520253035050010001500剪切速率（1/S）剪切应力（Pa）050100150200250粘度（mPa.s)01002003004005006007008000100200300400500剪切速率(1/s)粘度(mPa.s)051015202530剪切应力(Pa)粘度（mPa)剪切应力（Pa)加纤维的清洁压裂液流变性能加纤维的清洁压裂液流变性能清洁压裂液技

16、术404550556065707580020406080时间（分钟）粘度（mPa）02040608010012015253545556575温度（）粘度（mPa）盐水基清洁压裂液不同于聚合物交联，不会产生断链现象，在剪切条件下胶束的缠绕被破坏后，就达到一定平衡，粘度不会进一步降低。清洁压裂液为幂律流体，在低温下粘度基本保持不变易于泵送；在高于4545条件下体系的粘度随温度的升高而增大，具有良好的携砂性能和降滤失性能。清洁压裂液技术0 01 12 23 34 45 56 61515252535354545555565657575温度()温度()粘度(mPa.s)粘度(mPa.s)破胶后(mPa.

17、s)破胶后(mPa.s)盐湖水(mPa.s)盐湖水(mPa.s)易于破胶，体系破胶后的粘度比盐湖水的粘易于破胶，体系破胶后的粘度比盐湖水的粘度还低，破胶彻底，易于返排。度还低，破胶彻底，易于返排。清洁压裂液技术清洁携砂液保护储层静态评价结果清洁携砂液保护储层静态评价结果关键压裂技术TSOTSO端部脱砂关键压裂技术TSOTSO端部脱砂压裂充填防砂优化设计软件压裂充填防砂优化设计软件压裂充填防砂优化设计软件考虑支撑剂嵌入后裂缝宽度考虑支撑剂嵌入后裂缝宽度考虑支撑剂嵌入后油井产能考虑支撑剂嵌入后油井产能考虑支撑剂嵌入的考虑支撑剂嵌入的NPV遗传优化算法优化设计施工参数遗传优化算法优化设计施工参数优化设计思路优化设计思路裂缝参数优化设计裂缝参数优化设计2、优化参数选择、优化参数选择裂缝设计参数：半长Lf 与宽度bf 施工参数：支撑剂粒径、铺砂浓度1、优化方法选择、优化方法选择遗传优化算法结束选择编码方法生产初始群体优化设计目标函数适应值评价选择满足精度？染色体有效？否重新生产该染色体是交叉变异否选井选层功能选井选层功能支撑剂嵌入计算支撑剂嵌入计算裂缝内渗流计算裂缝内渗流计算优化设计功能优化设计功能