暫堵壓裂技術服務方案

1、.八、技術服務方案一.暫堵重復壓裂技術原理及特點暫堵技術簡介位于鄂爾多斯盆地陜北地區(qū)延長油藏大多數(shù)儲油層都屬于特低滲透、低壓、低產油藏，油層物性特別差，非均質性很強，油井自然產能也就相當?shù)土?。為了提高采收率，絕大多數(shù)油井都進行過壓裂改造，但是由于各種原因，油井產量還是下降的特別快，油井依然處于低產低效的狀態(tài)。因此，為了達到進一步提高油井產量的目的，我們必須做到以下兩個方面的工作：一、針對性的選擇有開發(fā)前景的油井進行二次或者多次壓裂改造，以至于提高油井的單井產能；二、由于我們在注水開發(fā)過程中，注入水總是沿著老裂縫方向水竄，導致大部分進行過壓裂改造過的老井含水上升特別快，水驅波及效率特別低。針對這

2、部分老井，如果還是采用常規(guī)重復壓裂方法進行延伸老裂縫，難以達到提高采收率的目的。為了探索這一部分老井的行之有效的增產改造措施，我公司借鑒了國內許多其他大油田的暫堵重復壓裂的成功的現(xiàn)場試驗經驗，近兩年來進行了多次油井暫堵壓裂改造措施試驗。現(xiàn)場施工結果表明：在壓裂施工前先擠入暫堵劑后，人工裂縫壓力再次上升的現(xiàn)象很明顯，部分老油井經過暫堵施工后，其加沙壓力大幅度上升，暫堵重復壓裂后，產油量大幅度上升。為了確保有效的封堵老裂縫，壓開新裂縫，并保持裂縫有較高的導流能力，達到有較長時間的穩(wěn)產期。該技術成果的成功研究與應用，不僅可以提高油井的單井產量，而且可以提高整個區(qū)塊的開采力度，從而為保持油田的增產穩(wěn)產

3、提供保障，可取得可觀的經濟效益和社會效益。堵老裂縫壓新裂縫重復壓裂技術，即研究一種高強度的裂縫堵劑封堵原有裂縫，當堵劑泵入井內后有選擇性的進入并封堵原有裂縫，但不能滲入地層孔隙而堵塞巖石孔隙，同時在井筒周圍能夠有效地封堵射孔孔眼；然后采用定向射孔技術重新射孔，以保證重復壓裂時使裂縫轉向，也即形成新的裂縫；從而采出最小主應力方向或接近最小主應力方向泄油面積的油氣，實現(xiàn)控水增油。水力壓裂是低滲透油氣藏改造的主要技術之一，但經過水力壓裂后的油氣井，在生產一段時間后，會由于諸多原因導致壓裂失效。另外，還有些壓裂作業(yè)實施后對產層造成污染，也會使壓裂打不到預期效果。對這類油氣井，想要增加產能，多數(shù)必須采取

4、重復壓裂進行改造。暫堵壓裂技術主要用來解決油層中油水關系復雜、微裂縫十分發(fā)育的層位。注水油田經過一段時間的開采后，大多數(shù)低滲透油層已處于高含水狀態(tài)，老裂縫控制的原油已接近全部采出，裂縫成了主要出水通道，但某些井在現(xiàn)有開采條件下尚控制有一定的剩余可采儲量，為了控水增油，充分發(fā)揮油井的生產潛能，我們采用暫堵重復壓裂技術，其實質是采用一種封堵劑有選擇性地進入并有效封堵原有壓裂裂縫和射孔孔眼，再在新孔眼中進行壓裂開新縫；或部分封堵老裂縫，在老裂縫封面再開新裂縫，從而提供新的油流通道，以保障重復壓裂時使裂縫改向，形成新的裂縫，從而采出最小應力方向或接近最小主應力方向泄油面積的原油，實現(xiàn)控水增油。暫堵重復

5、壓裂技術就是重新構建泄油裂縫體系，為提高油井的產量提供了一種技術手段，最終的采油效果與所構建的新裂縫體系方向，裂縫的導流能力有很大關系。為此，在實施暫堵重復壓裂技術時，除需要一定的暫堵壓裂技術理論外，還要有能夠改變裂縫導流能力的脫砂壓裂工藝及強制閉合技術。暫堵重復壓裂裂縫轉向技術是一個多因素的復雜的壓裂技術，從選井、選層、選劑到方案設計和優(yōu)化都需要科學嚴謹?shù)睦碚撘罁?，其技術要求能達到高質量地為油田提供更有效的采油措施的目的。該技術理論和實際操作性都很強，主要是從轉向壓裂的理論著手，從研究地層巖石力學參數(shù)和地應力情況開始，落實到優(yōu)選適合當?shù)貐^(qū)塊的暫堵劑，以及相應的對進行過暫堵壓裂的井進行地層壓力

6、和溫度以及裂縫轉向情況進行檢測，以致最后準確得出暫堵壓裂的現(xiàn)場實施效果。（1）利用最優(yōu)化技術進行施工參數(shù)的最優(yōu)化設計，并在單井施工過程中總結修正。我公司針對目前低孔低滲透油田的改造措施中存在的一些問題和不確定因素，綜合考慮油藏地質特征以及開發(fā)現(xiàn)狀，優(yōu)選出了適合長慶延長油田的合適的暫堵劑，并完善了相應的配套技術。我公司自成立以來，看好老油田油井市場，致力研究老油田油井暫堵壓裂技術，近兩年對延長油田的地層巖石力學參數(shù)和地應力進行了理論和實際的研究和測試，作為下一步研究裂縫轉向效果的基礎。（2）結合對延長石油集團天然氣公司老油田油井前期暫堵壓裂施工情況，根據陜北油田儲層特征、生產情況優(yōu)選了適合陜北地

