體積壓裂與縫網(wǎng)壓裂技術(shù)

1、MI Energy Corporation 20122012年年1111月月 MI Energy Corporationa value added oil & gas partner 目錄目錄o 一、體積壓裂o 二、縫網(wǎng)壓裂o 三、壓裂工藝o 四、DB22-3縫網(wǎng)壓裂設(shè)計(jì)要點(diǎn)o 五、DB22-3縫網(wǎng)壓裂實(shí)施要點(diǎn)o 六、初步評價(jià)o 七、下步建議MI Energy CorporationMI Energy Corporation 以水力壓裂技術(shù)手段實(shí)施對油氣儲(chǔ)集巖以水力壓裂技術(shù)手段實(shí)施對油氣儲(chǔ)集巖層的三維立體改造，形成人工裂縫立體網(wǎng)絡(luò)，層的三維立體改造，形成人工裂縫立體網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層內(nèi)壓裂

2、裂縫波及體積的最大化，從實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層內(nèi)壓裂裂縫波及體積的最大化，從而極大地提高儲(chǔ)層有效滲透率，提高采油采而極大地提高儲(chǔ)層有效滲透率，提高采油采氣井的產(chǎn)量。氣井的產(chǎn)量。 體積壓裂一般應(yīng)用分段多簇射孔技術(shù)和裂縫轉(zhuǎn)向體積壓裂一般應(yīng)用分段多簇射孔技術(shù)和裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)，壓裂材料一般采用低黏度壓裂液和裂縫轉(zhuǎn)向控制技術(shù)，壓裂材料一般采用低黏度壓裂液和裂縫轉(zhuǎn)向控制材料，并盡可能采用較大液體用量和較高的施工排量，材料，并盡可能采用較大液體用量和較高的施工排量，在主裂縫側(cè)向強(qiáng)制形成次生裂縫，并實(shí)現(xiàn)次生裂縫繼續(xù)在主裂縫側(cè)向強(qiáng)制形成次生裂縫，并實(shí)現(xiàn)次生裂縫繼續(xù)分枝，形成二級乃至多級次生裂縫，最終使主裂縫與多分枝，形成二級乃

3、至多級次生裂縫，最終使主裂縫與多級次生裂縫相互交織，形成立體的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)級次生裂縫相互交織，形成立體的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層內(nèi)天然裂縫、巖石層理的大范圍有效溝通。儲(chǔ)層內(nèi)天然裂縫、巖石層理的大范圍有效溝通。MI Energy Corporation 體積壓裂可以使垂直井縱向動(dòng)用更多的層，體積壓裂可以使垂直井縱向動(dòng)用更多的層，水平井橫向動(dòng)用更多的段。目前體積壓裂改造水水平井橫向動(dòng)用更多的段。目前體積壓裂改造水平井段長一般可達(dá)到平井段長一般可達(dá)到10002000米，分段米，分段10段段20段，直井壓裂段，直井壓裂5層層10層。該技術(shù)在層。該技術(shù)在國外國外油氣田油氣田得到了有效應(yīng)用。得到了有效

4、應(yīng)用。在國內(nèi)還處于試驗(yàn)應(yīng)用在國內(nèi)還處于試驗(yàn)應(yīng)用階段階段MI Energy Corporationo 原理是利用儲(chǔ)層兩個(gè)水平主應(yīng)力差原理是利用儲(chǔ)層兩個(gè)水平主應(yīng)力差值與裂縫延伸凈壓力的關(guān)系，一旦實(shí)現(xiàn)值與裂縫延伸凈壓力的關(guān)系，一旦實(shí)現(xiàn)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的差值，就會(huì)產(chǎn)生分支縫，分支縫沿著天差值，就會(huì)產(chǎn)生分支縫，分支縫沿著天然裂縫繼續(xù)延伸，最終可形成以主裂縫然裂縫繼續(xù)延伸，最終可形成以主裂縫為主干的縱橫交錯(cuò)的為主干的縱橫交錯(cuò)的“網(wǎng)狀縫網(wǎng)狀縫”系統(tǒng)。系統(tǒng)。MI Energy Corporation 對于期望形成的人工裂縫和天然裂縫共同作對于期望形成的人工裂縫

