低滲透油藏壓裂技術

壓裂技術的進展與應用

國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀匯報提綱我廠壓裂技術取得的主要成果對2010年采油廠壓裂工作的幾點建議

1947年美國第一次水力壓裂，60多年發(fā)展，壓裂技術從理論研究到現(xiàn)場實踐都取得了驚人的進步，壓裂井數(shù)逐年上升。

壓裂液：從原先的原油和清水發(fā)展到目前低、中、高溫系列齊全的優(yōu)質低傷害,且有延遲交聯(lián)作用的胍膠有機硼“雙變”壓裂液體系和清潔壓裂液體系；

支撐劑：從原先的天然石英砂發(fā)展到目前的中、高強度的人造陶粒，并且加砂方式從原先的人工加砂發(fā)展到混砂車連續(xù)加砂。

一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀

壓裂設備：從原先的小功率水泥車發(fā)展到現(xiàn)在的1000型和2000型壓裂車；

單井壓裂施工：從原先的小規(guī)模、低砂液比壓裂作業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在的超大型、高砂液比壓裂作業(yè)；

壓裂應用的領域：從原先的特定的低滲透油氣藏發(fā)展到現(xiàn)在的特低滲和中高滲油氣藏并舉；針對的對象從原先的開發(fā)井（包括生產(chǎn)井和注水井）壓裂拓寬到現(xiàn)在探井壓裂。

壓裂技術：從單項技術到技術系列集成、整體優(yōu)化設計。（增產(chǎn)增注手段、認識評價方法）

一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀序號單位2006年2007年2008年合計1濱南162120572純梁5638591533東辛111112344海洋225河口243128836臨盤3247511307魯明2850791578魯勝3145229勝采

11445510石油開發(fā)42382610611現(xiàn)河77306417112樁西720174413東勝556840163

小計35138144311772006～2008年勝利油田壓裂情況統(tǒng)計

2006年以來，勝利油田實施1177井次，主要集中在現(xiàn)河、魯明公司、東勝、臨盤、石油開發(fā)中心、純梁等幾個單位，施工成功率96%。壓裂施工井數(shù)由06年的351口井上升到08年的443井次，上升近26.2%。目前，勝利油田年平均壓裂400多口，我廠年平均壓裂50口。（一）壓裂液

目前主要有堿性壓裂液、酸性壓裂液和清潔壓裂液等。堿性壓裂液最常用，酸性壓裂液-西南、采油院都已研制和應用，清潔壓裂液有采油院的VES壓裂液低傷害壓裂技術(1)水壓裂技術；(2)清潔壓裂液壓裂技術；(3)清潔泡沫壓裂技術；(4)CO2泡沫壓裂技術（低壓、水敏油藏）；(5)低稠化劑濃度壓裂技術；(6)線性膠與低稠化劑濃度組合技術；(7)活性水、線性膠與低稠化劑濃度復合壓裂技術。

一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀（二）支撐劑序號名稱粒徑,mm陶粒類型顆粒密度g/cm3體積密度g/cm3破碎率45MPa60MPa1成都陶粒0.4～0.8高密3.552.12.076.142宜興陶粒0.4～0.8低密2.871.7110.418.63勝利陶粒0.4～0.8中密3.011.808.354卡博陶粒0.4～0.8低密2.71.504.325圣戈班0.4～0.8低密2.751.604.62序號名稱粒徑,mm導流能力μm2·cm10Mpa20MPa30MPa40MPa50MPa60MPa1成都陶粒0.4～0.81421201018468552宜興陶粒0.4～0.8155122875737233勝利陶粒0.4～0.8174122774828174卡博陶粒0.4～0.8362300263183135905圣戈班0.4～0.835229025317312580壓裂支撐劑的物理參數(shù)根據(jù)國內(nèi)各品牌檢測報告，選定0.4-0.8mm卡博陶粒壓裂用支撐劑。一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀（三）施工規(guī)模施工排量：6.0-7.95m3/min，壓裂液總量：834-863m3，支撐劑量：244-351t，支撐半長：187-347m。

