國外水力壓裂技術新發(fā)展PPT課件

1、 地下水力裂縫的幾何尺寸、地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？方位與位置？對進一步提高壓裂技術水平對進一步提高壓裂技術水平是重要的是重要的關鍵問題之一關鍵問題之一！ 、新方法新方法第2頁/共75頁間接方法直接的近井地帶方法直接的遠場地帶方法第3頁/共75頁間接方法間接方法診斷方法診斷方法主要限制主要限制可能估計項目可能估計項目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導導流流凈壓力分析凈壓力分析 油藏描述提供的油藏描述提供的模擬假設模擬假設 試井試井需要準確的滲透需要準確的滲透率與壓力率與壓力 生產分析生產分析需要準確的滲透需要準確的滲透率與壓力率與壓力 第4頁/共75頁診斷方法診斷方法

2、主要限制主要限制可能估計項目可能估計項目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導導流流放射性示蹤劑放射性示蹤劑 探測深度探測深度1”2” 溫度測井溫度測井小層巖石的導溫系數小層巖石的導溫系數影響結果影響結果 HIT對管柱尺寸改變敏感對管柱尺寸改變敏感 生產測井生產測井只能確定何層生產只能確定何層生產 井眼成像測井井眼成像測井 只能由于裸眼井只能由于裸眼井 井下電視井下電視用于套管井，有孔眼用于套管井，有孔眼的部分的部分 井徑測井井徑測井裸眼井結果，取決于裸眼井結果，取決于井眼質量井眼質量 近井地帶直接方法近井地帶直接方法幾英尺范圍，幾英尺范圍，察看射孔段的察看射孔段的縫高、砂濃度縫高

3、、砂濃度和生產剖面！和生產剖面！第5頁/共75頁遠場直接方法遠場直接方法診斷方法診斷方法主要限制主要限制可能估計項目可能估計項目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導導流流地面傾斜圖像地面傾斜圖像 受深度限制受深度限制 周圍井井下傾周圍井井下傾斜圖像斜圖像受井距限制受井距限制 微地震像圖微地震像圖不可能應用與所有地不可能應用與所有地層層 施工井傾斜儀施工井傾斜儀像圖像圖要用縫高及縫寬計算要用縫高及縫寬計算縫長縫長 能夠被確定能夠被確定數十到數百英尺，數十到數百英尺，兩大工具：傾斜儀兩大工具：傾斜儀和微地震圖像和微地震圖像可提供宏觀尺寸可提供宏觀尺寸第6頁/共75頁直接遠場裂縫診斷技

4、術解決的問題：直接遠場裂縫診斷技術解決的問題： 裂縫是否像設計的那樣，已經覆蓋整個裂縫是否像設計的那樣，已經覆蓋整個目的層？是否都在目的層以內？目的層？是否都在目的層以內？加砂量的砂比是否恰當？加砂量的砂比是否恰當？形成的裂縫尺寸及與模型計算相比較的形成的裂縫尺寸及與模型計算相比較的結果如何？產量預測情況如何？結果如何？產量預測情況如何？裂縫長度與方位是否影響了原設計的布裂縫長度與方位是否影響了原設計的布井方案？井方案？第7頁/共75頁地層中形成裂縫后的巖體位移情況地層中形成裂縫后的巖體位移情況 壓裂井井下傾斜儀成象（壓裂井井下傾斜儀成象（TWTMTWTM）第8頁/共75頁 可直接測量水力裂縫

5、可直接測量水力裂縫縫高與縫寬縫高與縫寬；可用于不加砂的測試壓裂和實際加砂可用于不加砂的測試壓裂和實際加砂壓裂；壓裂；壓裂井井下傾斜儀成象技術與地面傾壓裂井井下傾斜儀成象技術與地面傾斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高六個數量級的強信號六個數量級的強信號。特點特點TWTMTWTM第9頁/共75頁 壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（1 11/16” 2 7/8”）多達）多達20個的傾斜儀，依據射孔個的傾斜儀，依據射孔段長度與可能的縫高，傾斜儀的布距約段長度與可能的縫高，傾斜儀的布距約20 80英尺，用英尺，用5/16”的細電纜將實時

