低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與壓裂酸化改造技術(shù).ppt

低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與壓裂酸化改造技術(shù),主講人：?jiǎn)挝奈?2007年4月,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估 1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,跨入新世紀(jì)，水力壓裂仍公認(rèn)是實(shí)用的發(fā)展中的技術(shù)：“hydraulic fracturing, a technology for all time”;并被認(rèn)為-油氣藏管理的重要手段“fracturing for reservoir management”, 適用于低、中、高滲儲(chǔ)層 ;（美）,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估,作用與效果 提高單井產(chǎn)量 提高低滲油氣藏的有效經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)水平 提高復(fù)雜油氣藏的儲(chǔ)量動(dòng)用程度 提高油氣藏管理水平 水平井與復(fù)雜井壓裂技術(shù)的發(fā)展 未膠結(jié)砂層的frac-pack 重復(fù)壓裂技術(shù)的發(fā)展,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估, 壓裂酸化是一項(xiàng)應(yīng)用性的工程技術(shù) 應(yīng)用性,可操作性 多學(xué)科交叉、滲透 技術(shù)系統(tǒng) 概念上的擴(kuò)展 從油藏工程提出目標(biāo)，與油藏工程交叉、滲透、組合 在理論應(yīng)用上、技術(shù)上的發(fā)展,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估, 油氣藏管理的重要手段 提高單井產(chǎn)量 提高采出程度 提高npv與投資回報(bào)率,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估,低滲層整體壓裂， 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù) 致密氣藏大型水力 壓裂技術(shù)（mhf） 重復(fù)壓裂技術(shù) co2泡沫壓裂技術(shù) 碳酸鹽巖酸壓裂與 閉合酸化技術(shù) 基巖酸化技術(shù) 碳酸鹽巖水力壓裂 技術(shù),“壓裂開(kāi)發(fā)”方法 壓裂、酸化建模 材料應(yīng)用性能表征,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控軟，硬件理論與技術(shù)研究,技術(shù)系統(tǒng),前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估 1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,低滲透油藏的特殊性,低滲透油藏之所以有別于高滲透油藏，不僅僅是由于其滲透率低soeder，主要是由于低滲透油藏有其特殊的微觀孔隙結(jié)構(gòu)。 微觀孔隙結(jié)構(gòu)與流體相互作用可動(dòng)流體飽和度 非達(dá)西滲流規(guī)律啟動(dòng)壓力梯度,成果鑒定,1.1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動(dòng)流體分析的核 磁共振技術(shù) 1.2 巖石力學(xué)性質(zhì)及物性參數(shù)研究 1.3 地應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試技術(shù) 1.4 低滲儲(chǔ)層非線性滲流特征,1、低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),根據(jù)恒速壓汞判定孔隙特征,兩塊樣品的孔道分布,兩塊樣品的吼道分布,粒度相同但膠結(jié)程度不同的巖心間，孔道分布范圍大體相同，但是喉道分布卻相差極大。,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),特低滲油層的孔隙、喉道結(jié)構(gòu)特征,利用恒速壓汞認(rèn)識(shí)特低滲透儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),小 結(jié),現(xiàn)階段研究表明，恒速壓汞技術(shù)在揭示巖石的孔隙結(jié)構(gòu)方面，能夠給出更豐富、直接和具體的信息。利用這些信息可以正確認(rèn)識(shí)孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，形成更真實(shí)可靠的描述方法，建立孔隙模型，評(píng)價(jià)巖石的滲流特性。,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),1）可動(dòng)流體是評(píng)價(jià)低滲油田開(kāi)發(fā)潛力的一個(gè)重要參數(shù), 概念 低滲油田由于儲(chǔ)層致密、孔隙微小，一部分流體將被毛管力和粘滯力束縛而無(wú)法流動(dòng)，只有能夠參與流動(dòng)的流體才具有開(kāi)采價(jià)值，這部分流體稱可動(dòng)流體。 宏觀上，可動(dòng)流體反映了低滲油田在開(kāi)發(fā)過(guò)程中儲(chǔ)層液體參與流動(dòng)的能力。,1.1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動(dòng)流體分析的核磁共振技術(shù),1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),研究表明可動(dòng)流體與儲(chǔ)層滲透率、孔隙度沒(méi) 有很好的相關(guān)關(guān)系,滲透率、孔隙度相類似的低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)效果不同與可動(dòng)流體有密切關(guān)系。 在研究低滲儲(chǔ)層物性的同時(shí)，應(yīng)該考慮把可動(dòng)流體作為評(píng)價(jià)低滲油田開(kāi)發(fā)效果的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的重要參數(shù)。,1.1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動(dòng)流體分析的核磁共振技術(shù),1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),2）可動(dòng)流體反映了低滲儲(chǔ)層、微觀孔隙結(jié)構(gòu)的特征,可動(dòng)流體的高低可能反映了儲(chǔ)層微裂縫發(fā)育程度。 可動(dòng)流體的高低也可能反映粘土充填程度及次生孔隙發(fā)育程度。,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),可動(dòng)流體飽和度指標(biāo),1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),可動(dòng)流體客觀上反映了儲(chǔ)層液體參與流動(dòng)的能力，它是評(píng)價(jià)低滲油田開(kāi)發(fā)效果的關(guān)鍵參數(shù)之一。 可動(dòng)流體與儲(chǔ)層滲透率、孔隙度沒(méi)有很好的相關(guān)關(guān)系，因此它具有相對(duì)的獨(dú)立性。 可動(dòng)流體應(yīng)該研究作為低滲油田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵選層指標(biāo)和后繼開(kāi)發(fā)工程措施的重要依據(jù)。