水平井壓裂工藝技術(shù)-大慶

1、第一部分 大慶油田水平井總體情況第二部分 大慶油田水平井井下作業(yè)配套技術(shù)第三部分 目前存在的問題及下步攻關(guān)重點1年44口1991-2005年38口52口2006年工作量前所未有！目前投產(chǎn)井數(shù)單井日產(chǎn)液17.4t日產(chǎn)油t累計產(chǎn)油萬噸南1-2-平25井日產(chǎn) 大慶油田通過多種類型油藏大膽嘗試，拓寬了水平井應(yīng)用領(lǐng)域，在外圍薄層、多層葡萄花油層，特低滲透扶楊油層，長垣厚層水淹層，火山巖氣層，裂縫潛山等多種類型油氣藏，嘗試應(yīng)用了、等多種類型水平井。 由于大慶油田的地質(zhì)開發(fā)特點，與其它油田相比，水平井具有（為（為140mm套管套管，而其它油田主要為，而其它油田主要為178mm套管）套管）、（一（一般為般為4

2、0-600/100m，最大水平井井眼曲率為，最大水平井井眼曲率為730/100m，最大側(cè)鉆水平井曲率為最大側(cè)鉆水平井曲率為1150/100m）、（一般（一般為為800m1000m，最長水平段，最長水平段1268m）、且水平井等特點。 不斷完善取得突破性進展和日趨成熟不斷進步 隨著大慶油田水平井應(yīng)用規(guī)模擴大，為進一步提高水平井的開發(fā)效果和效益： 針對大慶外圍油田儲層物性差、井筒軌跡復(fù)雜等增 產(chǎn)改造的難題，初步形成了壓裂優(yōu)化設(shè)計、高壓耐 磨管柱、測試壓裂分析等配套技術(shù) 2006年，共進行水平井壓裂12口，超過“八五”以 來水平井壓裂井數(shù)之和，增產(chǎn)效果顯著。同時，進 行了第一口水平井雙封單卡壓裂，僅

3、用一天時間就 完成了三段壓裂，填補了國內(nèi)空白 l 針對薄互層水平井特點，完善分段布縫原則 根據(jù)裂縫和砂體在實鉆軌跡上投影位置與周圍水井關(guān)系：橫向裂縫，避開對應(yīng)水井，均勻布縫避免裂縫間干擾；縱向裂縫，裂縫貫穿井筒，避免重疊。1、進一步完善了水平井限流壓裂優(yōu)化設(shè)計方法(一) 水平井限流法壓裂技術(shù)肇肇57-57-平平3535井地質(zhì)條件不如肇井地質(zhì)條件不如肇57-57-平平3333井，初期日產(chǎn)井，初期日產(chǎn)油和累積產(chǎn)油分別是后者的油和累積產(chǎn)油分別是后者的1.371.37、2.162.16倍。倍。 優(yōu)選的壓裂段位于含油砂巖內(nèi)，且電性顯示明顯，含油飽滿、總烴含量高；（橫向裂縫尤為重要） 人工裂縫盡量溝通鄰近

4、的油層，以“一縫穿多層”為目標進行布縫。PI2PI31PI32PI4PI2PI31PI32PI4橫向裂縫縱向裂縫l 針對水平段長特點，完善了限流布孔方法 根據(jù)布縫條數(shù)和施工排量上限，確定限流射孔段數(shù)，按照“跟部少，趾端多，中間勻”的原則確定各段孔數(shù)。 采用DP36RDX-1型射孔槍射孔，單孔直徑8.8mm 臺105平2井測試壓裂曲線在相同的施工排量下，不同射孔方式孔縫摩阻相差8.0 MPa。這說明上下180度的射孔方式消耗更小的施工摩阻，更有利于壓裂施工。 臺105-平2測試時間 (min)Pump pressure Mpa Rate m3/min 9.94 13.57 17.20 20.84

5、 24.47 28.10 -0.79 12.97 26.74 40.50 54.26 68.03 -0.06 1.41 2.88 4.35 5.82 7.29雙88-平44測試時間 (min)Suction Rate m3/min Pressure 1 MPa 0.00 3.20 6.40 9.60 12.80 16.00 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 0.00 14.60 29.20 43.80 58.40 73.00雙88-平44井測試壓裂曲線孔縫摩阻：孔縫摩阻：37.5MPa37.5MPa 孔縫摩阻：孔縫摩阻：29.529.5 MPaMPa l 開展了

