水平井分段压裂技术课件.ppt

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1、,刘红磊 胜利油田分公司采油工艺研究院,胜利油田低渗透水平井压裂改造技术进展及应用,一、概述二、水平井分段裂缝优化配置技术三、胜利油田水平井压裂技术四、存在问题与下一步发展方向五、认识与建议,汇 报 内 容,一、概述,统计到2010年4月，胜利油田在低渗透油藏完井38口水平井。,1、胜利油田低渗透油藏水平井完井概况,完井方式,套管射孔完井，23口,尾管射孔完井，8口,筛管射孔完井，5口,裸眼完井，2口(已报废),一、概述,2、胜利油田低渗透油藏水平井生产情况,一、概述,2、胜利油田低渗透油藏水平井生产情况,初产,目前产量,一、概述,3、胜利油田水平井分段压裂取得的进展,（1）进行了水平井分段压

2、裂裂缝优化配置技术研究（裂缝条数、裂缝长度、裂缝位置、裂缝宽度、裂缝铺砂浓度优化）。（2）水平井分段压裂动态模拟技术（开发和完善了水平井分段压裂动态模拟软件，实现了水平井压裂全三维模拟）。（3）水平井压裂优化设计技术（形成优化设计软件平台）。（4）水平井压裂压裂液技术。（5）进行施工工艺研究及现场实施。,4、针对深层低渗透油藏水平井特点，研究形成水平井套管限流压裂、封隔器管柱分段压裂、水力喷射环空压裂、多次射孔分段压裂工艺技术。,一、概述,现场应用,技术应用,史127平1等3口井水平井限流压裂,梁8平1等3口井连续油管分段压裂,水平井封隔器分段压裂,一、概述,纯75-平1两次射孔水平井分段压裂

3、,一、概述二、水平井分段裂缝优化配置技术三、胜利油田水平井压裂技术四、存在问题与下一步发展方向五、认识与建议,汇 报 内 容,二、水平井分段裂缝优化配置技术,水平水平段轨迹与地应力方向决定了水平井裂缝的形态。,计算结果表明：1、压裂形成横向裂缝，获得高产能，横向缝是最佳裂缝部署；2、为实现横向缝的压裂需求，水平井水平段井身轨迹、尽可能与区块最小主应力一致。,（一）压裂裂缝与井身轨迹的优化匹配,（一）水平井分段压裂裂缝配置优化技术,水平井压裂裂缝造缝及延伸机理要求要产生正交的横向缝，水平段轨迹要与min方向一致。据此在胜利油田部署了7口水平井井身轨迹。,主应力方向：NE97.5 NE69 NE4

4、5 水平段方向：近南-北向 NE160 NE130,史127-平1 樊147-P1、樊147-P2 商75-平1,F147-P1、F147-P2,1.布井要求：压裂裂缝与井身轨迹进行优化匹配,二、水平井分段裂缝优化配置技术,（一）水平井分段压裂裂缝配置优化技术,2.水平井分段压裂参数优化,胜利采油院可对水平井分段压裂涉及到的设计参数七要素进行优化，继而又选出适合地层的最佳改造参数。,以裂缝条数为例,7要素,水平井分段压裂时，产量随着裂缝条数的增加而增加，但不遵循严格线性关系，若追求更高产量，需考虑裂缝多条数带来的高的施工成本和风险。,三、胜利油田水平井压裂研究进展及应用,（二）水平井分段压裂压

5、裂裂缝配置优化,2、水平井分段压裂参数优化-分段数,裂缝条数增加，产油量增大，但增加幅度逐渐减小，优化裂缝条数3-5条；,二、水平井分段裂缝优化配置技术,（二）水平井分段压裂压裂裂缝配置优化,2、水平井分段压裂参数优化-裂缝间距,为防止生产过程中裂缝间互相干扰，采用极限易流半径方法来部署两条裂缝间的间距，并结合上面分段数的优化，具体可确定出一口水平井分段压裂的段数。,二、水平井分段裂缝优化配置技术,（二）水平井分段压裂压裂裂缝配置优化,2、水平井分段压裂参数优化-裂缝间距,以高891-平1为例，相同裂缝条件下，初产量基本相同，但裂缝间距越小，产量递减越快，主要是由裂缝之间的相互干扰引起，因此最

