國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展課件

國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展張士誠(chéng)國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展張士誠(chéng)1新方法水力壓裂診斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定

新工藝清水壓裂及其進(jìn)展新材料高強(qiáng)度超低密度支撐劑（ULW）

主要內(nèi)容國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展主要內(nèi)容國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展2地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？對(duì)進(jìn)一步提高壓裂技術(shù)水平是重要的關(guān)鍵問題之一?。薄⑿路椒ǎ毫言\斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？１、新方法－水力3間接方法直接的近井地帶方法直接的遠(yuǎn)場(chǎng)地帶方法新方法－水力壓裂診斷技術(shù)的方法間接方法直接的近井地帶方法直接的遠(yuǎn)場(chǎng)地帶方法新方法－水力壓裂4間接方法

診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流凈壓力分析油藏描述提供的模擬假設(shè)√√√

√√試井需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力√

√

√生產(chǎn)分析需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力√

√

√

間接方法

可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流凈壓5

診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流放射性示蹤劑探測(cè)深度1”－2”

√√√√

溫度測(cè)井小層巖石的導(dǎo)溫系數(shù)影響結(jié)果

√

HIT對(duì)管柱尺寸改變敏感

√生產(chǎn)測(cè)井只能確定何層生產(chǎn)

√

井眼成像測(cè)井只能由于裸眼井

√√

井下電視用于套管井，有孔眼的部分

√

井徑測(cè)井裸眼井結(jié)果，取決于井眼質(zhì)量

√

近井地帶直接方法幾英尺范圍，察看射孔段的縫高、砂濃度和生產(chǎn)剖面！

可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流放射性示蹤劑探測(cè)深6遠(yuǎn)場(chǎng)直接方法診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流地面傾斜圖像受深度限制√√

⊙⊙⊙周圍井井下傾斜圖像受井距限制⊙⊙√√√√√微地震像圖不可能應(yīng)用與所有地層⊙⊙

⊙√

施工井傾斜儀像圖要用縫高及縫寬計(jì)算縫長(zhǎng)√⊙⊙

能夠被確定數(shù)十到數(shù)百英尺，兩大工具：傾斜儀和微地震圖像可提供宏觀尺寸遠(yuǎn)場(chǎng)直接方法可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流地面傾斜7直接遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷技術(shù)解決的問題：裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)覆蓋整個(gè)目的層？是否都在目的層以內(nèi)？加砂量的砂比是否恰當(dāng)？形成的裂縫尺寸及與模型計(jì)算相比較的結(jié)果如何？產(chǎn)量預(yù)測(cè)情況如何？裂縫長(zhǎng)度與方位是否影響了原設(shè)計(jì)的布井方案？直接遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷技術(shù)解決的問題：裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)8地層中形成裂縫后的巖體位移情況原理水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷方法之一壓裂井井下傾斜儀成象（TWTM）地層中形成裂縫后的巖體位移情況原理水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷方法9可直接測(cè)量水力裂縫縫高與縫寬；可用于不加砂的測(cè)試壓裂和實(shí)際加砂壓裂；壓裂井井下傾斜儀成象技術(shù)與地面傾斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高

六個(gè)數(shù)量級(jí)的強(qiáng)信號(hào)。特點(diǎn)新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWTM）可直接測(cè)量水力裂縫縫高與縫寬；特點(diǎn)新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂10壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（111/16”

—27/8”）多達(dá)20個(gè)的傾斜儀，依據(jù)射孔段長(zhǎng)度與可能的縫高，傾斜儀的布距約20—80英尺，用5/16”的細(xì)電纜將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)，傳遞到地面?？蓪A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(nèi)紊流及支撐劑騷動(dòng)所產(chǎn)生的噪音或?qū)A斜儀的損傷。方法壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（111/16”—211TWTM－應(yīng)用實(shí)例新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWTM）壓裂過程，不同位置傾斜儀測(cè)出的縫高隨時(shí)間的擴(kuò)展傾角反響曲線

TWTM－應(yīng)用實(shí)例新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWT12微地震壓裂成象（MFM）目的－確定裂縫的縫高、縫長(zhǎng)和方位方法－在觀察井井下放入檢波器，監(jiān)測(cè)壓裂過程中產(chǎn)生的地震波應(yīng)用－東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂

砂層埋深：4000米，細(xì)、粉砂與頁(yè)巖互層砂層溫度：126°Ｃ平均孔隙度：6-10％平均滲透率：0.005-0.05毫達(dá)西

新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二微地震壓裂成象（MFM）目的－確定裂縫的縫高、縫長(zhǎng)和方位新13A井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入12個(gè)三分量檢波器新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入12個(gè)三分量檢波器新方法－14A井壓裂過程中的地震平面成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井壓裂過程中的地震平面成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之15A井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷16地點(diǎn)：東得克薩斯卡爾薩杰氣田方法：井下傾斜儀成象

CGU22-09MonitorWellCGU21-10MonitorWellCGU21-09MonitorWellPhase2TreatmentWellPhase1TreatmentWellEast(ft)North(ft)微地震裂縫監(jiān)測(cè)實(shí)例（1997年）地點(diǎn)：東得克薩斯卡爾薩杰氣田方法：井下傾斜儀成象CGU217CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂數(shù)據(jù)表CGU21-09清水壓裂數(shù)據(jù)表2.4kg/m^3線性膠1.75~3.5%砂比3kg/m^3交聯(lián)凍膠1～35％砂比施工參數(shù)及工藝CGU21-10CGU21-092.4kg/m^3線性膠3k18縫高向上延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向下延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！裂縫在產(chǎn)層延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向上延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向下延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！裂縫在產(chǎn)19CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂井測(cè)出縫長(zhǎng)CGU21-09清水壓裂井測(cè)出縫長(zhǎng)東西向相差２～４倍監(jiān)測(cè)結(jié)果－縫長(zhǎng)不對(duì)稱！CGU21-10CGU21-09東西向相差２～４倍監(jiān)測(cè)結(jié)果－20裂縫診斷結(jié)果的作用裂縫模擬結(jié)果與實(shí)際情況不一致的原因①直觀顯示了裂縫的長(zhǎng)度、高度、走向等重要信息②為裂縫模擬提供了標(biāo)定的依據(jù)

