水平井分段壓裂技術現(xiàn)狀及對策

關于水平井分段壓裂技術現(xiàn)狀及對策第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二匯報提綱一、技術發(fā)展現(xiàn)狀二、主要技術問題三、下步工作建議第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二一、技術發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過30年的發(fā)展，國外已形成較為完善的不同完井條件下的水平井分段壓裂改造技術；國內水平井壓裂改造技術專項研究是近幾年的事，主要以試驗為主；目前我們與國外在水平井壓裂工程技術各個方面都存在一定差距，尤其是在工具方面；總體技術不配套、不完善，需要進一步攻關與試驗。第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二序號水平井分段壓裂主體技術國外中石油中石化1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術2泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術3管內封隔器分段壓裂技術4封隔器雙封單壓分段壓裂技術5水力噴砂分段壓裂技術一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二②斯倫貝榭StageFRAC多級封隔器壓裂技術①貝克休斯Frac-point裸眼壓裂技術Frac-Point?封隔器系統(tǒng)③PackerPlus’sStackFRAC分段壓裂技術1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術●技術特點液壓座封封隔器不動管柱,投球打開滑套分壓各段兼做壓裂管柱與生產管柱施工快捷●技術能力7″×41/2″工具體系25級95/8″×51/2″工具體系30級封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器耐溫：176℃●適用范圍41/2″-95/8″井眼●局限性裂縫起裂位置無法控制⑴液壓座封裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二●案例:現(xiàn)場壓裂24段（2009.10，NorthDakota）☆造斜點：2968.0m，井深：6100.0m，井眼直徑5.75″）☆平均排量4.2m3/min，施工時間25.75小時☆壓裂液：6435.2m3☆支撐劑：1542.2t1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二●技術特點遇油膨脹座封，封隔環(huán)空隔離系統(tǒng)無需機械操作地面投球打開滑套施工快捷●技術能力封隔器耐壓差：70.0MPa封隔器耐溫：204℃●適用范圍41/2″和51/2″兩種，分別用于61/8-61/4″和81/8-81/4″裸眼井●局限性封隔器膨脹時間長（7-10天）封隔器無法解封膨脹封隔器滑套機構哈里伯頓遇油膨脹封隔器壓裂技術1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術⑵遇油膨脹封隔器+滑套分段壓裂技術第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二●主要用于美國、加拿大、墨西哥、中國、中東●＞7500套壓裂滑套●＞5500套裸眼封隔器●＞2500套遇油/遇水膨脹封隔器1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二1.2泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術

●技術特點節(jié)省鉆時（同時射孔及座封壓裂橋塞）可進行大排量施工分壓段數(shù)不受限制壓裂后可快速鉆掉，易排出（<10min鉆掉，常規(guī)鑄鐵>4h）●技術能力橋塞耐壓差86.0MPa，耐溫232℃施工排量與規(guī)模依據(jù)需要而定●適用范圍適用于多種套管尺寸（31/2″、41/2″、51/2″、7″)●局限性對套管和套管頭抗壓要求高對電引爆座封等配套技術要求高第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二從環(huán)空注入反洗井,提供干凈井筒投小球、座封、打掉球座，壓裂下段投中球、開滑套甲、密封下段、壓中段投大球、開滑套乙、密封中部、壓上段開井排液、生產1.3管內封隔器分段壓裂技術●技術特點不動管柱，投球打開滑套分壓各段滾珠引鞋與旋轉扶正器確保起下順利與居中施工快捷●技術能力51/2″套管分壓5數(shù)封隔器耐溫120℃，耐壓差50MPa●適用范圍51/2″套管完井第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二1.4雙封單壓分段壓裂技術●技術特點封隔器外徑上大、下?。ㄏ滦∮?05mm）卡距設置返循環(huán)通道噴砂口距膠筒距離小(僅200mm)，預防沉砂設計有液壓安全接頭，可投球打壓丟手工具串留有標準內通道，便于后續(xù)打撈●技術能力單趟管柱壓裂可以壓裂8段，最大加砂規(guī)模達到145m3工藝管柱耐溫100℃、耐壓70MPa●適用范圍適用51/2″套管完井●局限性拖動管柱,施工周期長不適合氣井

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。

第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二⑴常規(guī)管柱拖動式水力噴砂壓裂技術工具串：引鞋+篩管+下扶正器+單流閥+噴槍+上扶正器