6、优的裂缝间距应大于180m。500m的水平段可一共部署三条裂缝。,二、水平井分段裂缝优化配置技术,（二）水平井分段压裂压裂裂缝配置优化,2、水平井分段压裂参数优化-缝长优化,裂缝越长产量越高，但增幅逐渐减小，而随裂缝长度增加，其施工难度和投资都随之增加，长度的最佳值：110-130m。,二、水平井分段裂缝优化配置技术,2.水平井分段压裂参数优化-导流能力,裂缝导流能力提高，水平井产能增加，但随生产的进行增加的幅度越来越小，最佳的裂缝导流能力值：20-50 Dc.cm。,二、水平井分段裂缝优化配置技术,（二）水平井分段压裂压裂裂缝配置优化,一、概述二、水平井分段裂缝优化配置技术三、胜利油田水平井

7、压裂技术四、存在问题与下一步发展方向五、认识与建议,汇 报 内 容,水平井压裂技术,限流压裂工艺技术,连续油管喷射加砂压裂技术,封隔器分段压裂工艺技术,水力喷砂射孔压裂工艺技术,应用：封隔器分段压裂技术、连续油管分段压裂技术、限流压裂技术、水力喷砂射孔压裂技术,三、胜利油田水平井压裂技术,压裂工艺技术,压裂液技术,现场试验,多次射孔分段压裂工艺技术,1、套管限流压裂技术,水平井限流法压裂是利用射孔位置、孔数数目的优化以及施工参数的变化实施分段压裂.分段:依靠各段射孔数不同产生的节流压差进行限流分段。优点：不需要下入机械工具，施工安全，压裂施工一次完成，施工相对简单的优点。缺点：裂缝条数、裂缝长

8、度施工中难以控制。,技术特点,低密度布孔；大排量施工；每段射孔段集中0.5-1m,实施了3口井：史127平1、商75平1和高89平1。,三、胜利油田水平井压裂技术,史127-平1裂缝参数优化配置,优化裂缝条数：3条,1、套管限流压裂技术-优化设计,射孔井段及应力分别为：3488.5-3489.0m 51.96MPa 射6孔 3578.0-3578.8m 54.39MPa 射9孔 3646.0-3646.5m 53.05MPa 射7孔,缝长130m缝宽4-5mm,根据史127-平1裂缝参数优化配置，完成的压裂设计动态模拟结果。,三、胜利油田水平井压裂技术,高89-P1,商75-P1,1、套管限流

9、压裂技术现场应用,史127-P1,三、胜利油田水平井压裂技术,工艺过程,三、胜利油田水平井压裂技术,2、连续油管喷射环空加砂压裂,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,连续油管射孔、环空压裂示意图,三、胜利油田水平井压裂技术,工艺：

10、从连续油管进行喷砂射孔，从套管进行加砂压裂。分段原理:完成一段压裂后进行填砂分段特点：分段可靠，每条裂缝可人工控制；需填砂及压后冲砂，时间长（2周左右），费用高（三次施工）。,在梁8平1、樊147平2井和樊147-平1、高892-平1井中实施连续油管喷砂射孔环空压裂技术。,2、连续油管喷射加砂压裂,三、胜利油田水平井压裂技术,3760米 施工曲线,3500米 施工曲线,3185米 施工曲线,梁8P1井施工曲线,2、连续油管喷射加砂压裂施工及效果,三、胜利油田水平井压裂技术,第一段施工：排量2m3/min至5m3/min，支撑剂35.2方。,第二段施工：排量3.5m3/min至5m3/min，支

11、撑剂25.6方。,第三段施工：排量4.8m3/min，加砂11.6方。,梁8-平1井日度生产曲线,目前产量6.3t,含水62.9%,水平井液量/直井液量=8,水平井油量/直井油量=5,2、连续油管喷射加砂压裂施工及效果,该技术采用砂塞隔离实现了分段压裂，一次管柱完成一段的射孔压裂工艺，但需多次才能完成整个水平段施工。采用填砂封隔开已压层段，填砂长度为100150米，填砂高度控制难度较大；施工周期较长。不适用已射孔的套管井和裸眼井。,三、胜利油田水平井压裂技术,在梁8平1、樊147平2井和樊147-平1、樊162-平1、高892-平1井中实施连续油管水力喷砂射孔环空压裂分段压裂。压裂效果如下：,

