非常规水平井压裂完井技术课件.ppt
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1、胜利油田分公司采油工艺研究院二一二年六月,非常规水平井压裂完井技术,目 录,一、美国页岩气压裂技术发展情况,二、国外常用非常规水平井压裂完井管柱,三、非常规水平井压裂井口及管汇,五、国内非常规水平井分段压裂技术介绍,四、非常规水平井压裂工艺技术,六大技术理念,勘探理念,钻井理念,完井理念,压裂理念,监测理念,管理理念,体积压裂,实时在线,井工厂/低成本,压裂完井一体化,优快,甜点,压裂理念,近年来,国外以美国页岩油气为代表的非常规油气勘探开发飞速发展,并逐步形成了非常规油气水平井钻井、完井、压裂、裂缝监测等系列配套技术,建立了较为完善的勘探开发理念。,美国页岩油气压裂技术发展情况,2011年美
2、国共完钻非常规油气水平井8500多口,水平井占非常规油气产量的90%以上,80%以上为“井工厂”模式;页岩气产量为1800亿立方米,占美国天然气总产量的34%。,美国页岩油气压裂技术发展情况,美国五大盆地页岩气参数数据表,主要特点:以气为主、流体粘度低,石英含量高,埋藏浅。,美国页岩油气资源的特征,美国页岩油气压裂技术发展情况,1)有效页岩的厚度2)页岩的有机质丰度3)页岩的热演化程度4)页岩的矿物组成,1)选区评价技术“甜点理论”,5)页岩的含气量 6)页岩的孔隙度 7)页岩的渗透性 8)地层压力系统,2)开发方式对产能的影响较大,目前85%的开发井为水平井多段压裂。,3)“井工厂”的理念,
3、利用最小的丛式井井场使钻井开发井网覆盖区域最大化。为后期的批量化的钻井作业、压裂施工奠定基础。使地面工程及生产管理也得到简化。,国外页岩油气资源主要开发理念,美国页岩油气压裂技术发展情况,常规压裂裂缝,滑溜水压裂裂缝,水平井分段压裂裂缝,同步压裂裂缝,完井工艺:可钻桥塞射孔联作压裂完井技术页岩油气储层 裸眼分段压裂完井技术致密砂岩油气储层压裂工艺:水平井分段压裂工艺、水平井同步压裂工艺压裂理念:缝网体积压裂压裂材料:滑溜水页岩气 线性胶+交联液页岩油 石英砂(常用)、低密度支撑剂压裂规模:排量10m3/min,每级液量1000m3,每级支撑剂100t压裂级数:目前最高分40级压裂压裂管理:井工
4、厂理念。,国外页岩油气压裂发展历程,美国页岩油气压裂技术发展情况,主导技术,经过不断发展,国外以贝克休斯、威德福、斯伦贝谢等公司为代表,水平井多级分段压裂完井形成了两大主导技术。裸眼完井:水平井裸眼封隔器分段压裂完井技术固井完井:泵送桥塞射孔分段压裂联作技术,水平井裸眼封隔器分段压裂完井技术 主要应用于北美致密油、页岩油及部分页岩气开发最大段数/级数:24段/90级单段最多级数:40级单段最大加砂:200m3单段最大液量:1500m3低密度球:由可钻可溶(盐水),美国页岩油气压裂技术发展情况,主导技术,经过不断发展,国外以贝克休斯、威德福、斯伦贝谢等公司为代表,水平井多级分段压裂完井形成了两大
5、主导技术。裸眼完井:水平井裸眼封隔器分段压裂完井技术固井完井:泵送桥塞射孔分段压裂联作技术,泵送桥塞射孔分段压裂联作技术 在页岩油气开发中的比例超80%以上最大段数:18段单段最多簇数:6簇单段最大加砂:450m3单段最大液量:2550m3桥塞钻磨速度:10min/级,美国页岩油气压裂技术发展情况,以两大主导技术的突破为核心,配套形成了优化设计、裂缝监测、设备配套等技术系列,提供了有力支撑。,配套技术系列,优化设计技术可压性评价裂缝起裂及延伸压裂参数设计,水平井多级分段压裂完井配套技术系列,裂缝监测技术井间微地震地面微地震测斜仪,设备配套压裂车组压裂井口投球器,压裂完井技术裸眼压裂完井泵送桥塞
6、压裂,美国页岩油气压裂技术发展情况,目 录,一、美国页岩气压裂技术发展情况,二、国外常用非常规水平井压裂完井管柱,三、非常规水平井压裂井口及管汇,五、国内非常规水平井分段压裂技术介绍,四、非常规水平井压裂工艺技术,技术系列,裸眼封隔器分段压裂,泵送桥塞分段压裂,连续油管封隔器分段压裂,预制滑套分段压裂,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,一、水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,视频,施工连续,速度快施工排量受球座打开压差限制,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,工具组成,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,顶部悬挂封隔器,用于悬挂水平井裸眼封隔器分段压裂管柱送入工具用