7、區(qū)地質特征的暫堵劑和壓裂液配方；（3）對優(yōu)選出的暫堵劑進行了室內性能評價、施工參數(shù)和用量、級數(shù)及加入時機的優(yōu)化，形成了適應延長油田暫堵壓裂配套工藝體系；（4）采用配套的微地震裂縫檢測技術對裂縫的壓力、溫度和裂縫狀態(tài)進行了準確的檢測，充分了解壓后的地層變化情況以及裂縫轉向情況；通過分析目前國內大部分油田針對暫堵重復壓裂中的暫堵劑的選擇情況以及現(xiàn)場實施效果，并結合貴單位油田的實際儲層性質，優(yōu)選出了適合貴單位老油田油井改造暫堵重復壓裂現(xiàn)場施工中適用的暫堵劑，并對它一系列配套施工參數(shù)進行了最優(yōu)化設計，并采用了目前市場上準確率最高的井下微地震裂縫監(jiān)測技術對優(yōu)選出的暫堵劑的實施效果進行現(xiàn)場監(jiān)測，形成了一系

8、列整套適合長慶油田區(qū)塊老油井暫堵重復壓裂裂縫轉向的最優(yōu)化體系。在低孔低滲油田的開發(fā)過程中，為了提高產量，最常用的措施就是對地層進行壓裂改造。彈性模量、泊松比、水平地層主應力等是設計井下壓裂施工方案中幾個比較重要的參數(shù)，通過這幾個參數(shù)可以很準確地計算施工泵壓、壓裂液的排量等參數(shù)，從而可很大程度地控制裂縫的長度、高度、寬度等，盡量避免目的層壓不開或隔層被壓開，還可以避免發(fā)生水竄現(xiàn)象，造成損失。同時，由于層位不同，巖石的機械特性不同，在進行壓裂改造措施時，對于巖石機械特性差異較大的地層不能合壓，必須單壓。因此，進行地層應力及巖石力學性質分析，在對儲層壓裂改造的施工參數(shù)、壓裂規(guī)模及壓裂方式進行設計方面

9、具有很重要的意義。二 技術指標及檢測評價結果1巖石力學參數(shù)測定以下是2014年我公司組織通過對延長油田的5塊巖心進行了靜態(tài)巖石力學參數(shù)測試得出了巖心靜態(tài)力學參數(shù)數(shù)據：序號巖心號加 載卸 載彈性模量（x104MPa）泊松比彈性模量（x104MPa）泊松比1延930-11.920.182.340.182延4411.770.262.10.243延145-11.590.172.090.164安7-11.520.222.190.145安21.380.231.630.2表1延長油田部分巖心靜態(tài)巖石力學參數(shù)測定結果表通過對該油田的5塊巖心的靜、動態(tài)力學參數(shù)測試得出該區(qū)塊靜、動態(tài)彈性模量和泊松比平均值為：靜態(tài)

10、加載：=1.636x104MPa =0.212靜態(tài)卸載：=2.07x104MPa =0.184動態(tài)：=2.03l×10MPa =0.231把由測井數(shù)據求得的動態(tài)巖石力學參數(shù)與靜態(tài)巖石力學參數(shù)相比后發(fā)現(xiàn)：動態(tài)巖石力學參數(shù)普遍比靜態(tài)巖石力學參數(shù)要大，但相差不多，因此在后面的應力計算中，可以根據實際資料情況來選定參數(shù)。2地應力測試下表2是2014年我公司組織專業(yè)隊伍對延長油田的5口井的水力壓裂基本數(shù)據及地應力計算結果。由表中可以看出：5口井的最大主應力和最小主應力差值在17MPa之間，差值很小，說明該油田的重復壓裂裂縫轉向的可行性很大。井名H(m)Vcl(%)E（MPa)St(MPa)Pf

11、(MPa)Pp(MPa)Ps(MPa)H(MPa)h(MPa)延930-12157.619.26192007.718540.11124.16531.23937.15931.239延4411946.2022.44177007.795937.20121.79729.20736.41829.207延145-12162.8313.69159006.597343.77924.22334.02940.68134.029安7-12118.2124.31152006.777740.05823.72330.01233.03130.012安22009.0520.83138006.013425.41522.5012

12、1.32322.06621.323表2延長油田水力壓裂數(shù)據及地應力計算結果通過研究發(fā)現(xiàn)，要提高重復壓裂改造效果，就必須突破原有裂縫方位和范圍，產生新的支裂縫，溝通高含油區(qū)，要達到這種目的，重復壓裂就必須克服地應力對壓裂裂縫的控制作用，必須克服最大主應力的作用在原有裂縫壁面壓開一條新的支裂縫，或溝通更多的微裂縫，從而實現(xiàn)擴大油井泄油面積，提高重復壓裂改造效果的目的。由于當時的技術很難實現(xiàn)，因此提出了縫內轉向壓裂工藝。暫堵縫內轉向壓裂工藝技術主要是綜合考慮巖石力學參數(shù)和地應力特征分布，通過在壓裂過程中，加入油溶性暫堵劑，利用暫堵劑在裂縫中的橋堵作用，使裂縫內產生升壓效應，達到溝通微裂縫或造新縫的目

13、的，從而實現(xiàn)溝通“死油區(qū)”，擴大油井泄油面積的作用。同時促使壓裂裂縫向注水水線方向靠近，縮短了注水見效時間，提高了注水見效效果，使油井在增產的同時能夠保持穩(wěn)產。實施轉向重復壓裂可以在儲層中打開新的流體流動通道，更大范圍地溝通老裂縫未動用的油氣層，大幅度增加油氣產量，進一步提高油藏的開發(fā)效果。根據彈性力學理論和巖石破裂準則，裂縫總是沿著垂直于最小水平應力方向啟裂，因此，重復壓裂井中的應力場分布決定了重壓新裂縫的啟裂和延伸。垂直裂縫井中，張開的初次人工裂縫產生誘導應力以及生產活動引起的孔隙壓力變化改變了油氣井周圍的應力分布狀況，當誘導的應力差足以改變地層中的初始應力差，則在井筒和初始裂縫周圍的橢圓

