大庆火山岩气藏压裂技术.ppt

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1、大庆火山岩气藏压裂技术,一、火山岩储层特征及压裂工艺难点 二、形成了八项配套工艺技术 三、裸眼水平井分段压裂工艺技术,目 录,未有突破,松辽盆地深部的火山岩中孕育着超过万亿的天然气资源，但火山岩储层自然产能低，必须依靠压裂增产才能获得工业气流，提交勘探储量，实现开发利用,一、火山岩储层特征及压裂工艺难点,以往，由于常规压裂技术不适应，施工成功率仅为36%，增产效果差。增产技术成为制约火山岩勘探突破的技术“瓶颈”,火山口,火山岩储层的特点,二 高,二 低,温度梯度高,温度梯度4.0/100m左右,最高温度183,杨氏模量最高105MPa，是砂岩的5倍以上,层位：主要集中在营城组、火石岭组等埋深：

2、3000-5000m,孔隙度低 最低 5%,渗透率低 最低 0.00510-3m2,岩石硬度高,三 多,除烃类气外，还富含CO2气、氮气等，边底水活跃,储集类型多,岩 性 多 流纹岩、玄武岩、安山岩等,孔隙型、孔隙与裂缝组合、基质溶孔与裂缝组合等,流体类型多,由于火山岩的复杂性，压裂增产施工中压力特征表现出“四个不一样”，即同区块不同井、同井不同层、同层不同井和同层不同时间均不一样。以往常规的压裂增产理论、诊断方法及控制工艺无法适应,高角度多裂缝,熔 孔,国内,国外,压裂施工成功率低，只有36%，最大加砂规模仅30 m3，增产效果差,日本Minami-Nagaoka气田压裂施工成功率只有50%

3、，最大加砂规模仅15m3,同期技术现状,技术难 点,火山岩储层压裂裂缝启裂和延伸的机理难于认识,缺乏火山岩压裂现场分析判断方法和控制技术,没有满足耐高温、高压、长时间施工需要的压裂工作液体系和配套的工具管柱,二、形成了八项配套工艺技术,采用三个因子（体积因子、滤失因子、开度因子)描述天然与人造裂缝的相互变化关系，实现了火山岩裂缝破裂与延伸的求解，形成了火山岩压裂优化设计理论,描述裂缝数量的体积因子,描述裂缝宽度的开度因子,火山岩压裂破裂与延伸数学模型的建立,2、建立了裂缝性储层测试压裂诊断及裂缝延伸控制方法,通过研究天然裂缝与人造裂缝在相同压力下，不同的启裂和延伸压力变化特征与规律，确定出停泵

4、压力梯度、压裂液滤失系数、当量微裂缝数、裂缝近井摩阻等对火山岩压裂成败影响关键的4个主要特征参数及数学描述方法，奠定了火山岩人造裂缝破裂与延伸诊断和控制技术研究的理论基础,3、形成了火山岩压裂设计风险预测技术,以上述理论为基础，形成了压裂模拟技术，可计算不同施工方案下，裂缝沉砂剖面，预测施工风险。并分析可控参数对实际施工的影响，确定有效措施，避免风险,前缘脱砂时间100.5min，最大加砂92.3m3,(模拟计算条件：地层微裂缝3条、滤失是正常的1.5倍),前缘脱砂时间65.7 min，最大加砂54.0m3,4、形成了测试压裂现场快速解释诊断技术,为解决火山岩压裂“同层不同时间不一样”的矛盾，

5、建立了快速解释规范及定量指标，根据测试压裂压力特征的快速解释，1h内可完成全部参数解释，保证了火山岩测试压裂解释成果的实时性和有效性,火山岩测试压裂分析诊断特征参数,总结出六种典型火山岩岩性影响的G函数分类图版,常规裂缝型,低滤失型,微裂缝极发育型,微裂缝发育型,高裂缝型,双主裂缝型,为现场确定出针对性强的控制措施提供了定量依据,5、形成了火山岩人造裂缝延伸控制技术,火山岩裂缝控制措施选择表,针对量化的诊断结论并结合施工工况类型分类对储层施工难易程度进行判断，选择相应地控制措施，有效地保证了施工符合率和成功率及效果,肇深10井全井段发育多发高角度裂缝，为了保证压裂成功，采取了胶塞控制近井筒多裂