6、壓裂規(guī)模優(yōu)化研究 以達到合理縫長，實現(xiàn)“一縫穿多層”為目標，優(yōu)化施工規(guī)模和施工參數(shù)，得出“”施工的認識。2006-2007年施工口井，平均砂比32%，最大排量達 m3/min，最大砂量m3。磨損后磨損后磨損前磨損前 研制Y344-115封隔器，中心管優(yōu)選耐磨材質(zhì)，改進了工具連接部位結(jié)構(gòu)，采用橡膠墊充填間隙，滿足了施工要求。州州52-52-平平7070井井 施工施工后后JS-2JS-2封隔器中心封隔器中心管下端磨斷管下端磨斷 由于薄互層水平井限流壓裂排量大、砂比高，以往使用的JS-2封隔器難以適應(yīng)。新管柱新管柱2、研制了適應(yīng)大排量高砂比壓裂管柱3、發(fā)展了水平井限流壓裂診斷和評估技術(shù)水平井壓裂節(jié)點

7、壓力分析示意圖 水平井限流壓裂過程水平井限流壓裂過程中的摩阻與直井相比增加中的摩阻與直井相比增加了套管沿程損失，在以往了套管沿程損失，在以往的診斷中被忽略，使得計的診斷中被忽略，使得計算的炮眼摩阻大于實際，算的炮眼摩阻大于實際，導(dǎo)致計算的壓開孔數(shù)不準。導(dǎo)致計算的壓開孔數(shù)不準。完善摩阻分析法，提高壓完善摩阻分析法，提高壓開炮眼數(shù)判斷的可靠性開炮眼數(shù)判斷的可靠性 應(yīng)用井底壓力資料對水應(yīng)用井底壓力資料對水平井套管摩阻進行了擬合，建平井套管摩阻進行了擬合，建立了預(yù)測公式。同時對不同工立了預(yù)測公式。同時對不同工具下的油管阻力也進行了校正。具下的油管阻力也進行了校正。 為能夠定量解釋限流壓裂裂縫差異，開展

8、了連續(xù)油管測井溫解釋裂縫形態(tài)研究序號序號井井 號號壓裂壓裂 日期日期壓裂初期壓裂初期2007.06.302007.06.30累計產(chǎn)油累計產(chǎn)油(t)(t)日產(chǎn)液日產(chǎn)液( (t/dt/d) )日產(chǎn)油日產(chǎn)油( (t/dt/d) )日產(chǎn)液日產(chǎn)液( (t/dt/d) )日產(chǎn)油日產(chǎn)油( (t/dt/d) )1 1肇肇57-57-平平333303.12.2503.12.2529.629.627.227.216.616.613.013.019675196752 2肇肇57-57-平平353503.12.2603.12.2622.122.119.919.98.18.13.13.1774477443 3州州52-

9、52-平平707006.06.0606.06.0638.638.635.735.715.815.813.413.4775677564 4州州78-78-平平717106.08.3006.08.3049.349.348.848.816.116.114.214.2595659565 5肇肇62-62-平平222206.12.0406.12.0416.216.215.415.410.110.19.19.1228022806 6肇肇33-33-平平282807.01.0707.01.0713.813.812.612.69.99.98.98.99379377 7芳芳134-134-平平14714707.

10、03.2507.03.2520.320.317.017.020.320.318.418.46076078 8芳芳130-130-平平15015007.03.2807.03.2817.617.617.217.217.617.617.217.24014019 9芳芳142-142-平平14614607.05.0407.05.0420.820.818.718.716.616.614.414.48388381010芳芳146-146-平平13413407.05.2107.05.2118.618.616.516.518.618.617.517.5431431平均平均24.724.722.922.915.

11、015.012.912.92424口射孔水平井口射孔水平井13.813.812.812.87.1 7.1 5.2 5.2 44514451差值差值-10.9-10.9-10.1-10.1-7.9-7.9-7.7-7.71212口壓裂直井口壓裂直井6.06.05.15.14.34.32.92.919331933差值差值-18.7-18.7-18.7-18.7-13.5-13.5-10.0-10.05959口直井口直井4.14.13.63.63.03.02.22.213981398差值差值-20.6-20.6-19.3-19.3-12.0-12.0-10.7-10.7肇州油田肇州油田同區(qū)塊限流壓裂