,小 結(jié),1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),模擬地層條件下，砂巖地層滲透率的變化規(guī)律研究，建立了地層滲透率與有效應(yīng)力的關(guān)系方程：k=aeb,砂巖地層滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系研究,1.2 巖石力學(xué)性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),儲(chǔ)層壓力敏感性問(wèn)題,由于特低滲儲(chǔ)層中喉道的微細(xì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致儲(chǔ)層敏感性比中、高滲透層大得多,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),滲透率應(yīng)力敏感性研究,天然裂縫巖心滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系曲線,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),斷裂韌性的測(cè)量與預(yù)測(cè),巖石斷裂韌性是描述裂尖附近的應(yīng)力場(chǎng)的參數(shù)，是應(yīng)力奇異性的度量。斷裂韌性是載荷參數(shù)(如縫中壓力，原地應(yīng)力)和巖體參數(shù)(如裂縫尺寸)的函數(shù)它可以提供裂縫擴(kuò)展的判據(jù)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，由于測(cè)試手段和理論研究的局限，在水力壓裂設(shè)計(jì)中往往只能給出斷裂韌性的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。 過(guò)建立內(nèi)壓式巖石斷裂韌性試驗(yàn)，測(cè)量不同圍壓、不同巖性巖石的斷裂韌性，建立了基于聲波測(cè)井資料的巖石斷裂韌性解釋模型。,1.2 巖石力學(xué)性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),模擬地層條件下，地層巖石斷裂韌性與應(yīng)力變化規(guī)律研究，建立了地層斷裂韌性與有效應(yīng)力的線性方程,并考察了其對(duì)裂縫形狀的影響,地層斷裂韌性與應(yīng)力關(guān)系研究,1.2 巖石力學(xué)性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),研究了砂巖地層酸化前后，及不同酸液配方對(duì)地層力學(xué)性質(zhì)的影響，從而達(dá)到優(yōu)化配方和預(yù)防作業(yè)后地層出砂,砂巖酸壓過(guò)程中地層力學(xué)學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律的研究,1.2 巖石力學(xué)性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),應(yīng)力剖面處理方法及軟件 技術(shù)特點(diǎn)： 特殊測(cè)井分析模型（橫波和縱波） 常規(guī)測(cè)井分析模型（無(wú)橫波） 實(shí)測(cè)結(jié)果校正模型,特殊測(cè)井地應(yīng)力剖面結(jié)果并標(biāo)定,1.3 地應(yīng)力場(chǎng)及裂縫表征研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),低滲透油層滲流規(guī)律 （低滲低速非達(dá)西滲流率）,1.4 特低滲油層的非線性滲流特征,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),建立在達(dá)西定律基礎(chǔ)上的滲流規(guī)律 已不適用于特低滲油藏,研究表明，在低滲油層的環(huán)境中，流體顯現(xiàn)某種極限剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力超過(guò)該應(yīng)力時(shí)，流體才有相對(duì)流動(dòng)； 與常規(guī)壓力降落曲線相比，受啟動(dòng)壓力梯度影響的低滲透儲(chǔ)層壓力降落曲線的特征在于壓力導(dǎo)數(shù)曲線后期出現(xiàn)上翹，且幅度隨著啟動(dòng)壓力梯度值的增加而增加。這也是啟動(dòng)壓力梯度對(duì)低滲透儲(chǔ)層影響的一個(gè)固有特征。,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),低滲透油藏產(chǎn)能,用常規(guī)的理論產(chǎn)能公式不能正確預(yù)測(cè)低滲油藏的產(chǎn)能。不同地區(qū)儲(chǔ)層滲透率相近的巖心在水驅(qū)油過(guò)程中表現(xiàn)出不同的滲流規(guī)律，生產(chǎn)能力也大不相同。 由于啟動(dòng)壓力梯度的存在和特殊的孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其特殊的滲流規(guī)律，因此在產(chǎn)能公式中必須考慮低滲透滲流特征。,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),啟動(dòng)壓力梯度對(duì)油井產(chǎn)量的影響,ph:地層壓力 rh: 供油半徑 o:極限剪切應(yīng)力,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),特低滲透儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度研究,1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù),前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估 1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,不同壓裂液類型發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比,1950,1960,1970,1980,1990,2000,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,關(guān)鍵壓裂技術(shù)發(fā)展回顧,壓裂力學(xué)（65年）：從水平裂縫轉(zhuǎn)變到垂直裂縫； 高粘壓裂液的應(yīng)用：線性膠到交聯(lián)凍膠壓裂液； 模擬水力裂縫的模型應(yīng)用：二維到三維裂縫模型； 支撐劑的改進(jìn)：高密度、高強(qiáng)度支撐劑的應(yīng)用； 裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)的改善、數(shù)字化設(shè)備； 壓裂液流變學(xué)研究：流變儀與動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置； 大型水力壓裂的應(yīng)用：開(kāi)發(fā)低滲油藏，增加產(chǎn)量； 高濃度支撐劑應(yīng)用： 裂縫導(dǎo)流能力損害研究：瓜爾膠和hpg纖維素 泡沫壓裂技術(shù)的改進(jìn)與應(yīng)用 壓裂液化學(xué)發(fā)展的新進(jìn)展：添加劑與機(jī)理,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,1948年水力壓裂開(kāi)始用于油井增產(chǎn)，使用油基壓裂液（原油、凝固汽油、皂化凝膠油體系）； 50年代末期，發(fā)現(xiàn)了瓜爾膠可作為水基壓裂液的稠化劑，產(chǎn)生了現(xiàn)代壓裂液化學(xué)； 60年代開(kāi)展了瓜爾膠改性研究及其交聯(lián)水基壓裂液體系（b、al）； 70年代提高水基壓裂液體系（無(wú)機(jī)鈦和鋯）、泡沫液； 80年代有機(jī)鈦、鋯交聯(lián)水基壓裂液體系及其泡沫壓裂液體系（n2和co2），微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)特性、傷害與保護(hù)； 90年代有機(jī)硼交聯(lián)水基壓裂液新體系，膠囊破膠劑技術(shù) 2000年以后低稠化劑濃度水基壓裂液和清潔壓裂技術(shù)。,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,低稠化劑濃度的水基壓裂液,水基壓裂液仍然是壓裂液的主體 降低稠化劑濃度：0.480.6%0.250.4% 較低的粘度，有利控制裂縫的形態(tài) 降低壓裂液成本（2030%） 降低壓裂液的殘?jiān)鼈?，提高?dǎo)流能力18% 改善壓裂效果 技術(shù)途徑 改善稠化劑性能：cmhpg及其交聯(lián)體系 改善溶液ph值的緩沖系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)可操作性（變配方壓裂施工）,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,21世紀(jì)新液體技術(shù),新型超低濃度壓裂液體系,2000年，國(guó)外bj公司研發(fā)提出了hy-cmg胍膠體系； 它由聚合物、緩沖劑、交聯(lián)劑和破膠劑組成。