6、缝，和远端排量补偿控制主裂缝扩展技术，保证了施工成功，增产效果明显,高角度裂缝,微裂缝,6、形成了高温压裂液体系,形成了120180的高温压裂液体系，满足了压裂改造的需要,自主研制成功耐180缓慢释放交联剂，压裂液在储层中粘度逐渐升高，提高了抗剪切破坏能力；同时研制温度稳定剂，平衡控制压裂液中氢离子浓度，解决了CO2酸性对压裂液碱性工作环境的破坏,在180、剪切速率170s-1的持续破坏下，实验2.5h，粘度仍大于100mPa.s,国内外压裂液深层压裂液,110 mPa.s,目前，已探索200超高温压裂液体系，将为向更深部火山岩勘探、开发提供强有力的技术保障,应用二元复合稠化剂梯形结构，提高了

7、耐高温性能研发了延缓交联型有机金属交联剂，提高了压裂液的抗剪切性能研究添加抗氧剂，提高了稠化剂的抗氧化降解能力,时间2.5 h粘度88mPa.s,200流变性能曲线,温度：200 剪切速率：170s-1剪切时间：2.5h粘度：88mPa.s,7、研制了高温高压长时间压裂工具及管柱工艺,通过有限元受力分析、多级保护胶筒等研究和设计，研制出了Y344-115封隔器和水力锚等配套工具，保证了封隔器耐温耐压性能,耐温 180 承压 100MPa,技术指标,压裂管柱变径处速度流线图,大规模加砂压裂管柱,插入式分层压裂工艺管柱,不动管柱实现两层压裂，提高施工效率,加砂规模60m3提高到130m3以上,由于

8、火山岩压裂具有“四个不一样”，现场工况变化快且复杂，控制措施选择效果差异大,以往该技术只有少数人掌握 受主观因素影响大 需要领导、专家现场指挥决策,限制了具有先进水平和自主知识产权的火山岩压裂增产技术的进一步推广应用。,技术特点,形成障碍,8、技术集成，实现了火山岩压裂的规范实施,创新技术 常规技术,将理性经验转变为计算机化的定量分析判断模型,把专家头脑中的设计与施工经验进行总结与抽象,规范化,整合地质资料、工程资料、应力场等火山岩压裂数据资源,数 据 库,知 识 库,专家系统,将专家头脑中的无形化知识转变为有形化技术,火山岩储层压裂知识库,火山岩压裂方案设计,火山岩压裂现场施工,火山岩压裂压

9、后评估,应力特征识别类比井筛选,测试压裂解释方法施工控制诊断标准G函数判定方法,施工效果评价标准,目前，实现了压裂设计标准化、施工诊断程序化、控制措施系列化。火山岩气藏压裂增产创新技术完成了向常规技术的转变,火山岩压裂方案设计规范 及施工质量评价方法火山岩压裂测试压裂解释规范火山岩压裂现场控制措施规范火山岩压裂总结规范,全部覆盖,授权专利11项、论文55篇,截止目前，该技术共完成了火山岩直井压裂147口井227层，其中卫深5井和徐深1井增产后无阻流量达到日产气100104m3以上，实现了火山岩气藏增产效果跨越式的突破，为松辽盆地深部天然气提交2457.45108m3探明储量今后开发提供了强有力

10、保障,现场实施情况,三、裸眼水平井分段压裂工艺技术,大庆油田火山岩储层以II、III类为主，占80%左右，采用单一的直井开发，难以有效动用，实现火山岩天然气的长期有效开采的唯一途径，就是提高这类气藏单井产能和井控动态储量。发展方向必然是水平井结合大规模压裂增产。,徐深气田开发井初期稳定产量分布图,徐深气田开发井初期稳定产量分布图,储层坚硬，裂缝延伸困难，压裂施工压力高，常规水平井压裂工艺不适应，裸眼压裂工艺有待评价 受水平井井身结构的影响，近井裂缝易发生转向，增加附加摩阻，造成裂缝偏窄，加砂困难，风险大 没有裸眼水平段压裂施工参数的优化设计方法,火山岩水平井压裂施工难点：,近几年，通过引进消化