5、和天然裂縫共同作用的形態(tài)，如果在直井實(shí)施稱為縫網(wǎng)壓裂，在水用的形態(tài)，如果在直井實(shí)施稱為縫網(wǎng)壓裂，在水平井實(shí)施稱為體積壓裂。平井實(shí)施稱為體積壓裂。 這種技術(shù)的實(shí)施對地應(yīng)力的狀況有一定的要這種技術(shù)的實(shí)施對地應(yīng)力的狀況有一定的要求，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力差不能過大，轉(zhuǎn)向求，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力差不能過大，轉(zhuǎn)向壓裂一般不超過壓裂一般不超過10兆帕，縫網(wǎng)壓裂要求的應(yīng)力差兆帕，縫網(wǎng)壓裂要求的應(yīng)力差就要更小些。同時(shí)與儲(chǔ)層厚度、砂泥層之間的應(yīng)就要更小些。同時(shí)與儲(chǔ)層厚度、砂泥層之間的應(yīng)力差也有一定的關(guān)系。力差也有一定的關(guān)系。MI Energy CorporationMI Energy Corporation

6、實(shí)施手段方面：一是采用變參數(shù)射孔、二是實(shí)施手段方面：一是采用變參數(shù)射孔、二是壓裂時(shí)變排量變粒徑加砂、三是適時(shí)停泵。壓裂時(shí)變排量變粒徑加砂、三是適時(shí)停泵。 這種技術(shù)目前的描述主要還停留在理論層面，這種技術(shù)目前的描述主要還停留在理論層面，因?yàn)槿狈τ行У牡叵滦螒B(tài)監(jiān)測技術(shù)，現(xiàn)有的大地因?yàn)槿狈τ行У牡叵滦螒B(tài)監(jiān)測技術(shù)，現(xiàn)有的大地電位法、微地震法、井溫測試法都無法有效的監(jiān)電位法、微地震法、井溫測試法都無法有效的監(jiān)測這種技術(shù)形成的裂縫形態(tài)，至少是精度很難達(dá)測這種技術(shù)形成的裂縫形態(tài)，至少是精度很難達(dá)到實(shí)際的需求。到實(shí)際的需求。 壓裂工藝體現(xiàn)了壓裂工藝體現(xiàn)了“兩大、兩小兩大、兩小”特征，特征，“兩大兩大”是指：大

7、排量，施工排量是指：大排量，施工排量10m3/min 以上；以上； 大液量，單井用液量大液量，單井用液量2 0005000m3 ?！皟尚尚　笔侵福菏侵福?小粒徑支撐劑，支撐劑一般采小粒徑支撐劑，支撐劑一般采用用70/100目和目和40/70目陶粒，目陶粒， 小小砂比，砂比，平均砂液比為平均砂液比為3%5%，最高砂液比不超過，最高砂液比不超過10.0%。MI Energy Corporation 壓裂液體系以滑溜水為主，滑溜水可以壓裂液體系以滑溜水為主，滑溜水可以采用陰離子聚合物，也可以用低濃度瓜膠。采用陰離子聚合物，也可以用低濃度瓜膠。 水平井為了壓裂形成網(wǎng)狀裂縫、提高改水平井為了壓裂形成網(wǎng)

8、狀裂縫、提高改造體積，采用分簇射孔技術(shù)，每級分造體積，采用分簇射孔技術(shù)，每級分46 簇射孔，每簇長度簇射孔，每簇長度0.460.77m ，簇間距，簇間距2030m ，孔密，孔密1620 孔孔/m ，孔徑，孔徑13mm ，相位角，相位角60或者或者180 。MI Energy CorporationMI Energy Corporation 分段壓裂技術(shù)施工參數(shù)：分段壓裂技術(shù)施工參數(shù)： 施工排量為施工排量為12.712.719.0m3/min 19.0m3/min 每段用量每段用量2 0002 0005 000m3 5 000m3 ；支撐劑單井用量為支撐劑單井用量為6060190m3 190m3

9、 ，100 100 目（目（0.150.15毫米）支撐劑毫米）支撐劑3030360 kg/m3 360 kg/m3 斜坡遞增濃度，斜坡遞增濃度，40/70 40/70 目（目（0.45/0.250.45/0.25毫米）支撐劑毫米）支撐劑3030600 600 kg/m3 kg/m3 斜坡遞增濃度。斜坡遞增濃度。 MI Energy Corporation MI Energy Corporation油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)MI Energy Corporation地理位置地理位置吉林省大安市聯(lián)合鄉(xiāng)劉圍子屯西約吉林省大安市聯(lián)合鄉(xiāng)劉圍子屯西約0.40.4千千米米開鉆日期開鉆日期2006.6.2006