12、與水平井射孔、直井壓裂、直井射孔效果統(tǒng)計表同區(qū)塊限流壓裂與水平井射孔、直井壓裂、直井射孔效果統(tǒng)計表限流壓裂限流壓裂/ /水平井射孔水平井射孔=1.79=1.79限流壓裂限流壓裂/ /直井壓裂直井壓裂=4.12=4.12限流壓裂限流壓裂/ /直井直井=6.02=6.02限流壓裂限流壓裂/ /水平井射孔水平井射孔= 2.11= 2.11限流壓裂限流壓裂/ /直井壓裂直井壓裂= 3.49= 3.49限流壓裂限流壓裂/ /直井直井= 5.0= 5.0目前：目前：初期：初期： 水平井籠統(tǒng)限流法壓裂見到了較好效果，但存在裂縫難于控制，現(xiàn)有條件下只能壓開4-5段的問題 為提高對水平井壓裂裂縫的控制程度，增加

13、處理的層段數(shù)，開展了分段壓裂研究。另外，為滿足后續(xù)增產(chǎn)改造要求，也需要研究水平井分段壓裂工藝技術(shù)。(二) 水平井機械分段壓裂技術(shù) 州78-平67井應(yīng)用兩級K344-115封隔器單卡上提管柱和3油管實施了5段清水壓裂。 1、分段不加砂壓裂試驗 施工過程中各段破裂顯示明顯，說明雙卡起到了封隔作用 壓裂趾端后工具上提載荷有所增加，且下部封隔器膠筒有破損，說明用常規(guī)尺寸工具進行水平井壓裂施工，確實存在較大風(fēng)險。1、分段不加砂壓裂試驗K344-115封隔器液壓坐封、丟手；液壓坐封、丟手；下入工具上提解封；下入工具上提解封；卡距不受限制，可實卡距不受限制，可實現(xiàn)老井大跨距分段壓現(xiàn)老井大跨距分段壓裂施工裂施

14、工。 2、可取橋塞分段壓裂技術(shù) 第一次：多裂縫第二次：橋塞壓裂第三次：橋塞壓裂序序號號射孔井段射孔井段(m)(m)井段長度井段長度（m m）施工規(guī)模施工規(guī)模m m3 3最高砂比最高砂比% %平均砂比平均砂比% %壓裂液量壓裂液量m m3 312140.0-2132.08.0陶1924.06.71922080.0-2052.527.5陶21+樹321.08.519621769.5-1706.063.5陶23+樹324.013.021331438.0-1425.013.0陶23+樹335.017.0170 朝平朝平1 1井壓裂改造井壓裂改造4 4個層段，除起下工具時在變形點稍個層段，除起下工具時在

15、變形點稍微遇阻外，橋塞坐封、解封及打撈順利。微遇阻外，橋塞坐封、解封及打撈順利。朝平1井壓裂施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計2、可取橋塞分段壓裂技術(shù) 為滿足加砂、降低施工風(fēng)險、降低成本要求，研究應(yīng)用了水平井多段雙卡小直徑壓裂工藝管柱。v封隔器外徑上大、下小（下小于105mm）v控制射孔段長度，保證卡距小于10mv卡距設(shè)置返循環(huán)通道v噴砂口距膠筒距離小(僅200mm)，預(yù)防沉砂 膠筒外徑膠筒外徑(mm)(mm)疲勞疲勞承壓后外徑承壓后外徑(mm)(mm)最大變形最大變形結(jié)果結(jié)果備注備注10410440MPa40MPa5min5min5 5次次下下1091094.804.80合格合格50MPa50MPa未爆未爆3、水

16、平井多段雙卡加砂壓裂首次試驗成功 現(xiàn)場試驗情況及效果現(xiàn)場試驗情況及效果 截至目前，應(yīng)用機械分段壓裂工藝成功壓裂截至目前，應(yīng)用機械分段壓裂工藝成功壓裂1010口井口井4545個層段，并均獲成功。個層段，并均獲成功。一趟管柱最多壓裂一趟管柱最多壓裂3 3段，最大射孔井段段，最大射孔井段1010m m，每，每段最多孔數(shù)段最多孔數(shù)100100孔孔最大卡距最大卡距33m33m單井及單趟管柱最大加砂量單井及單趟管柱最大加砂量90m90m3 3、45m45m3 3最高施工壓力最高施工壓力53.9MPa53.9MPa 2006年12月8日，在利用雙卡小直徑壓裂管柱順利實現(xiàn)上提次壓裂層施工，共加陶粒m3，填補了