11、裸眼分段压裂工艺和自主攻关，在徐深9-平1井等7口井开展现场试验，在多种致密火山岩性中取得了效果的突破，同时自主研发了水平井裸眼压裂设计方法和控制工艺，并初步实现了裸眼分段压裂工具的国产化,1、裸眼滑套式分段完井工具与火山岩适应性强，下入顺利，密封效果好，能够适应分段大规模压裂改造需要,1、耐压70MPa、耐温1502、典型管串结构：51/2 套管+压力滑套+裸眼封隔器+投球滑套+13Cr套管（50m）+悬挂器,压力滑套,悬挂封隔器,（一）裸眼分段压裂工艺配套技术，满足了II、III类火山岩气藏提高单井产量的需要,2、探索了火山岩裸眼水平井压裂施工参数的优化方法,施工规模支撑剂：2302001

12、70m3 压裂液：2700m3,建立地质模型、预测裂缝形态及施工压力,通过地质建模和方案优化，可优选确定安全加砂界限、排量、砂比等相关参数，在保证施工成功的同时，优化改造规模。,宋深CP102井施工参数优化结果,3、通过分段测试压裂诊断施工难点，能够有效认识储层，降低施工风险,测试压裂表明，火山岩大段水平裸眼井筒人工裂缝启裂和延伸与邻近直井压裂的特征相近，与区域性规律认识相同,徐深平32井测试压裂曲线,测试压裂解释成果表,徐深8-平1井测试压裂曲线,4、压裂控制能力不断增高，改造规模和水平已与直井相当,平均砂比、平均单层段改造规模，逐渐提高，基本达到直井压裂施工水平,5、形成了火山岩高回压裸眼

13、压裂投球控制工艺，确保各级滑套顺利打开，实现多段改造,在优化投送排量研究基础上，配套胶塞夹球的工艺进行追球，保证各级球顺利入球座，打开滑套判断特征明显改进地面投球流程更加安全、便捷，同时替挤量少，避免了对裂缝的伤害,在徐深平32井等5口井应用，1.5”球压裂滑套的打开特征明显，保证了压裂设计施工控制流程的顺利执行,1、研制了悬挂封隔器，耐温、耐压指标达到国外水平,150条件下，承压差70MPa，在翻156-平160井开展了先导试验，坐封压力25MPa，验封悬挂力450kN，丢手顺利,悬挂封隔器承压试验数据表,（二）裸眼水平井分段压裂工具国产化研究,2、研制了Y341-203裸眼封隔器，可实现压

14、裂层段有效分隔,对胶筒及其保护件的结构、材质、处理工艺等进行优化设计，通过室内实验和现场先导性试验，性能稳定,Y341-203封隔器承压性能试验数据表,Y341-203封隔器承压性能试验数据表,在224mm套管内耐温160、承压差90MPa在237mm套管内耐温160、承压差75MPa,压力滑套试验,3、研制了压力滑套和投球滑套，工作性能良好,通过优化滑套内部零件结构和特殊工艺处理，提高了其耐腐蚀性，减轻在井下长时间放置对打开性能的影响，确保滑套顺利打开,高强度密封球,4、研制了回接筒、丢手接头等工具，配套了裸眼水平井分段压裂工艺管柱,回接筒室内密封试验承压达到70MPa,丢手接头打压20MP

15、a密封良好，投球后15MPa销钉剪断实现丢手,回接筒内径：160mm密封段外径：159.5mm密封段内径：121mm,裸眼分段压裂工具已具备现场应用条件，准备开展现场试验,以、类储层为主不同岩性的徐深9-平1等8口水平井开展了裸眼分段压裂工艺试验，压裂7口井取得了较好的增产效果,现场实施情况,结论与认识,经过多年技术攻关，目前形成的火山岩气藏压裂增产八项配套技术适应了火山岩4500m以内储层增产的需要，并已实现了由突破向创新、创新向常规技术的转变；工程技术取得的突破和好效果，也得益于地质火山岩储层特点总结和认识，技术难点的准确掌握促进了工程技术的突破，而工程技术的进步也不断促进着地质认识的提高；通过引进消化、自主研发和现场试验证实：裸眼水平井压裂完井可作为、类火山岩储层的主导增产和开采方式，促进低丰度火山岩气藏的有效开采。,谢谢大家！敬请各位领导专家指导！,