①裂縫模擬軟件未經(jīng)與裂縫實(shí)際測(cè)量及凈壓力動(dòng)態(tài)結(jié)果相標(biāo)定②裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實(shí)壓裂幾何尺寸相結(jié)合裂縫診斷結(jié)果的應(yīng)用－標(biāo)定裂縫模型裂縫診斷結(jié)果的作用裂縫模擬結(jié)果與實(shí)際情況不一致的原因①直觀21標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件：接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用TWTM方法）接近觀察到的壓裂過程的凈壓力值保持原有的巖石性質(zhì)對(duì)所有井的裂縫模擬具有相容性新方法－裂縫模型的標(biāo)定滿足：標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件：接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用T22地應(yīng)力剖面測(cè)定－凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)（小型壓裂、地應(yīng)力測(cè)試）地應(yīng)力剖面測(cè)定－凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)（小型壓裂、地應(yīng)力測(cè)試）23施工壓力擬合

－確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數(shù)施工壓力擬合

－確定裂24注意：在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，例如在多層壓裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合應(yīng)力及滲透率差別的控制，并且也受“多層效應(yīng)”的約束。

凈壓力歷史的擬合注意：在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，25實(shí)例分析－常規(guī)縫高與多層縫高擴(kuò)展的差別新方法－裂縫模型的標(biāo)定實(shí)例分析－常規(guī)縫高與多層縫高擴(kuò)展的差別新方法－裂縫模型的標(biāo)定26實(shí)例分析標(biāo)定前標(biāo)定后凈壓力擬合結(jié)果裂縫模型的標(biāo)定實(shí)例分析標(biāo)定前裂縫模型的標(biāo)定27所謂的清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，多數(shù)是用化學(xué)處理劑，如減阻劑、活性劑、防膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常常稱作滑溜水（slickwater-frac)。作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，砂比常為3.5%。用水量多，排量大是它們的共性，至于造縫導(dǎo)流能力的大小與儲(chǔ)層物性有關(guān)。２、新工藝－清水壓裂技術(shù)及其進(jìn)展低滲透油氣藏高效開采的關(guān)鍵：

降低壓裂液對(duì)地層的傷害！降低開采成本！所謂的清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，多數(shù)是用化學(xué)處理28清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程兩個(gè)砂巖地層的應(yīng)用效果對(duì)比清水壓裂對(duì)致密氣藏傷害評(píng)價(jià)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理及適應(yīng)性壓裂液返排監(jiān)測(cè)技術(shù)清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程2970年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行了有規(guī)模的清水壓裂；用大量的清水，每分鐘排量為8—12方，砂比為1.75%，由于砂量及砂比都較低，難以長(zhǎng)期支撐形成的裂縫。

1986至1987年在吉丁斯油田（澳斯汀白堊石灰?guī)r地層）進(jìn)行了清水壓裂，基質(zhì)巖石的滲透率為0.005至0.2毫達(dá)西，地層厚度為50至500英尺。壓裂后，油井從平均日產(chǎn)油0.64方增加至6.4方。壓裂規(guī)模平均2400方清水，排量平均7方，平均用濃度7.5至15%的鹽酸500方。

清水壓裂技術(shù)新進(jìn)展1988年聯(lián)合太平洋能源（UPR）公司在其第一口水平井中也進(jìn)行了清水壓裂，在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。95年以后，廣泛應(yīng)用于裂縫性致密砂巖氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯(lián)合的混合清水壓裂技術(shù)。

70年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行301995年UPR公司－東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地層施工概況：泰勒段砂巖，對(duì)150口井進(jìn)行了250次的清水壓裂儲(chǔ)層情況：滲透率0.001至0.05毫達(dá)西無(wú)論縱向上和橫向上都非常不均質(zhì)，縱向上砂－頁(yè)巖交替，砂層總厚為1000到1500英尺清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例1壓裂工藝：采用大量清水與少量的化學(xué)劑（降阻劑、活性劑、防膨劑等）20/40目的Ottawa砂子，總砂用量在2273公斤到136噸之間砂比3.5%，少數(shù)作業(yè)中使用砂比達(dá)到15%的尾隨支撐劑排量為1.6方到13方，用水量約為64方到3180方，前置液占40%到50%1995年UPR公司－東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地層31棉花谷泰勒砂層A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棉花谷泰勒砂層A氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較新工藝－清32泰勒砂層Ｂ氣藏清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量對(duì)比新工藝－清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層Ｂ氣藏清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量對(duì)比新工藝－清水壓裂與33泰勒砂層C氣田清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量的比較造縫后導(dǎo)流能力不足！所以要根據(jù)地層物性設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流能力、選擇施工工藝新工藝－清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層C氣田清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量的比較造縫后導(dǎo)流能力不足3490年代中期安納達(dá)柯石油公司－東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西爾砂層儲(chǔ)層情況：博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁(yè)巖間夾有細(xì)砂、粉細(xì)泥質(zhì)砂巖的大厚層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6~10%及0.005~0.05毫達(dá)西低滲儲(chǔ)層的含水飽和度為50%，高滲透率儲(chǔ)層為5%