7、于连接钻杆和顶部悬挂挂封隔器,将封隔器送入井内回接筒用于回接压裂管柱,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,水平井裸眼封隔器,裸眼压裂分段封隔器是分层压裂管柱中的关键:压缩式密封结构 肩部采用可膨胀护罩,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,投球式滑套,该工具是第二第N段压裂液流出通道,球座的耐磨性能和可钻性能是工具的关键之一。,低密度球密度1.25-1.8,可以随压裂液排出,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,压差式滑套,压差滑套是第一段的压裂通道,采用油管直接打压的方式打开,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,井筒隔离阀、底部循环阀,底部循环阀:接在关注的最底部,为一个单向阀。井筒隔离阀:接在底部隔离
8、阀的上部,作为一个开关,可以投球打压永久关闭套管与裸眼的通道。关闭以前可以作为替浆的循环通道。,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,井筒修整工具,由于裸眼压裂水平井封隔器外径比较大,下入较困难,因此对井眼的要求比较高。需多次修整井眼。,西瓜磨鞋(异形铣棒),扩孔钻,异形铣棒(清除球座用),国外常用非常规水平井压裂完井管柱,新技术,双孔球座 突破球座对流速的限制,适应于更大的排量,一球多级 实现压裂的网状裂缝,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,二、水平井套管完井泵送桥塞压裂技术,桥塞为可钻并且易钻材料制成,15-30分钟钻完一个 采用电缆或连续油管输送,突出快捷和带压作业 可以实现坐桥塞和射孔联作
9、 施工排量大,不受级数限制,视频,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,易钻桥塞,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,易钻桥塞,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,送入工具电缆输送,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,送入工具连续油管输送,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,钻除工具连续油管输送,视频,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,三、水平井预制滑套分段压裂技术,在完井套管中间预制压裂滑套,采用固井方式完井,也可以采用裸眼封隔器分段完井。通过下入开关工具打开预制滑套,实现任意多段压裂完井。特点是内通径大,允许的施工排量大,可以实现簇式压裂,满足非常规油气资源大规模压裂的需要。,shipin,国外常用非
10、常规水平井压裂完井管柱,关键工具预制滑套,压裂滑套采用固井的方式进行分隔压裂滑套采用专用的开关工具进行打开和关闭压裂滑套内壁采用特殊涂层,有效防止固井泥浆粘留。,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,关键工具开关工具,开关工具通过内管大打压的方式胀开开关爪达到一定拉力可以脱开随连续油管下入更快捷,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,四、水平井连续油管封隔器分段压裂技术,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,要求低坐封力最好能重复使用,可以减少起下次数,缩短时间。封隔器的橡胶密封件要在压裂过程中能承受大的压差。,相关工具,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,相关工具,相关设备压裂车组,2000型泵车8台-压