14、形區(qū)域內應力重定向：初始最小水平應力的方向可能轉變?yōu)槟壳白畲笏綉Ψ较颍跏甲畲笏綉Φ姆较騽t變?yōu)槟壳白钚∷綉Ψ较?。因此，重復壓裂可以形成新的裂縫。把重復壓裂前井筒及裂縫附近的總應力場看作以下四種應力場的疊加：(1)原地應力場也就是未擾動的原始地應力場；(2)初次人工裂縫所誘導的應力場；(3)孔隙壓力變化所誘導的應力場；(4)溫度場變化所誘導的應力場。由上可見，重復壓裂井中的應力場分布決定了重復壓裂新裂縫產生的最佳時機、起裂位置和方位、新裂縫延伸方向和延伸軌跡以及新裂縫的裂縫長度等。3 現(xiàn)階段延長區(qū)域油田實現(xiàn)鋒內轉向壓裂的地質條件1延長油田地層儲量豐富；延長油田截止2013年底探明含

15、油面積：989.86km2，探明地質儲量：5.0592×108t，動用含油面積580km2，動用地質儲量3.4189×108t，可采儲量0.8303×108t，采收率24.6，剩余可采儲量0.4451×108t。2延長油藏低滲透儲層微裂縫較為發(fā)育；通過對該油田33口井的巖石觀察，有14口井見到裂縫。其中有8口井見到垂直縫，多數(shù)為一條縫，縫長30-lOOcm，開啟縫寬0.3-1.Omm。水平縫多為成巖縫，呈組合出現(xiàn)，出現(xiàn)水平縫的砂層厚度一般為5-lOcm，縫長小于1cm，開啟縫寬0.3-0.6mm，裂縫密度2條/cm。在薄片觀察中也發(fā)現(xiàn)有含量在0.1O.5

16、的微裂縫。在油藏的形成過程中，裂縫提供了油氣運移的通道。裂縫的存在控制了油氣富集和油氣的產量，而且改善了儲層的儲集性能。3延長油藏儲層水平地應力差較小，僅1-7MPa左右。較小的水平應力差可使在較低的縫內凈壓力情況下產生新裂縫的開啟；4該油藏低滲透儲層上下泥巖層遮擋條件較好，從壓裂前后井溫測井、裂縫監(jiān)測結果都可反映出，水力壓裂所形成的裂縫高度基本被控制在儲層范圍內。以上這些儲層條件為實現(xiàn)縫內轉向提供了較為有利的技術基礎。4影響縫內轉向重復壓裂效果的因素分析目前，隨著延長油田的深入開發(fā)以及近幾年的縫內轉向重復壓裂的實施，分析認為要提高縫內轉向重復壓裂效果，就必須從選井選層、方案設計、現(xiàn)場施工等多

17、方面進行充分考慮，才能提高措施的有效率。經認真分析總結，認為影響縫內轉向重復壓裂效果的因素主要有以下幾點：4.1油層物性和油層有效厚度是一口井地層狀況的直接反映，是制約重復壓裂效果的主要因素。對于低滲透油田來說，油層物性的好壞決定了流體在儲層中的流動能力，同時對于同一區(qū)塊油層有效厚度大的井，其地質儲量也就比較豐富，剩余可采儲量相對較高，其重復壓裂增產的潛力也就越高。在2014年重復壓裂井中，目前除延441和安7-1井實施暫堵重復壓裂后無效以外，其它幾口井措施后都保持較好的效果。下表3是2014年實施縫內轉向重復壓裂的6口井的油層基本情況。表3 2014年實施縫內轉向重復壓裂的6口井的油層基本情

18、況為了分析清楚以上6口井增產的效果，選取6口井措施后的月平均產量進行對比，如表4所示。表4 延長油田2014年實施縫內轉向壓裂效果統(tǒng)計表從上表4可以看出，目前除延441和安7-1井措施后產液量較措施前變化不明顯外，其它4口井的產液量都有大幅度增加，其增油效果也比較明顯。對以上6口井的油層物性進行對比，延441井的油層物性比較差，其滲透率僅為0.16mD，油層有效厚度為7.4m，從措施后的生產過程可以看出，該井措施后初期產量較好，后產量迅速下降，穩(wěn)產時間短，目前日產液1.73m3，日產油1.22t，日增油0噸，說明油層物性和油層有效厚度是影響重復壓裂效果的一個重要因素。4.2油井措施前含水情況反

19、映了該井的注采情況和重復壓裂后裂縫的形態(tài)。我們有一口井在措施前含水達到了27.4%，因此造成重復壓裂后該井的含水也比較高，影響了增油效果。下圖是該井壓裂井的井下實時監(jiān)測時壓裂全過程壓力、溫度隨時間變化曲線圖。從圖中不難看出，該井在壓裂過程中，壓力上升幅度特別小，因而增產幅度也不是特別大，分析其原因主要是因為該壓裂井在實施措施前油層含水太高，因而影響了壓裂過程中暫堵壓力的上升。因此重復壓裂井在措施前選井時要充分考慮油井的含水高低，通過統(tǒng)計，一般油井含水率大于30的井，由于其井網的不規(guī)則性以及注水過程中水驅的特征，使裂縫主向和側向的油井見水速度不同。對于措施前裂縫主向注水見效比較明顯的井，在選井時

20、要慎重選擇。因而重復壓裂選井時要充分考慮該井在重復改造前含水上升的問題，以提高措施效率。4.3油井的剩余可采儲量是油井增產的物質基礎。延長油田經過多年的開發(fā)，隨著油井的采出程度的增加，剩余可采儲量不斷減少，對重復壓裂的增產也帶來的困難。目前延長油田總體上處于開發(fā)中期，但是由于各區(qū)塊油井可采出程度的不同，也造成了各區(qū)塊重復壓裂效果上的差異。延441井是延長油田志丹縣的一口重復壓裂井，于2014年6月30日進行了現(xiàn)場施工，加入暫堵劑后壓力上升了7MPa，實現(xiàn)了縫內轉向壓裂工藝的設計思路。圖5是延441壓裂井的壓裂前期壓力、溫度隨時間變化曲線，圖6是延441壓裂井的提高排量和加入暫堵劑后的壓力、溫度