17、國內(nèi)空白。 27/8外加厚油管 95mm安全接頭 扶正器 K344-115封隔器 114mm導(dǎo)壓噴砂器 K344-105封隔器導(dǎo)向絲堵 現(xiàn)場施工表明：該工藝可實現(xiàn)3個目的層段壓裂施工，管柱具有，反洗后上提管柱負荷正常，施工簡單，安全。 該井壓后初期日產(chǎn)液該井壓后初期日產(chǎn)液19.5m19.5m3 3，日產(chǎn)油，日產(chǎn)油t t層位層位射孔井段（射孔井段（m m）孔孔數(shù)數(shù)最高施最高施工壓力工壓力MPaMPa施工施工排量排量m m3 3/min/min加砂量加砂量m m3 3最大最大砂比砂比備注備注PP2 21970-1970.71970-1970.77 756563.33.313134242砂堵，反洗后

18、負荷正常砂堵，反洗后負荷正常1890-1890.71890-1890.77 754543.43.416162121上提負荷正常上提負荷正常1807-1807.71807-1807.77 756563.63.613132525上提負荷正常上提負荷正常壓裂壓裂次序次序射開層位射開層位射開井段射開井段(m)(m)層層 厚厚(m)(m)隔層厚度隔層厚度(m)(m)小層小層數(shù)數(shù)射開射開有有效效下下上上( (個個) )1 1P2P23 31634.51634.51640.81640.82.72.70.50.5未射未射7.87.83 32 2P4P41648.61648.61649.41649.40.80.

19、8-7.87.8未未射射1 1施工原理：待上一層裂縫閉合后，利用攜砂膠團封堵已壓開裂縫炮眼，然后對下一目的層進行壓裂施工肇11斜59井 壓裂層段數(shù)據(jù)表4、水平井攜砂膠塞先導(dǎo)性試驗 肇11斜59井壓裂施工曲線肇11斜59(P4)SubtitleDescriptionDate時間 (min)Pump pressure Mpa Rate m3/min Prop conc kg/m3 0.09 12.81 25.54 38.26 50.98 63.71 -0.55 9.72 20.00 30.28 40.55 50.83 -0.04 0.66 1.36 2.06 2.75 3.45 -9.3 167.

20、1 343.5 519.9 696.4 872.8壓裂施工過程：壓裂施工過程：該井共壓裂2層段?？紤]到第一層厚度小，且沒有有效厚度，壓前進行了酸化預(yù)處理，破裂壓力35MPa，瞬時停泵壓力12.31 Mpa，加砂6m3，裂縫延伸壓力3031.7 MPa。4、水平井攜砂膠塞先導(dǎo)性試驗 肇11斜59(P23)SubtitleDescriptionDate時間 (min)Pump pressure Mpa Rate m3/min Prop conc kg/m3 0.12 4.44 8.76 13.08 17.40 21.72 -0.57 9.53 19.64 29.74 39.84 49.95 -0.

21、04 0.59 1.21 1.83 2.45 3.07 -8.9 148.8 306.6 464.3 622.1 779.9壓完第一層后擴散壓力待壓完第一層后擴散壓力待裂縫閉合后，打入攜砂液裂縫閉合后，打入攜砂液膠塞，上提管柱膠塞，上提管柱30m,30m,封隔封隔器坐封后最高泵壓器坐封后最高泵壓48 48 MPaMPa，停車，再次起車，緩慢憋停車，再次起車，緩慢憋壓至壓至43.37 43.37 MPaMPa，第二層壓，第二層壓開開 。壓裂施工分析：壓裂施工分析：從壓裂施工曲線上可以從壓裂施工曲線上可以看出，兩個層的破裂壓力、裂縫延伸壓看出，兩個層的破裂壓力、裂縫延伸壓力、瞬時停泵壓力、濾失量等各項施工力、瞬時停泵壓力、濾失量等各項施工參數(shù)明顯不同，說明壓開的是兩個不同參數(shù)明顯不同，說明壓開的是兩個不同的層位，因此可以確定本次攜砂膠塞分的層位，因此可以確定本次攜砂膠塞分層壓裂是成功的，完成了兩個不同層位層壓裂是成功的，完成了兩個不同層位的壓裂施工。為了進一步加以證實，可的壓裂施工。為了進一步加以證實，可以在該井投產(chǎn)后進行產(chǎn)液剖面測試。以在該井投產(chǎn)后進行產(chǎn)液剖面測試。 4、水平井攜砂膠塞先導(dǎo)性試驗 4、水平井攜砂膠塞壓裂工藝 該井是一口已射孔的老井該井是一口已射孔的老井,04年年1月投產(chǎn)月投產(chǎn),已射開已射開5個層段。個層段。本次選