聚合物是一種高屈服應(yīng)力的羧甲基瓜爾膠（high-yield cmg）； 聚合物用量?jī)H約為常規(guī)聚合物用量1/2，一般使用濃度為0.180.30%； 適用地層溫度：93121； 目前國(guó)外已有超過(guò)500口井的使用。,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,分子設(shè)計(jì)技術(shù)，形成粘彈性壓裂液體系（hpf） lmw lmw鏈長(zhǎng)只有常規(guī)瓜膠的1/25，排列密度高、低分子量,halliburton公司r.hanes等人研制了新型低分子瓜膠（lmw）,低分子胍膠壓裂液體系,分子量17-30萬(wàn)，比常規(guī)壓裂液分子量小約210萬(wàn) 流變特性與常規(guī)胍膠不同，粘度穩(wěn)定，耐剪切性好 液體濾失控制好 濾餅，對(duì)裂縫表面損害較小 不使用破膠劑，返排率高 重復(fù)使用對(duì)裂縫導(dǎo)流能力沒(méi)有損害 液體回收重復(fù)利用，減少對(duì)環(huán)境的污染、也節(jié)約成本。,2.1 國(guó)內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,壓裂液研究的系統(tǒng)優(yōu)化,brian davison等人于1999年提出了采用模糊邏輯優(yōu)選壓裂液配方體系的新方法： 模糊邏輯評(píng)價(jià)因子 壓裂液類型 基液：水基或油基 粘度：交聯(lián)或線性膠 返排：泡沫、乳化 壓裂液配方體系,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.1優(yōu)化稠化劑濃度,壓裂液化學(xué)與流變學(xué)仍然是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)低傷害低成本是壓裂液工程應(yīng)用發(fā)展的方向； 近年來(lái)，壓裂液實(shí)驗(yàn)技術(shù)、化學(xué)材料技術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)均有較大發(fā)展，支持和基本滿足了壓裂工程應(yīng)用的需要； 水基壓裂液是壓裂液的主體，完善稠化劑性能、改善交聯(lián)與破膠性能、降低稠化劑濃度是水基壓裂液的研究方向；,2.2.1優(yōu)化稠化劑濃度,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,常規(guī)聚合物壓裂液滯留殘?jiān)鼘⑵茐牧芽p和 堵塞支撐劑。此測(cè)試結(jié)果是用30-lbm 硼酸鹽作交聯(lián)劑，用酶作破膠劑在20/40目支撐劑、38度和1000 psi 。瓜膠用甲基藍(lán)染色,無(wú)聚合物壓裂液 無(wú)殘?jiān)鼫舳氯芽p。20/40目支撐劑、38度和1000 psi,清潔壓裂液無(wú)殘?jiān)?，?duì)裂縫滲透率保持高，主要缺點(diǎn)是成本高，國(guó)外現(xiàn)場(chǎng)施工超過(guò)20000井次，僅2002年就超過(guò)6000井次,2.2.2 清潔壓裂液體系,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,理論基礎(chǔ)-化學(xué)成因,粘彈性表活劑viscoelastic surfactant molecules 形成蟲(chóng)形的膠束form long, wormlike micelles 膠束纏繞entanglement of the micelles 形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)a network structure 破膠機(jī)理：有機(jī)物或親油性物質(zhì),2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.2 清潔壓裂液體系,水基與清潔壓裂液組成對(duì)比,稠化劑 交聯(lián)劑 殺菌劑 粘土穩(wěn)定劑 ph值調(diào)節(jié)劑 助排劑 破乳劑 其它,ves表面活性劑 （2%5%） 熱穩(wěn)定劑 粘土穩(wěn)定劑 其它,清潔壓裂液clear frac,瓜爾膠壓裂液guar frac,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.2 清潔壓裂液體系,清潔壓裂液與聚合物壓裂液對(duì)比,聚合物壓裂,清潔壓裂液壓裂,頁(yè)巖,砂 體,頁(yè)巖,水基壓裂液與清潔壓裂液造縫特性對(duì)比,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.2 清潔壓裂液體系,清潔壓裂液流變特性,流體具有剪切變稀特性，即隨著剪切速率的增加，流體粘度降低，同時(shí)隨著剪切速率的降低，粘度增加； 流變特性符合冪律模型，即= k n ，其中，n為0.40.6，k為1.502.50pas n； 目前，膠束流體最高耐溫能力可達(dá)100 80配方粘度：70100mpa.s（60min，170s-1） 具有粘彈特性，以彈性為主（g g），儲(chǔ)能模量g為32.5pa，損耗模量g為2.8pa； 支撐劑沉降: 成都陶粒20目, 0.51.510-3 m/min,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.2 清潔壓裂液體系,泡沫壓裂液及其技術(shù)的發(fā)展,第一代泡沫壓裂液：70年代，水+起泡劑，n2，砂液比1 2lbgal ，利于壓后返排，解決低壓氣井； 第二代泡沫壓裂液：80年代，水+起泡劑+聚合物，n2、co2，提高流體粘度，增加穩(wěn)定性，砂液比4 5lbgal，高壓油氣藏； 第三代泡沫壓裂液：80年代末90年代初，水+起泡劑+聚合物+交聯(lián)劑，以n2泡沫壓裂液為主,粘度和穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，造縫和攜砂能力增強(qiáng)，適合于高溫深井大型水力壓裂，砂液比達(dá)5lbgal ； 第四代泡沫壓裂技術(shù)：恒定內(nèi)相技術(shù)，控制內(nèi)相體積，降低施工摩阻,滿足大型泡沫壓裂施工。,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.3 泡沫壓裂液,co2泡沫壓裂液的特點(diǎn),co2泡沫壓裂液適用性 應(yīng)用范圍廣：油氣井，高溫、低溫油氣藏，深井； 特別應(yīng)用于低壓、水敏性油氣藏。 co2泡沫壓裂液的特點(diǎn) 密度高：接近水的密度，適合深井施工；浮力大，攜砂能力強(qiáng)； 水溶性較好，壓后緩慢釋放，提供了良好的溶解氣驅(qū)，利于返排； 水溶液ph值低(35)，降低了壓裂液對(duì)基質(zhì)的傷害； 水溶液具有低的表面張力，有利于壓裂液返排。 不足 酸性影響流變性能，提高穩(wěn)定劑和起泡劑的用量； 與高瀝青質(zhì)、高含蠟原油混合，形成酸渣和蠟析出。,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.3 泡沫壓裂液,國(guó)內(nèi)外co2泡沫壓裂液研究對(duì)比,co2 壓裂現(xiàn)狀 國(guó)外：美國(guó)、加拿大、德國(guó)等已大量應(yīng)用，在壓裂液、工藝設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制和壓裂設(shè)備形成系統(tǒng)，并配套。 國(guó)內(nèi)：室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)階段 設(shè)備不能完全配套：加砂濃縮器、升溫裝置、co2 容量 工藝設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法、軟件 壓裂液：室內(nèi)研究不夠、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制較差 國(guó)內(nèi)外差距 起步晚2030年：國(guó)外始于60年代后期，國(guó)內(nèi)始于90年代中期； 機(jī)理研究薄弱：相態(tài)轉(zhuǎn)變條件、超臨界特性、流變特性、摩阻； 缺乏試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，添加劑不配套，無(wú)系統(tǒng)的壓裂液配方體系； 工藝設(shè)計(jì)軟件少、經(jīng)驗(yàn)不足； 設(shè)備裝置少，不配套； 施工井?dāng)?shù)少，施工井淺，施工規(guī)模小，施工經(jīng)驗(yàn)不足。