6、采集到的信號，的細電纜將實時采集到的信號，傳遞到地面?zhèn)鬟f到地面。 可將傾斜儀偏心貼于套管壁上，或置于環(huán)形空可將傾斜儀偏心貼于套管壁上，或置于環(huán)形空間，以避免注液過程中，在井筒內紊流及支撐間，以避免注液過程中，在井筒內紊流及支撐劑騷動所產生的噪音或對傾斜儀的損傷劑騷動所產生的噪音或對傾斜儀的損傷 。方法方法第10頁/共75頁T W T MT W T M 應 用 實 例 應 用 實 例TWTMTWTM壓裂過程，不同位置傾斜儀測出壓裂過程，不同位置傾斜儀測出的縫高隨時間的擴展傾角的縫高隨時間的擴展傾角反響曲反響曲線線 第11頁/共75頁微地震壓裂成象（微地震壓裂成象（MFMMFM） 確定裂縫的確定裂

7、縫的縫高、縫長和方位縫高、縫長和方位在在觀察井觀察井井下放入檢波器，監(jiān)測壓裂過程中產井下放入檢波器，監(jiān)測壓裂過程中產 生的地震波生的地震波東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂砂層埋深：砂層埋深： 4000米米 ，細、粉砂與頁巖互層細、粉砂與頁巖互層砂層砂層溫度：溫度： 126126平均孔隙度：平均孔隙度：6-106-10平均滲透率：平均滲透率：0.005-0.050.005-0.05毫達西毫達西 新方法第12頁/共75頁A A井與觀察井的井筒布置圖井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入觀察井下入1212個三分量檢波器個三分量檢波器新方法（MFMMFM） 第13

8、頁/共75頁A A井壓裂過程中的地震平面成像井壓裂過程中的地震平面成像新方法（MFMMFM） 第14頁/共75頁A A井壓裂過程中的北向及西向地震成像井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法（MFMMFM） 第15頁/共75頁地點：地點：東得克薩斯卡爾薩杰氣田東得克薩斯卡爾薩杰氣田 方法：方法：井下傾斜儀成象井下傾斜儀成象 CGU22-09Monitor WellCGU21-10Monitor WellCGU21-09Monitor WellPhase 2Treatment WellPhase 1Treatment WellEast(ft)North(ft)第16頁/共75頁CGU21-10常規(guī)

9、凍膠壓裂數據表常規(guī)凍膠壓裂數據表CGU21-09清水壓裂數據表清水壓裂數據表2.4kg/m3線性膠線性膠1.753.5%砂比砂比3kg/m3交聯凍膠交聯凍膠135砂比砂比第17頁/共75頁縫高向上延伸，縫長不對稱！縫高向下延伸，縫長不對稱！裂縫在產層延伸，縫長不對稱！第18頁/共75頁CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂井測出縫長常規(guī)凍膠壓裂井測出縫長CGU21-09清水壓裂井測出縫長清水壓裂井測出縫長第19頁/共75頁裂縫診斷結果的裂縫診斷結果的作用作用裂縫裂縫模擬模擬結果與結果與實際實際情況情況不一致不一致的原因的原因 直觀顯示了裂縫的長度、高度、走向等重直觀顯示了裂縫的長度、高度、走向等重要信息

10、要信息為裂縫模擬提供了標定的依據為裂縫模擬提供了標定的依據 裂縫模擬軟件未經與裂縫實際測量及凈壓裂縫模擬軟件未經與裂縫實際測量及凈壓力動態(tài)結果相標定力動態(tài)結果相標定裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實壓裂裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實壓裂幾何尺寸相結合幾何尺寸相結合標定裂縫模型標定裂縫模型第20頁/共75頁標定后的模型應滿足的條件：標定后的模型應滿足的條件： 接近實際診斷的裂縫高度（例如用接近實際診斷的裂縫高度（例如用TWTMTWTM方法）方法）接近觀察到的壓裂過程的接近觀察到的壓裂過程的凈壓力值凈壓力值保持原有的巖石性質保持原有的巖石性質對所有井的裂縫模擬具有對所有井的裂縫模擬具有新 方 法新

11、 方 法 裂 縫 模 型 的 標 定裂 縫 模 型 的 標 定滿足：滿足：第21頁/共75頁地應力剖面測定地應力剖面測定凈壓力和三維模擬基礎凈壓力和三維模擬基礎（小型壓裂、地應力測試）（小型壓裂、地應力測試）第22頁/共75頁施工壓力擬合施工壓力擬合 確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數第23頁/共75頁在模型的標定中，要注意裂縫擴展在模型的標定中，要注意裂縫擴展模型經典理論以外的現象，例如在多層壓模型經典理論以外的現象，例如在多層壓裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合應力及滲透率差別的控制，并且也受應力及滲透率差別的控制，并且也受“多多層效

