國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展ppt課件

1、水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀與展望,匯報(bào)內(nèi)容,第一階段: 1891年申請(qǐng)水平井專利，水平井鉆井最早為1929年（美國Texas ）直井側(cè)鉆成8米長水平段，20世紀(jì)50年代以前水平井，基本上都是通過坑道鉆成的，只有少部分井是在垂直井的基礎(chǔ)上鉆成的。 第二階段: 70年代末80年代初，原油價(jià)格的上漲，驅(qū)使世界上許多石油公司非常關(guān)注水平井技術(shù),水平井技術(shù)迅猛發(fā)展。 第三階段:90年代初開始規(guī)模應(yīng)用，2003年以后，美國70%以上的頁巖氣井為水平井,一、水平井應(yīng)用簡況,一、水平井應(yīng)用簡況,全世界的水平井井?dāng)?shù)超過 60000 口，占總井?dāng)?shù)的10%，主要分布在美國、 加拿大、俄羅斯等 69 個(gè)國家。目前頁巖氣大

2、量使用水平井,每年鉆數(shù)千口水平井,中國為第三個(gè)鉆水平井的國家,1965年第一口水平井：磨-3。 中石油：從2004年加大力度發(fā)展水平井，2008 年突破水平井 1000口，截止到2011年12月，水平井總數(shù)達(dá)到5100口,一、水平井應(yīng)用簡況,中石化：水平井開發(fā)技術(shù)日趨成熟，在勝利油田、西北、華北、西南、中原、江漢、江蘇、東北、河南等地區(qū)廣泛推廣應(yīng)用，從 2006年加大水平井發(fā)展力度，截止到2011年12月底，水平井總數(shù)3739口,一、水平井應(yīng)用簡況,向深層與超深水平井方向發(fā)展 美國Bakken頁巖： Medowark7-6H井深9571m，垂深6553.0m，水平段長度3018.0m 塔里木：

3、塔里木塔北隆起輪南油田哈122H， 井深7053.0m，水平段長487.43m。 塔河：塔河油田TP111井，井深7426.0m，垂深6735.52m，水平段長610.0m 元壩：元壩103H井深7861.0m，垂深6750.0m。 元壩121H設(shè)計(jì)井深8158.0m，垂深7280.0m,一、水平井應(yīng)用簡況,水平井的完井方式：（1）裸眼完井； （2）套管完井；（3）篩管完井（打孔、割縫）； （4）套管封隔器完井；（5）組合完井;（6）多分支井等,碳酸鹽巖等裂縫性油藏,底水油藏、低滲透油藏、疏松易出砂油藏,1）裸眼完井,2）套管完井,3）篩管（割縫）完井,3）篩管（打孔）完井,一、水平井應(yīng)用簡況

4、,4）管外封隔器完井,5）組合完井,5）組合完井,6）多分支完井,一、水平井應(yīng)用簡況,1）水力裂縫形態(tài)復(fù)雜(縱向裂縫橫向裂縫復(fù)雜裂縫,二、水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù),一）水平井壓裂改造與直井的差異,水平縫,水平井水平段優(yōu)化目標(biāo): 裂縫條數(shù)；裂縫長度； 裂縫導(dǎo)流能力；裂縫間距離,直井優(yōu)化目標(biāo): 裂縫長度；裂縫導(dǎo)流能力,裂縫長度,導(dǎo)流能力,二、水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù),2）水力裂縫優(yōu)化復(fù)雜（裂縫幾何尺寸 裂縫條數(shù)、裂縫間距、裂縫幾何尺寸,3）改造井段長，分段改造工藝要求高（選段選位、一段一策） （4）完井方式多樣，分段壓裂工具要求高（起下順暢、施工快捷、安全可靠） （5）施工時(shí)間長，對(duì)壓裂施工設(shè)備、壓裂