,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.3 泡沫壓裂液,泡沫壓裂液流變學(xué)特性,泡沫壓裂液為同時(shí)具有剪切變稀、粘彈性和觸變性的非牛頓流體； 泡沫壓裂液的流動(dòng)曲線，可分別用冪率模型、ellis模型、cross模型和carreau模型，以及修正共轉(zhuǎn)jeffreys 模型進(jìn)行表征，但僅就描述粘度曲線而言，冪率模型更為簡(jiǎn)捷實(shí)用； 采用5參數(shù)粘彈觸變性本構(gòu)方程可描述典型的泡沫壓裂液流體的觸變環(huán)，模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好； 用廣義maxwell粘彈性本構(gòu)方程可描述泡沫壓裂液流體的粘彈性，證明泡沫壓裂液流體具有松弛時(shí)間譜。,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.3 泡沫壓裂液,co2與ves混合后，粘度低，縫高控制好，可得長(zhǎng)縫； co2可形成弱酸性環(huán)境，抑制粘土； co2與ves混合后的產(chǎn)量效果好于瓜膠和cmhpg與co2混合。, ves-co2壓裂液,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.3 泡沫壓裂液,視密度1.25的高強(qiáng)超低密度支撐劑,allan r.rickard 等研究了高強(qiáng)度的超低密度支撐劑（視密度僅1.25g/cm3，在56mpa閉合應(yīng)力下滲透率可達(dá)40達(dá)西以上）,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.4 支撐劑材料,四大優(yōu)點(diǎn)：,對(duì)壓裂液粘度要求低； 可達(dá)到提高砂比以產(chǎn)生較大裂縫導(dǎo)流能力； 對(duì)施工排量要求低； 沉降速度低，有利于控制縫高而增加支撐縫長(zhǎng) 。,低密度高強(qiáng)度支撐劑、低粘壓裂液與低排量配合，可以在較大程度上控制裂縫的高度。,視密度1.25的高強(qiáng)超低密度支撐劑,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.4 支撐劑材料,樹(shù)脂包裹支撐劑： 過(guò)去不能滿足壓后快速返排需要，目前新的樹(shù)脂包裹支撐劑，固結(jié)時(shí)間短，形成的固結(jié)強(qiáng)度滿足快速返排需要。 在south texas油田高溫超深井中應(yīng)用并取得了好的效果 室內(nèi)試驗(yàn)高閉合應(yīng)力下導(dǎo)流能力超過(guò)高密度支撐劑,樹(shù)脂和纖維支撐劑,新型纖維 （propnet、fiberfrac ） fiberfrac纖維基壓裂液 固結(jié)支撐劑剖面，控制回流 提高壓裂液的支撐劑輸送能力 有助于支撐劑懸浮直到裂縫閉合，避免支撐劑快速沉降,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,2.2.4 支撐劑材料,壓裂液化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 色譜（超級(jí)過(guò)濾）、潤(rùn)濕吸附、電鏡技術(shù)、核磁技術(shù) 壓裂液流變實(shí)驗(yàn)室 旋轉(zhuǎn)粘度技術(shù) 控制應(yīng)力流變儀 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置 動(dòng)態(tài)濾失與傷害（支撐裂縫導(dǎo)流能力的污染與消除） 大型管路模擬實(shí)驗(yàn)裝置 支撐劑輸送與沉降模擬實(shí)驗(yàn)裝置（slot） 現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)與分析設(shè)備,2.3 現(xiàn)代壓裂液實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新進(jìn)展,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,建立裂縫成縫技術(shù)和裂縫傷害模擬實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)方法,采用巖石力學(xué)壓機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)巖芯柱上壓出裂縫； 正注2%kcl水測(cè)基礎(chǔ)滲透率；氣藏基準(zhǔn)滲透率的測(cè)定方法？ 反注壓裂液進(jìn)行傷害； 正注2%kcl水測(cè)傷害后滲透率。,裂縫成縫技術(shù)及傷害模擬方法,2.4 裂縫傷害和導(dǎo)流能力評(píng)估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,稠化劑濃度、用量影響模擬試驗(yàn)研究,常規(guī)壓裂液稠化劑濃度對(duì) 支撐裂縫的傷害,壓裂液規(guī)模對(duì)支撐裂縫的傷害,殘?jiān)鼮V餅傷害,壓裂液稠化劑濃度及用量對(duì)導(dǎo)流能力傷害,2.4 裂縫傷害和導(dǎo)流能力評(píng)估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,初步建立了長(zhǎng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，意義重大,長(zhǎng)期和短期導(dǎo)流能力差值并非是常規(guī)認(rèn)為的1/3 兩者差別隨著閉合壓力的增加而增大。 在閉合壓力較高區(qū)域作業(yè)時(shí)，更應(yīng)進(jìn)行支撐劑長(zhǎng)期導(dǎo)流實(shí)驗(yàn),巖板：1.25.5 鋼板：1.12.5,嵌入？ 破碎？,初步建立了長(zhǎng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方法,2.4 裂縫傷害和導(dǎo)流能力評(píng)估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,化學(xué)緩速酸,泡沫酸,乳化酸,地下交聯(lián)酸,緩速、降阻、降濾失 高溫深井、濾失嚴(yán)重井,緩速、降濾失性不好 高溫井,緩速、降濾失、易返排 中深井、水敏性地層,緩速、降濾失、摩阻高 中深井、濾失嚴(yán)重井,緩速、降阻、降濾失 高溫深井、濾失嚴(yán)重井,稠化酸,酸蝕 縫長(zhǎng) 導(dǎo)流 能力,醇基酸液,好的酸壓效果,2.5 酸化酸壓液體,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,深井酸壓裂酸液體系 國(guó)外在深井酸壓裂技術(shù)中多采用膠凝酸、乳化酸和稠化酸體系 稠化酸是超深井酸壓的首選酸液體系。halliburton公司的vca稠化酸體系在德克薩斯西部油田施工近40口井，平均增產(chǎn)2.0倍。 bj公司在同一油田應(yīng)用共聚稠化酸體系酸化與常規(guī)酸化對(duì)比，共聚稠化酸體系酸化增產(chǎn)比常規(guī)酸化高5倍。shell intl. ehp b.v.用琥珀油聚糖作為稠化劑來(lái)提高酸化的效率。,2.5 酸化酸壓液體,2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展,前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估 1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) 2、壓裂酸化工材料近期研究進(jìn)展 4、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 5、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,3.1 基本概念,1.地應(yīng)力：地殼或巖石圈中存在的應(yīng)力，包括由 上覆巖體或巖層重力引起的應(yīng)力和構(gòu) 造運(yùn)動(dòng)引起的應(yīng)力兩部分。 它決定了水力壓裂裂縫的基本形態(tài)： 水平裂縫或垂直裂縫,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),一般地層巖石含有孔隙，孔隙中含有流體，流體承受的壓力稱為孔隙壓力。（石油工程中稱為地層壓力） 在油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，孔隙壓力是變化的。