21、變化曲線。圖5延441并壓裂前期壓力、溫度隨時問變化曲線圖6 延441井提高排量和加入暫堵劑后的壓力、溫度隨時問變化曲線對比圖5和圖6可以得出：由于排量的提高和暫堵劑的加入，壓裂過程壓力波動較大，出現(xiàn)多次壓力峰值，提高排量和暫堵劑加入初期壓力峰值為45.991MPa，結束二次峰值為46.788MPa、46.974MPa。提高排量和暫堵劑的加入井下壓力變化明顯，壓力的提高和變化有利于改善人工裂縫和提高布砂質量。分析延441井實施暫堵壓裂后，壓力上升快的原因主要是因為該壓裂井的地層壓力系數(shù)比較大，油井的剩余可采儲量比較豐富。經過計算，該井的地層壓力系數(shù)達到了0.9504，因此經過改造措施后，增產幅

22、度特別大，日增油達到了2.54t。延441壓裂井的地層壓力系數(shù)為0.9727，日增油也達到了2.94t。因此，油井的剩余可采儲量是油井增產的物質基礎。5暫堵劑優(yōu)選5.1暫堵劑堵橋原理暫堵劑是以顆粒材料橋堵原理為依據開發(fā)的縫內轉向材料，在重復壓裂施工中加入暫堵劑后，由于水力壓裂裂縫在井筒附近動態(tài)縫寬最大，距離井越遠裂縫寬度越來越小，當暫堵劑和支撐劑同時以一定比例進入壓裂裂縫后，在支撐劑剛性和暫堵劑塑性的共同作用下，暫堵劑固體顆粒粒徑大于裂縫動態(tài)寬度的1/3-2/3時，暫堵劑固體顆粒就會在該處形成橋堵，并擋住后續(xù)暫堵劑顆粒前進的道路形成堆積，隨著后續(xù)暫堵劑的繼續(xù)加入，產生橋堵和堆積的暫堵劑顆粒越來

23、越多，在裂縫主通道形成一定厚度和長度的堵塞帶，阻礙和限制了裂縫的繼續(xù)延伸和發(fā)展，處于井筒和堵塞帶之間的裂縫體積內隨后續(xù)攜砂液的繼續(xù)加入，裂縫凈壓力不斷升高，當裂縫內凈壓力達到微裂縫開啟壓力或新縫破裂壓力時，微裂縫或新縫就會開啟，隨后續(xù)攜砂液的繼續(xù)加入，微裂縫或新縫就會延伸和擴展成為新的支裂縫。顆粒材料橋堵原理認為，當架橋粒子粒徑d與孔隙平均孔徑D的1323匹配時，即：d>13D23D地層孔喉處的橋堵最為穩(wěn)定，如圖7所示。圖7橋堵示意圖借用固相顆粒在地層孑L喉架橋的屏蔽橋堵原理，當固相粒子的尺寸為裂縫寬度尺寸的2/3時，可穩(wěn)定架橋于堵塞裂縫，當固相粒子尺寸為裂縫寬度的1/3時，固相粒子可深

24、入裂縫內部堆積形成橋塞。兩者結合，便能有效而牢固的橋堵住孔隙。依據橋堵原理，結合水力壓裂實際情況，利用暫堵劑塑性和支撐劑剛性，通過水力壓裂施工參數(shù)控制，實現(xiàn)水力壓裂縫內橋堵，從而實現(xiàn)提高水力壓裂裂縫凈壓力的目的。5.2縫內暫堵劑的選擇縫內暫堵劑是決定縫內轉向壓裂工藝是否成功的關鍵，依靠縫內暫堵劑實現(xiàn)裂縫延伸的暫時停止，達到在裂縫內某一位置實現(xiàn)裂縫轉向的目標?？p內暫堵劑性能應滿足以下條件：(1)縫內暫堵劑能在一定溫度下軟化，在一定壓力下易變形。即能與老裂縫中的殘留固相、壓裂液中的支撐劑一起形成理想封堵。(2)要求縫內暫堵劑有良好的粘彈性，可溶于原油或地層水，殘余在縫中的暫堵劑易返排，保證泄油通道

25、暢通?？p內暫堵劑是實現(xiàn)人工提升裂縫內壓力的主要材料，通過大量的室內試驗和材料研究，認為油溶性縫內暫堵劑比較適用于長慶油田中低溫地層條件下使用。因為油溶性縫內暫堵劑具有不粘泵、易泵送、封堵效果好、油溶性好、易返排無傷害的技術特點。5.3暫堵劑優(yōu)選室內評價室內對A、B和C三種用于縫內轉向壓裂的暫堵劑進行了性能評價。縫內暫堵劑所要具備的主要物理性能是：(1)常溫下縫內轉向劑為固體顆粒，具有一定的硬度和強度，受力情況下呈現(xiàn)脆性破壞，不粘泵；(2)當溫度達到一定值時，轉向劑顆粒軟化，在受力時出現(xiàn)塑性變形；(3)隨水力壓裂排液和抽汲過程，縫內暫堵劑可完全溶解后排出。為了明確這三種暫堵劑的各項性能指標，在室

26、內模擬地層條件下對它們進行了各個方面的性能測試，主要包括熱穩(wěn)定性、配伍性、壓力模擬、溶解性、返排能力及封堵能力等。5.4常規(guī)性能測試首先，對三種暫堵劑的常規(guī)性能進行了測試，主要包括暫堵劑的密度、軟化點、熔化點、溶解能力及顏色等，所測結果見表4和圖8所示。表4三種暫堵劑常規(guī)性能表圖8暫堵劑外觀圖為了實現(xiàn)油層保護，降低壓裂傷害，并能成功實現(xiàn)縫內轉向壓裂工藝技術，壓裂液的性能是一項主要的性能指標，它的流變性和攜砂性決定著裂縫內砂堤的形成時機及施工的規(guī)模能力。室內根據延長油田儲層特點，改變油層的溫度、物性及流體性質，研究出與該工藝技術相匹配的、適合延長油田儲層壓裂的低傷害壓裂液配方體系。壓裂施工表明該

