國(guó)內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-成都講座

主講：陳作匯報(bào)內(nèi)容一二三四一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況全世界的水平井井?dāng)?shù)超過(guò)60000口，占總井?dāng)?shù)的10%，主要分布在美國(guó)、加拿大、俄羅斯等69個(gè)國(guó)家。目前頁(yè)巖氣大量使用水平井,每年鉆數(shù)千口水平井。中國(guó)為第三個(gè)鉆水平井的國(guó)家,1965年第一口水平井：磨-3。中石油：從2004年加大力度開(kāi)展水平井，2021年突破水平井1000口，截止到2021年12月，水平井總數(shù)到達(dá)5100口。一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況●向深層與超深水平井方向開(kāi)展☆美國(guó)Bakken頁(yè)巖：Medowark7-6H井深9571m，垂深6553.0m，水平段長(zhǎng)度3018.0m☆塔里木：塔里木塔北隆起輪南油田哈122H，井深7053.0m，水平段長(zhǎng)487.43m?！钏樱核佑吞颰P111井，井深7426.0m，垂深6735.52m，水平段長(zhǎng)610.0m☆元壩：元壩103H井深7861.0m，垂深6750.0m。元壩121H設(shè)計(jì)井深8158.0m，垂深7280.0m。一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況水平井的完井方式：〔1〕裸眼完井；〔2〕套管完井；〔3〕篩管完井〔打孔、割縫〕；〔4〕套管封隔器完井；〔5〕組合完井;〔6〕多分支井等。碳酸鹽巖等裂縫性油藏底水油藏、低滲透油藏、疏松易出砂油藏〔1〕裸眼完井〔2〕套管完井〔3〕篩管〔割縫〕完井〔3〕篩管〔打孔〕完井一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況〔4〕管外封隔器完井〔5〕組合完井〔5〕組合完井〔6〕多分支完井一、水平井應(yīng)用簡(jiǎn)況〔1〕水力裂縫形態(tài)復(fù)雜(縱向裂縫→橫向裂縫→復(fù)雜裂縫〕〔一〕水平井壓裂改造與直井的差異水平縫

水平井水平段優(yōu)化目標(biāo):①裂縫條數(shù)；②裂縫長(zhǎng)度；③裂縫導(dǎo)流能力；④裂縫間距離。直井優(yōu)化目標(biāo):①裂縫長(zhǎng)度；②裂縫導(dǎo)流能力。裂縫長(zhǎng)度導(dǎo)流能力〔2〕水力裂縫優(yōu)化復(fù)雜〔裂縫幾何尺寸→裂縫條數(shù)、裂縫間距、裂縫幾何尺寸〕〔3〕改造井段長(zhǎng)，分段改造工藝要求高〔選段選位、一段一策〕〔4〕完井方式多樣，分段壓裂工具要求高〔起下順暢、施工快捷、平安可靠〕〔5〕施工時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)壓裂施工設(shè)備、壓裂液性能要求高〔低摩阻、長(zhǎng)效防膨、低傷害〕〔一〕水平井壓裂改造與直井的差異油藏工程水力裂縫匹配分段壓裂工藝與配套工具裂縫間距、幾何尺寸優(yōu)化裂縫取向分段隔離方法、工具水力裂縫監(jiān)測(cè)地應(yīng)力場(chǎng)與裂縫形態(tài)水平井段多裂縫滲流機(jī)械、化學(xué)或其它優(yōu)化目標(biāo)橫向縫、縱向縫、斜交縫？到達(dá)目標(biāo)？最大油藏接觸(MRC)油藏改造面積(SRA)---雙翼裂縫油藏改造體積(SRV)---復(fù)雜裂縫1.水平井壓裂多裂縫油藏模擬ECLIPES軟件裂縫網(wǎng)格處理水力裂縫處理油水兩相模型2.水平井壓裂裂縫模擬裂縫條數(shù)及布放方式對(duì)產(chǎn)量的影響裂縫幾何尺寸與壓裂規(guī)模的關(guān)系經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)①裂縫形態(tài)；②裂縫條數(shù)；③裂縫支撐長(zhǎng)度與導(dǎo)流能力；④裂縫間距。水平井壓裂不同裂縫長(zhǎng)度油藏模擬裂縫幾何尺寸對(duì)生產(chǎn)的影響評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)施工風(fēng)險(xiǎn)3.經(jīng)濟(jì)優(yōu)化(1)當(dāng)儲(chǔ)層物性到達(dá)一定值時(shí)，縱向裂縫效果好于橫向裂縫。Ke=0.3×10-3μm2Ke=1.00×10-3μm2K=5.0×10-3μm2K=10.0×10-3μm2