5、液性能要求高（低摩阻、長效防膨、低傷害,二、水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù),一）水平井壓裂改造與直井的差異,油藏工程 水力裂縫匹配,分段壓裂工藝與配套工具,裂縫間距、幾何尺寸優(yōu)化,裂縫取向,分段隔離方法、工具,水力裂縫監(jiān)測(cè),地應(yīng)力場(chǎng)與裂縫形態(tài),水平井段多裂縫滲流,機(jī)械、化學(xué)或其它,優(yōu)化目標(biāo),橫向縫、縱向縫、斜交縫,達(dá)到目標(biāo),二、水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù),二)水平井改造關(guān)鍵技術(shù),1）地應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)力干擾綜合預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù) （2）水平井水力裂縫參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) （3）水平井分段壓裂工藝與工具技術(shù) （4）水平井分段壓裂材料技術(shù) (5) 水平井水力裂縫測(cè)試與評(píng)估技術(shù),二、水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù),油藏改造面積(SR

6、A)-雙翼裂縫,油藏改造體積(SRV)-復(fù)雜裂縫,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,一）水平井水力裂縫參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),1.水平井壓裂多裂縫油藏模擬,ECLIPES軟件,裂縫網(wǎng)格處理,水力裂縫處理,油水兩相模型,2.水平井壓裂裂縫模擬,裂縫條數(shù)及布放 方式對(duì)產(chǎn)量的影響,裂縫幾何尺寸 與壓裂規(guī)模的關(guān)系,經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),裂縫形態(tài)； 裂縫條數(shù)； 裂縫支撐長度與導(dǎo)流能力； 裂縫間距,水平井壓裂不同裂縫長度油藏模擬,裂縫幾何尺寸 對(duì)生產(chǎn)的影響,評(píng)價(jià)模型,評(píng)價(jià)參數(shù),評(píng)價(jià)指標(biāo),施工風(fēng)險(xiǎn),3.經(jīng)濟(jì)優(yōu)化,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,1)當(dāng)儲(chǔ)層物性達(dá)到一定值時(shí)，縱向裂縫效果好于橫向裂縫,Ke=0.310-3m2,

7、Ke=1.0010-3m2,K=5.010-3m2,K=10.010-3m2,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,2)外裂縫對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率高(35-40%),優(yōu)先改造好外裂縫,K=0.3md 裂縫長度=100.0m 導(dǎo)流能力=30m2.cm,外裂縫,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,3)裂縫長度、導(dǎo)流能力等裂縫參數(shù)應(yīng)隨滲透率、水平井段長度等儲(chǔ)層條件變化,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,4)低滲透儲(chǔ)層裂縫間干擾是有限的,400m,400m,K=0.5md,K=0.5md,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,5)儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)量影響越大，壓裂條數(shù)相應(yīng)增加,kv,Kh,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技

8、術(shù)現(xiàn)狀,6)物性越差，需要的裂縫條數(shù)越多,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,7)裂縫間距依據(jù)儲(chǔ)層特征確定,8)綜合實(shí)際井眼軌跡、儲(chǔ)層分布、裂縫干擾優(yōu)選布縫位置和裂縫條數(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,二）水平井分段壓裂工藝技術(shù)與工具,1.國外水平井分段壓裂工藝技術(shù)與工具,1）裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù) 一球一段分段壓裂技術(shù),封隔懸掛器,裸眼封隔器,投球滑套,壓差滑套,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,主要公司： Packer Plus、哈里伯頓、威德福 技術(shù)特點(diǎn)：一球打開一個(gè)滑套,投不同直徑球壓裂多段 適用井眼：裸眼完井

9、 最新紀(jì)錄：40級(jí)分段壓裂（貝克休斯） 工具系列：(41/2-95/8,技術(shù)能力 741/2工具達(dá)44級(jí) 95/851/2工具達(dá)60級(jí),工具性能 1/16級(jí)差球 憋壓球密度：1.8g/cm3 封隔器耐壓差:70.0MPa 封隔器最高耐溫：TAM耐高溫自膨脹封隔器302,低密度球,滑套,封隔器,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,FracPoint壓裂實(shí)例,封隔器外徑5.75 1/16投球滑套級(jí)差 24小時(shí)壓完 壓裂40段,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,哈里伯頓裸眼封隔器+滑套分段分段壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,主要公司： Packer Plus、哈里伯頓、威德福 技術(shù)特點(diǎn)：一

