水平井分段压裂改造技术研究与应用.ppt

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1、水平井分段压裂改造技术研究与应用,汇 报 提 纲,摘要1、地质特征及水平井分布概况2、分段压裂工艺技术3、分段压裂工艺现场试验4、分段压裂工艺及效果分析5、研究进展6、结论与建议,长庆石油勘探局,水平井开发是提高油气井产量的重要手段之一。为提高低渗油田开发效益，自90年代，长庆油田开始水平井分段压裂改造技术研究。在水平井井筒支撑剂沉降规律及填砂、冲砂试验研究和液体隔离胶塞等室内试验研究的基础上，依据井网、地质特点，优化裂缝分布、射孔参数、压裂施工参数，完成水平井分段改造优化设计，在7口井17层段实施了 液体胶塞隔离分段压裂 改造现场试验。为了缩短作业周期、减小储层污染，提高井筒隔离效果，200

2、4年，引进了机械隔离工具，先后在2口井6层段进行了压裂试验，首次在水平井完成机械工具分段压裂改造。在十余年室内及现场试验的基础上，建立了低渗透油田水平井分段压裂优化模型，形成了水平井射孔工艺技术、胶塞封堵隔离和机械工具隔离分段压裂技术系列。,摘 要,长庆石油勘探局,1.1主要地质特征 三迭系延长组油藏地质特征：(1)油层物性差、丰度低。平均空气渗透率0.961.2610-3m2，孔隙度12%。油层平均有效厚度9.014.1m。(2)孔喉细小,连通性差。长6油层喉道半径0.20.25m左右，且连通性差，退汞效率仅36.6%左右。(3)地层能量不足。地层压力系数为0.70.8，属低压油藏。(4)无

3、自然产能，均需压裂投产。,1、地质特征及水平井分布概况,长庆石油勘探局,1、地质特征及水平井分布概况,1.2水平井分布概况,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.1裂缝优化,水平井裂缝数目是影响水平井压裂开发效果的重要因素。针对安塞油田三迭系低渗、低压的地质特征，在油藏评价和压后产量预测的基础上，建立了裂缝优化模型，为水平井优化设计提供了依据。水泥固井、射孔完井，水平段长度在300m左右的水平井，最佳裂缝数目为4-5条。依据水平井井身结构、地质特点和水平井井组注采对应关系，考虑避免缝间干扰和避开水线推进方向的原则，优化缝间距5080m。,长庆石油勘探局,2.2水平井筒支撑剂沉降规律及填砂与

4、冲砂试验,2、分段压裂工艺技术,为了更好地了解水平井筒支撑剂的沉降规律，确保施工安全、顺利进行，对0.5-0.8mm石英砂在不同介质中的临界沉降速度进行了测定，结果表明，影响支撑剂沉降的因素主要有：管径、砂比、流体粘度。51/2套管、0.5-0.8mm石英砂、30砂比、0.4%胍胶交联液，临界沉降速度为1.46m/s。,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.3压裂液,水平井分段压裂工艺对压裂液的性能要求比较高。依据延长统储层和水平井特点，长庆水平井压裂选用低残渣、低伤害、悬砂性好的常规水基压裂液。安塞长6层压裂液配方为：羟丙基瓜胶+破乳剂+助排剂+粘土稳定剂+杀菌剂+交联剂+破胶剂。170

5、s-1，50，压裂液连续抗剪切1h，粘度100mPa.s；3.5MPa、45下滤失系数为6.0810-4m/min1/2，初滤失量为1.2cm3/min1/2；岩心伤害率16-20。,50 3.5MPa流变曲线,长庆石油勘探局,2.4射孔工艺技术,2、分段压裂工艺技术,安塞油田水平井水平井段穿过长6油层，其有效厚度在10左右，且水平段井眼轨迹在油层中并非直线，存在一定摆幅，因此为保证分段压裂工艺的成功，对射孔工艺提出了更高的要求。根据水平井射孔井段的实际情况，研究决定采用向下150、水平180两种相位的自定位定向射孔，可以保证在压裂施工中，从造缝点延伸出的裂缝不至于过早的上窜，同时可以控制压裂