12、應層效應”的約束。的約束。 第24頁/共75頁實 例 分 析 常 規(guī) 縫 高 與 多 層 縫 高 擴 展 的 差 別實 例 分 析 常 規(guī) 縫 高 與 多 層 縫 高 擴 展 的 差 別新 方 法新 方 法 裂 縫 模 型 的 標 定裂 縫 模 型 的 標 定第25頁/共75頁實 例 分 析實 例 分 析標定前標定后裂縫模型的標定裂縫模型的標定第26頁/共75頁 所謂的所謂的清水壓裂清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，除了早期用清水不帶砂外，多數是用化學處理劑，如減阻劑、活性劑、防多數是用化學處理劑，如減阻劑、活性劑、防膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常常稱膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常

13、常稱作作。作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，砂比常為砂比常為3.5%3.5%。是它們的共是它們的共性，至于造縫導流能力的大小性，至于造縫導流能力的大小 與儲層物性有與儲層物性有關。關。、新工藝清水壓裂技術及其進展清水壓裂技術及其進展低滲透油氣藏高效開采的低滲透油氣藏高效開采的關鍵關鍵：降低壓裂液對地層的傷害！降低壓裂液對地層的傷害！降低開采成本！降低開采成本！第27頁/共75頁清水壓裂技術清水壓裂技術清水壓裂技術的發(fā)展歷程清水壓裂技術的發(fā)展歷程兩個砂巖地層的應用效果對比兩個砂巖地層的應用效果對比清水壓裂對致密氣藏傷害評價清水壓裂對致密氣藏傷害評價清

14、水壓裂增產機理及適應性清水壓裂增產機理及適應性壓裂液返排監(jiān)測技術壓裂液返排監(jiān)測技術第28頁/共75頁70年代中期年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進行了有規(guī)模的清水比裂縫性石灰?guī)r地層進行了有規(guī)模的清水壓裂；用大量的清水，每分鐘排量為壓裂；用大量的清水，每分鐘排量為8 12方，砂比為方，砂比為1.75%，由于砂量及砂比都由于砂量及砂比都較低，難以長期支撐形成的裂縫。較低，難以長期支撐形成的裂縫。 1986 至至1987年年在吉丁斯油田（澳斯汀白堊在吉丁斯油田（澳斯汀白堊石灰?guī)r石灰?guī)r地層）進行了清水壓裂，基質巖石的地層）進行了清水壓裂，基質巖石的滲透率為

15、滲透率為0.005至至 0.2毫達西毫達西，地層厚度為，地層厚度為50至至 500英尺。壓裂后，油井從平均日產油英尺。壓裂后，油井從平均日產油0.640.64方增加至方增加至6.46.4方。壓裂規(guī)模平均方。壓裂規(guī)模平均24002400方方清水，排量平均清水，排量平均7 7方，平均用濃度方，平均用濃度7.57.5至至15%15%的鹽酸的鹽酸500500方。方。 清水壓裂技術新進展清水壓裂技術新進展1988年年聯合太平洋能源（聯合太平洋能源（UPR）公司在）公司在其第一口其第一口水平井水平井中也進行了清水壓裂，中也進行了清水壓裂，在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。95年以

16、后年以后，廣泛應用于，廣泛應用于裂縫性致密砂裂縫性致密砂巖巖氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯合的氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯合的混合混合清水壓裂技術。清水壓裂技術。 第29頁/共75頁1995年年UPR公司東得克薩斯盆地棉花谷致密、公司東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地層低滲砂巖地層泰勒段砂巖，對泰勒段砂巖，對150口井進行了口井進行了250次次的清水壓裂的清水壓裂滲透率滲透率0.001至至0.05毫達西毫達西無論縱向上和橫向上都非常不均質，縱向上無論縱向上和橫向上都非常不均質，縱向上砂頁巖交替，砂層總厚為砂頁巖交替，砂層總厚為1000到到1500英尺英尺清水壓裂技術應用實例清水壓裂技術應用實例1采

17、用大量清水與少量的化學劑（降阻劑、活性劑、采用大量清水與少量的化學劑（降阻劑、活性劑、防膨劑等）防膨劑等）20/40目的目的 Ottawa砂子，總砂用量在砂子，總砂用量在2273公斤到公斤到136噸之間噸之間砂比砂比3.5%，少數作業(yè)中使用砂比達到，少數作業(yè)中使用砂比達到15%的尾隨的尾隨支撐劑支撐劑排量為排量為1.6方到方到13方，用水量約為方，用水量約為64方到方到3180方，方，前置液占前置液占40%到到50%第30頁/共75頁棉花谷泰勒砂層棉花谷泰勒砂層A A氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較 新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較第3