,2.地層壓力（孔隙壓力）,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),3.有效應(yīng)力, ：有效應(yīng)力，作用在巖石骨架（顆粒）上的力 ：地應(yīng)力（總應(yīng)力） pp :孔隙壓力（地層壓力）,:孔隙彈性系數(shù)，表征孔隙壓力對(duì)總應(yīng)力 的反作用程度。,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),3.1 基本概念,4.地層破裂壓力 使地層產(chǎn)生張性裂縫的壓力 如果不考慮液體濾失,如果考慮液體濾失,2：水平最小主應(yīng)力 1：水平最大主應(yīng)力 pp ：地層壓力 ：泊松比 t：巖石抗張強(qiáng)度,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),3.1 基本概念,5.裂縫閉合壓力（閉合應(yīng)力）： 開(kāi)始張開(kāi)一條已存在的裂縫所需流體壓力 這壓力和巖層中垂直于裂縫面的應(yīng)力大小相等，方向相反。 這應(yīng)力就是地應(yīng)力的最小主應(yīng)力，常常稱之為閉合應(yīng)力 6.裂縫延伸壓力 是指延伸一條存在著裂縫所需要的壓力,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),7.瞬時(shí)停泵壓力（isip）： 是指水力壓裂停泵時(shí)刻的壓力 8.凈壓力 是指水力裂縫內(nèi)流體壓力高于閉合壓力的部分 即 pn = pf- pc pn ：凈壓力，pf：裂縫內(nèi)凈壓力， pc ：閉合壓力 9. 摩擦力 井筒摩阻 ，孔眼摩阻，裂縫內(nèi)摩阻,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)水力裂縫的控制,地應(yīng)力在垂向上的分布決定了裂縫延伸的方向和形態(tài)。,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)水力裂縫的控制,層間應(yīng)力差大于3mpa時(shí)能限制縫高的延伸,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),巖石力學(xué)性質(zhì)對(duì)裂縫的影響,較大的隔、油層楊氏模量之比對(duì)縫高具有一定的限制作用,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),隔層較大的斷裂韌性可限制縫高的擴(kuò)展,巖石力學(xué)性質(zhì)對(duì)裂縫的影響,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),壓裂液綜合濾失對(duì)裂縫尺寸影響很大,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),k越大，縫長(zhǎng)越短，縫寬越大。,k=0.1 lb/ft2/sn,k=1.0 lb/ft2/sn,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),上下隔油層地應(yīng)力差不均衡時(shí)，排量越大，裂縫在高度上的擴(kuò)展越不均衡。,q=2m3/min,q=3m3/min,3.2 參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),前言：對(duì)壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評(píng)估 1、壓裂酸化前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進(jìn)展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,低滲油藏“壓裂開(kāi)發(fā)”方法是在低滲油藏整體壓裂基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展形成的低滲油藏的非常規(guī)經(jīng)濟(jì)評(píng)估與開(kāi)發(fā)可行性的預(yù)測(cè)方法。它以油藏工程與水力壓裂力學(xué)為基礎(chǔ)，以油藏?cái)?shù)值模擬與壓裂裂縫模擬為基本手段，針對(duì)油藏特征進(jìn)行地質(zhì)建模與水力裂縫建模，在開(kāi)發(fā)方案編制初期就考慮到水力裂縫在開(kāi)發(fā)井網(wǎng)中的影響與作用，井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)的最優(yōu)化的組合，提出低滲油藏獲得最佳經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的井網(wǎng)部署與水力裂縫系統(tǒng)設(shè)置及實(shí)現(xiàn)水力裂縫的實(shí)施方案。低滲油藏“壓裂開(kāi)發(fā)”概念已超越了傳統(tǒng)的單井壓裂范圍。它是以油藏整體作為其工作單元而不是以單井為其工作單元；它將對(duì)油藏整體在經(jīng)水力裂縫與開(kāi)發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化組合的改造作用后，提出對(duì)低滲油藏的有效的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)評(píng)估，即對(duì)其單井產(chǎn)量、采油速度、采出程度、投資回報(bào)率與凈現(xiàn)值進(jìn)行總評(píng)估，以及論證經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的可行性。這樣，與其它的油田開(kāi)發(fā)手段結(jié)合在一起，使稀井高產(chǎn)與低投入高產(chǎn)出的實(shí)現(xiàn)，有效地經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)低滲層，有了技術(shù)支持。,技術(shù)簡(jiǎn)介,4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)研究?jī)?nèi)容,“壓裂開(kāi)發(fā)”方法及其技術(shù)系統(tǒng)是總結(jié)了水力壓裂與油藏工程近期發(fā)展的國(guó)內(nèi)外重要研究成果而建立的。其研究?jī)?nèi)容由七方面構(gòu)成,油藏工程研究； 地質(zhì)建模； 水力裂縫模擬條件研究； 水力裂縫建模； 開(kāi)發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化組合研究； 產(chǎn)量、采油速度、采出程度經(jīng)濟(jì)效益等預(yù)測(cè)； 低滲油藏壓裂開(kāi)發(fā)實(shí)施與評(píng)估等。,4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,發(fā)揮“長(zhǎng)縫效應(yīng)”在與井網(wǎng)優(yōu)化組合方面，應(yīng)使單井泄油面積和形狀與水力裂縫匹配，使水力裂縫能有效擴(kuò)展，在一次采油期就能進(jìn)一步提高單井產(chǎn)能與采出程度 優(yōu)化組合系統(tǒng)中的“長(zhǎng)縫效應(yīng)”在二次采油期： 整體壓裂注水開(kāi)發(fā) 提高凈現(xiàn)值 為低滲油藏的儲(chǔ)量動(dòng)用與經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)提供重要的新的途徑與手段,產(chǎn)量 采出程度 投入 經(jīng)濟(jì)效益,水力裂縫與井網(wǎng)優(yōu)化組合系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)與功能,開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)研究?jī)?nèi)容,蒙特-卡洛經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)區(qū)塊整體評(píng)價(jià),特低滲油藏“整體開(kāi)發(fā)壓裂”技術(shù),4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,研究了適合特低滲儲(chǔ)層特點(diǎn)的壓裂經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型，并建立了54 種經(jīng)濟(jì)下限圖版，以縱坐標(biāo)h，橫坐標(biāo)k/來(lái)表征不同油價(jià)下的經(jīng)濟(jì)下限，并著重研究了油價(jià)和技術(shù)進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)下限的影響，獲得了規(guī)律性認(rèn)識(shí)。