10、.6.1010固井質(zhì)量固井質(zhì)量合格合格不同壁不同壁厚厚mmmm下深下深m mP110P110* *7.72 2117.23-7.72 2117.23-2119.972119.97；P110P110* *7.72 2118.84-7.72 2118.84-2121.562121.56；套套 管管 鞋鞋 2385.512385.51；完鉆日期完鉆日期2006.6.2006.6.1616套管規(guī)范套管規(guī)范mmmm139.7139.70 0完鉆井深完鉆井深m m2386.02386.0射孔槍型射孔槍型102102水泥返深水泥返深m m1678.01678.0孔孔 密密1616套管套管接箍接箍m m人工井

11、底人工井底m m2373.562373.56套管頭至補(bǔ)心套管頭至補(bǔ)心距距m m4.84.8射孔層段數(shù)據(jù)射孔層段數(shù)據(jù)MI Energy Corporation序號序號層號層號射孔井段射孔井段(m)厚厚 度度(m)孔孔 密（孔密（孔/m）孔孔 數(shù)數(shù)自自至至夾層夾層射開射開有效有效應(yīng)射應(yīng)射實(shí)射實(shí)射21022192.72191.7 11.61.0 1.0 1616163922190.12189.1 1.61.0 1.0 1616164822181.92180.7 7.21.2 1.2 1619195612156.12154.4 24.61.7 1.7 1627272154.1 2152.7 0.31.

12、4 1.4 162222壓裂層段壓裂層段MI Energy Corporation層序?qū)有驅(qū)犹枌犹柧?段段(m)砂巖厚度砂巖厚度(m)有效厚度有效厚度(m)上隔層厚度上隔層厚度(m)下隔層厚下隔層厚度度(m)1q4122208.72204.38.44.411.6-以往生產(chǎn)簡況以往生產(chǎn)簡況 2006年年9月壓裂投產(chǎn)，初期產(chǎn)液月壓裂投產(chǎn)，初期產(chǎn)液3.9噸噸/天，產(chǎn)油天，產(chǎn)油2.1噸噸/天天，產(chǎn)量較高。截至到，產(chǎn)量較高。截至到2012年年4月份，提撈產(chǎn)液量月份，提撈產(chǎn)液量0.2噸噸/天，產(chǎn)天，產(chǎn)油油0.2噸噸/天，穩(wěn)定產(chǎn)量基本不變。生產(chǎn)情況見下圖天，穩(wěn)定產(chǎn)量基本不變。生產(chǎn)情況見下圖1。MI Ene

13、rgy CorporationMI Energy Corporation 地質(zhì)狀況地質(zhì)狀況 該井位于吉林省大安市聯(lián)合鄉(xiāng)劉圍子屯西約該井位于吉林省大安市聯(lián)合鄉(xiāng)劉圍子屯西約0.4千米處，是松遼盆千米處，是松遼盆地南部中央坳陷區(qū)紅崗階地大安構(gòu)造的一口開發(fā)生產(chǎn)井。改造的目的地南部中央坳陷區(qū)紅崗階地大安構(gòu)造的一口開發(fā)生產(chǎn)井。改造的目的層為泉頭組層為泉頭組12-6號層，測井解釋儲(chǔ)層號層，測井解釋儲(chǔ)層平均有效孔隙度平均有效孔隙度6.8，滲透率，滲透率0.2mD，平均泥質(zhì)含量平均泥質(zhì)含量21.3，屬于低滲儲(chǔ)層。，屬于低滲儲(chǔ)層。 大安油田大安油田22口取心井口取心井中共觀察到裂縫中共觀察到裂縫508條，對裂縫的

14、觀察分析如下條，對裂縫的觀察分析如下 根據(jù)巖心觀察本區(qū)張裂縫占根據(jù)巖心觀察本區(qū)張裂縫占29.0，張剪性裂縫占，張剪性裂縫占34.17，剪切裂，剪切裂縫占縫占36.75，反映本區(qū)裂縫以剪性和張剪性裂縫為主，其次為張裂縫，反映本區(qū)裂縫以剪性和張剪性裂縫為主，其次為張裂縫該區(qū)以高角度裂縫為主，其中傾角大于該區(qū)以高角度裂縫為主，其中傾角大于45的占的占64.6。而傾角小。而傾角小于于30的裂縫多分布于泥巖之中，為近水平的滑脫縫。的裂縫多分布于泥巖之中，為近水平的滑脫縫。MI Energy Corporation解釋解釋層號層號射開井射開井段段 m射開射開厚度厚度 m壓前壓前停泵停泵mpa前置液前置液