清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2－混合清水壓裂工藝技術(shù)－混合清水壓裂法：在工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)某些儲(chǔ)層清水壓裂導(dǎo)流能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清水造一定的縫長(zhǎng)及縫寬后，繼以硼交鏈的3.6—4.2公斤/方的胍膠壓裂液，帶有20/40、40/70目砂子，從而產(chǎn)生較高導(dǎo)流能力的水力裂縫。90年代中期安納達(dá)柯石油公司－東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西35EXT-4氣井清水壓裂加少量砂子壓后采氣曲線EXT-4氣井清水壓裂加少量砂子壓后采氣曲線36EXT-9氣井清水壓裂加大量砂子壓后采氣曲線EXT-9氣井清水壓裂加大量砂子壓后采氣曲線37EXT-15氣井混合清水壓裂壓后采氣曲線EXT-15氣井混合清水壓裂壓后采氣曲線38研究的目的在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴(kuò)展過程中又毫無(wú)防濾措施，在這樣致密的砂層內(nèi)毛管力自吸現(xiàn)象又嚴(yán)重地存在；同時(shí)考慮到泵入水在裂縫擴(kuò)展過程中，也會(huì)受到應(yīng)力依賴的滲透率的影響。所以采用數(shù)值模擬方法研究這些因素對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。清水壓裂對(duì)致密砂巖地層傷害評(píng)價(jià)研究的目的在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓裂，39壓裂施工及監(jiān)測(cè)情況滑溜水1590方40/70目涂層砂（RCS）50方

平均排量12方

井口平均作業(yè)壓力53MPa微地震成象監(jiān)測(cè)

有效厚度：169ft孔隙度：8.89%水平滲透率：0.0297md垂向滲透率：0.00297md新工藝－清水壓裂中水鎖及巖石物性應(yīng)力依賴性的影響壓裂施工及監(jiān)測(cè)情況滑溜水1590方有效厚度：169f40采用油藏—地質(zhì)力學(xué)—壓裂模擬的綜合模型進(jìn)行擬合，擬合時(shí)的限制條件如下：壓裂壓力約在81~84.5MPa之間;裂縫微震成像的半長(zhǎng)約為106—137米，垂直于縫的寬度很大（每邊可達(dá)15米－－地層變形的范圍?。?返排期間水產(chǎn)量遞減很快，到生產(chǎn)晚期基本為常數(shù);不穩(wěn)定試井得出的縫長(zhǎng)較短，縫導(dǎo)流能力約為1.52~3dc.cm。

研究方法－數(shù)值模擬方法（地層－裂縫模型，單相與氣水兩相）采用油藏—地質(zhì)力學(xué)—壓裂模擬的綜合模型進(jìn)行擬合，擬合41擬合時(shí)的計(jì)算參數(shù)1滲透率：0.03－0.0107md2導(dǎo)流能力：1.52dc.cm3填砂縫長(zhǎng)：67m壓裂作業(yè)擬合結(jié)果擬合時(shí)的計(jì)算參數(shù)壓裂作業(yè)擬合結(jié)果42QgQw排液與生產(chǎn)時(shí)間的擬合QgQw排液與生產(chǎn)時(shí)間的擬合43停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)到了15英尺停泵時(shí)刻裂縫壁面附近地層含水飽和度分布停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)到了15英尺停泵時(shí)刻裂縫壁面附近地層含水飽和44平均進(jìn)水深度5-10英尺停泵時(shí)井筒附近地層含水飽和度分布平均進(jìn)水深度停泵時(shí)井筒附近地層含水飽和度分布45水侵入?yún)^(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(guān)，并受控于隨應(yīng)力而變化的滲透率。生產(chǎn)10天后裂縫附近地層含水飽和度的分布水侵入?yún)^(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46水鎖和水相滲透率對(duì)產(chǎn)量影響單相氣與氣水兩相流對(duì)產(chǎn)量影響不大！因此，水鎖影響并不大！水鎖和水相滲透率對(duì)產(chǎn)量影響單相氣與氣水兩相流對(duì)產(chǎn)量影響不大！47滲透率傷害（粘土膨脹、堵塞等）對(duì)產(chǎn)量影響裂縫附近地層滲透率降低2％，產(chǎn)量降低10～15％！因此，清水壓裂也應(yīng)針對(duì)性地選擇添加劑，以減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害！滲透率傷害（粘土膨脹、堵塞等）對(duì)產(chǎn)量影響裂縫附近地層滲透率降48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(dǎo)流能力，對(duì)低滲儲(chǔ)層來(lái)說已經(jīng)足夠了。這種情況已在實(shí)驗(yàn)室中觀察到。

常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導(dǎo)流能力受殘?jiān)鼈Φ扔兴档?，清水壓裂基本上不存在不易排液的問題。

清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細(xì)的天然裂縫中，擴(kuò)大了滲濾面積。壓裂過程中巖石脫落下來(lái)的碎屑（特別是在頁(yè)巖地層中）它們可能形成“自撐”式的支撐劑。清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理－常規(guī)解釋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49認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不重合并出現(xiàn)許多粗糙泡體表面，由于存在剪切滑移，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(xiàn)象可以發(fā)生在水力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。

剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－基本假設(shè)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理－新解釋認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不重合50剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－物理過程當(dāng)裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓力后，即發(fā)生“滑移”破壞，兩個(gè)裂縫粗糙面的滑動(dòng)，使垂直于縫面的縫隙膨脹。停泵后，張開了的粗糙面使它們不能再滑回到原來(lái)的位置，從而剪切膨脹的裂縫滲透率得到保持。

剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－物理過程當(dāng)裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓51清水壓裂在這種情況下的成功與否，取決于是否存在著有利的天然裂縫系統(tǒng)以及它們對(duì)壓力及原有的就地應(yīng)力的響應(yīng)程度。質(zhì)地強(qiáng)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(dǎo)流能力的耦合性，清水壓裂適用（裂縫性致密砂巖、灰?guī)r地層等）；強(qiáng)度較弱的巖石如泥質(zhì)砂巖就不適合清水壓裂；儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)狀分布及流體流動(dòng)過程都可以用以評(píng)價(jià)是否應(yīng)該采用清水壓裂。清水壓裂增產(chǎn)的適應(yīng)性清水壓裂在這種情況下的成功與否，取決于是否存52由于清水壓裂可免去制備凍膠所消耗的化學(xué)劑量，包括成膠劑、交鏈劑與破膠劑，不含殘?jiān)?，不?huì)堵塞地層；減少了砂（支撐劑）的用量及運(yùn)砂的費(fèi)用所以