,經(jīng)濟(jì)下限一般性認(rèn)識(shí)： 在相同條件下，矩形井網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)下限要低于正方形反九點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)下限； 流壓越低、油價(jià)越高，所需的經(jīng)濟(jì)下限越低； 絕大多數(shù)情況下，考慮長(zhǎng)導(dǎo)、應(yīng)力敏感、啟動(dòng)壓力及可動(dòng)流體后，對(duì)物性要求更高了； 以k/=0.05 md/mpa.s為界，低于0.05 md/mpa.s后，要求的h快速增加，說(shuō)明特低滲透油田開(kāi)發(fā)，必須有一定的有效厚度與有效孔隙度支持。,特低滲油藏“整體開(kāi)發(fā)壓裂”技術(shù),特低滲透油藏經(jīng)濟(jì)改造下限選井選層,4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,在壓裂產(chǎn)量預(yù)測(cè)方面，可考慮長(zhǎng)導(dǎo)、應(yīng)力敏感、啟動(dòng)壓力與可動(dòng)流體飽和度，并形成了相關(guān)模型軟件及模擬方法，更適合特低滲特點(diǎn)，較以往有四點(diǎn)重要改進(jìn)。,模擬的主要認(rèn)識(shí)（同時(shí)考慮上述四因素）： 如應(yīng)力敏感性弱，啟動(dòng)壓力小，可動(dòng)流體高，則考慮長(zhǎng)導(dǎo)的壓后產(chǎn)量高于以往采用平均導(dǎo)流的壓后產(chǎn)量20%以上； 如應(yīng)力敏感性一般，啟動(dòng)壓力一般，可動(dòng)流體一般，則考慮長(zhǎng)導(dǎo)的壓后產(chǎn)量低于以往平均導(dǎo)流的壓后產(chǎn)量30%以上； 如應(yīng)力敏感性強(qiáng)，啟動(dòng)壓力大，可動(dòng)流體低，則考慮長(zhǎng)導(dǎo)的壓后產(chǎn)量低于以往采用平均導(dǎo)流的壓后產(chǎn)量45%以上； 在所有情況下，矩形井網(wǎng)的產(chǎn)量高于正方形反九點(diǎn)的（單井控制面積相同）。,特低滲油藏“整體開(kāi)發(fā)壓裂”技術(shù),初步建立了特低滲透油藏壓裂產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法,在確定壓裂施工支撐劑量以后，利用公式非常方便的計(jì)算出優(yōu)化的縫長(zhǎng)和縫寬，即：jd vs cfd (較大的nprop),由該優(yōu)化設(shè)計(jì)理論得出一下結(jié)論：壓裂井的動(dòng)態(tài)主要由壓裂規(guī)模即縫長(zhǎng)確定。為了獲得最佳的采油指數(shù)，縫越長(zhǎng)，需要的導(dǎo)流能力也越高。,特低滲油藏“整體開(kāi)發(fā)壓裂”技術(shù),初步建立了特低滲透油藏壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法支撐劑系數(shù)法,4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,初步建立了考慮啟動(dòng)壓力的井網(wǎng)優(yōu)化方法,特低滲油藏“整體開(kāi)發(fā)壓裂”技術(shù),通過(guò)增加縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力，同時(shí)在裂縫方向上拉長(zhǎng)井距，在垂直裂縫方向上壓縮排距，可以改變流動(dòng)形態(tài),縮短“井距”，減少啟動(dòng)壓力,提高驅(qū)動(dòng)壓差的利用率。 井網(wǎng)匹配的長(zhǎng)縫和高導(dǎo)流能力，可較大幅度提高產(chǎn)量，從而在一定程度上避開(kāi)啟動(dòng)壓力作用的低速滲流區(qū)。,4.1 開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,co2泡沫壓裂技術(shù)是近兩年來(lái)在長(zhǎng)慶鄂爾多斯上古氣藏進(jìn)行co2泡沫壓裂技術(shù)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)形成的一套適合我國(guó)低滲氣藏的co2泡沫壓裂配套技術(shù)，提高了我國(guó)co2壓裂的技術(shù)水平。經(jīng)驗(yàn)表明，co2壓裂技術(shù)是高效開(kāi)采低滲氣藏特別是低壓、水敏（或水鎖）氣藏必不可少的手段。,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,技術(shù)優(yōu)點(diǎn),co2泡沫壓裂是用液體二氧化碳與膠凝水或凍膠的混合液作為壓裂液對(duì)目的層進(jìn)行改造的一種工藝技術(shù)，具備以下優(yōu)點(diǎn)： 為壓后工作液返排提供了氣體驅(qū)替作用； 氣態(tài)的co2能控制液體濾失，形成co2泡沫壓裂液后濾失系數(shù)小，提高壓裂液效率； 減少了水基壓裂液的用液量； co2與水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，有效地降低了系統(tǒng)的總ph值，降低了壓裂液對(duì)基質(zhì)的傷害； 降低了壓裂液的表面張力，有助于壓裂液的迅速返排等，因此有利于提高壓裂效果。,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)低滲透油藏和低滲透氣藏傷害極力有明顯的差異，油藏傷害以膨脹為主，而氣藏傷害是以吸附傷害、水鎖傷害為主。由于儲(chǔ)層巖心親水性強(qiáng)，孔隙與喉道較小，毛管阻力強(qiáng)，清水對(duì)巖心傷害嚴(yán)重，到達(dá)80%以上； 由于泡沫壓裂液具有兩相流作用，減少了壓裂液水相的相對(duì)含量和進(jìn)入巖心的水量。因此，泡沫壓裂液傷害較低，僅有4061%。,不同液體對(duì)巖心的傷害對(duì)比,研究之一: 不同壓裂液對(duì)比實(shí)驗(yàn),4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,井筒溫度場(chǎng)：泵注12分鐘以后，在炮眼附近不能發(fā)泡。（泵注流體溫度5，co2比例50%）,研究之二:co2壓裂發(fā)泡條件及溫度場(chǎng)研究,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,co2泡沫壓裂液流變性能對(duì)比,co2酸性介質(zhì)對(duì)硼交聯(lián)壓裂液流變性能有著嚴(yán)重影響,ac-8酸性交聯(lián)劑對(duì)交聯(lián)壓裂液的流變性能有顯著提高,研究之三：酸性交聯(lián)劑的研究與開(kāi)發(fā),4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,研究之四：co2壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,變泡沫質(zhì)量co2壓裂設(shè)計(jì)：提高凍膠攜砂性能,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,碳酸巖鹽壓裂技術(shù)是一項(xiàng)世界級(jí)的難題，油氣藏改造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室針對(duì)哈薩克斯坦扎那若爾凝析油氣田的地質(zhì)特點(diǎn)，在砂巖加砂壓裂的基礎(chǔ)上拓寬發(fā)展，并考到碳酸鹽巖的特低滲透、天然裂縫發(fā)育、濾失嚴(yán)重、高地應(yīng)力、施工摩阻高的儲(chǔ)層特點(diǎn)和工藝難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)2年時(shí)間總結(jié)形成了“碳酸鹽巖壓裂技術(shù)”，在哈薩克斯坦扎那若爾油田應(yīng)用以來(lái)，取得了顯著的增產(chǎn)效果。