10、球打開2-6個(gè)滑套 適用井眼：裸眼完井 最高紀(jì)錄：90級(jí)分段壓裂（哈里伯頓,1）裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù) 一球多段分段壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 封隔器耐壓差:70.0MPa 封隔器最高耐溫：177,技術(shù)能力 41/2和51/2兩種尺寸 分隔段數(shù)：15段 每段滑套數(shù)：6個(gè) 最多壓裂點(diǎn)數(shù)：90級(jí),RapidFrac系統(tǒng),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,1）裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù) 等通徑開關(guān)滑套分段壓裂技術(shù),主要公司： 威德福、哈里伯頓 技術(shù)特點(diǎn)：整個(gè)完井管柱滑套大小相同，滑套可開可關(guān) 適用井眼：裸眼完井,工具性能 封隔器耐壓差:70.0MPa 封隔器最高耐溫

11、：160,技術(shù)能力 41/2和51/2兩種尺寸 無限級(jí)分段壓裂,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,下入完井管柱，坐封懸掛器，注水泥,坐封封隔器,固井后、用HWB工具打開最底部壓裂滑套,停泵后HWB鎖塊縮回、把開關(guān)工具提到位于頂部封隔器上部工具腔內(nèi),等通徑開關(guān)滑套分段壓裂技術(shù)施工步驟,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,開關(guān)工具就位后，壓裂最下部地層,底部地層壓裂結(jié)束后，用HWB開關(guān)工具關(guān)閉,打開上面一層的壓裂滑套、壓裂直至所有地層壓裂結(jié)束并關(guān)閉所有滑套,用HWB開關(guān)工具開啟相應(yīng)層位的滑套，投產(chǎn),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,主要公司：哈里伯頓、貝克休斯、斯倫貝謝、威德福 技術(shù)特點(diǎn)：工具泵送入

12、井，套管壓裂，橋塞封隔，大排量、大砂量施工 適用井眼：套管完井 最新紀(jì)錄：42級(jí)分段壓裂,2）泵送橋塞分段壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,用連續(xù)油管或爬行器帶射孔槍入井，進(jìn)行第一段射孔，起出射孔槍, 從套管進(jìn)行第一段壓裂，壓裂完成后用電纜帶橋塞和射孔槍入井,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,坐封橋塞，射開第二段，從套管壓裂第二段，壓完第二段后用電纜 帶橋塞和射孔槍入井,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,依次類推，壓開所有壓裂井段,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,所有井段壓裂結(jié)束后下入磨銑工具，將橋塞鉆掉，留下干凈井筒，排液求產(chǎn),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 橋塞最高

13、耐壓差:103.4MPa 橋塞最高耐溫：232,技術(shù)能力 31/2、41/2、51/2、7、75/8 、 9 5/8 六種尺寸 類型：三種（全堵塞、單流閥、投球式） 壓裂段數(shù)：不限,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,3）固井滑套一體化分段壓裂技術(shù)（TAP技術(shù),主要公司：斯倫貝謝 技術(shù)特點(diǎn)：多級(jí)滑套工具與套管連接下入井，壓裂管串通徑相同，壓裂段數(shù)不受限制，飛鏢可溶解， C環(huán)易鉆磨 適用井眼：套管完井 最新紀(jì)錄：13段,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 工具外徑： 6.75 工具內(nèi)徑： 3.75 最高耐壓差:70.0MPa 最高耐溫：160,技術(shù)能力 適用井眼：7 7/8 壓裂段數(shù)：不限

14、 最小間距：10英尺 最大狗腿度：25/30m,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,固井滑套一體化分段壓裂技術(shù)（TAP技術(shù),主要公司：哈里伯頓、貝克休斯 技術(shù)特點(diǎn)：連續(xù)油管噴砂射孔， 環(huán)空加砂壓裂，強(qiáng)制脫砂砂塞封堵 適用井眼：套管完井 最新紀(jì)錄： 連續(xù)油管環(huán)空加砂方式：43段 普通油管滑套式管內(nèi)加砂： 12段,Halliburtons CobraMax H,4）連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空加砂壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,實(shí)例 Fort Worth盆地頁巖氣井 斜深2755m,垂深1696m,水平井段長度878m,4.5套管完井 壓裂段數(shù)43段,每段裂縫間