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(fèi)用40%—60%。對(duì)于那些滲透率很低的邊際油氣田，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，增加動(dòng)用儲(chǔ)量的有效途徑。

清水壓裂技術(shù)－結(jié)論由于清水壓裂清水壓裂技術(shù)－結(jié)論53

１、記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)出水的影響很大。２、計(jì)量排液中的聚合物濃度，此方法操作上非常復(fù)雜，測(cè)試結(jié)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(jì)算方面，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)。

３、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(jì)算水的回采率。此方法同樣受縫中濾失的影響。壓裂液排液或回排的監(jiān)測(cè)常規(guī)方法返排率？１、記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)出水的影響很大。壓54問題獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個(gè)作業(yè)過程中的情況。有時(shí)返排率很高，但壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)很差?。ㄍ亲詈笞⑷氲囊欢我后w未排出堵塞了裂縫?。?？問題獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓裂液段中得到，是籠55特點(diǎn)：示蹤劑具有獨(dú)特性質(zhì)，各不相同：它們彼此不起反應(yīng)，與巖層或金屬管類也沒有化學(xué)反應(yīng)；不隨時(shí)間或溫度的變化而發(fā)生降解，示蹤劑在極低濃度（50ppt）下仍可被察覺。無(wú)論在運(yùn)輸、泵入或廢棄時(shí)，都是安全的。易溶于水，濾失后也不會(huì)濃集。性質(zhì)各異的壓裂用化學(xué)示蹤劑（CFT）壓裂液排液或回排的監(jiān)測(cè)新方法方法：在泵的低壓部分注入，濃度是1ppm。壓裂后返排每隔15分鐘采樣一次一直到有天然氣突破，可以分析到樣品中1ppb的含量。由于分層分液段泵入性質(zhì)獨(dú)特的CFT，可用物質(zhì)平衡方法計(jì)算分層，分液段回排效率，從而獲得每口井的回排效率。

特點(diǎn)：性質(zhì)各異的壓裂用化學(xué)示蹤劑（CFT）壓裂液排液或回排的56一是井底附近

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。當(dāng)作業(yè)井回排時(shí)，井底附近濾失液先排出來(lái)。二是從裂縫端部

當(dāng)井筒附近的滲透率低或沒有濾失時(shí)，前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。

壓裂液的兩種回排類型一是井底附近壓裂液的兩種回排類型57常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以看作全懸浮液，靠粘度和排量攜砂，液段和支撐劑分布密切，最后注入的最先回排?。ㄊ芷颇z劑的影響）滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后液體在砂堤形成漩渦流，使先后加入的液段混合在一起，在相同的時(shí)間以相同的濃度排出！常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以看作全懸浮液，58博西爾砂層凍膠壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用－凍膠博西爾砂層凍膠壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用－凍膠59博西爾砂層滑溜水基清水壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用－清水博西爾砂層滑溜水基清水壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用60高密度支撐劑材料強(qiáng)度的提高，密度也隨著加大，顆粒密度的增加，直接導(dǎo)致了輸砂的難度，也很難做到在水力裂縫內(nèi)均勻的布砂。沉降速度過快，也會(huì)導(dǎo)致壓裂過程中在地層中出現(xiàn)橋堵。

低密度低密度支撐劑能夠在低排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支撐劑的機(jī)會(huì)，降低支撐劑密度還可以減少配制壓裂液系統(tǒng)的復(fù)雜性從而減少了對(duì)填砂裂縫的傷害。高強(qiáng)度超低密度支撐劑－ULW３、新材料－高強(qiáng)度超低密度支撐劑高密度低密度高強(qiáng)度超低密度支撐劑－ULW３、新材料－高強(qiáng)度超61美國(guó)BJ服務(wù)公司?2003年?兩種ULW支撐劑ULW1.25支撐劑－被樹脂浸透并涂層的化學(xué)改性核桃殼ULW1.75支撐劑－樹脂涂層的多孔陶粒新材料－高強(qiáng)度超低密度支撐劑ULW美國(guó)BJ服務(wù)公司?2003年?兩種ULW支撐劑新材料－高強(qiáng)度62ULW1.25支撐劑－化學(xué)改性核桃殼ULW1.25支撐劑－化學(xué)改性核桃殼63ULW1.75支撐劑－樹脂涂層的多孔陶粒ULW1.75支撐劑－樹脂涂層的多孔陶粒64新材料－ULW1.25支撐劑制作工序：

先將粒徑比較接近的核桃殼微粒（20/30目）用強(qiáng)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(xiàn)今用的涂層砂的工藝相似。主要特點(diǎn)：視密度為0.85克/毫升(是石英砂的一半)79攝氏度下能承受41.4MPa的閉合應(yīng)力，溫度升高則強(qiáng)度降低，107°Ｃ時(shí)僅為27.6MPa；可破碎到任意API（泰勒網(wǎng)目）的大小，6－100目。新材料－ULW1.25支撐劑制作工序：主要特點(diǎn)：65新材料－ULW1.75支撐劑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（LWP）相似，二者性能也比較接近，密度有較大的差別。ULW的密度約在1.75到1.9克/毫升之間，與制造過程中控制顆粒的孔隙度有關(guān)。涂層的多孔陶粒，一方面增加了它的強(qiáng)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保持了低密度的特點(diǎn)。新材料－ULW1.75支撐劑為樹脂涂層的多孔陶粒，制66經(jīng)1#樹脂處理后，產(chǎn)生了共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，不僅增加了顆粒變形尺寸的能力，并且提高了抗壓強(qiáng)度。