6、施工过程吐砂和油井生产中出砂现象的发生。,水平井射孔相位示意图,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.4射孔工艺技术,依据延长统低渗油田开发经验，特别是大斜度井也需要较高射开程度的经验，并同时考虑孔眼摩阻等影响水力压裂的因素，在7口水平井上进行了不同射孔长度的试验。延长统水平井压裂，各段总孔数在40孔以上，其孔眼摩阻较低，有利于水力压裂。,长庆石油勘探局,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.4射孔工艺技术,射孔工艺采用重力自定方位、自然伽马磁定位校深、油管输送、液压起爆、起爆后自动开孔排液。该技术自定方位误差小于1.8,起爆压力误差小于1.0MPa。,SP1井射孔工程数据表,2、分段

7、压裂工艺技术,2.5工艺参数优选,施工参数是施工顺利进行和取得良好增产效果的保证，所以施工参数的选择一定要根据油层的特点和裂缝的几何尺寸来确定。三迭系低渗储层水平井，经压裂优化设计：分段压裂平均砂比3040，末期砂比可达到50以上。施工排量为2.03.0m3/min。,对于水平井压裂裂缝长度及压裂规模设计应综合考虑油层物性及注水井位置等因素，尽可能的利用水平井的特点和单井控制储量，安塞油田水平井设计缝长100-120m。,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.6.1液体胶塞技术,长庆石油勘探局,液体胶塞的性能是影响井筒隔离效果的关键，井温对液体胶塞的性能影响非常大，是控制胶塞聚合、定时软化

8、的主要参数，因此，温度的不同，胶塞的配方、性能也有所不同，根据井温的差异，调整配方，使其性能满足压裂试油工作期间封堵要求。温度过低，胶塞性能控制的难度加大。CP1井属于浅层水平井，垂深515米，井温小于30度，为了实施分段压裂，又研制了低温液体胶塞，在CP1井成功地进行了2层段的压裂，并取得了很好的增产效果。,2.6分段压裂井筒隔离技术,2、分段压裂工艺技术,2.6.1液体胶塞技术,对求产结束的井段进行填砂液体胶塞封堵，胶塞聚合后进行试压验封，可定时软化便于清除。,长庆石油勘探局,2、分段压裂工艺技术,2.6.2机械桥塞隔离技术,由于液体胶塞分段压裂技术作业周期长，在冲胶塞、冲砂施工过程中，对

9、胶塞上下井段均造成伤害；为了缩短作业周期，减小储层污染，提高井筒隔离作业效果，2004年引进机械隔离工具分段压裂技术。,长庆石油勘探局,机械桥塞隔离井筒技术相对胶塞隔离施工风险有所增加，在该技术的研究过程中，首先从工具的选型入手，通过管柱结构优化，达到削减施工风险的目的；经现场试验应用，桥塞坐封、释放、压裂、打捞、解封均一次成功，实践证明工具分段压裂安全、可靠。,2、分段压裂工艺技术,2.6.2机械桥塞隔离技术,坐封：双活门阀+桥塞+液压释放工具+侧通滑套+油管,SP5井分段压裂桥塞坐封参数表,解封打捞：JAY型回收工具+液压扶正器+油管,长庆石油勘探局,液体胶塞封堵分段压裂：试验7口井17层

10、段；机械桥塞隔离分段压裂：试验2口井6层段。,3、分段压裂工艺现场试验,长庆石油勘探局,机械工具隔离分段压裂施工参数表,4、分段压裂工艺及效果分析,4.1分段压裂工艺技术分析,现场试验表明：胶塞封堵分段压裂各段破裂压力、工作压力、试油产量均不同，说明胶塞在压裂施工中起到了良好的封堵隔离作用。如SP1井：,长庆石油勘探局,4、分段压裂工艺及效果分析,裂缝方位监测结果表明，分段压裂产生单独裂缝 液体胶塞封堵的sp3井压裂裂缝监测结果：两次压裂所形成的裂缝相互独立且基本平行，第一条裂缝方位NE69，缝长210m左右；第二条裂缝方位NE66，缝长185m左右，与水平井筒夹角为36.339.3。,长庆石