13254(2)外裂縫對(duì)產(chǎn)量奉獻(xiàn)率高(35-40%),優(yōu)先改造好外裂縫K=0.3md裂縫長(zhǎng)度=100.0m導(dǎo)流能力=30μm2外裂縫

(3)裂縫長(zhǎng)度、導(dǎo)流能力等裂縫參數(shù)應(yīng)隨滲透率、水平井段長(zhǎng)度等儲(chǔ)層條件變化。(4)低滲透儲(chǔ)層裂縫間干擾是有限的400m400mK=0.5mdK=0.5md(5)儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)量影響越大，壓裂條數(shù)相應(yīng)增加kvKh(6)物性越差，需要的裂縫條數(shù)越多(7)裂縫間距依據(jù)儲(chǔ)層特征確定(8)綜合實(shí)際井眼軌跡、儲(chǔ)層分布、裂縫干擾優(yōu)選布縫位置和裂縫條數(shù)分段壓裂主體工藝技術(shù)裸眼套管篩管裸眼封隔器+滑套分壓技術(shù)

簇射孔+泵送橋塞聯(lián)作分壓技術(shù)

固井滑套分段壓裂技術(shù)

連續(xù)油管水力噴射射孔環(huán)空壓裂技術(shù)

封隔懸掛器裸眼封隔器投球滑套壓差滑套工具性能1/16″級(jí)差球憋壓球密度：1.8g/cm3封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器最高耐溫：TAM耐高溫自膨脹封隔器302℃。低密度球滑套封隔器FracPoint?壓裂實(shí)例

封隔器外徑5.75″1/16″投球滑套級(jí)差24小時(shí)壓完壓裂40段工具性能封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器最高耐溫：177℃RapidFrac系統(tǒng)工具性能封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器最高耐溫：160℃①下入完井管柱，坐封懸掛器，注水泥②坐封封隔器③固井后、用HWB工具翻開(kāi)最底部壓裂滑套④停泵后HWB鎖塊縮回、把開(kāi)關(guān)工具提到位于頂部封隔器上部工具腔內(nèi)⑤開(kāi)關(guān)工具就位后，壓裂最下部地層⑥底部地層壓裂結(jié)束后，用HWB開(kāi)關(guān)工具關(guān)閉⑦翻開(kāi)上面一層的壓裂滑套、壓裂直至所有地層壓裂結(jié)束并關(guān)閉所有滑套⑧用HWB開(kāi)關(guān)工具開(kāi)啟相應(yīng)層位的滑套，投產(chǎn)

用連續(xù)油管或爬行器帶射孔槍入井，進(jìn)行第一段射孔，起出射孔槍,從套管進(jìn)行第一段壓裂，壓裂完成后用電纜帶橋塞和射孔槍入井

坐封橋塞，射開(kāi)第二段，從套管壓裂第二段，壓完第二段后用電纜帶橋塞和射孔槍入井

依次類推，壓開(kāi)所有壓裂井段所有井段壓裂結(jié)束后下入磨銑工具，將橋塞鉆掉，留下干凈井筒，排液求產(chǎn)工具性能橋塞最高耐壓差:103.4MPa橋塞最高耐溫：232℃工具性能工具外徑：6.75″