用2#樹脂處理后，由于產(chǎn)生了巨大的共價(jià)鍵力及在核桃殼基質(zhì)內(nèi)聚合物鏈間交混的,所以顆粒的強(qiáng)度達(dá)到最大值。新材料－ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)經(jīng)1#樹脂處理后，產(chǎn)生了共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，不僅增加了顆粒變形尺寸的67天然核桃殼、超低密核桃殼支撐劑的滲透率和導(dǎo)流能力隨閉合壓力變化的曲線溫度：66攝氏度鋪砂濃度：4.88公斤/平方米砂粒徑：20/40滲透率、導(dǎo)流能力與閉合壓力的關(guān)系ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)天然核桃殼、超低密核桃殼支撐劑的滲透率和導(dǎo)流能力隨閉合壓力變68溫度：135攝氏度鋪砂濃度：9.76公斤/平方米(Ottawa砂與經(jīng)濟(jì)陶粒)6.83公斤/平方米(涂層與未涂層超低密支撐劑)涂層與未涂層超低密支撐劑及標(biāo)準(zhǔn)Ottawa砂、經(jīng)濟(jì)陶粒的滲透率與閉合應(yīng)力的關(guān)系滲透率、導(dǎo)流能力與閉合壓力的關(guān)系ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)溫度：135攝氏度鋪砂濃度：9.76公斤/平方米(Ot69ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)靜態(tài)沉降ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)靜態(tài)沉降70動(dòng)態(tài)沉降動(dòng)態(tài)沉降71ULW支撐劑性能評(píng)價(jià)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)支撐劑的平衡高度與水平流速的關(guān)系支撐劑（20/40）Ottawa砂、ULW1.25、ULW1.75液體（7cp）添加有聚丙稀酰胺降阻劑的水溶液（滑溜水）

濃度（kg/m3）120（砂）60（超低密支撐劑）0.19m^3/min0.03785m^3/min0.095m^3/minULW支撐劑性能評(píng)價(jià)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)支撐劑的平衡高度與水平流速的關(guān)系72壓裂條件地點(diǎn)美國(guó)德州某氣田氣藏埋深2484米閉合壓力35.2MPa層厚40米滑溜水738.2方排量12方／分支撐劑Ottawa砂、ULW1.25模擬結(jié)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，所以支撐長(zhǎng)度也比壓裂長(zhǎng)度短很多。ULW1.25支撐劑則均勻地分布在裂縫內(nèi)，改善了縫的支撐長(zhǎng)度，從而無(wú)論在長(zhǎng)度上還是縱向上都改善了導(dǎo)流能力。目前測(cè)得的井初產(chǎn)能力為每日56677方，后來(lái)穩(wěn)定在45340方。ULW支撐劑應(yīng)用實(shí)例地點(diǎn)美國(guó)德州某氣田氣藏埋深2484米閉合壓力35.273Ottawa砂支撐裂縫模擬結(jié)果Ottawa砂28077kg，基本沉入底層！Ottawa砂支撐裂縫模擬結(jié)果Ottawa砂28077kg，74ULW1.7支撐劑支撐裂縫模擬結(jié)果28835kg支撐劑基本在產(chǎn)層內(nèi)！ULW1.7支撐劑支撐裂縫模擬結(jié)果28835kg支撐劑基本在75國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展張士誠(chéng)國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展張士誠(chéng)76新方法水力壓裂診斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定

新工藝清水壓裂及其進(jìn)展新材料高強(qiáng)度超低密度支撐劑（ULW）

主要內(nèi)容國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展主要內(nèi)容國(guó)外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展77地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？對(duì)進(jìn)一步提高壓裂技術(shù)水平是重要的關(guān)鍵問題之一！１、新方法－水力壓裂診斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？１、新方法－水力78間接方法直接的近井地帶方法直接的遠(yuǎn)場(chǎng)地帶方法新方法－水力壓裂診斷技術(shù)的方法間接方法直接的近井地帶方法直接的遠(yuǎn)場(chǎng)地帶方法新方法－水力壓裂79間接方法

診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流凈壓力分析油藏描述提供的模擬假設(shè)√√√

√√試井需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力√

√

√生產(chǎn)分析需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力√

√

√

間接方法

可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流凈壓80

診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流放射性示蹤劑探測(cè)深度1”－2”

√√√√

溫度測(cè)井小層巖石的導(dǎo)溫系數(shù)影響結(jié)果

√

HIT對(duì)管柱尺寸改變敏感

√生產(chǎn)測(cè)井只能確定何層生產(chǎn)

√

井眼成像測(cè)井只能由于裸眼井

√√

井下電視用于套管井，有孔眼的部分

√

井徑測(cè)井裸眼井結(jié)果，取決于井眼質(zhì)量

√

近井地帶直接方法幾英尺范圍，察看射孔段的縫高、砂濃度和生產(chǎn)剖面！

可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流放射性示蹤劑探測(cè)深81遠(yuǎn)場(chǎng)直接方法診斷方法主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流地面傾斜圖像受深度限制√√

⊙⊙⊙周圍井井下傾斜圖像受井距限制⊙⊙√√√√√微地震像圖不可能應(yīng)用與所有地層⊙⊙

⊙√

施工井傾斜儀像圖要用縫高及縫寬計(jì)算縫長(zhǎng)√⊙⊙

能夠被確定數(shù)十到數(shù)百英尺，兩大工具：傾斜儀和微地震圖像可提供宏觀尺寸遠(yuǎn)場(chǎng)直接方法可能估計(jì)項(xiàng)目長(zhǎng)度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流地面傾斜82直接遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷技術(shù)解決的問題：裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)覆蓋整個(gè)目的層？是否都在目的層以內(nèi)？加砂量的砂比是否恰當(dāng)？形成的裂縫尺寸及與模型計(jì)算相比較的結(jié)果如何？產(chǎn)量預(yù)測(cè)情況如何？裂縫長(zhǎng)度與方位是否影響了原設(shè)計(jì)的布井方案？直接遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷技術(shù)解決的問題：裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)83地層中形成裂縫后的巖體位移情況原理水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷方法之一壓裂井井下傾斜儀成象（TWTM）地層中形成裂縫后的巖體位移情況原理水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫診斷方法84可直接測(cè)量水力裂縫縫高與縫寬；可用于不加砂的測(cè)試壓裂和實(shí)際加砂壓裂；壓裂井井下傾斜儀成象技術(shù)與地面傾斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高