11、裂车组2000型泵车2台-喷砂射孔700型泵车2套-下入循环混砂车1部-喷砂射孔,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,鹅颈管注入头动密封防喷器防喷管,相关设备连续油管,国外常用非常规水平井压裂完井管柱,目 录,一、美国页岩气压裂技术发展情况,二、国外常用非常规水平井压裂完井管柱,三、非常规水平井压裂井口及管汇,五、国内非常规水平井分段压裂技术介绍,四、非常规水平井压裂工艺技术,非常规水平井压裂井口及管汇介绍,施工压力高:50-90MPa施工排量大:3.8-9m3/min动用设备多对排量的变化要求高,非常规水平井压裂施工特点,非常规水平井压裂井口及管汇介绍,压裂井口标准化设计,根据非常规项目部的要
12、求,对油田使用的非常规井口进行了规范,共推荐了3种井口,分别是裸眼封隔器分段压裂使用的10000PSI和15000PSI的裸眼封隔器滑套压裂井口以及桥塞压裂使用的15000PSI级别的井口。,15000PSI裸眼封隔器分段压裂井口示意图,10000PSI裸眼封隔器分段压裂井口示意图,15000PSI桥塞分段压裂井口示意图,非常规水平井压裂井口及管汇介绍,投球器,结构配置:1、结构形式:挡板式 2、驱动方式:全液压控制 3、内通径:100mm 4、投球级数:12级,95mm-25mm 5、上下法兰:4-1/16 15000PSI。6、进液口:3”-1502 由壬。7、主阀:4-1/16“1500
13、0PSI旋塞阀,投大尺寸的球远程投球,安全,非常规水平井压裂井口及管汇介绍,目 录,一、美国页岩气压裂技术发展情况,二、国外常用非常规水平井压裂完井管柱,三、非常规水平井压裂井口及管汇,五、国内非常规水平井分段压裂技术介绍,四、非常规水平井压裂工艺技术,非常规水平井压裂工艺技术,胜利油田自2010年以来,引进国外先进技术,不断探索采用水平井多级分段压裂完井技术有效动用特低渗致密油藏储量。2011年在樊154-平1井实施长水平段裸眼水平井分12段压裂完井试验顺利成功,2012年现场已实施7井次,最大分段数20段,其中自主技术实施3井次,初步形成了三个方面的关键技术,为该技术的推广应用,奠定了坚实
14、的基础。,非常规水平井新型压裂液技术非常规水平井压裂优化设计技术非常规水平井工艺配套技术,非常规水平井压裂工艺技术,一、非常规水平井新型压裂液技术,1、速溶胍胶压裂液,速溶胍胶是通过调整胍胶的分子结构、改变微观聚集状态、改变亲水基团等方法制备的一种具有快速溶解性能的胍胶或其衍生物。溶解速率是速溶胍胶压裂液的重要参数。,不同胍胶溶解速度对比(19),胜利采油院速溶胍胶产品性能:在20min溶解时间内表观粘度达到Rhodia公司Jaguar415和Jaguar418的粘度水平,而1min溶解速率更高;1min溶解百分数达到86%,0.6%水溶液表观粘度为137mPas,水不溶物7.1%。,1min
15、溶解百分数为86%,非常规水平井压裂工艺技术,0.6%速溶瓜胶+0.4%HTC160溶解2min交联,0.6%昆山瓜胶+0.4%HTC160溶解4h交联,用速溶瓜胶作为增稠剂和HTC160有机硼交联剂组成的实时混配压裂液体系120、170s-1条件下剪切2h后体系粘度124mPas。,体系配方:0.6瓜胶0.4HTC1600.2Na2CO3,1、速溶胍胶压裂液,非常规水平井压裂工艺技术,目前速溶瓜胶项目已基本完成工业化试验,与国内外产品相比,速溶瓜胶产品溶解速率最高(国内外产品1min溶解百分数在20-40%之间,胜利采油院速溶胍胶1min溶解百分数达到86%)。目前已具备一定生产能力。,12
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