15、（m3/min；m3）攜砂液攜砂液 （m3/min；m3）平均平均砂比砂比%替擠液替擠液 （m3/min；m3）陶粒陶粒 （m3）排量排量實(shí)際實(shí)際排量排量實(shí)際實(shí)際排量排量實(shí)際實(shí)際設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)實(shí)際際12122210-2210-2205.62205.64.44.415.315.33.03.019.719.73.03.043.543.520.720.73.03.05.25.29.09.09.09.010-810-82194-2194-218221823.23.217.017.03.23.231.231.23.23.262.762.719.619.63.23.26.66.612.12.0 012.12.

16、3 36 62157.4-2157.4-2154.02154.03.43.418.318.33.23.224.724.73.23.247.347.318.218.23.23.25.45.48.08.08.68.62006年年8月月30日壓裂，通過分層改造，三個(gè)層施工參數(shù)見下表日壓裂，通過分層改造，三個(gè)層施工參數(shù)見下表：壓裂液選擇壓裂液選擇MI Energy Corporation液體液體名稱名稱編號編號產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱單位單位用量用量壓裂液壓裂液I型型1220m31Z_PJXkg24402kclkg122003JZ_ Pkg2440壓裂液壓裂液II型型600m34Z_PJXkg12005kcl

17、kg6000凍膠壓裂液凍膠壓裂液200m36改性瓜膠改性瓜膠kg8007助排劑助排劑kg2008破乳劑破乳劑kg1009碳酸鈉碳酸鈉kg36010碳酸氫鈉碳酸氫鈉kg7211防膨劑防膨劑kg2000交聯(lián)液交聯(lián)液12有機(jī)膨有機(jī)膨kg400現(xiàn)場準(zhǔn)備現(xiàn)場準(zhǔn)備13過硫酸鉀過硫酸鉀kg300 14高溫破膠劑高溫破膠劑kg50MI Energy Corporation 支撐劑選擇支撐劑選擇 依據(jù)本井地質(zhì)情況及目的層的埋藏深度依據(jù)本井地質(zhì)情況及目的層的埋藏深度并按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2006壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測試推薦方法壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測試推薦方法，并結(jié)合該井

18、工藝需求，經(jīng)過篩選確定并結(jié)合該井工藝需求，經(jīng)過篩選確定100目目粉砂粉砂2.0m3和和0.425-0.85mm抗壓抗壓52MPa（20-40目）陶粒目）陶粒20 m3（目數(shù)=25.4/直徑*0.65）MI Energy Corporation步步施工時(shí)間（施工時(shí)間（min）工工 序序排量排量(m3/min)壓裂液用量壓裂液用量(m3)驟驟階段階段累積累積階段階段累積累積111測試壓裂測試壓裂221212測試壓裂測試壓裂334313測試壓裂測試壓裂448414測試壓裂測試壓裂5513515測試壓裂測試壓裂6619616測試壓裂測試壓裂7726739測試壓裂測試壓裂824508110測試壓裂測試壓

19、裂55559111測試壓裂測試壓裂2257106071停泵測壓降停泵測壓降備注：選用壓裂液備注：選用壓裂液I型進(jìn)行小型壓裂測試型進(jìn)行小型壓裂測試DB22-3井井q412層測試壓裂施工工序表層測試壓裂施工工序表MI Energy Corporation步步施工時(shí)間施工時(shí)間工工排量排量支支 撐撐 劑劑壓裂液壓裂液階段階段累積累積類型類型砂比砂比用量用量累積累積用用 量量累積累積驟驟minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m31108.3108.3I I型液型液6.0650.0650.02120.0228.3IIII型液型液5.0600.01250.03110.0338.3I I型液型液

20、5.0550.01800.082.7341.0I I型液型液6.016.01816.092.8343.8I I型液型液6.0100100目粉目粉砂砂3630.50.516.71832.7101.7345.5I I型液型液6.0100100目粉目粉砂砂6050.51.010.01842.71512.5358.0凍膠凍膠4.050.01892.71610.3368.3凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒8652.03.040.01932.71718.6386.9凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒12075.08.071.42004.11821.3408.2凍膠凍膠4.020-4020