六個(gè)數(shù)量級(jí)的強(qiáng)信號(hào)。特點(diǎn)新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWTM）可直接測(cè)量水力裂縫縫高與縫寬；特點(diǎn)新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂85壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（111/16”

—27/8”）多達(dá)20個(gè)的傾斜儀，依據(jù)射孔段長(zhǎng)度與可能的縫高，傾斜儀的布距約20—80英尺，用5/16”的細(xì)電纜將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)，傳遞到地面?？蓪A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(nèi)紊流及支撐劑騷動(dòng)所產(chǎn)生的噪音或?qū)A斜儀的損傷。方法壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（111/16”—286TWTM－應(yīng)用實(shí)例新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWTM）壓裂過程，不同位置傾斜儀測(cè)出的縫高隨時(shí)間的擴(kuò)展傾角反響曲線

TWTM－應(yīng)用實(shí)例新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之一（TWT87微地震壓裂成象（MFM）目的－確定裂縫的縫高、縫長(zhǎng)和方位方法－在觀察井井下放入檢波器，監(jiān)測(cè)壓裂過程中產(chǎn)生的地震波應(yīng)用－東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂

砂層埋深：4000米，細(xì)、粉砂與頁(yè)巖互層砂層溫度：126°Ｃ平均孔隙度：6-10％平均滲透率：0.005-0.05毫達(dá)西

新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二微地震壓裂成象（MFM）目的－確定裂縫的縫高、縫長(zhǎng)和方位新88A井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入12個(gè)三分量檢波器新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入12個(gè)三分量檢波器新方法－89A井壓裂過程中的地震平面成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井壓裂過程中的地震平面成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之90A井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷方法之二（MFM）A井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法－水力壓裂遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫斷91地點(diǎn)：東得克薩斯卡爾薩杰氣田方法：井下傾斜儀成象

CGU22-09MonitorWellCGU21-10MonitorWellCGU21-09MonitorWellPhase2TreatmentWellPhase1TreatmentWellEast(ft)North(ft)微地震裂縫監(jiān)測(cè)實(shí)例（1997年）地點(diǎn)：東得克薩斯卡爾薩杰氣田方法：井下傾斜儀成象CGU292CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂數(shù)據(jù)表CGU21-09清水壓裂數(shù)據(jù)表2.4kg/m^3線性膠1.75~3.5%砂比3kg/m^3交聯(lián)凍膠1～35％砂比施工參數(shù)及工藝CGU21-10CGU21-092.4kg/m^3線性膠3k93縫高向上延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向下延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！裂縫在產(chǎn)層延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向上延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！縫高向下延伸，縫長(zhǎng)不對(duì)稱！裂縫在產(chǎn)94CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂井測(cè)出縫長(zhǎng)CGU21-09清水壓裂井測(cè)出縫長(zhǎng)東西向相差２～４倍監(jiān)測(cè)結(jié)果－縫長(zhǎng)不對(duì)稱！CGU21-10CGU21-09東西向相差２～４倍監(jiān)測(cè)結(jié)果－95裂縫診斷結(jié)果的作用裂縫模擬結(jié)果與實(shí)際情況不一致的原因①直觀顯示了裂縫的長(zhǎng)度、高度、走向等重要信息②為裂縫模擬提供了標(biāo)定的依據(jù)

①裂縫模擬軟件未經(jīng)與裂縫實(shí)際測(cè)量及凈壓力動(dòng)態(tài)結(jié)果相標(biāo)定②裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實(shí)壓裂幾何尺寸相結(jié)合裂縫診斷結(jié)果的應(yīng)用－標(biāo)定裂縫模型裂縫診斷結(jié)果的作用裂縫模擬結(jié)果與實(shí)際情況不一致的原因①直觀96標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件：接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用TWTM方法）接近觀察到的壓裂過程的凈壓力值保持原有的巖石性質(zhì)對(duì)所有井的裂縫模擬具有相容性新方法－裂縫模型的標(biāo)定滿足：標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件：接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用T97地應(yīng)力剖面測(cè)定－凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)（小型壓裂、地應(yīng)力測(cè)試）地應(yīng)力剖面測(cè)定－凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)（小型壓裂、地應(yīng)力測(cè)試）98施工壓力擬合

－確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數(shù)施工壓力擬合

－確定裂99注意：在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，例如在多層壓裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合應(yīng)力及滲透率差別的控制，并且也受“多層效應(yīng)”的約束。

凈壓力歷史的擬合注意：在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，100實(shí)例分析－常規(guī)縫高與多層縫高擴(kuò)展的差別新方法－裂縫模型的標(biāo)定實(shí)例分析－常規(guī)縫高與多層縫高擴(kuò)展的差別新方法－裂縫模型的標(biāo)定101實(shí)例分析標(biāo)定前標(biāo)定后凈壓力擬合結(jié)果裂縫模型的標(biāo)定實(shí)例分析標(biāo)定前裂縫模型的標(biāo)定102所謂的清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，多數(shù)是用化學(xué)處理劑，如減阻劑、活性劑、防膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常常稱作滑溜水（slickwater-frac)。作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，砂比常為3.5%。用水量多，排量大是它們的共性，至于造縫導(dǎo)流能力的大小與儲(chǔ)層物性有關(guān)。２、新工藝－清水壓裂技術(shù)及其進(jìn)展低滲透油氣藏高效開采的關(guān)鍵：

降低壓裂液對(duì)地層的傷害！降低開采成本！所謂的清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，多數(shù)是用化學(xué)處理103清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程兩個(gè)砂巖地層的應(yīng)用效果對(duì)比清水壓裂對(duì)致密氣藏傷害評(píng)價(jià)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理及適應(yīng)性壓裂液返排監(jiān)測(cè)技術(shù)清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程10470年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行了有規(guī)模的清水壓裂；用大量的清水，每分鐘排量為8—12方，砂比為1.75%，由于砂量及砂比都較低，難以長(zhǎng)期支撐形成的裂縫。