,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（1）油藏工程研究，加強(qiáng)選井選層研究，工程結(jié)合油藏，地應(yīng)力、裂縫方位、孔隙類型研究； （2）力裂縫模擬條件研究、水力裂縫建模研究及其開(kāi)發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化組合研究； （3）優(yōu)化增產(chǎn)工藝研究：壓前認(rèn)識(shí)地層，測(cè)試壓裂，認(rèn)識(shí)裂縫延伸壓力、液體濾失性質(zhì)； （4）低壓、低滲孔隙型油井加砂壓裂研究，包括選層壓裂研究； （5）壓裂工作液體的流變性研究； （6）壓裂裂縫的動(dòng)態(tài)裂縫導(dǎo)流能力研究； （7）產(chǎn)量、采油速度、采出程度、經(jīng)濟(jì)效益等預(yù)測(cè)； （8）壓裂施工管柱、工具設(shè)備、井口與裝置優(yōu)化研究； （9）排液工藝及設(shè)備研究，利用連續(xù)油管、氮?dú)?、抽汲車和鄰井管網(wǎng)氣。,技術(shù)體系,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,世界級(jí)難題； 巖石楊氏模量高（5-60000mpa），裂縫窄，易早期脫砂，施工壓力高； 天然裂縫發(fā)育，液體的濾失無(wú)法預(yù)測(cè)與控制； 裂縫延伸具有多裂縫延伸特點(diǎn)； 壓后產(chǎn)量預(yù)測(cè)困難。,裂縫空間擴(kuò)展預(yù)測(cè)與三維多裂縫數(shù)值模擬應(yīng)用 帶有水力裂縫的三維三相油藏?cái)?shù)值模擬應(yīng)用 滿足造縫、支撐劑輸送與低傷害要求，高粘壓裂液體系 施工期間異常的高濾失速率預(yù)測(cè)與預(yù)防， 小粒徑支撐劑性能研究,開(kāi)展的研究,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,儲(chǔ)層參數(shù) 孔隙度：2-3%，深度：4600-5100米 壓力系數(shù)：1.15，溫度：120-130 施工簡(jiǎn)況 時(shí)間：2004年10月16日 泵注管柱:89mm油管 液量358.73m3，加砂量30.54m3 排量：4.0-4.5m3/min 砂濃度：50-720kg/m3,塔中621井碳酸鹽巖加砂壓裂施工,壓前壓后效果對(duì)比 壓裂前日產(chǎn)油0.105m3 壓裂后04年10月17日6mm油嘴，油壓29.6mpa，日產(chǎn)油148.75m3，氣64654m3 截止到05年6月19日5mm油嘴，油壓24mpa，日產(chǎn)油102噸（123m3），氣56000m3，累計(jì)生產(chǎn)原油2萬(wàn)噸,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4砂巖裂縫性地層壓裂,關(guān)鍵技術(shù)：濾失，縫高控制，多縫，傷害,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù),裂縫性復(fù)雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),濾失控制與形成主裂縫技術(shù),天然裂縫識(shí)別及其傷害評(píng)價(jià),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4砂巖裂縫性地層壓裂,天然裂縫的濾失為基質(zhì)濾失量的10倍，當(dāng)縫內(nèi)凈壓超過(guò)裂縫張開(kāi)壓力時(shí)，濾失系數(shù)將增加50倍。 根據(jù)天然裂縫寬度和密度確定粉陶粒度和用量。 高粘度壓裂液及凈壓力控制。,控制液體濾失技術(shù),控制濾失與形成主裂縫技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4 砂巖裂縫性地層壓裂,沿最大水平主應(yīng)力的方位射孔。 射孔位置的選擇應(yīng)綜合天然裂縫產(chǎn)狀、密度及最小主應(yīng)力剖面等確定 20孔/m或以上,形成主裂縫技術(shù),控制濾失與形成主裂縫技術(shù),4.4 裂縫性復(fù)雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,含天然裂縫儲(chǔ)層的壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化,天然裂縫與最大主應(yīng)力相交：形成主裂縫及降濾為主進(jìn)行設(shè)計(jì)。 天然裂縫與最大主應(yīng)力平行：易產(chǎn)生平行多裂縫，以極限裂縫寬度原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。 天然裂縫屬于潛在縫：當(dāng)天然裂縫張開(kāi)壓力大于或接近基質(zhì)巖塊的最小主應(yīng)力時(shí)，以臨界壓力為上限進(jìn)行設(shè)計(jì)；否則應(yīng)以降低濾失為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。 復(fù)雜巖性儲(chǔ)層往往伴隨高應(yīng)力的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以降低摩阻為目的。,降低近井摩阻：沿最大主應(yīng)力方向射孔；小粒徑陶粒段塞；段塞注入時(shí)機(jī)、注入量的優(yōu)化。 降低濾失：粉陶段塞優(yōu)化高粘壓裂液 裂縫高度控制：酸預(yù)處理線性膠壓裂 排量?jī)?yōu)化：極限縫寬設(shè)計(jì)原理優(yōu)選滿足安全施工的極限排量。 泵注程序優(yōu)化：線性加砂技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù),4.4 裂縫性復(fù)雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,極限縫寬設(shè)計(jì)：n=1， w=10.00 mm，（單一裂縫）；n=5，w=2.00 mm（多裂縫） 裂縫極限寬度：n=1， w5.40 mm (20/40目）；n=1， w3.78 mm (30/60目),優(yōu)化了支撐劑鋪置濃度，得到了小粒徑支撐劑導(dǎo)流能力可滿足增產(chǎn)要求的研究結(jié)論,現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù),小粒徑支撐劑優(yōu)化技術(shù),4.4 裂縫性復(fù)雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,工作的對(duì)象： 玉門青西油田 技術(shù)發(fā)展過(guò)程： 1999年研究了復(fù)雜巖性酸壓技術(shù)。 隨著儲(chǔ)層巖性的變化，2002年該技術(shù)進(jìn)一步完善與提高。 2004年窿104井加深井段復(fù)雜巖性儲(chǔ)層改造技術(shù)。,乳化酸不同工藝組合導(dǎo)流能力試驗(yàn)數(shù)據(jù),普通酸膠凝酸乳化酸多組分閉合酸,不同酸液體系下酸蝕裂縫導(dǎo)流能力試驗(yàn)結(jié)果,膠凝酸酸壓多組分酸閉合酸化,（復(fù)雜巖性：碎屑巖、碳酸鹽巖、粘土礦物各占1/3）,由原來(lái)的各占1/3發(fā)展到以砂礫巖為主，交互白云質(zhì)細(xì)砂巖、白云質(zhì)泥巖,4.5 復(fù)雜巖性酸壓技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,技術(shù)特色,即通過(guò)鹽酸酸壓形成長(zhǎng)的人工裂縫，并溝通儲(chǔ)層的天然裂縫系統(tǒng)，通過(guò)多組分酸閉合酸化穩(wěn)定裂縫壁面上的粘土礦物，同時(shí)進(jìn)一步溶解裂縫壁面上的砂質(zhì)組分，實(shí)現(xiàn)人工裂縫深部的基質(zhì)酸化，提高整個(gè)裂縫系統(tǒng)的有效導(dǎo)流能力。,建立了“降阻酸深度酸壓多組分酸閉合酸化”的增產(chǎn)技術(shù)方法,不同酸液體系下酸蝕裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果,4.5 復(fù)雜巖性酸壓技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,模擬深井地層條件下壓裂酸化有關(guān)特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)技術(shù) 擬三維、全三維水力裂縫模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 兩酸三礦物酸化增注設(shè)計(jì)技術(shù) 低摩阻、耐高溫的壓裂液體系 耐高溫、配伍性好，低傷害的有機(jī)緩速酸體系 長(zhǎng)巖心酸化模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù) 閉合酸化酸蝕裂縫導(dǎo)流能力試驗(yàn)技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)評(píng)估、及效果分析,其主要技術(shù)包括以下8項(xiàng)深井、超深井壓裂酸化技術(shù)：,主要技術(shù)體系,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（1）裂縫性碳酸鹽巖油氣藏壓裂酸化技術(shù),儲(chǔ)層基巖物性較差，天然裂縫較發(fā)育，酸液濾失較嚴(yán)重。 