低滲透油氣藏體積壓裂技術(shù)

1、低滲透油氣藏體積壓裂技術(shù) 低滲透油氣藏體積壓裂技術(shù) n主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： q一、體積壓裂的提出及概念 q二、體積壓裂作用機(jī)理 q三、體積壓裂在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣田的應(yīng)用 q四、我國(guó)體積壓裂開(kāi)展?fàn)顩r q五、總結(jié) 一、體積壓裂的提出及概念 n隨著低滲、超低滲油氣藏的開(kāi)發(fā)，由于受到儲(chǔ)層條件、 注采井網(wǎng)、壓裂工藝等多重限制，單一增加縫長(zhǎng)來(lái)提 高超低滲油藏產(chǎn)量效果不明顯，常規(guī)壓裂工藝改造難 以實(shí)現(xiàn)該類油氣藏的商業(yè)開(kāi)采，所以必須探索研究新 型的壓裂改造技術(shù)，“體積壓裂”的提出具有深刻意 義，國(guó)外已將此工藝技術(shù)應(yīng)用于致密頁(yè)巖氣藏的成功 開(kāi)發(fā)，其必將逐漸成為低滲、超低滲油氣藏、致密氣、 煤層氣、頁(yè)巖氣

2、經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。 一、體積壓裂的提出及概念 所謂“體積壓裂”就是指在水力壓裂過(guò)程中， 使天然裂縫不斷擴(kuò)張和脆性巖石產(chǎn)生剪切滑 移，形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯(cuò)的裂 縫網(wǎng)絡(luò)，從而增加改造體積，提高初始產(chǎn)量 和最終采收率。 體積壓裂概念： 一、體積壓裂的提出及概念 數(shù)值模擬研究表明，儲(chǔ)層改造的體積越大（以頁(yè)巖氣為 例），壓后增產(chǎn)效果越明顯，儲(chǔ)層改造體積與增產(chǎn)效果具有 顯著的正相關(guān)性。 SRV： 改造 體積，106ft3 一、體積壓裂的提出及概念 體積壓裂改造對(duì)象是基質(zhì)孔隙性儲(chǔ)層，天然裂縫不發(fā) 育，低滲、超低滲油氣藏。這類油氣藏的壓裂裂縫僅 擴(kuò)大了井控面積，但由于垂直于人工裂縫壁面方向的

3、滲透性很差，不足以提供有效的垂向滲流能力，導(dǎo)致 壓裂產(chǎn)量低或者壓后產(chǎn)量遞減快等問(wèn)題。通過(guò)體積壓 裂在垂直于主裂縫方向形成人工人工多裂縫，改善了 儲(chǔ)層的滲流特性，提高了儲(chǔ)層改造效果和增產(chǎn)有效期。 “體積壓裂”改造對(duì)象： 二、體積壓裂作用機(jī)理 n體積壓裂具體作用方式為： q通過(guò)壓裂的方式對(duì)儲(chǔ)層實(shí)施改造，在形成一條或者多條主 裂縫的同時(shí)，通過(guò)分段多簇射孔、高排量、大液量、低粘 液體、以及轉(zhuǎn)向材料及技術(shù)的應(yīng)用，使天然裂縫不斷擴(kuò)張 和脆性巖石產(chǎn)生剪切滑移，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然裂縫、巖石層理的 溝通，以及在主裂縫的側(cè)向強(qiáng)制形成次生裂縫，并在次生 裂縫上繼續(xù)分支形成二級(jí)次生裂縫，以此類推。讓主裂縫 與多級(jí)次生裂縫交織

4、形成裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將可以進(jìn)行滲流 的有效儲(chǔ)層打碎，使裂縫壁面與儲(chǔ)層基質(zhì)的接觸面積最大， 使得油氣從任意方向的基質(zhì)向裂縫的滲流距離最短，極大 的提高儲(chǔ)層的整體滲透率，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層在長(zhǎng)、寬、高三維 方向的全面改造，提高初始產(chǎn)量和最終采收率。 二、體積壓裂作用機(jī)理 水力壓裂過(guò)程中,當(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力 的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和時(shí),容易產(chǎn)生分叉縫,多個(gè)分叉縫 就會(huì)形成“縫網(wǎng)”系統(tǒng),其中,以主裂縫為“縫網(wǎng)”系統(tǒng)的主干, 分叉縫可能在距離主縫延伸一定長(zhǎng)度后,又恢復(fù)到原來(lái)的裂縫 方位,最終形成以主裂縫為主干的縱橫“網(wǎng)狀縫”系統(tǒng)。 二、體積壓裂作用機(jī)理 常規(guī)壓裂技術(shù)是建立在以線彈 性斷裂力學(xué)為基