勝利油田加砂規(guī)模最大的一口井是石油開發(fā)中心的義104-1側，設計120m3，實際116m3；我廠加砂規(guī)模最大的是高891-10井，設計：121m3，實際：73m3。一、國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀（四）壓裂技術1、卡封壓裂技術2、機械分層壓裂技術3、限流壓裂技術1、水平井套管限流壓裂2、暫堵砂塞（液體膠塞）分段壓裂3、封隔器分段壓裂4、連續(xù)油管噴射加砂分段壓裂5、定點水力噴射分段壓裂直井壓裂技術水平井壓裂技術壓裂技術直井壓裂技術1、卡封壓裂技術單壓下層管柱1）卡封保護套管籠統(tǒng)壓裂技術（最常用）2）暫堵上層，卡封壓裂下層技術（純化油田4-5組）封隔器：Y531B-115和k344-115Y531B-115采用投球、打壓座封，施工中套管打平衡壓力（10-15MPa）進行壓裂施工。成功率95%以上。2、機械分層壓裂技術QHK111封隔器QHK221封隔器分層壓裂管柱工作原理：下入分層壓裂管柱，座封封隔器，先壓裂下層；壓裂后，進行投球封隔下層，后壓裂上層施工，完成分層壓裂。管柱組合：光油管+Y221封隔器+滑套噴砂器+Y111封隔器+安全閥+壓裂油管?，F(xiàn)場應用：08年我廠在樊151-5井應用并取得成功。直井壓裂技術3、限流壓裂技術多層薄層限流壓裂工藝主要手段：通過控制射孔數(shù)目、孔徑和位置，實現(xiàn)多層段不采取機械分隔同時改造。優(yōu)點：提高了多層壓開程度、節(jié)約壓裂成本，能夠一次壓開100m井段內(nèi)的10個以上小層。適用類型：純梁、濱南、河口等油區(qū)薄互層油藏。13孔/米16孔/米直井壓裂技術1、水平井套管限流壓裂水平井限流法壓裂是利用射孔位置、孔數(shù)數(shù)目的優(yōu)化以及施工參數(shù)的變化實施分段壓裂.分段:依靠各段射孔數(shù)不同產(chǎn)生的節(jié)流壓差進行限流分段。工藝原理施工工藝簡單水平井分段壓裂技術裂縫是否壓開，裂縫數(shù)無法確定；施工受限，易砂堵。缺點優(yōu)點內(nèi)徑76mmN80外加厚油管×2000m厚壁短節(jié)+水力錨+Y211封隔器：2000m（±0.5m）變徑接頭+內(nèi)徑76mmN80油管×20mA點：斜深：3217.17m垂深：3105.00mB點：斜深：3653.55m垂深：3138.50m限流射孔：

3488.5m-3489.0m

6孔

3578.0m-3578.5m

9孔

3646.0m-3646.5m

7孔水平井段長：158m1、水平井套管限流壓裂—現(xiàn)場應用實施了3口井：史127－平1、商75－平1和高89－平1。水平井分段壓裂技術常規(guī)射孔及壓裂，射開一段壓裂一段，建立砂塞后，再射開一段壓裂一段。前兩段采用套管壓裂，最后一段采用油管壓裂。施工結束后沖砂塞合層排液求產(chǎn)。砂塞是施工的關鍵，目前常用的有暫堵砂塞和液體膠塞砂塞兩種。2、暫堵砂塞（液體膠塞）分段壓裂—原理、特點優(yōu)點無井下工具、施工設備簡單，作業(yè)風險低；可簡便的實施洗井沖砂作業(yè)；費用較低缺點(1)對高壓、返吐能力強的地層，砂塞隔離效果差；(2)套管壓裂對套管損傷大；(3)放噴時間長，施工周期長。2、水平井分段壓裂技術工藝原理暫堵劑砂塞油層油層油層暫堵劑砂塞暫堵砂塞分段壓裂示意圖2、水平井分段壓裂技術液體膠塞分段壓裂示意圖2、水平井分段壓裂技術

國內(nèi)外在20世紀90年代初采用該技術，主要用于套管完井的水平井，我廠09年在純75平1井使用該技術取得成功。砂塞：液體膠塞長慶用的較多，我廠采用的是暫堵砂塞。2、暫堵砂塞（液體膠塞）分段壓裂—現(xiàn)場應用純75平1井井身軌跡圖水平井分段壓裂技術3、封隔器分段壓裂（1）封隔器雙卡上提分段壓裂水平井分段壓裂技術