27、壓裂液體系具有傷害率低、抗剪切的特性，完全可滿足水力壓裂施工要求。6暫堵壓裂技術指標老油田經過多年開采以后，一些老油井原來的人工壓裂裂縫根本沒有可以重新挖掘的可能，針對這類油井，只有在老油田進行轉向重新壓裂改造，壓出新的裂縫，這樣就可以擴大人工裂縫的掃油面積，最終才能提高產油量。近幾年來國內外許多大型油田采用了一些新的壓裂技術和施工方案以及裂縫和壓力、溫度觀測手段，研究了轉向重復壓裂可以形成新裂縫的可能性。大量儲層轉向重復壓裂的現(xiàn)場實驗表明：有80的儲油層形成了新的裂縫，并且增產效益特別顯著。我公司在進行轉向重復壓裂時使用的裂縫監(jiān)測技術都是采用北京派尼爾斯石油工程技術有限公司的嵌入式人工裂縫實

28、時監(jiān)測技術，經過多年的技術實施證明：該裂縫監(jiān)測技術是可行的。6.1裂縫實時監(jiān)測技術水力壓裂是改造低滲透油氣藏的重要手段，通過壓裂可在地下形成人工裂縫，改善地層的滲流條件、疏通堵塞，提高油井的產能。壓裂以后是否產生裂縫，產生裂縫有多長，裂縫朝哪個方向延伸，壓裂井是否會和周圍的水井連通，發(fā)生水淹、水竄現(xiàn)象，這些問題以前都無法即時直接地解決。水力壓裂時，在射孔位置，當迅速升高的井筒壓力超過巖石抗壓強度，巖石遭到破壞，形成裂縫，裂縫擴展時，必將產生一系列向四周傳播的微震波，微震波被布置在被監(jiān)測井周圍的A、B、C、D.等監(jiān)測分站接收到，根據各分站的到時差形成一系列的方程組，求解這一系列方程組，就可確定微

29、震震源位置，再由微震震源的空間分布可以描述人工裂縫輪廓，最后由計算機上配置的專門的數(shù)據采集軟件(DAQ)、數(shù)據文件管理軟件(BROW)和數(shù)據文件處理軟件(DSP)來對收集到的微地震信號進行處理，進而給出裂縫的方位、長度、高度、產狀及地應力方向等地層參數(shù)。如下圖9和圖10所示。圖9壓裂井裂縫實時監(jiān)測技術原理圖圖10 分站布置圖現(xiàn)場采用A、B、C、D、E、F六個監(jiān)測分站對微地震信號進行監(jiān)測，每個監(jiān)測分站專門安設一個接受微地震信號的三分量拾震器，由地震波到達拾震器的時差可以確定震源到分站的距離。6.2監(jiān)測工藝整個監(jiān)測工程分三步，第一步為收集相關資料；第二步為現(xiàn)場監(jiān)測；第三步為數(shù)據分析與處理，獲得完整

30、解釋情況。6.2.1監(jiān)測工程需以下資料：(1)構造井位圖(2)地層傾角及井斜數(shù)據(3)基本數(shù)據(4)測井數(shù)據(5)壓裂施工方案6.2.2現(xiàn)場監(jiān)測流程如下圖11所示。圖11現(xiàn)場監(jiān)測流程圖6.2.3現(xiàn)場監(jiān)測結束后根據監(jiān)測數(shù)據，經過數(shù)據分析與處理，提供詳盡的解釋數(shù)據。7壓力、溫度監(jiān)測技術7.1技術簡介、特點及用途壓裂是低滲油氣藏提高油氣井產能的重要手段，如何優(yōu)化壓裂設計方案、逐步提高壓裂施工效果是每位地質、工程人員所關心的。而這就要求每口壓裂井的現(xiàn)場壓裂數(shù)據要齊全、真實、可信并且便于分析。目前用于壓裂施工分析的主要是井口記錄的壓力等數(shù)據，然后通過估算摩阻獲得井底的壓力數(shù)據。實際上受壓裂液、支撐劑、排

31、量、砂比等的影響，摩阻是個動態(tài)值，是很難計算獲得的，因此也很難獲得井底真實壓力，因此壓裂分析的結果會出現(xiàn)偏差，進而影響到壓裂工程的改進與提高。為此，我們研制開發(fā)了井下實時監(jiān)測系統(tǒng)。井下實時監(jiān)測系統(tǒng)包括壓力、溫度測試及控制部分，耐高壓、耐高溫，并且具有大容量數(shù)據存儲功能。將井下實時監(jiān)測系統(tǒng)進行設置后，隨管柱下入井中，在軟件控制下，該裝置在預先設定時間按預定的采樣頻率開始采集井底壓力、溫度數(shù)據并存儲起來。壓裂結束取出該裝置后，通過數(shù)據回放，可獲得從下管柱開始到起管柱結束整個施工過程真實的井底壓力、溫度數(shù)據，從而便于工程技術人員分析并優(yōu)化壓裂工藝設計，便于管理人員監(jiān)督施工全過程，分析施工時效。壓裂井

32、下實時監(jiān)測技術填補了水力壓裂工藝井下各種參數(shù)錄取的空白，可提高對儲層的認識，可提供準確的參數(shù)用于壓裂技術分析，對壓裂設計參數(shù)的優(yōu)化具有深遠的意義。壓裂井下監(jiān)測技術，井下工具簡單，不產生節(jié)流，可滿足大排量施工，不影響測井、測試施工。該技術可以全過程(下壓裂管柱、等壓裂、壓裂、關井恢復、放噴、求產起壓裂管柱)錄取井底壓力、溫度的變化情況。特別對封上壓下、C02泡沫、增能壓裂井，能了解真實的井底溫度、壓力變化。用井底壓力進行小型壓裂測試解釋，解釋結果更加可靠。可對下壓裂管、起壓裂管、壓裂施工、放噴的作業(yè)施工進行監(jiān)督，準確的分析作業(yè)時效。分析不同的儲層、不同的季節(jié)，特別是冬天壓裂施工井底的溫度變化情況