用油管或連續(xù)油管下入帶噴槍的工具串，在完成一段水力噴砂壓裂后，放噴壓井后拖動管柱到下一井段進行施工。

1.5水力噴砂分段壓裂技術●技術特點井下工具簡單，長度短工具外徑小有反洗通道砂卡管柱幾率小●技術能力一趟管柱嘴加砂30-50m3工藝管柱耐溫120℃、耐壓50MPa●適用范圍4″、51/2″、7″套管、裸眼或篩管完井井深4000m以內●局限性一趟管柱施工段數(shù)2-3段施工周期長第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二Halliburton’sCobraMaxH

●技術特點連續(xù)油管噴砂射孔，環(huán)空加砂壓裂砂塞留置，封堵已壓井段連續(xù)油管兼做沖砂洗井管柱施工安全●技術能力分壓段數(shù)可依據(jù)需要可進行大排量施工●適用范圍41/2″、51/2″、7″套管完井●局限性對套管和套管頭抗壓以及井場道路要求高要求配套帶壓作業(yè)井口⑵連續(xù)油管拖動水力噴砂分段壓裂技術1.5水力噴砂分段壓裂技術第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二●FortWorth盆地頁巖氣井連續(xù)油管拖動水力噴砂分段壓裂實例★斜深2755m,垂深1696m,水平井段長度878m,4.5″套管完井★壓裂段數(shù)43段,每段裂縫間距15m-18m★每段加砂量43.1t,施工排量2.2m3/min1.5水力噴砂分段壓裂技術第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二⑶不動管柱式水力噴砂壓裂技術

將帶滑套的水力噴砂壓裂工具一次性下井，第一段施工結束等裂縫閉合后，從井口旋塞閥投球，待球落座后，打開套放閘門，壓裂第二段。依次壓裂待壓井段?！窦夹g特點不動管柱工具外徑小有反洗通道●技術能力不動管柱分壓4段，與拖動相結合壓裂4-5段工藝管柱耐溫120℃、耐壓50MPa●適用范圍51/2″、7″套管裸眼或篩管完井井深4000m以內●局限性井口施工壓力高深井受限1.5水力噴砂分段壓裂技術第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二

國內應用150口井以上，最大井深4400m，單段最大加砂規(guī)模50.0m3。1.5水力噴砂分段壓裂技術第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二名稱分壓段數(shù)（段）工具耐壓差（MPa）工具耐溫（℃）國外中石油中石化國外中石油中石化國外中石油中石化裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術2410/7050/204120/泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術不限//86//232//套管射孔管內封隔器分段壓裂技術/5/50/120封隔器雙封單壓分段壓裂技術/8/70100水力噴砂壓裂技術/4-54-5505050120120120一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二２.水平井分段壓裂設計軟件應用情況軟件名稱公司名稱主要功能壓裂模擬自動設計小型壓裂壓裂防砂模擬酸化壓裂模擬產能預測凈現(xiàn)值優(yōu)化StimplanNSIFracproPTPinnacleMFracMeyerFracCADESchlumbergerGohferLabMarathon一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二3.水平井水力裂縫測試技術

3.1井下微地震波測試技術一、技術發(fā)展現(xiàn)狀水平井微地震測試圖象第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二3.水平井水力裂縫測試技術3.2水力裂縫測斜儀測試技術一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二3.水平井水力裂縫測試技術3.3零污染示蹤劑測試技術一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二3.水平井水力裂縫測試技術3.4連續(xù)油管測井溫技術

一、技術發(fā)展現(xiàn)狀第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二近年來，國內在水平井壓裂改造方面進行了一些有益的探索，開展了機械封隔、水力噴射、限流等分段壓裂工藝現(xiàn)場試驗，為今后發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。但在基礎研究、水力裂縫優(yōu)化設計、分段壓裂工藝技術、分段壓裂工具、壓裂材料、水力裂縫動態(tài)監(jiān)測等方面與生產實際需求還有巨大差距，主體技術尚未形成，整體技術遠未配套，與國際先進水平的差距進一步加大，我們應全方位地開展技術引進、技術攻關、技術試驗與推廣。二、主要技術問題第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二酸壓酸化水力壓裂總數(shù)723823752●中石化水平井加砂壓裂改造井數(shù)少，截止2010年10月，水平井加砂壓裂僅40口井左右。油田改造井數(shù)改造方式勝利6加砂壓裂西南4加砂壓裂華北12加砂壓裂中原10加砂壓裂江漢32口酸化河南4加砂壓裂江蘇54口酸壓西北68酸壓合計112二、主要技術問題1.技術發(fā)展無法滿足技術需求第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二名稱國外中石油中石化應用單位貝克休斯、斯倫貝榭、哈里伯頓