12、2、连续油管喷射加砂压裂,3、多次射孔分次压裂,三、胜利油田水平井压裂技术,3、多次射孔分次压裂-现场试验,纯75-平1采用两次射孔两次压裂施工,三、胜利油田水平井压裂技术,生产时间,油嘴,日液,日油,含水,纯75P1井日度生产曲线,日期,拔油嘴放喷,3mm自喷,第一段累计排液60+235m3(油吨）,总矿69977mg/l,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管柱分段压裂-逐级上提管柱,技术特点:1)采用高压差K344封隔器跨隔密封，优化了管柱受力状态，提高了施工安全可靠性；2)设置井下压力、温度测试仪，为压裂施工提供准确的数据记录；3)设置安全接头，减少发生意外事故时的处理难度。,核心工

13、具设计,SPK344封隔器,SP喷砂器,SP压温器,三、胜利油田水平井压裂技术,DP35-1井,该井水平段2637.5m3437.5m，水平段长800m，水平位移1011.67m，水平段采用外径114.3mmN80套管固井完井，内径99.6mm；,双卡封隔器分段压裂 第二段 3120.5-3240.0m：26孔 第三段 2933.0-3068.5m：20孔 第四段 2785.0-2834.0m：27孔,现场应用,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管柱分段压裂-逐级上提管柱,第二段压裂,第三段压裂,第四段压裂,该井进行了四次压裂，累计压开10条裂缝，产能对比表明，压后无阻流量相当于单条裂缝时

14、的9.6倍，合计无阻流量16.3104m3/d。,三、胜利油田水平井压裂技术,现场应用,4、封隔器管柱分段压裂-逐级上提管柱,1）封隔器分段压裂定位准确，使压裂改造具有更强的针对性，效果明显好于第一段常规射孔压裂；2）携砂液对井下工具的冲蚀严重，工具的抗磨蚀性是保证压裂成功的关键因素之一；3）逐级上提封隔器分段压裂施工程序烦琐，施工周期较长。,针对存在的问题，开展了压裂工具的进一步优化设计和不动管柱封隔器分段压裂技术研究。,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管柱分段压裂-逐级上提管柱,试验参数试验时间3h砂比1541施工压力2MPa排量3.5m3/min,为提高该工艺管柱的现场施工可行性，

15、进行了实验室模拟试验取得成功，达到现场实施要求。,试验结果分段工具耐磨性能满足要求封隔器密封压差高、滑套打开顺利球座及球冲刷后密封可靠压裂砂对套管冲蚀较小,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管柱分段压裂-不动管柱,不动管柱多级分段压裂 利用喷砂器的节流压差坐封封隔器，利用投球的方式实现分段压裂，实现不动管住一趟管柱完成多个层段的压裂。,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管柱分段压裂-不动管柱,不动管柱多级分段压裂 已经完成水平5-1、水平8-1两口井的管柱分层压裂设计，等待作业施工。完成了高890-平1井管柱分层重复压裂设计，等设计评审和施工。,三、胜利油田水平井压裂技术,4、封隔器管

16、柱分段压裂-不动管柱,5、水力喷射压裂工艺原理,根据水动力学动量-冲量原理。固体颗粒受水载体加速，高速冲击套管和岩石，射穿套管和近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼，然后加大压力和砂比，沿孔眼扩张成裂缝。,三、胜利油田水平井压裂技术,技术特点 不用封隔器及桥塞等隔离工具，施工风险小；一次管柱多段压裂，施工周期短，有利于降低储层伤害；可实现定向喷砂压裂。,适用范围：可用于裸眼、套管等多种完井方式；适用于已射孔或未射孔的套管井。,三、胜利油田水平井压裂技术,5、水力喷射压裂,1,2,3,4,6,5,设计了滑套式喷砂射孔枪，通过投球可实现一次管柱23段的射孔与压裂联作工艺，工艺简便；设置喷枪定向机

17、构，可实现水平井定向喷砂射孔；可应用于裸眼、套管固井等多种完井方式的水平井分段压裂。,5、水力喷射压裂工具设计,裸眼井用锚定工具,重力定向喷射工具,三、胜利油田水平井压裂技术,现场试验 09.09.0309.09.17,重点数据水平井段：1672.4-1938（长265.6m）油层套管：51/2油层厚度：3.2m已射孔井段：1710-1770m、1875-1925m优化压裂井段：1710-1711m、1760-1761m、1920-1921m,南浅H21-13井,4、封隔器分段压裂,三、胜利油田水平井压裂技术,5、水力喷射压裂喷砂射孔压裂联作施工管柱,现场试验 09.09.0309.09.17