18、1頁/共75頁泰勒砂層氣藏泰勒砂層氣藏清水壓裂清水壓裂與與常規(guī)壓裂常規(guī)壓裂產量對比產量對比 新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較第32頁/共75頁泰勒砂層泰勒砂層C C氣田氣田清水壓裂清水壓裂與與常規(guī)壓裂常規(guī)壓裂產量的比較產量的比較造縫后導流能力不足！造縫后導流能力不足！所以要根據地層物性設所以要根據地層物性設計合理的導流能力、選計合理的導流能力、選擇施工工藝擇施工工藝新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較第33頁/共75頁90 年代中期安納達柯石油公司東得克薩斯棉花谷上侏年代中期安納達柯石油公司東得克薩斯棉花谷上侏羅紀博西爾砂層羅紀博西爾砂層博西爾砂

19、層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁巖間夾有博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁巖間夾有細砂、粉細泥質砂巖的大厚層細砂、粉細泥質砂巖的大厚層粘土的主要成分是綠泥石與伊利石粘土的主要成分是綠泥石與伊利石平均孔隙度與滲透率分別為平均孔隙度與滲透率分別為610%及及0.005 0.05毫達西毫達西 低滲儲層的含水飽和度為低滲儲層的含水飽和度為50%，高滲透率儲層為，高滲透率儲層為5% 清水壓裂技術應用清水壓裂技術應用實例實例2混合清水壓裂混合清水壓裂在工藝實踐中發(fā)現，對某些儲層清水壓裂導流在工藝實踐中發(fā)現，對某些儲層清水壓裂導流能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清能力得不到保證，采用了混合清

20、水壓裂工藝：用清水造一定的縫長及縫寬后，繼以硼交鏈的水造一定的縫長及縫寬后，繼以硼交鏈的3.6 4.2 公斤公斤/方的胍膠壓裂液，帶有方的胍膠壓裂液，帶有20/40、40/70目砂子，目砂子，從而產生較高導流能力的水力裂縫。從而產生較高導流能力的水力裂縫。第34頁/共75頁EXT-4EXT-4氣井氣井清水壓裂加清水壓裂加少量砂子少量砂子壓后采氣曲線壓后采氣曲線第35頁/共75頁EXT-9EXT-9氣井氣井清水壓裂清水壓裂加加大量砂子大量砂子壓后采氣曲線壓后采氣曲線第36頁/共75頁EXT-15EXT-15氣井氣井混合清水壓裂混合清水壓裂壓后采氣曲線壓后采氣曲線第37頁/共75頁研 究 的 目

21、的研 究 的 目 的 在上侏羅系砂巖的博西爾地層進行了清水壓在上侏羅系砂巖的博西爾地層進行了清水壓裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴展過程中又裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴展過程中又毫無防濾措施，在這樣致密的砂層內毛管力自吸毫無防濾措施，在這樣致密的砂層內毛管力自吸現象又嚴重地存在；同時考慮到泵入水在裂縫擴現象又嚴重地存在；同時考慮到泵入水在裂縫擴展過程中，也會受到應力依賴的滲透率的影響。展過程中，也會受到應力依賴的滲透率的影響。所以采用數值模擬方法所以采用數值模擬方法研究這些因素對氣井產能研究這些因素對氣井產能的影響。的影響。清水壓裂對致密砂巖地層傷害評價清水壓裂對致密砂巖地層傷害評價第38

22、頁/共75頁壓裂施工及監(jiān)測情況滑溜水滑溜水1590方方40/70目涂層砂目涂層砂（RCS）50方方 平均排量平均排量12方方 井口平均作業(yè)壓力井口平均作業(yè)壓力53 MPa 微地震成象監(jiān)測微地震成象監(jiān)測 新工藝新工藝清水壓裂中水鎖及巖石物性應力依賴性的影響清水壓裂中水鎖及巖石物性應力依賴性的影響第39頁/共75頁 采用采用的綜合模型的綜合模型進行擬合，擬合時的限制條件如下：進行擬合，擬合時的限制條件如下： 壓裂壓力約在壓裂壓力約在8184.5 MPa之間之間; ;裂縫微震成像的半長約為裂縫微震成像的半長約為106 106 137137米，垂直于縫米，垂直于縫的寬度很大（每邊可達的寬度很大（每邊可