儲(chǔ)層埋藏較深，深度為52005600m，酸壓裂施工管路摩阻高，施工壓力高，對(duì)酸壓材料、設(shè)備、井口、井下工具等要求高。 地層溫度大于120，酸巖反應(yīng)速度快,酸蝕裂縫長(zhǎng)度受限，高溫防腐蝕難度大。為了獲得長(zhǎng)的酸蝕裂縫，對(duì)酸液緩速、緩蝕性能提出了很高要求。 地層有效閉合壓力大于50mpa，不利于形成高的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。 地層壓力系數(shù)不高，殘酸返排困難，必須研究高效助排技術(shù)，提高殘酸返排率。 部分井存在底水，完井方式大多為裸眼完井，隔層條件較差，控制縫高困難。,主要技術(shù)難點(diǎn),4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,形成了適合輪南地區(qū)奧陶系儲(chǔ)層酸壓裂改造配套技術(shù)。 形成了一套適合輪南奧陶系儲(chǔ)層酸壓裂改造的低摩阻、耐高溫、緩速 緩蝕性能優(yōu)良、低濾失的工作液體系。 在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)地開(kāi)展了低、中、高溫酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，確立了 輪南奧陶系灰?guī)r與常規(guī)酸和稠化酸的高溫酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，為酸 壓裂設(shè)計(jì)提供了更為可靠的參數(shù)。 首次提出并建立了考慮酸溶蝕孔對(duì)壓力降落影響的新的數(shù)學(xué)模型，編 制了新型的酸壓裂壓力降落評(píng)估軟件，并采用酸壓裂壓力降落評(píng)估軟件 對(duì)酸壓裂施工井進(jìn)行了評(píng)估。 這種酸化工藝方法在國(guó)內(nèi)外尚屬首次，為今后其他類似異常高壓超深井的改造提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。,（1）裂縫性碳酸鹽巖油氣藏壓裂酸化技術(shù),主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)：,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,對(duì)于氣藏，因液相的侵入造成儲(chǔ)層潤(rùn)濕性變化，從而大大降低氣相滲透率，對(duì)地層造成傷害。 酸化井段地層污染嚴(yán)重，必須采用適合的低傷害緩速酸體系解除鉆井泥漿傷害。 氣層為多層，物性差異大，需要采用分層酸化技術(shù)。 施工井段埋藏較深，儲(chǔ)層破裂壓力梯度為0.0210.029mpa/m，井口施工壓力高，必須采用性能良好的壓裂設(shè)備、管柱、工具等。 儲(chǔ)層溫度變化范圍大，為80130，必須優(yōu)選適合不同溫度的酸液體系。同時(shí)對(duì)高溫情況，酸液腐蝕嚴(yán)重，為了保證安全施工，緩蝕劑及相應(yīng)的主體酸添加劑必須耐高溫。,（2）低孔低滲異常高壓氣藏改造技術(shù)研究,主要技術(shù)難點(diǎn)：,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（2）低孔低滲異常高壓氣藏改造技術(shù)研究,主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：,形成了異常高壓低滲氣藏壓裂技術(shù)和氣井分層解堵酸化技術(shù)系列，包括壓裂酸化前的儲(chǔ)層評(píng)估技術(shù)，巖石力學(xué)參數(shù)及斷裂韌性實(shí)驗(yàn)技術(shù)，地應(yīng)力剖面及裂縫方位研究技術(shù)，覆壓物性實(shí)驗(yàn)技術(shù)，“變交聯(lián)比、變破膠比”有機(jī)硼耐高溫延遲交聯(lián)壓裂液體系，低傷害醇基緩速酸液體系，氣井壓裂酸化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及壓裂酸化后效果評(píng)估技術(shù)。 形成了80、120、140不同溫度系列的有機(jī)硼延遲交聯(lián)壓裂液體系，具有良好的耐高溫耐剪切、低傷害、降阻、延遲交聯(lián)及破膠性能。 研究了氣井低傷害醇基緩速酸化酸液體系和粘性暫堵酸液體系。采用的醇基低傷害緩速酸具有良好的耐高溫、緩速、低傷害性能，酸后地層沒(méi)有出砂，暫堵效果明顯。,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,水-壓裂工作液體系具有低表面張力、低傷害、低成本的特點(diǎn)，適合特低滲透氣藏改造。,4.7 水-壓裂工藝技術(shù),配方：清水+防膨劑+助排劑 傷害率為4.8%，成本較低（98.5元/m3以內(nèi)）,角62b井的水-壓裂,摩阻為清水的27% 設(shè)計(jì)加砂26噸，實(shí)際加砂29噸 液體返排率為6070% 產(chǎn)氣量增加10倍,粗糙裂縫面，有錯(cuò)位，少量支撐劑支撐，具有高導(dǎo)流能力,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.8 締合壓裂液,fa-200酸性交聯(lián)稠化劑ac-12酸性交聯(lián)劑。 酸凍膠耐溫能力達(dá)到153；破膠性能良好。 殘?jiān)鼮?3mg/l；成本279元/m3。,民19-5（2）井施工第一層（6+7號(hào)層）: 儲(chǔ)層深度: 1243.8-1260.0m 加 砂: 18m3 施工排量: 3m3/min 平均砂比: 32%；最高砂比: 48 較瓜膠壓裂液施工井增產(chǎn)13%。,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,低分子可重復(fù)使用的壓裂液,交聯(lián)后，將ph值調(diào)到67，破膠，粘度為25.3mpas。再將ph調(diào)節(jié)到11，又交聯(lián)成凍膠。,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,建立了重復(fù)壓裂設(shè)計(jì)方法,低滲透油藏考慮裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)制的重復(fù)壓裂新技術(shù),形成了重復(fù)壓裂選井選層及復(fù)壓時(shí)機(jī)研究方法,初步建立裂縫轉(zhuǎn)向的預(yù)測(cè)方法,4.9 重復(fù)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,重復(fù)壓裂前地應(yīng)力場(chǎng)模擬,考慮了五點(diǎn)、反九點(diǎn)井網(wǎng)。,初步建立裂縫轉(zhuǎn)向的預(yù)測(cè)方法,4.9 重復(fù)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,隨著時(shí)間間隔的增加，重復(fù)壓裂壓后效果呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，最佳重復(fù)壓裂時(shí)機(jī)為間隔1年半到2年半之間大慶新站 有利壓力區(qū)間以原始?jí)毫橹行?，上下可波?dòng)一個(gè)地飽壓差的范圍； 礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)壓力系數(shù)一般在0.7-1.3之間較為有利。,復(fù)壓時(shí)機(jī)研究,形成了重復(fù)壓裂選井選層及復(fù)壓時(shí)機(jī)研究方法,大慶新站油田預(yù)測(cè)示例,4.9 重復(fù)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,重復(fù)壓裂工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn),滲透率進(jìn)一步降低 楊氏模量較初次壓裂時(shí)高 目的層與隔