川慶鉆探工程公司工程院技術指標24段、70MPa，204℃10段、50MPa,120℃正在研制技術特點定點壓裂，球及座可鉆，下工具開關滑套；壓裂完井一體化管柱工具和國外類似工具和國外類似技術對比段數(shù)多，耐溫、耐壓高工具系列化程度高段數(shù)少，耐壓、耐溫低；工具缺乏系列化室內研究2.主體技術尚未形成2.1裸眼封隔器+滑套連續(xù)性分段壓裂能力弱二、主要技術問題第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二名稱國外中石油中石化應用單位哈里伯頓、BJ西南油氣田勝利油田技術指標150℃；深度3000m；

油管直徑60.3mm；施工層數(shù)43層油管直徑50.8mm，深度1105m，施工層數(shù)3層試驗技術特點連續(xù)油管射孔，套管壓裂技術;填砂封隔；一次沖砂，合層生產，節(jié)省作業(yè)時間連續(xù)油管射孔，套管壓裂技術;填砂封隔；一次沖砂，合層生產，節(jié)省作業(yè)時間

/技術對比

工具先進，性能好，相關配套設備齊全工具性能有待提高，配套設備不齊全缺乏工具與裝備有專業(yè)化的服務隊伍專業(yè)隊伍較少缺乏設備、專業(yè)隊伍2.2連續(xù)油管水力噴砂射孔環(huán)空加砂壓裂技術未配套二、主要技術問題2.主體技術尚未形成第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二名稱國外中石油中石化應用單位BJ、哈里伯頓西南油氣田2009年11月引進技術進行了6段試驗工程院、江漢井下技術指標橋塞耐壓86MPa，耐溫232℃，施工層數(shù)不限

/正在研制技術特點連續(xù)壓裂，一次鉆塞，合層投產；易鉆橋塞鉆除時間短

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技術對比工具系列化沒有相關工具沒有相關工具2.3泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術研究剛起步二、主要技術問題2.主體技術尚未形成第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二名稱國外中石油中石化應用單位哈里伯頓長慶油田、廊坊分院工程院技術指標耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量20-30m3耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量5-10m3

耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量5-10m3

技術特點管柱簡單，定點壓裂，施工安全管柱簡單，定點壓裂，施工安全管柱簡單，定點壓裂，施工安全技術對比工具系列化工具系列化工具系列化2.4水力噴射壓裂噴嘴耐磨能力差，加砂規(guī)模受限二、主要技術問題2.主體技術尚未形成第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二①水平井水力裂縫優(yōu)化設計技術②水平井井下壓裂管柱及工具③水平井連續(xù)油管作業(yè)技術④水平井水力裂縫監(jiān)測技術⑤水平井壓后壓力測試與解釋3.水平井分段壓裂配套技術研究不夠二、主要技術問題第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二上述差距僅僅是表面現(xiàn)象，其實質反映的是我國基礎工業(yè)（包括高新材料、精工制造等）的差距，同時也折射出我們科技攻關工作中的不足。我們應整體規(guī)劃，分步實施，優(yōu)化資源，貼近生產，滿足需求，超前儲備，迎頭趕上，努力形成有自主知識產權的配套技術。三、下步工作建議第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二順序主體分段壓裂技術備注優(yōu)先發(fā)展套管射孔管內封隔器分段壓裂技術改進完善封隔器雙封單壓分段壓裂技術改進完善水力噴砂分段壓裂技術改進完善同步攻關封隔器+滑套封分段壓裂技術攻關研究泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術攻關研究1.加快形成主體技術三、下步工作建議第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二壓裂工具封隔器+滑套耐磨噴嘴連續(xù)油管作業(yè)井口與保護裝置易鉆橋塞1.加快形成主體技術三、下步工作建議第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二序號主體分段壓裂技術“十二五”前三年“十二五”后二年1管內封隔器分段壓裂技術51/2″套管分壓6段51/2″套管分壓8段2水力噴砂分段壓裂技術51/2″井眼分壓6段51/2″井眼分壓10段3連續(xù)油管水力噴砂射孔環(huán)空壓裂技術壓裂井口、連續(xù)油管保護裝置配套，現(xiàn)場試驗達到工業(yè)化應用水平4封隔器+滑套分段壓裂技術6″裸眼分壓大于7段6″裸眼分壓大于10段5泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術可鉆式橋塞定型、耐溫120℃,耐壓差35MPa達到工業(yè)化應用水平1.加快形成主體技術三、下步工作建議第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二①水平井水力裂縫起裂與延伸機理研究2.加大科技攻關力度σV

σh—minσH—maxσZ

β井筒方位角

三、下步工作建議第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二②水平井井眼與完井方式優(yōu)化設計技術直井水平井縱向縫水平井橫向縫2.加大科技攻關力度三、下步工作建議第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期二③水平井同步壓裂技術●兩口以上水平井沿最小主地應力方位平行鉆進●同時進行壓