23、達1515米地層變形的范圍?。┟椎貙幼冃蔚姆秶。? ;返排期間水產量遞減很快，到生產晚期基本為常數返排期間水產量遞減很快，到生產晚期基本為常數; ;不穩(wěn)定試井得出的縫長較短，縫導流能力約為不穩(wěn)定試井得出的縫長較短，縫導流能力約為1.521.523dc.cm3dc.cm。 研究方法數值模擬方法（地層裂縫模型，單相與氣水兩相）（地層裂縫模型，單相與氣水兩相）第40頁/共75頁1 滲滲 透透 率：率：0.030.0107 md2 導流能力：導流能力：1.52 dc.cm3 填砂縫長：填砂縫長： 67 m壓 裂 作 業(yè) 擬 合 結 果壓 裂 作 業(yè) 擬 合 結 果第41頁/共75頁QgQw排液與生產

24、時間的擬合第42頁/共75頁停泵時，停泵時，濾失區(qū)達濾失區(qū)達到了到了15英英尺尺第43頁/共75頁平均進水深度平均進水深度5-10英尺英尺第44頁/共75頁水侵入區(qū)域在井底周圍已大大減少，但在水侵入區(qū)域在井底周圍已大大減少，但在縫端部的含水飽和度仍然很高，此處的排縫端部的含水飽和度仍然很高，此處的排液程度較低，排液的初速度與井底周圍的液程度較低，排液的初速度與井底周圍的水飽和度、濾失區(qū)的厚度有關，并受控于水飽和度、濾失區(qū)的厚度有關，并受控于隨應力而變化的滲透率。隨應力而變化的滲透率。第45頁/共75頁單相氣與氣水兩相流對產量影響不大！因此，水鎖影響并不大！第46頁/共75頁裂縫附近地層滲透率降

25、低裂縫附近地層滲透率降低，產量降低，產量降低！因此，清水壓裂也應因此，清水壓裂也應針對性地選擇添加劑，針對性地選擇添加劑，以減少對儲層的傷害！以減少對儲層的傷害！第47頁/共75頁巖石中的天然裂縫多半是表面粗糙，閉合后仍能保持巖石中的天然裂縫多半是表面粗糙，閉合后仍能保持一定的縫隙，這樣形成的導流能力，對低滲儲層來說一定的縫隙，這樣形成的導流能力，對低滲儲層來說已經足夠了。這種情況已在實驗室中觀察到。已經足夠了。這種情況已在實驗室中觀察到。 常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導流能力受常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導流能力受殘渣傷害等有所降低，清水壓裂基本上不存在不易排殘渣傷害等有所降

26、低，清水壓裂基本上不存在不易排液的問題。液的問題。 清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細的天清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細的天然裂縫中，擴大了滲濾面積。然裂縫中，擴大了滲濾面積。壓裂過程中巖石脫落下來的碎屑（特別是在頁巖地層壓裂過程中巖石脫落下來的碎屑（特別是在頁巖地層中）它們可能形成中）它們可能形成“自撐自撐”式的支撐劑。式的支撐劑。 清水壓裂增產機理常規(guī)解釋第48頁/共75頁 認為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動，從而認為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動，從而產生不重合并出現許多粗糙泡體表面，由于存在剪切產生不重合并出現許多粗糙泡體表面，由于存在剪切滑移，在裂縫延伸過程中

27、也能使已存在的微隙裂開，滑移，在裂縫延伸過程中也能使已存在的微隙裂開，并使斷層面及其它弱面張開，這些現象可以發(fā)生在水并使斷層面及其它弱面張開，這些現象可以發(fā)生在水力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。 剪切膨脹擴展裂縫剪切膨脹擴展裂縫基本假設基本假設清水壓裂增產機理清水壓裂增產機理第49頁/共75頁剪切膨脹擴展裂縫剪切膨脹擴展裂縫物理過程物理過程當裂縫周邊的巖石在當裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓力后，壓力超過門檻壓力后，即發(fā)生即發(fā)生“滑移滑移”破壞，破壞，兩個裂縫粗糙面的滑動，兩個裂縫粗糙面的滑動，使垂直于縫面的縫隙膨使垂直于縫面的縫隙膨脹。停泵后，張開了的脹。停