33、，在壓裂工藝制定措施時，采取合理的、必要的預防原油結蠟措施和破膠措施。壓裂結束，抽吸后若未起壓裂管柱繼續(xù)進行井底壓力監(jiān)測，則獲得的數(shù)據還可用于試井分析。7.2儀器的安裝及技術指標(1)儀器長度：081Om主體為3”平式油管，兩端配有25”外加厚油管變徑接箍。(2)測試儀器為加拿大進口存儲式壓力溫度計。壓力量程：13Psi20000Psi；O1加Pa136MPa壓力誤差：士O03FS士6OPsi溫度量程：0150()('12)溫度誤差：士05最大存儲量：50萬組(3) 儀器安裝：(見圖12)圖12 溫度、壓力監(jiān)測儀器安裝圖8 現(xiàn)場應用實例-安246-27井8.1壓裂的基本情況8.1.1壓

34、裂基本數(shù)據該井該井位于安83致密油區(qū)，2014年6月投注長72層，與安平13注采對應，2015年5月觀察安平13含水停注，2015年10月恢復周期注水后仍導致安平13見水停注至今，累計注水5131m3。該井長72層測井解釋油層12.3m，油層厚度大，含油性好，2014年對該區(qū)26口注水井實施體積壓裂注采初期單井產能2.6t，180天后平均單井產能1.15t，轉采井180天階段平均單井累產油323t，效果好。從整體開發(fā)效果來看，該區(qū)井網適應性較差，同時，為了更好的動用剩余地質儲量，有效提高采收率，現(xiàn)對該井實施前置酸壓裂轉采，提高致密油開發(fā)效果。完井日期2014-06-06 水泥返深(m)75.0

35、0 最大井斜(o)28.63 最大井斜下深(m)1035.00 完鉆井深(m)2347.00 套補距(m)5.00 投注日期2011-07-12 固井質量合格 人工井底(m)2335.00 套管深度(m)2335.38 累計注水(m3)5131 套管外徑 139.70 (mm) 壁厚 7.72 (mm) 內徑 124.26 (mm) 鋼級 J55 套管接箍位置(m)2188.38 2190.86 2201.94 2213.03 2224.25 2235.52 2246.94 2258.41 2269.60 2280.81 2292.32 2303.50 2314.97 油井的基本數(shù)據8.1.2

36、本次施工油層數(shù)據層位 油層井段(m)厚度（m）滲透率(10-3m2)電阻率（m）孔隙度（%）聲波時差（s/m）泥質含量（%）含油飽和度（%）綜合解釋射孔段(m)厚度(m)頂深 底深 頂深 底深 長72 2286.5 2289.3 2.8 0.20 57.90 10.80 220.90 14.84 66.35 油層 2286.5 2289.5 3.0 2291.3 2300.8 9.5 0.13 50.90 9.51 212.99 11.19 62.96 油層 2292.0 2300.0 8.0 2301.8 2302.7 0.9 0.11 53.40 8.85 209.79 14.81 63.

37、07 差油層 2307.1 2311.0 3.9 0.21 43.20 10.83 221.55 15.92 62.84 差油層 8.1.3壓裂施工參數(shù)壓裂方式：油套同注壓裂管柱結構（自下而上）：73mm斜尖（2284.0±0.5m）+ 2"7/8外加厚油管至井口管柱類型尺寸鋼級壁厚(mm)內徑(mm)接箍外徑外徑(mm)重量(Kg/m)抗拉強度(kN)抗內壓強度(MPa)抗外擠強度(MPa)套管95/8J558.94226.62244.553.57/24.313.951/2J557.72124.3139.725.3/36.733.9油管27/8N805.5162.073.

38、09.67474.072.976.931/2N805.4977.9114.388.959.672.6 壓裂施工參數(shù)預計破裂壓力（MPa）30預計工作壓力（MPa）15-20施工最高限壓（MPa）油45，套30試泵壓力（MPa）45 支撐劑類型及規(guī)格支撐劑類型生產廠家粒徑（mm）視密度真密度20-40目石英砂長慶昌潤0.425-0.851.622.6440-70目石英砂長慶昌潤0.243-0.4251.652.6516/30目固結砂/1.50/ 8.1.4措施要求（1）采用試壓鉆具對套管進行試壓，按照10-15-20-25-30MPa的順序逐步提升壓力，每個階段穩(wěn)壓3分鐘，壓降小于0.50MPa

39、為合格，否則重新選井。（2）縫內暫堵壓裂長72層2286.5-2289.5m，2292.0-2300.0m，加砂80m3（40-70目10方，20-40目65方，16-30目固結砂5方），排量8.0m3/min（油管排量3.0m3，套管排量5.0m3）,砂比12.7%；暫堵劑量：600kg。（3）壓裂后徹底排液。（4）措施前后取全取準各項地質資料，便于效果分析。8.1.5施工準備 1、50m3儲液罐23具，30m3交聯(lián)罐1具,清水1180m3,（其中胍膠基液300m3，滑溜水800m3，活性水50m3，交聯(lián)劑30m3。） 2、井口采用KQ65-70型采油井口，油管用上法蘭懸掛式聯(lián)接。 3、施工

40、車輛：2500型主壓車6臺，HSC-60B混砂車2臺，運砂車8臺拉砂80m3（40-70目10方，20-40目65方，16-30目固結砂5方），ACF-700型1臺。8.1.6工作液準備：液體類型配 方數(shù)量(m3)活性水清水+0.3%CF-5D+0.3%COP-1+1.0%KCL50.0滑溜水清水+0.08%CJ2-6+0.5%CF-5D+1.0%KCL +0.3%COP-1+0.1%CJSJ-3800.0基液清水+0.35%CJ2-6+0.5%CF-5D+1.0%KCL+0.3%COP-1+0.1%CJSJ-3300.0交聯(lián)液清水+0.4%硼砂+0.4%APS30.0交聯(lián)比100：8-12（