18、,南浅H21-13井,压裂前简况：2007年8月23日投产，平均产油0.3t/d左右，含水9.7%。2007年10月27日进行酸化措施作业，11月4日开井生产，含水80，油0.2m3/d，增产效果差。,三、胜利油田水平井压裂技术,5、水力喷射压裂,南浅21-13井第一、二段施工曲线,南浅21-13井第三段施工曲线,施工最高压力33.8MPa；平均施工排量3.4m3/min最高施工砂比38.7%；平均施工砂比22.86%压裂后原油产量提高6倍。,（4）现场试验 09.09.0309.09.17,三、胜利油田水平井压裂技术,5、水力喷射压裂,VES清洁压裂液体系醇基压裂液体系加重压裂液体系胶凝酸体

19、系自转向酸体系,形成了适应各种油层条件的压裂液体系，满足了胜利油田水平井油层改造需求,均可满足温度120、170s-1剪切2h，粘度大于50mPas。应用井深最大5300m，温度最高160，勘探公司的田斜307探井（4368m-4374m）、现河史127-平1（垂深3300m）、江苏莫深1b（4197m）、大港岐深9-7（5327.1m）。,6 水平井分段压裂压裂液及支撑剂技术,三、胜利油田水平井压裂技术,2）VES压裂液体系,研制的VES压裂液在水平井压裂中具有较大优势：,耐剪切，流变性好,低损害,6 水平井分段压裂压裂液及支撑剂技术,有机硼交联HPG压裂液高温延迟交联BCL-400体系,可

20、实现150度地层水平井压裂需要。,1）胍胶压裂液体系,水平井压裂对压裂液的特别要求：流变性好、支撑剂沉降慢、摩阻低、低伤害。,三、胜利油田水平井压裂技术,水平井的深度最深3500m，形成了适应各种油层条件的支撑剂系列，满足了胜利油田水平井油层改造需求。,6 水平井分段压裂压裂液及支撑剂技术,三、胜利油田水平井压裂技术,一、概述二、水平井分段裂缝优化配置技术三、胜利油田水平井压裂技术四、存在问题与下一步发展方向五、认识与建议,汇 报 内 容,四、存在问题及下一步发展方向,1、水平井压裂裂缝破裂及延伸机理不够完善、需要进一步通过物模来验证。2、水平井压裂选井条件需进行分析研究（对于多薄层层间应力差

21、、隔层厚度限制）-并不是每个低渗透区块都可以采用水平井压裂开发。3、各项施工工艺针对性、配套工具需进行完善和配套，提高施工的成功率。4、优化设计机模拟技术不够成熟。,1、存在问题,四、存在问题及下一步发展方向,1、工艺上水平井分段压裂向着一次施工、准确分段方向发展。下一步将主要研究应用封隔器不动管柱分段压裂、水力喷射辅助分段压裂。2、进行水平井大规模压裂技术研究及应用，提高压裂成功率、和应用水平井效率，降低产能建设投资。3、压裂液技术方面，在保证水平井施工需求的情况下，开发、优选低伤害压裂液。4、液体封隔器的研究及应用。,2、下一步发展方向,一、概述二、水平井分段裂缝优化配置技术三、胜利油田水

22、平井压裂技术四、存在问题与下一步发展方向五、认识与建议,汇 报 内 容,五、认识及建议,1、胜利油田初步形成了低渗油藏水平井分段压裂裂缝优化配置技术、裂缝动态模拟技术、优化设计技术，并已成功用于水平井压裂施工设计。2、应用和分析表明，目前胜利油田各种水平井的分段压裂工艺具有各自的优缺点以及应用条件，设计和施工时须针对水平井具体条件优选应用或集成应用。,（一）认识,3、胜利油田针对不同水平井分别试验应用了限流压裂、管柱分层压裂、水力喷射环空压裂、二次射孔分段压裂，并取得了良好的压裂效果；下一步可继续选择应用。,四、认识及建议,（一）认识,1、建议下一步加强不动管柱水平井分段压裂试验；2、需进行不动管柱分段水力喷射加砂压裂研究试验；3、建议进行水平井大规模压裂现场应用和试验，提高压裂效果和区块开发水平。,四、认识及建议,（二）建议,4、进行水力喷射或多次射孔分段压裂+液体封隔器分段技术的研究及试验，减少填砂及冲砂作业，提高作业进程及效果。,四、认识及建议,汇报完毕 谢谢,