28、泵后，張開了的粗糙面使它們不能再滑粗糙面使它們不能再滑回到原來的位置，從而回到原來的位置，從而剪切膨脹的裂縫滲透率剪切膨脹的裂縫滲透率得到保持。得到保持。 第50頁/共75頁 清水壓裂在這種情況下的成功與否，清水壓裂在這種情況下的成功與否，是否存在著有利的天是否存在著有利的天然裂縫系統(tǒng)以及它們對壓力及原有的就地應力的響應程度。然裂縫系統(tǒng)以及它們對壓力及原有的就地應力的響應程度。質地強硬的巖石有許多粗糙的節(jié)理，很高的抗剪程度，很好的剪切質地強硬的巖石有許多粗糙的節(jié)理，很高的抗剪程度，很好的剪切 與裂縫導流能力的耦合性，清水壓裂適用（與裂縫導流能力的耦合性，清水壓裂適用（等）；等）；強度較弱的巖石

29、如泥質砂巖就不適合清水壓裂；強度較弱的巖石如泥質砂巖就不適合清水壓裂；儲層的裂縫網狀分布及流體流動過程都可以用以評價是否應該采用儲層的裂縫網狀分布及流體流動過程都可以用以評價是否應該采用 清水壓裂。清水壓裂。清 水 壓 裂 增 產 的 適 應 性清 水 壓 裂 增 產 的 適 應 性第51頁/共75頁清水壓裂清水壓裂可免去制備凍膠所消耗的化學劑量，包括成膠劑、交鏈劑可免去制備凍膠所消耗的化學劑量，包括成膠劑、交鏈劑與破膠劑，不含殘渣，不會堵塞地層；與破膠劑，不含殘渣，不會堵塞地層；減少了砂（支撐劑）的用量及運砂的費用減少了砂（支撐劑）的用量及運砂的費用清水壓裂與常規(guī)凍膠壓裂在相同規(guī)模的作業(yè)中可

30、節(jié)省費用清水壓裂與常規(guī)凍膠壓裂在相同規(guī)模的作業(yè)中可節(jié)省費用。對于那些滲透率很低的。對于那些滲透率很低的邊際油氣田邊際油氣田，清水壓裂，清水壓裂將是開采這類油氣田的重要措施，也是降低采油成本，增加將是開采這類油氣田的重要措施，也是降低采油成本，增加動用儲量的有效途徑。動用儲量的有效途徑。 清 水 壓 裂 技 術 結 論清 水 壓 裂 技 術 結 論第52頁/共75頁記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產出水的影響很大。出水的影響很大。計量排液中的聚合物濃度，此方法操作上計量排液中的聚合物濃度，此方法操作上非常復雜，測試結果也不十分確切，由于濾失而非常復雜，測試結

31、果也不十分確切，由于濾失而使聚合物濃度提高，在泵入水回采率的計算方面，使聚合物濃度提高，在泵入水回采率的計算方面，可能產生誤導?？赡墚a生誤導。分析注入前后的聚合物溶液以確定碳水化分析注入前后的聚合物溶液以確定碳水化合物的總含量，從而計算水的回采率。此方法同合物的總含量，從而計算水的回采率。此方法同樣受縫中濾失的影響。樣受縫中濾失的影響。 壓裂液排液或回排的監(jiān)測壓裂液排液或回排的監(jiān)測第53頁/共75頁問 題問 題F獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個壓獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個壓裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個作業(yè)過程裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個作業(yè)過程中的情況。中的情況。F有時返排率很高，但壓后生產

32、動態(tài)很差！有時返排率很高，但壓后生產動態(tài)很差！（往往是最后注入的一段液體未排出堵（往往是最后注入的一段液體未排出堵塞了裂縫?。┤肆芽p?。┑?4頁/共75頁示蹤劑具有獨特性質，各不相同：它們彼示蹤劑具有獨特性質，各不相同：它們彼此不起反應，與巖層或金屬管類也沒有化學此不起反應，與巖層或金屬管類也沒有化學反應；不隨時間或溫度的變化而發(fā)生降解，反應；不隨時間或溫度的變化而發(fā)生降解，示蹤劑在極低濃度（示蹤劑在極低濃度（50ppt50ppt）下仍可被察覺。）下仍可被察覺。無論在運輸、泵入或廢棄時，都是安全的。無論在運輸、泵入或廢棄時，都是安全的。易溶于水，濾失后也不會濃集。易溶于水，濾失后也不會濃集。