21、-40陶陶粒粒172108.016.080.02084.1197.8416.0凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒241144.020.028.62112.7201.6417.6凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒310181.021.05.62118.3212.5420.1替擠液替擠液4.010.12128.4備注：壓后測瞬時(shí)停泵壓力。備注：壓后測瞬時(shí)停泵壓力。平均砂比平均砂比%9.31清水比例清水比例%84.57DB22-3井井q412號層主壓裂施工工序表號層主壓裂施工工序表 表表2-1 步步施工時(shí)間施工時(shí)間工工排量排量支支 撐撐 劑劑壓裂液壓裂液階段階段累積累積類型類型砂比砂

22、比用量用量累積累積用用 量量累積累積驟驟minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m3192.992.9I I型液型液7.0650.0650.02120.0212.9IIII型液型液5.0600.01250.03110.0322.9I I型液型液5.0550.01800.082.3325.2I I型液型液7.016.01816.092.4327.6I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂3630.50.516.71832.7101.5329.1I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂6050.51.010.01842.71512.5341.6凍膠凍膠4.050.01892.7

23、1610.3351.9凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒8652.03.040.01932.71718.6370.5凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒12075.08.071.42004.11821.3391.8凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒172108.016.080.02084.1197.8399.6凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒241144.020.028.62112.7201.6401.2凍膠凍膠4.020-4020-40陶陶粒粒310181.021.05.62118.3212.5403.7替擠液替擠液4.010.12128.4備注：壓后測瞬時(shí)停

24、泵壓力。備注：壓后測瞬時(shí)停泵壓力。MI Energy CorporationDB22-3井井q412號層主壓裂施工工序表號層主壓裂施工工序表 表表2-2步步施工時(shí)間施工時(shí)間工工排量排量支支 撐撐 劑劑壓裂液壓裂液階段階段累積累積類型類型砂比砂比用量用量累積累積用用 量量累積累積驟驟minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m3181.381.3I I型液型液8.0650.0650.02120.0201.3IIII型液型液5.0600.01250.03110.0311.3I I型液型液5.0550.01800.082.0313.3I I型液型液8.016.01816.092.4315.

25、7I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂3630.50.516.71832.7101.5317.2I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂6050.51.010.01842.71512.5329.7凍膠凍膠4.050.01892.71610.3340.0凍膠凍膠4.020-4020-40陶粒陶粒8652.03.040.01932.71718.6358.6凍膠凍膠4.020-4020-40陶粒陶粒12075.08.071.42004.11821.3379.9凍膠凍膠4.020-4020-40陶粒陶粒172108.016.080.02084.1197.8387.7凍膠凍膠4.020-40

26、20-40陶粒陶粒241144.020.028.62112.7201.6389.3凍膠凍膠4.020-4020-40陶粒陶粒310181.021.05.62118.3212.5391.8替擠液替擠液4.010.12128.4備注：壓后測瞬時(shí)停泵壓力。備注：壓后測瞬時(shí)停泵壓力。平均砂比平均砂比%9.31清水比例清水比例%84.57MI Energy CorporationDB22-3井井q412號層主壓裂施工工序表號層主壓裂施工工序表 表表2-3 2012年年11月月 01日施工日施工 動(dòng)用動(dòng)用8臺(tái)臺(tái)2500型泵車，型泵車，50方拖罐方拖罐18臺(tái)，臺(tái)，40方軟體方軟體罐罐10部，其他罐車部，其他

27、罐車5臺(tái)，合計(jì)罐臺(tái)，合計(jì)罐33臺(tái)（部），全部罐容臺(tái)（部），全部罐容積積1400方。方。 實(shí)現(xiàn)總液量實(shí)現(xiàn)總液量1910.5方、最高排量方、最高排量7.67方、最高壓力方、最高壓力59.2兆帕、停泵壓力兆帕、停泵壓力17.3兆帕、加兆帕、加陶粒陶粒7.4方。方。 施工教訓(xùn)是老井井況差，需要事先做好一切準(zhǔn)備，由施工教訓(xùn)是老井井況差，需要事先做好一切準(zhǔn)備，由于儲(chǔ)液罐有限（設(shè)計(jì)液量于儲(chǔ)液罐有限（設(shè)計(jì)液量2128方）施工排量高，配液、方）施工排量高，配液、供液不但要保證速度還要保證質(zhì)量。冬季施工由于液罐閥供液不但要保證速度還要保證質(zhì)量。冬季施工由于液罐閥門、管線、井口等需要加溫，施工時(shí)間延長。門、管線、井口等需要加溫，施工時(shí)間延長。MI Energy CorporationMI Energy Corpo