41、最佳交聯(lián)比現(xiàn)場確定）8.1.7化工料準備:名稱設計量Kg名稱設計量Kg名稱設計量KgCJ2-61690CF-5D5650硼砂120CJSJ-31100COP-13450APS120KCL115008.1.8支撐劑數(shù)量： 40-70目石英砂 10(M3) 20-40目石英砂 65(M3) 16-30目固結砂 5(M3) 暫堵劑量： 600（kg）8.1.9施工步驟及要求1起原井管柱 起出原生產管柱檢查，丈量油管核實數(shù)據，清刺干凈。2通洗井作業(yè)通洗井前清洗儲液罐，用118mm通洗規(guī)通至井底，若中途遇阻，先處理井筒至合格。然后用活性水大排量反循環(huán)洗井,Q500L/min，洗至井口進出口水質一致為合格

42、?；钚运呵逅?0.3%CF-5D+0.3%COP-1+1.0%KCL3套管試壓采用套管試壓鉆具對全井套管進行試壓，試驗鉆具結構如下：球座+ Y341-114封隔器（2280.0m）+73mm工具油管至井口，投球打壓，油管憋壓45MPa，從油套環(huán)空試壓，壓力分別由10MPa15MPa20MPa25MPa30MPa，每一階段3分鐘壓力下降小于0.5MPa。試壓至30MPa合格后，起出管柱，進行下步措施，若試壓不成功停止施工，重新選井。4下施工管柱按要求下好施工管柱。5壓裂作業(yè)（1）壓裂隊按設計配好施工液體，檢驗合格。（2）擺好壓裂車輛，連接高低壓管匯，分別試壓45MPa和0.5MPa不刺不漏為合

43、格。（3）用活性水低排量正循環(huán)灌滿井筒后按設計泵注程序實施暫堵+混合水壓裂作業(yè)。壓裂長72層2286.5-2289.5m，2292.0-2300.0m，加砂80m340-70目10方，20-40目55方，16-30目固結砂5方），排量8.0m3/min（油管排量3.0m3，套管排量5.0m3）,砂比8.0%。；暫堵劑量：600kg。泵注階段油管注入系統(tǒng)套管注入系統(tǒng)階段支撐劑時間類型液體排量液量支撐砂比液體排量液量min類型m³/minm³劑量%類型m³/minm³m³低替活性水0.5-110.0 注前置液滑溜水2.0 20.0 滑溜水3.0 3

44、0.0 10.0 打開套管閘門注攜砂液交聯(lián)液2.0 10.0 2.0 20/5.7 20/40目石英砂交聯(lián)液2.0 8.0 2.0 25/4.7 20/40目石英砂加入暫堵劑YBZD-1：300kg交聯(lián)液2.0 13.3 4.0 30/6.6 20/40目石英砂交聯(lián)液2.0 10.0 /5.0 /滑溜水3.0 18.8 1.5 8滑溜水5.0 32.9 6.6 40/70目石英砂滑溜水3.0 10.0 滑溜水5.0 16.7 3.3 /滑溜水3.0 35.0 3.5 10滑溜水5.0 62.1 12.4 40/70目石英砂滑溜水3.0 10.0 滑溜水5.0 16.7 3.3 /基液3.0 1

45、6.7 2.0 12滑溜水5.0 29.9 6.0 40/70目石英砂基液3.0 20.0 3.0 15滑溜水5.0 36.6 7.3 40/70目石英砂交聯(lián)液3.0 30.0 6.0 20滑溜水5.0 56.5 11.3 20/40目石英砂交聯(lián)液3.0 44.0 11.0 25滑溜水5.0 85.3 17.1 20/40目石英砂加入暫堵劑YBZD-1：300kg交聯(lián)液3.0 46.7 14.0 30滑溜水5.0 92.9 18.6 20/40目石英砂交聯(lián)液3.0 45.7 16.0 35滑溜水5.0 93.5 18.7 20/40目石英砂交聯(lián)胍膠泵注階段從環(huán)空鍥型追加過硫酸銨（APS）15公

46、斤注：1.20/40目石英砂計算按體積密度1.62 g/cm3,視密度2.64g/cm3；40/70目石英砂計算按體積密度1.65 g/cm3,視密度2.65g/cm3。16/30目固結砂計算按體積密度1.50 g/cm3。2.施工井口油管限壓45 MPa，套壓最高限壓30MPa。3.泵注程序、暫堵劑加入速度及時機由大慶永晨技術人員和現(xiàn)場技術人員根據施工壓力調整。4.壓后關井擴壓，保持管線連通，詳細記錄停泵后壓力變化，此間禁止拆卸管線。60min后由措施隊伍井口安裝壓力表進行壓降測試，要求每半小時記錄一次井口壓力，直至壓力降為零。8.1.10沖砂作業(yè)探砂面沖砂至人工井底。8.1.11完井要求生

47、產參數(shù)沖 程沖 數(shù)泵 徑泵 掛理論日產液（m）（r/min）（mm）（m）（m3）2.5532 195014.47桿柱組合（由上到下）25光桿+22×184mH級桿+22×400mH級防磨桿+19×1064mH級防磨桿+22×288mH級防磨桿+19活塞拉桿+32活塞1.5m管柱組合（由上到下）73 油管掛短節(jié)0.3m+73*油管1940m+32整筒泵+73*油管19m+73 眼管1m +73 油管19m+89母堵注意事項作業(yè)區(qū)做好井筒八防配套措施（抽油泵配套雙固定凡爾、AOC合金凡爾罩）8.1.12風險提示1、預測該井地層壓力在20.0MPa以上，地層

48、能量高，作業(yè)過程中要特別注意井內的壓力變化，發(fā)現(xiàn)井噴預兆，啟動井控應急程序，作好井控工作。2、地層中含有硫化氫等有毒有害氣體，現(xiàn)場施工時要對CO和H2S氣體進行監(jiān)測并做好記錄，在CO含量大于20ppm或H2S含量大于10ppm的情況下按照國家相關規(guī)定執(zhí)行，確保人員安全。3、作業(yè)過程中產生的殘液必須進入污油池或污水池等，不得隨意排放，作業(yè)其它殘留物（油泥、廢棄防滲布）必須堆放到作業(yè)區(qū)指定的地點，防止環(huán)境污染。4、原油及伴生氣易燃，做好防火防爆工作。 5、井場有高壓電源及地下電纜。6、井場其它抽油機正在運轉。9組織分工及注意事項1、作業(yè)隊一定要在地面檢查好所有入井鉆具(入井油管、接頭及短節(jié)井下工具