可以一次性射開所有待改造層段，壓裂時利用導壓噴砂封隔器的節(jié)流壓差壓裂管柱,采用上提的方式，一趟管柱完成各層的壓裂。

封隔器外徑上大、下?。ㄏ滦∮?05mm）控制射孔段長度，保證卡距小于10m卡距設置返循環(huán)通道噴砂口距膠筒距離?。▋H200mm），預防沉砂3、封隔器分段壓裂(2）不動管柱多級分段壓裂水平井常規(guī)定點射孔后，依次下入封隔器、滑套等井下分層工具，建立壓差座封封隔器，實施第一段的壓裂，壓裂后投球打開第二段的滑套，實現(xiàn)第二段的壓裂，依次壓裂三段、四段，壓裂后放噴沖砂，起出壓裂管柱。1、安全接頭；2—水力錨；3、5、7--K344封隔器；4、6、8--噴砂器；9—篩管；10—水平井導向器水平井分段壓裂技術封隔器分段壓裂：（1）封隔器雙卡上提分段壓裂（2）不動管柱多級分段壓裂優(yōu)點：可保證多段壓裂的針對性。缺點：工具能否順利通過彎曲段、壓裂后封隔器膠筒收回、管柱砂卡處理等問題仍舊是制約該項技術應用的關鍵。水平井分段壓裂技術施工工藝：從連續(xù)油管進行噴砂射孔，從套管進行加砂壓裂。分段原理:完成一段壓裂后進行填砂分段4、連續(xù)油管噴射加砂分段壓裂—工藝原理、特點施工連續(xù)，施工周期短；不需要封隔器，成功率高；不怕砂堵，可快速沖砂。優(yōu)點缺點對套管損傷大；施工費用較高。水平井分段壓裂技術連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖連續(xù)油管射孔、環(huán)空壓裂示意圖

主要用于陸上多層油氣藏和小井眼的改造，通過27/8in或17/8in連續(xù)油管注入，到2002年底在國外有超過5000口井采油該技術。08年以來在純梁梁8-平1、樊147-平2、樊147-平1三口井應用。（BJ、高原公司）4、連續(xù)油管噴射加砂分段壓裂—現(xiàn)場應用水平井分段壓裂技術5、水力噴射分段壓裂

水力噴射分段壓裂(HJF)是集射孔、壓裂、隔離一體化的增產(chǎn)措施，專用噴射工具產(chǎn)生高速流體穿透套管、巖石，形成孔眼，孔眼底部流體壓力增高，超破裂壓力起裂，造出單一裂縫。

在裸眼、篩管、套管完井的水平井上都可以進行。水力噴射原理水平井分段壓裂技術5、水力噴射分段壓裂用3.5寸油管或連續(xù)油管將專用水力噴射工具輸送到壓裂層段，壓裂一段，回拉拖動工具再壓第二段，依次壓開三段、四段。（1）拖動式水力噴射壓裂技術--哈里伯頓水平井分段壓裂技術工藝缺點關鍵環(huán)節(jié)該不需要留砂塞分隔，減少對儲層的傷害；不需要任何機械分隔裝置，安全可靠；施工周期短.工藝優(yōu)點井口需安裝帶壓作業(yè)設備，若壓完第一段后井口壓力超過10MPa，則需放噴至10MPa以下方可進行第二段壓裂油管加砂壓裂施工中，套管需維持10-15MPa的環(huán)空壓力，同時進行基液補充，壓力的保證和基液量的確定非常關鍵；（1）拖動式水力噴射壓裂技術--哈里伯頓水平井分段壓裂技術（1）拖動式水力噴射壓裂技術--哈里伯頓

2002年7月62口井統(tǒng)計，裸眼水平井應用多，成功率較高。平均增產(chǎn)30～60%以上，成本與單級壓裂相當或稍高。2000年以后，國外應用水力噴射壓裂技術比較多，僅2006-2007年兩年時間HALLIBURTON公司在美國、加拿大、哈薩克斯坦、俄羅斯、巴西應用水力噴射壓裂690層段，在德克薩斯創(chuàng)下了2天壓裂10層段的記錄。應用情況水平井分段壓裂技術1、下入噴射壓裂管柱，用基液替滿井筒；2、對第1段噴砂射孔和壓裂3、投低密度球，球到位后油管加壓推動噴槍二的滑套芯下移，露出噴嘴，同時封堵噴槍一和下部油管，對第二層段噴砂射孔和壓裂；4、重復上一步聚，直至壓裂完所有層段；5、所有層段壓裂完成后開井一起排液、排液時可以將球帶出井筒，用捕球器接球。不動管柱滑套水力噴射分段壓裂管柱結構噴槍噴槍工藝流程（2)不動管柱定點水力噴射壓裂水平井分段壓裂技術工藝缺點關鍵環(huán)節(jié)一次壓裂施工完成，施工周期短。無封隔器，不動管柱分層改造，施工風險小。克服了常規(guī)水力噴射需帶壓裝置、需動管柱、工期長、需取工具、壓井傷害等眾多缺點。工藝優(yōu)點井下工具多，存在卡鉆風險。若加砂規(guī)模大，工具磨蝕（尤其是第一段壓裂）嚴重，須做好打撈的應急預案。壓裂時保證球座封到位。工具下入位置準確。施工規(guī)模和參數(shù)要合理，避免砂堵。（2)不動管柱定點水力噴射壓裂水平井分段壓裂技術（五）壓裂配套技術變粒徑組合技術控縫高技術降濾失技術壓裂配套技術在規(guī)模壓裂中，由于天然裂縫的存在，同時使用0.09－0.224mm，0.224－0.45mm,0.45-0.9mm三種粒徑，在保證一定導流能力的基礎上，提高大規(guī)模施工成功率。