33、壓裂液排液或回排的監(jiān)測在泵的低壓部分注入，濃度是在泵的低壓部分注入，濃度是1ppm1ppm。壓裂。壓裂后返排每隔后返排每隔1515分鐘采樣一次一直到有天然氣分鐘采樣一次一直到有天然氣突破，可以分析到樣品中突破，可以分析到樣品中1 ppb1 ppb的含量。由于的含量。由于分層分液段泵入性質獨特的分層分液段泵入性質獨特的CFTCFT，可用物質平，可用物質平衡方法計算分層，分液段回排效率，從而獲衡方法計算分層，分液段回排效率，從而獲得每口井的回排效率。得每口井的回排效率。 第55頁/共75頁 從井底附近地區(qū)回排是由于井底附近的濾從井底附近地區(qū)回排是由于井底附近的濾失量太大，前置液階段的液體濾失于此地

34、。當失量太大，前置液階段的液體濾失于此地。當作業(yè)井回排時，井底附近濾失液先排出來。作業(yè)井回排時，井底附近濾失液先排出來。 當井筒附近的滲透率低或沒有濾失時，前當井筒附近的滲透率低或沒有濾失時，前置液回流至井中并將它前面的液段推向井底，置液回流至井中并將它前面的液段推向井底，先泵入的最后排出。先泵入的最后排出。 壓裂液的兩種壓裂液的兩種第56頁/共75頁常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以凍膠液可以看作全懸浮看作全懸浮液，靠粘度液，靠粘度和排量攜砂，和排量攜砂，液段和支撐液段和支撐劑分布密切，劑分布密切，最后注入的最后注入的最先回排！最先回排?。ㄊ芷颇z劑（受破膠劑的影響）的影響）滑溜水

35、靠排量攜砂，砂子沉降后滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后液體在砂堤形成漩渦流，使先后液體在砂堤形成漩渦流，使先后加入的液段混合在一起，在相同加入的液段混合在一起，在相同的時間以相同的濃度排出！的時間以相同的濃度排出！第57頁/共75頁化學壓裂示蹤劑技術的應用凍膠化學壓裂示蹤劑技術的應用凍膠第58頁/共75頁化學壓裂示蹤劑技術的應用化學壓裂示蹤劑技術的應用清水清水第59頁/共75頁 支撐劑材料強度的提高，支撐劑材料強度的提高，密度也隨著加大，顆粒密度密度也隨著加大，顆粒密度的增加，直接導致了輸砂的的增加，直接導致了輸砂的難度，也很難做到在水力裂難度，也很難做到在水力裂縫內均勻的布砂。沉降速度縫內均勻的

36、布砂。沉降速度過快，也會導致壓裂過程中過快，也會導致壓裂過程中在地層中出現橋堵。在地層中出現橋堵。 低密度支撐劑能夠在低排低密度支撐劑能夠在低排量下保證支撐劑的輸送，能提量下保證支撐劑的輸送，能提供在絕大部分裂縫面積上得到供在絕大部分裂縫面積上得到支撐劑的機會，降低支撐劑密支撐劑的機會，降低支撐劑密度還可以減少配制壓裂液系統(tǒng)度還可以減少配制壓裂液系統(tǒng)的復雜性從而減少了對填砂裂的復雜性從而減少了對填砂裂縫的傷害。縫的傷害。 、新材料第60頁/共75頁新材料新材料第61頁/共75頁第62頁/共75頁第63頁/共75頁新材料ULW1.25支撐劑支撐劑先 將 粒 徑 比 較 接 近 的 核 桃 殼 微

37、 粒先 將 粒 徑 比 較 接 近 的 核 桃 殼 微 粒（20/3020/30目）用強樹脂浸漬，然后將浸透的目）用強樹脂浸漬，然后將浸透的核桃殼用酚醛樹脂涂層，后一步與現今用核桃殼用酚醛樹脂涂層，后一步與現今用的涂層砂的工藝相似。的涂層砂的工藝相似。視密度為視密度為0.850.85克克/ /毫升毫升( (是石英砂的一半是石英砂的一半) )7979攝氏度下能承受攝氏度下能承受41.4 MPa41.4 MPa的閉合應力，的閉合應力，溫度升高則強度降低，溫度升高則強度降低，107107時僅為時僅為27.6MPa27.6MPa；可破碎到任意可破碎到任意APIAPI（泰勒網目）的大小，（泰勒網目）的大