1986至1987年在吉丁斯油田（澳斯汀白堊石灰?guī)r地層）進(jìn)行了清水壓裂，基質(zhì)巖石的滲透率為0.005至0.2毫達(dá)西，地層厚度為50至500英尺。壓裂后，油井從平均日產(chǎn)油0.64方增加至6.4方。壓裂規(guī)模平均2400方清水，排量平均7方，平均用濃度7.5至15%的鹽酸500方。

清水壓裂技術(shù)新進(jìn)展1988年聯(lián)合太平洋能源（UPR）公司在其第一口水平井中也進(jìn)行了清水壓裂，在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。95年以后，廣泛應(yīng)用于裂縫性致密砂巖氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯(lián)合的混合清水壓裂技術(shù)。

70年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行1051995年UPR公司－東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地層施工概況：泰勒段砂巖，對(duì)150口井進(jìn)行了250次的清水壓裂儲(chǔ)層情況：滲透率0.001至0.05毫達(dá)西無(wú)論縱向上和橫向上都非常不均質(zhì)，縱向上砂－頁(yè)巖交替，砂層總厚為1000到1500英尺清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例1壓裂工藝：采用大量清水與少量的化學(xué)劑（降阻劑、活性劑、防膨劑等）20/40目的Ottawa砂子，總砂用量在2273公斤到136噸之間砂比3.5%，少數(shù)作業(yè)中使用砂比達(dá)到15%的尾隨支撐劑排量為1.6方到13方，用水量約為64方到3180方，前置液占40%到50%1995年UPR公司－東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地層106棉花谷泰勒砂層A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棉花谷泰勒砂層A氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較新工藝－清107泰勒砂層Ｂ氣藏清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量對(duì)比新工藝－清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層Ｂ氣藏清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量對(duì)比新工藝－清水壓裂與108泰勒砂層C氣田清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量的比較造縫后導(dǎo)流能力不足！所以要根據(jù)地層物性設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流能力、選擇施工工藝新工藝－清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層C氣田清水壓裂與常規(guī)壓裂產(chǎn)量的比較造縫后導(dǎo)流能力不足10990年代中期安納達(dá)柯石油公司－東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西爾砂層儲(chǔ)層情況：博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁(yè)巖間夾有細(xì)砂、粉細(xì)泥質(zhì)砂巖的大厚層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6~10%及0.005~0.05毫達(dá)西低滲儲(chǔ)層的含水飽和度為50%，高滲透率儲(chǔ)層為5%

清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2－混合清水壓裂工藝技術(shù)－混合清水壓裂法：在工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)某些儲(chǔ)層清水壓裂導(dǎo)流能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清水造一定的縫長(zhǎng)及縫寬后，繼以硼交鏈的3.6—4.2公斤/方的胍膠壓裂液，帶有20/40、40/70目砂子，從而產(chǎn)生較高導(dǎo)流能力的水力裂縫。90年代中期安納達(dá)柯石油公司－東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西110EXT-4氣井清水壓裂加少量砂子壓后采氣曲線EXT-4氣井清水壓裂加少量砂子壓后采氣曲線111EXT-9氣井清水壓裂加大量砂子壓后采氣曲線EXT-9氣井清水壓裂加大量砂子壓后采氣曲線112EXT-15氣井混合清水壓裂壓后采氣曲線EXT-15氣井混合清水壓裂壓后采氣曲線113研究的目的在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴(kuò)展過程中又毫無(wú)防濾措施，在這樣致密的砂層內(nèi)毛管力自吸現(xiàn)象又嚴(yán)重地存在；同時(shí)考慮到泵入水在裂縫擴(kuò)展過程中，也會(huì)受到應(yīng)力依賴的滲透率的影響。所以采用數(shù)值模擬方法研究這些因素對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。清水壓裂對(duì)致密砂巖地層傷害評(píng)價(jià)研究的目的在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓裂，114壓裂施工及監(jiān)測(cè)情況滑溜水1590方40/70目涂層砂（RCS）50方

平均排量12方

井口平均作業(yè)壓力53MPa微地震成象監(jiān)測(cè)

有效厚度：169ft孔隙度：8.89%水平滲透率：0.0297md垂向滲透率：0.00297md新工藝－清水壓裂中水鎖及巖石物性應(yīng)力依賴性的影響壓裂施工及監(jiān)測(cè)情況滑溜水1590方有效厚度：169f115采用油藏—地質(zhì)力學(xué)—壓裂模擬的綜合模型進(jìn)行擬合，擬合時(shí)的限制條件如下：壓裂壓力約在81~84.5MPa之間;裂縫微震成像的半長(zhǎng)約為106—137米，垂直于縫的寬度很大（每邊可達(dá)15米－－地層變形的范圍！）;返排期間水產(chǎn)量遞減很快，到生產(chǎn)晚期基本為常數(shù);不穩(wěn)定試井得出的縫長(zhǎng)較短，縫導(dǎo)流能力約為1.52~3dc.cm。