49、)，檢查好絲扣，按設計要求準確下鉆。下鉆前必須丈量記錄入井工具的型號、內外徑、長度等數(shù)據，并記入工程班報中；鉆具位置必須符合設計要求；井口緊固，不刺不漏，壓力表、指重表齊備完好。下壓裂鉆具時，油管必須丈量三遍，校準后方可下井。2、拉液配液前必須徹底清洗好所有儲液罐；施工前按要求配制好工作液，所有施工用水水質要求PH值在6-7之間，機械雜質含量<1mg/L。配液時要記錄用水量及所有添加劑量，并做好交聯(lián)試驗，保證液體性能滿足施工要求，所有配液參數(shù)及試驗結果都要交給施工單位。3、壓裂隊要按設計配備所有上井施工的車輛、設備和儀表。4、施工前開好安全會及施工交底會，做到五清楚（即施工設計清楚；油層

50、特性清楚；管串結構清楚；安全措施清楚；崗位及分工清楚）；五穩(wěn)（即封隔器坐封穩(wěn)、降壓穩(wěn)；加砂穩(wěn)、交聯(lián)比穩(wěn)；操作穩(wěn)）和六不（即不卡不堵、不憋不掉、不刺不漏）。5、施工所有單位在確保施工質量要求的前提下一律聽從壓裂隊統(tǒng)一指揮；堅守崗位，聽從指揮，不得隨意進入高壓區(qū)。6、工作人員要戴好勞保用品，非工作人員不得進入井場。7、施工中如發(fā)生意外情況，由現(xiàn)場施工領導小組共同研究決定措施。8、主壓車的超壓保護定在45.0MPa。9、若進行帶酸作業(yè)時，現(xiàn)場必須備有足量蘇打水，所有施工人員勞保齊全，并佩戴乳膠手套、護目鏡、防毒面具等勞保防護用具，勞動護具齊全才能上崗。10井控要求1、嚴格執(zhí)行石油與天然氣井下作業(yè)井控

51、規(guī)定及井下作業(yè)井控技術工作細則。2、配備 21 MPa以上單閘板手動防噴器一套、 350防噴井口一套、 21 MPa以上油管旋塞閥一套，指定專人負責檢查與保養(yǎng)，保證井控裝備處于完好狀態(tài)，防噴器閘板芯子尺寸與油管、電纜尺寸相一致；現(xiàn)場必須配備60m3壓井液。3、現(xiàn)場所使用的消防器材和井控設備都必須要有合格證，并按相關要求定期到指定井控車間檢驗，有合格證；井控設備要保持清潔、靈活、好用。4、開工前防噴器要進行全面檢查和試壓，詳細填寫維修記錄。5、施工單位必須認真編寫井控設計，對施工井場一定范圍內 (含硫油氣田探井井口周圍3km、生產井井口周圍2km)居民、住宅、學校、廠礦、人口積聚場所、養(yǎng)殖場（池

52、）、灘涂及國防設施、高壓電線和水資源以及風向變化等的勘察和調查資料，在設計中標注說明中提出相應的防范要求，并制定應急預案，建立與當?shù)卣?lián)系通道。6、含硫地區(qū)井控裝置符合：SY/T6610-2005含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法的規(guī)定。7、如果井口壓力異常，應立即關井，觀察壓力變化情況并向現(xiàn)場監(jiān)督和井下作業(yè)科匯報，取得監(jiān)督或井下作業(yè)科同意后進行控制放噴或壓井。8、在施工過程中要安排人員觀察溢流，施工中途休息或吃飯時（作業(yè)人員休息時必須位于上風方位），由場地工輪換進行觀察溢流，并做好記錄。如果發(fā)生井噴征兆應及時向司鉆匯報，采取井控應急措施。9、施工中途停止作業(yè)要座封好井口，不能敞開井口。10、井

53、控應急時由跟班干部統(tǒng)一指揮，各環(huán)節(jié)緊密配合。 11、壓井時，必須達到油套壓力平衡且沒有溢流，即油套壓力為“0”，壓井液進出口液體性質、色質一致，出口液體中沒有氣泡等現(xiàn)象。出現(xiàn)二次溢流時，應停止起下作業(yè)，做好井控的各項工作，防止發(fā)生井噴事故。11安全環(huán)保要求1、嚴格按照井下作業(yè)操作規(guī)程作業(yè)，嚴禁違規(guī)違章。2、施工現(xiàn)場必須配備35kg干粉滅火器2具，8kg干粉滅火器4具，消防斧1把，消防掀4把，消防桶4個，消防砂2方，消防毛氈10條，消防鉤1個，并做好消防工作。3、井場嚴禁吸煙；作業(yè)前必須滅掉井場所有明火，作業(yè)車輛發(fā)動機安裝排氣管防火罩；作業(yè)時，進、出井場所有車輛的排氣管必須安裝防火罩，作業(yè)人員要

54、穿戴“防靜電”勞保服。4、施工人員勞必須勞保齊全。5、施工現(xiàn)場必須配備便攜式氣體檢測儀2臺、正壓式空氣呼吸器4套，施工時要對CO和H2S等有毒有害氣體進行監(jiān)測并做好記錄，在CO含量大于12.5mg/m3或H2S含量大于10mg/m3的情況下要立即停止作業(yè)，檢測人員要佩帶正壓式空氣呼吸器，現(xiàn)場所有人員必須撤至上風安全區(qū)域，并設立警戒線和風向標，對進入危險區(qū)的人員實行安全許可制度，確保人員安全。6、有毒有害區(qū)域的井場必須配備固定式多功能檢測儀1套、CO和H2S氣體檢測報警儀（或CO、H2S、可燃體多功能氣體檢測儀）2臺、便攜式可燃氣體檢測儀2臺、正壓式空氣呼吸器6套。7、油井中含有毒有害流體時，應嚴格執(zhí)行SY/T 6610-2005含硫化氫油井井下作業(yè)推薦作法和SY/T 6277-2005含硫化氫油氣田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護規(guī)