38、小，6 6100100目。目。第64頁/共75頁新材料ULW1.75支撐劑支撐劑 為樹脂涂層的多孔陶粒，制造過程與常規(guī)為樹脂涂層的多孔陶粒，制造過程與常規(guī)低比重的陶粒支撐劑（低比重的陶粒支撐劑（LWPLWP）相似，二者性能）相似，二者性能也比較接近，密度有較大的差別。也比較接近，密度有較大的差別。 ULWULW的密度約在的密度約在1.75 1.75 到到1.91.9克克/ /毫升之間，毫升之間，與制造過程中控制顆粒的孔隙度有關。涂層的與制造過程中控制顆粒的孔隙度有關。涂層的多孔陶粒，一方面增加了它的強度并封閉了顆多孔陶粒，一方面增加了它的強度并封閉了顆粒外部的孔隙，防止了外部液體的入浸從而也粒

39、外部的孔隙，防止了外部液體的入浸從而也保持了低密度的特點。保持了低密度的特點。第65頁/共75頁經經1#樹脂處理后，樹脂處理后，產生了共價鍵結構，產生了共價鍵結構，不僅增加了顆粒變不僅增加了顆粒變形尺寸的能力，并形尺寸的能力，并且提高了抗壓強度。且提高了抗壓強度。 用用2#樹脂處理后，樹脂處理后，由于產生了巨大的由于產生了巨大的共價鍵力及在核桃共價鍵力及在核桃殼基質內聚合物鏈殼基質內聚合物鏈間交混的間交混的,所以顆粒所以顆粒的強度達到最大值。的強度達到最大值。新材料新材料第66頁/共75頁天然核桃殼、超低密核桃殼支撐劑的滲透率和導流能力隨閉合壓力變化的曲線天然核桃殼、超低密核桃殼支撐劑的滲透率

40、和導流能力隨閉合壓力變化的曲線滲透率、導流能力滲透率、導流能力與閉合壓力的關系與閉合壓力的關系ULWULW支撐劑性能評價支撐劑性能評價第67頁/共75頁滲透率、導流能力滲透率、導流能力與閉合壓力的關系與閉合壓力的關系ULWULW支撐劑性能評價支撐劑性能評價第68頁/共75頁ULWULW支撐劑性能評價支撐劑性能評價靜態(tài)沉降靜態(tài)沉降第69頁/共75頁動態(tài)沉降動態(tài)沉降第70頁/共75頁ULWULW支撐劑性能評價支撐劑性能評價流 動 實 驗流 動 實 驗支撐劑（支撐劑（20/40）Ottawa砂、砂、ULW1.25、ULW1.75液體（液體（7cp）添加有聚丙稀酰胺降阻劑的水溶液（滑溜水）添加有聚丙稀

41、酰胺降阻劑的水溶液（滑溜水） 濃度（濃度（kg/m3）120（砂）（砂） 60（超低密支撐劑）（超低密支撐劑）0.19m3/min0.03785m3/min0.095m3/min第71頁/共75頁壓壓裂裂條條件件地點地點美國德州某氣田美國德州某氣田氣藏埋深氣藏埋深2484 2484 米米閉合壓力閉合壓力35.2 MPa35.2 MPa層厚層厚40 40 米米滑溜水滑溜水738.2 738.2 方方排量排量1212方分方分支撐劑支撐劑OttawaOttawa砂、砂、ULW1.25ULW1.25模模擬擬結結果果由于砂重大部分砂子在井底附近很快沉到氣層以下，形成砂堤，由于砂重大部分砂子在井底附近很快

42、沉到氣層以下，形成砂堤，所以支撐長度也比壓裂長度短很多。所以支撐長度也比壓裂長度短很多。ULW1.25 ULW1.25 支撐劑則均勻地支撐劑則均勻地分布在裂縫內，改善了縫的支撐長度，從而無論在長度上還是分布在裂縫內，改善了縫的支撐長度，從而無論在長度上還是縱向上都改善了導流能力?？v向上都改善了導流能力。目前測得的井初產能力為每日目前測得的井初產能力為每日5667756677方，后來穩(wěn)定在方，后來穩(wěn)定在4534045340方。方。 第72頁/共75頁28077kg28077kg，基本沉入底層！基本沉入底層！第73頁/共75頁ULW1.7ULW1.7支撐劑支撐劑支撐裂縫模擬結果支撐裂縫模擬結果28835kg28835kg支撐劑基支撐劑基本在產層內！本在產層內！第74頁/共75頁謝 謝 ！第75頁/共75頁A A井壓裂過程中的地震平面