為了控制縫高，壓裂初期，采用2-3m3/min小排量控制縫高、增加縫長；后提高排量至3.5～5.5m3/min以增大縫寬，提高裂縫內(nèi)支撐劑的鋪置濃度，提高裂縫導流能力。主要有柴油、互溶劑降濾技術，液氮降濾及助排技術，粉陶降濾技術等。

國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀匯報提綱我廠壓裂技術取得的主要成果對2010年采油廠壓裂工作的幾點建議二、我廠壓裂技術取得的主要成果時間壓裂工藝應用情況2000年以前壓裂以單井優(yōu)化為主，規(guī)模小小規(guī)模壓裂，加砂10m3左右2000年-2003年整體壓裂工藝研究與實施樊128塊整體壓裂前期研究，F(xiàn)128-5井，壓后穩(wěn)產(chǎn)期延長至少三個月，油井產(chǎn)能提高到13.4噸以上，單井穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)能增加了8-9噸。2003年大型壓裂試驗2003年底，梁112-8井大規(guī)模壓裂試驗，加砂36m3,壓后日產(chǎn)液45m3,日油35.1t,超過本塊小規(guī)模井產(chǎn)量，由此轉變了薄互層低滲透油藏的開發(fā)理念。2004年-目前灘壩砂壓裂改進、推廣與完善04年8月高89-1當時全局規(guī)模最大的，壓裂液470m3，加砂66m3，壓后自噴日油32噸，自噴15個月后轉抽。2006年3月在油層跨度最大（79.3m），小層數(shù)最多（24個小層）的高891-10井上，設計加砂121m3,實際加砂73m3，當時是全局規(guī)模最大的一口井。至目前，相繼在梁112、高89、樊147、樊144等灘壩砂低滲透油藏推廣應用，形成具有純梁特色的壓裂配套技術1、我廠壓裂技術發(fā)展歷程2008年2009年2007年限流壓裂技術高89平1井連續(xù)油管射孔、環(huán)空分段壓裂梁8平1井樊147平2井樊147平1井分段射孔、分段壓裂技術純75平1井（中石化第一口壓裂水平井）（該技術第一次在中國實施）（采油廠自主探索工藝）水平井壓裂技術在應用方面走在總公司前列二、我廠壓裂技術取得的主要成果1、我廠壓裂技術發(fā)展歷程2、取得的效果年份2001200220032004新井壓裂井數(shù)（口）33454231老井壓裂井數(shù)（口）13171113年壓裂井數(shù)（口）46625344新井單井產(chǎn)油（噸）1500.0713.0565.3750.5新井累計增油（噸）49500320832374323265老井單井增油（噸）1200.0800.0933.3828.8老井累計增油（噸）15600136001026610774累計增油（噸）651004568334009340392001-2004年壓裂井統(tǒng)計表2、取得的效果2005-2009年壓裂井統(tǒng)計表

年份20052006200720082009新井壓裂井數(shù)（口）2045343248老井壓裂井數(shù)（口）91142711年壓裂井數(shù)（口）2956385959新井單井產(chǎn)油（噸）1068.2709.51288.9784.21135.7新井累計增油（噸）2136431926438232509554515老井單井增油（噸）404.4700.51616.8545.1443老井累計增油（噸）364077056467147174872.6累計增油（噸）2500439631502903981259387

2001-2009年，采油廠新老區(qū)共實施壓裂井合計448口，累計當年增產(chǎn)原油39.29×104t，平均年壓裂50口。2009年老井措施、新井投產(chǎn)累計增產(chǎn)原油5.9×104t，壓裂工藝成為純梁提高難動用儲量的有力手段和技術支撐，為采油廠的原油上產(chǎn)做出了重大貢獻。

國內(nèi)外壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀匯報提綱我廠壓裂技術取得的主要成果對2010年采油廠壓裂工作的幾點建議

2010年，規(guī)劃新老區(qū)5個，合計增加產(chǎn)能13.48×104t，其中高892、樊151-21、純41壓裂區(qū)塊規(guī)劃新鉆油井31口，合計增加8.88×104t，占65.9%，都要進行壓裂技術改造。高892塊部署10口水平井，要分3-4段進行水平井大規(guī)模整體壓裂、彈性開發(fā)，在全局都是首創(chuàng)。

區(qū)塊名稱含油面積（Km2）地質儲量（104t）設計井數(shù)（口）新鉆井（口）單井產(chǎn)能（t）區(qū)塊年建產(chǎn)能(104t)油井總數(shù)油井水井其中水平井合計高8926.6356101010

1010133.9樊151-212.8154919973166.5/12.52.1純412.31651526126

1882.88合計11.767534553113134414.5/25.58.882010年