15、距15m-18m 每段加砂量43.1t,施工排量2.2m3/min,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,Halliburtons CobraMax H,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,國外水平井分段壓裂技術(shù)使用情況,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,2.國內(nèi)水平井分段壓裂工藝技術(shù)與工具,封隔懸掛器,裸眼封隔器,投球滑套,壓差滑套,井下隔離閥,1）裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù),主要公司： 中石油川慶井下、中石化工程院、勝利油田 技術(shù)特點(diǎn)：一球打開一個(gè)滑套 適用井眼：6裸眼完井 最新紀(jì)錄：13段（川慶井下,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,技術(shù)能力 741/2工具

16、16段,工具性能 1/8級(jí)差球 憋壓球密度：1.8g/cm3 封隔器耐壓差:70.0MPa 封隔器最高耐溫：170,雙孔球座,單孔球座,高分子低密度球,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,主要公司： 中石油川慶井下、中石化工程院、石油大學(xué) 技術(shù)特點(diǎn)：不需要封隔器，負(fù)壓封堵，壓裂生產(chǎn)一體化 適用井眼：套管、篩管與裸眼 最新紀(jì)錄：11段（川慶井下,2）不動(dòng)管柱水力噴射分段壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 1/8級(jí)差球 憋壓球密度：1.8g/cm3 封隔器耐壓差:60.0MPa 封隔器最高耐溫：120,技術(shù)能力 41/2、5、51/2、7 51/2工具8段 7 工具14段 單趟加砂

17、：40-50m3,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,主要公司： 中石油大慶油田 技術(shù)特點(diǎn)：導(dǎo)壓噴砂器的節(jié)流壓差坐封封隔器，采用上提的方式分壓各段 適用井眼：套管 最新紀(jì)錄：12段 技術(shù)能力 工藝管柱耐溫100、耐壓70MPa 單趟管柱壓裂可以壓裂12段,3）雙封單壓分段壓裂技術(shù),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,4）套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù),主要公司： 西南油氣分公司 技術(shù)特點(diǎn)：不動(dòng)管柱，段內(nèi)限流射孔，投球打開滑套分壓各段 適用井眼：套管 最新紀(jì)錄：10段18縫,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 1/8級(jí)差球 憋壓球密度：1.8g/cm3 封隔器耐壓差:50.0MPa 封隔器最

18、高耐溫：120,技術(shù)能力 5-7 套管 壓裂段數(shù)：10段,一、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,5）泵送橋塞分段壓裂技術(shù),主要公司： 中石化工程院、江漢油田 技術(shù)特點(diǎn)：工具泵送入井，套管壓裂，橋塞封隔，大排量、大砂量施工 適用井眼：套管 最新紀(jì)錄：正選井開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,工具性能 坐封力：115KN 丟手力： 50KN 封隔器耐壓差:75.0MPa 封隔器最高耐溫：120 鉆除時(shí)間：30min,技術(shù)能力 51/2、7套管 壓裂段數(shù)：不限,橋塞 電纜坐封工具 射孔槍,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,三、國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀,國內(nèi)外主體壓裂技術(shù)對(duì)比,一體化、標(biāo)準(zhǔn)化、配套化 壓裂工具可控與智能化 高效率低成本壓裂 重視環(huán)保,水平井壓裂技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、發(fā)展趨勢(shì),一） 標(biāo)準(zhǔn)化、一體化、配套化,四、發(fā)展趨勢(shì),二）壓裂工具的可控與智能化 1.大力發(fā)展等通徑可開關(guān)滑套、一球多段、固井壓裂一體化與速鉆橋塞等工具與配套工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不限級(jí)數(shù)分段壓裂,四、發(fā)展趨勢(shì),62,電控滑套 壓力等級(jí) 10,000 PSI 溫度 150 電傳感器和滑套內(nèi)芯片信號(hào)對(duì)應(yīng)，開關(guān)滑套 不受壓裂層數(shù)限制,2.智能壓裂工具（電控滑套（威德福 RFID,四、發(fā)展趨勢(shì),四、發(fā)展趨勢(shì),1.高導(dǎo)流通道壓裂設(shè)計(jì)技術(shù),支撐劑以支撐劑骨架的形式非均勻的鋪置在開啟通道周圍，此時(shí)