5、礎(chǔ)的經(jīng)典理論的技 術(shù)，該技術(shù)是假設(shè)人工裂縫起裂為 張開(kāi)型，且沿井筒射孔層段形成雙 翼對(duì)稱裂縫，以一條主裂縫為主導(dǎo) 實(shí)現(xiàn)改善儲(chǔ)層滲流能力，主裂縫的 垂向上仍然是基質(zhì)向裂縫的長(zhǎng)距離 滲流，主流通道無(wú)法改善儲(chǔ)層的整 體滲流能力，后期研究中盡管研究 了裂縫的非平面擴(kuò)展，但也僅限于 多向縫、彎曲裂縫、T型縫等復(fù)雜裂 縫的分析與表征，但理論上未有突 破。 二、體積壓裂作用機(jī)理 “體積壓裂”理念的提出，顛覆了經(jīng)典壓裂理論，體 積改造形成的已經(jīng)不再是雙翼對(duì)稱裂縫，而是復(fù)雜的網(wǎng)狀 裂縫系統(tǒng)，裂縫的起裂與擴(kuò)展不簡(jiǎn)單是裂縫的張性破壞， 而且還存在著剪切、滑移、錯(cuò)段等復(fù)雜的力學(xué)行為。 三、體積壓裂在美國(guó)Barnett

6、頁(yè)巖氣的應(yīng)用 n體積壓裂技術(shù)在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)中 最具代表性，儲(chǔ)層改造的主體技術(shù)有：水平 井套管完井+分段多簇射孔+快速可鉆式橋塞+ 滑溜水多段壓裂。 n儲(chǔ)層改造技術(shù)關(guān)鍵體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： q“分段多簇”射孔技術(shù) q 快速可鉆式橋塞工具 q 大型滑溜水壓裂技術(shù) 1、“分段多簇”射孔技術(shù) 分段多簇射孔的特點(diǎn)是：一次裝彈+電纜傳輸+液體輸送+橋 塞脫離+分級(jí)引爆，每級(jí)分46 簇射孔，每簇長(zhǎng)度0.46 0.77m，簇間距2030m，孔密1620孔/m，孔徑13mm，相 位角60或者180 2、快速可鉆式橋塞工具 該工具是從直井常規(guī)鑄鐵、可回收式橋塞發(fā)展而來(lái)， 下入方式通常采用連續(xù)油管

7、、水力爬行器或人工泵入。技 術(shù)特點(diǎn)包括節(jié)省鉆時(shí)（同時(shí)射孔及坐封壓裂橋塞）；易鉆， 易排出（小于35min鉆掉，常規(guī)鑄鐵大于4h）。適用于套 管壓裂，可滿足所中套管尺寸需要。 3、大型滑溜水壓裂技術(shù) 技術(shù)特點(diǎn)為大排量、大液量、大砂量、小粒徑、低 砂比。主要施工參數(shù)為：排量10m3/min以上，每段壓裂 液量1000-1500m3，每段支撐劑量100-200t，支撐劑以 40/70目為主，平均砂比3%-5%。 施工步驟為： 1）第一段采用油管或連續(xù)油管傳輸射孔，提出射孔槍； 2）從環(huán)空進(jìn)行第一段壓裂；3）凝膠沖洗井筒；4）用 液體泵送電纜 射孔槍 橋塞工具入井；5）電引爆 座封橋塞，射孔槍與橋塞分

8、離，試壓（約過(guò)射孔段 25m）；6）拖動(dòng)電纜帶射孔槍至射孔段，射孔，拖出 電纜；7）壓裂第二層，重復(fù)步驟47，實(shí)現(xiàn)多層分段 壓裂。 三、體積壓裂在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣的應(yīng)用 通過(guò)運(yùn)用微 地震裂縫診 斷技術(shù)，證 實(shí)水平井分 簇射孔分段 壓裂形成網(wǎng) 絡(luò)裂縫，提 高了壓裂體 積。 井下微地震波裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果 三、體積壓裂在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣的應(yīng)用 壓裂改造效果： 壓裂改造后4 個(gè)月的累計(jì)產(chǎn)量 隨著改造體積的 增加而增加，壓 后3年增加的幅度 更大，這充分說(shuō) 明體積改造對(duì)頁(yè) 巖氣壓后產(chǎn)量的 重要作用。 四、我國(guó)體積壓裂改造開(kāi)展?fàn)顩r n 長(zhǎng)慶油田從“體積壓裂”理念出發(fā)，提出水平井 分簇多段壓裂思

9、路，在國(guó)內(nèi)外首次采用雙級(jí)噴射器開(kāi) 展了“分簇多段”壓裂，一趟管柱可連續(xù)施工4簇8段， 施工效率大幅提升，促進(jìn)了超低滲儲(chǔ)層水平井的有效 開(kāi)發(fā)。目前已累計(jì)試驗(yàn)的9口井，最高實(shí)現(xiàn)了10簇20 段壓裂施工，其中3口水平井壓后自噴，試排日產(chǎn)純 油最高達(dá)122.4噸，已投產(chǎn)井與直井相比增產(chǎn)3.2倍至 4.8倍，實(shí)現(xiàn)了超低滲油氣藏水平井開(kāi)發(fā)的突破。 n 2010年12月13日，華北油田煤層氣分公司在鄭村 區(qū)塊首次實(shí)施體積壓裂施工，首次把“整體壓裂”理 念引入到煤層氣壓裂領(lǐng)域。 五、總結(jié) n “體積壓裂”是有效改造超低滲儲(chǔ)層的有效方法和 途徑， 我國(guó)石油儲(chǔ)層滲透率動(dòng)用下限不斷降低，從20 世紀(jì)80年代末的5md到目前不斷攻關(guān)的