11、油勘探局,4.1分段压裂工艺技术分析,4.1分段压裂工艺技术分析,4、分段压裂工艺及效果分析,对机械桥塞隔离分压的SP5井进行了压裂裂缝监测，第一条缝长196m,方位NE52.1，第二条缝长105m,方位NE44.5。证明分段压裂形成了相互独立的裂缝。,长庆石油勘探局,长庆石油勘探局,4、分段压裂工艺及效果分析,井筒试压和桥塞位置证实，机械隔离可靠SP5井作业过程中，从桥塞坐封、井筒试压、打捞位置、破裂压力（分别为48.0MPa、46.5MPa）、工作压力（分别为35 MPa、26MPa）及试油日产油量可以看出：桥塞在压前、压后均未漏失和移位现象。,4.1分段压裂工艺技术分析,4、分段压裂工艺

12、及效果分析,4.2增产效果分析,从水平井投产后试采情况分析，液体胶塞分压的井试采产量、累计产量均高于直井。相同开采时间相比，SP1井增产油量最大，SP2井增产倍数最大为直井的4.4倍。,SP5井最初采用酸化投产，2004年又重新利用机械桥塞对套管井段进行了2段分压，日产油4.8t,是相邻直井产量的3倍左右；SHP1井压裂了4条裂缝，其日产油量11.8t/d,是邻井目前日产量的4.72倍，取得了较好的增产效果。,长庆石油勘探局,长庆石油勘探局,4、分段压裂工艺及效果分析,4.2增产效果分析,合理的裂缝数目有利于提高油井产能 SP2与SP3作为同一井组的水平井，两口井的物性也相近，SP2井压裂4条

13、缝，SP3井2条缝，SP2井的累计产量高于SP3；SP5井酸化的产量明显偏低。对于特低渗油藏，储层物性是决定增产效果的关键因素,同时受改造工艺和裂缝数目的影响。,长庆油田针对水平井开发技术发展状况，开展了水平井分段作业工具的攻关研究，该项目借鉴国外水平井作业工具研究思路，在理论分析的基础上，通过室内模拟试验，针对水平井这种特殊井身结构，最终要形成一套适应于水平井分段压裂、酸化、堵水的配套工具，为水平井的开发提供可靠的工具。目前，已完成了水平井分段作业工具的结构设计、样机加工，并进行了室内实验，从实验的初步结果看，工具的坐封、解封基本成功。正在研究胶筒的材质、结构，进一步提高工具密封压力，以适应

14、水平井各种分段作业工艺需要。,5、研究进展,长庆石油勘探局,在多年研究、实践和技术配套的基础上，初步形成了胶塞封堵隔离和机械桥塞隔离分段压裂改造工艺技术，通过现场试验，取得了如下认识：（1）、压裂施工和后期生产证实，水平井自定位射孔工艺是成功的，既满足了压裂施工需要，又防止了生产过程油层吐砂。（2）、液体胶塞封堵和机械工具隔离分段压裂技术安全、可靠、有效。（3）、机械工具隔离分段压裂工艺具有作业周期短、储层污染小的特点，将成为水平井改造的主要手段。（4）、对于机械工具入井困难的井筒复杂水平井，胶塞封堵分段压裂工艺更具有优势。,6、结论与建议,长庆石油勘探局,（5）、水平井分段压裂现场试验表明，三迭系长6储层的水平井，300米左右水平段分布4条水力压裂裂缝是合理的。（6）、水平井钻井技术迅速发展，建议开展水平分支井增产改造工艺技术研究。（7）、建议加强水平井配套工具的研发，以适应水平井不同开发时期的作业需要。,6、结论与建议,长庆石油勘探局,汇报结束,谢 谢！,长庆石油勘探局,