研究方法－數(shù)值模擬方法（地層－裂縫模型，單相與氣水兩相）采用油藏—地質(zhì)力學(xué)—壓裂模擬的綜合模型進(jìn)行擬合，擬合116擬合時(shí)的計(jì)算參數(shù)1滲透率：0.03－0.0107md2導(dǎo)流能力：1.52dc.cm3填砂縫長(zhǎng)：67m壓裂作業(yè)擬合結(jié)果擬合時(shí)的計(jì)算參數(shù)壓裂作業(yè)擬合結(jié)果117QgQw排液與生產(chǎn)時(shí)間的擬合QgQw排液與生產(chǎn)時(shí)間的擬合118停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)到了15英尺停泵時(shí)刻裂縫壁面附近地層含水飽和度分布停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)到了15英尺停泵時(shí)刻裂縫壁面附近地層含水飽和119平均進(jìn)水深度5-10英尺停泵時(shí)井筒附近地層含水飽和度分布平均進(jìn)水深度停泵時(shí)井筒附近地層含水飽和度分布120水侵入?yún)^(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(guān)，并受控于隨應(yīng)力而變化的滲透率。生產(chǎn)10天后裂縫附近地層含水飽和度的分布水侵入?yún)^(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121水鎖和水相滲透率對(duì)產(chǎn)量影響單相氣與氣水兩相流對(duì)產(chǎn)量影響不大！因此，水鎖影響并不大！水鎖和水相滲透率對(duì)產(chǎn)量影響單相氣與氣水兩相流對(duì)產(chǎn)量影響不大！122滲透率傷害（粘土膨脹、堵塞等）對(duì)產(chǎn)量影響裂縫附近地層滲透率降低2％，產(chǎn)量降低10～15％！因此，清水壓裂也應(yīng)針對(duì)性地選擇添加劑，以減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害！滲透率傷害（粘土膨脹、堵塞等）對(duì)產(chǎn)量影響裂縫附近地層滲透率降123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(dǎo)流能力，對(duì)低滲儲(chǔ)層來(lái)說已經(jīng)足夠了。這種情況已在實(shí)驗(yàn)室中觀察到。

常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導(dǎo)流能力受殘?jiān)鼈Φ扔兴档?，清水壓裂基本上不存在不易排液的問題。

清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細(xì)的天然裂縫中，擴(kuò)大了滲濾面積。壓裂過程中巖石脫落下來(lái)的碎屑（特別是在頁(yè)巖地層中）它們可能形成“自撐”式的支撐劑。清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理－常規(guī)解釋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124認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不重合并出現(xiàn)許多粗糙泡體表面，由于存在剪切滑移，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(xiàn)象可以發(fā)生在水力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。

剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－基本假設(shè)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理－新解釋認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不重合125剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－物理過程當(dāng)裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓力后，即發(fā)生“滑移”破壞，兩個(gè)裂縫粗糙面的滑動(dòng)，使垂直于縫面的縫隙膨脹。停泵后，張開了的粗糙面使它們不能再滑回到原來(lái)的位置，從而剪切膨脹的裂縫滲透率得到保持。

剪切膨脹擴(kuò)展裂縫－物理過程當(dāng)裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓126清水壓裂在這種情況下的成功與否，取決于是否存在著有利的天然裂縫系統(tǒng)以及它們對(duì)壓力及原有的就地應(yīng)力的響應(yīng)程度。質(zhì)地強(qiáng)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(dǎo)流能力的耦合性，清水壓裂適用（裂縫性致密砂巖、灰?guī)r地層等）；強(qiáng)度較弱的巖石如泥質(zhì)砂巖就不適合清水壓裂；儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)狀分布及流體流動(dòng)過程都可以用以評(píng)價(jià)是否應(yīng)該采用清水壓裂。清水壓裂增產(chǎn)的適應(yīng)性清水壓裂在這種情況下的成功與否，取決于是否存127由于清水壓裂可免去制備凍膠所消耗的化學(xué)劑量，包括成膠劑、交鏈劑與破膠劑，不含殘?jiān)?，不?huì)堵塞地層；減少了砂（支撐劑）的用量及運(yùn)砂的費(fèi)用所以

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(fèi)用40%—60%。對(duì)于那些滲透率很低的邊際油氣田，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，增加動(dòng)用儲(chǔ)量的有效途徑。

清水壓裂技術(shù)－結(jié)論由于清水壓裂清水壓裂技術(shù)－結(jié)論128

１、記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)出水的影響很大。２、計(jì)量排液中的聚合物濃度，此方法操作上非常復(fù)雜，測(cè)試結(jié)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(jì)算方面，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)。

３、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(jì)算水的回采率。此方法同樣受縫中濾失的影響。壓裂液排液或回排的監(jiān)測(cè)常規(guī)方法返排率？１、記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)出水的影響很大。壓129問題獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個(gè)作業(yè)過程中的情況。有時(shí)返排率很高，但壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)很差?。ㄍ亲詈笞⑷氲囊欢我后w未排出堵塞了裂縫！）？問題獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓裂液段中得到，是籠130特點(diǎn)：示蹤劑具有獨(dú)特性質(zhì)，各不相同：它們彼此不起反應(yīng)，與巖層或金屬管類也沒有化學(xué)反應(yīng)；不隨時(shí)間或溫度的變化而發(fā)生降解，示蹤劑在極低濃度（50ppt）下仍可被察覺。無(wú)論在運(yùn)輸、泵入或廢棄時(shí)，都是安全的。易溶于水，濾失后也不會(huì)濃集。性質(zhì)各異的壓裂用化學(xué)示蹤劑（CFT）壓裂液排液或回排的監(jiān)測(cè)新方法方法：在泵的低壓部分注入，濃度是1ppm。壓裂后返排每隔15分鐘采樣一次一直到有天然氣突破，可以分析到樣品中1ppb的含量。由于分層分液段泵入性質(zhì)獨(dú)特的CFT，可用物質(zhì)平衡方法計(jì)算分層，分液段回排效率，從而獲得每口井的回排效率。

特點(diǎn)：性質(zhì)各異的壓裂用化學(xué)示蹤劑（CFT）壓裂液排液或回排的131一是井底附近

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。當(dāng)作業(yè)井回排時(shí)，井底附近濾失液先排出來(lái)。二是從裂縫端部

當(dāng)井筒附近的滲透率低或沒有濾失時(shí)，前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。

壓裂液的兩種回排類型一是井底附近壓裂液的兩種回排類型132常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以看作全懸浮液，靠粘度和排量攜砂，液段和支撐劑分布密切，最后注入的最先回排?。ㄊ芷颇z劑的影響）滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后液體在砂堤形成漩渦流，使先后加入的液段混合在一起，在相同的時(shí)間以相同的濃度排出！常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以看作全懸浮液，133博西爾砂層凍膠壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用－凍膠博西爾砂層凍膠壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用－凍膠134博西爾砂層滑溜水基清水壓裂的回排剖面化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)