工具內(nèi)徑：3.75″最高耐壓差:70.0MPa最高耐溫：160℃Halliburton’sCobraMaxH

●實(shí)例★FortWorth盆地頁(yè)巖氣井★斜深2755m,垂深1696m,水平井段長(zhǎng)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/minHalliburton’sCobraMaxH方法Fayette-villeBarnettWood-fordMarcellusBakkenNiobraraHaynes-villeEagleFord橋塞/射孔聯(lián)作75%97%98%99%40%20%100%99%滑套/封隔器25%2%2%1%60%80%

1%水力噴射定點(diǎn)壓裂

1%

水平段>3000米水平段>2000米

分段壓裂主體工藝技術(shù)裸眼套管篩管裸眼封隔器+滑套分壓技術(shù)

水力噴射分段壓裂技術(shù)

雙封單卡分段壓裂技術(shù)

套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)

泵送橋塞分段壓裂技術(shù)

封隔懸掛器裸眼封隔器投球滑套壓差滑套井下隔離閥工具性能1/8″級(jí)差球憋壓球密度：1.8g/cm3封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器最高耐溫：170℃雙孔球座單孔球座高分子低密度球工具性能1/8″級(jí)差球憋壓球密度：1.8g/cm3封隔器耐壓差:60.0MPa封隔器最高耐溫：120℃序號(hào)鋼球直徑滑套芯子內(nèi)徑滑套芯子外徑1Ф28.575Ф26Ф522Ф31.75Ф30Ф523Ф34.925Ф33Ф524Ф38.1Ф36.5Ф605Ф41.275Ф39.5Ф606Ф44.45Ф42.5Ф707Ф47.625Ф46Ф708Ф50.8Ф49Ф709Ф55Ф52.5Ф7010Ф60.325Ф57Ф75工具性能1/8″級(jí)差球憋壓球密度：1.8g/cm3封隔器耐壓差:50.0MPa封隔器最高耐溫：120℃工具性能坐封力：115KN丟手力：50KN封隔器耐壓差:75.0MPa封隔器最高耐溫：120℃鉆除時(shí)間：30min橋塞電纜坐封工具射孔槍名稱分壓段數(shù)（段）工具耐壓差（MPa）工具耐溫（℃）國(guó)外中石油中石化國(guó)外中石油中石化國(guó)外中石油中石化裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)401310707070302170/泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)42//86/70232/75套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)//10//50//120封隔器雙封單壓分段壓裂技術(shù)/12//70//100/水力噴砂壓裂技術(shù)5（拖動(dòng)）117505050120120120一體化、標(biāo)準(zhǔn)化、配套化壓裂工具可控與智能化高效率低本錢壓裂重視環(huán)保四、開(kāi)展趨勢(shì)〔一〕標(biāo)準(zhǔn)化、一體化、配套化四、開(kāi)展趨勢(shì)四、開(kāi)展趨勢(shì)62□電控滑套□壓力等級(jí)10,000PSI□溫度150℃□電傳感器和滑套內(nèi)芯片信號(hào)對(duì)應(yīng)，開(kāi)關(guān)滑套□不受壓裂層數(shù)限制2.智能壓裂工具〔電控滑套〔威德福RFID〕四、開(kāi)展趨勢(shì)四、開(kāi)展趨勢(shì)

支撐劑以支撐劑骨架的形式非均勻的鋪置在開(kāi)啟通道周圍，此時(shí)支撐劑不再充當(dāng)導(dǎo)流介質(zhì)，而是作為支撐結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生高導(dǎo)流〔三〕高效低本錢壓裂單井壓裂向多井、整體壓裂和規(guī)模化〔井工廠〕壓裂開(kāi)展，提高現(xiàn)場(chǎng)施工壓裂施工效率與采收率，降低壓裂本錢四、開(kāi)展趨勢(shì)三分支水平井改造系統(tǒng)四、開(kāi)展趨勢(shì)四、開(kāi)展趨勢(shì)壓裂液返排液組分復(fù)雜，環(huán)保達(dá)標(biāo)處理難度大：返排液具有量大、濁度高、粘度大、含鹽量高和COD濃度高等特點(diǎn)。重復(fù)利用節(jié)約水資源：頁(yè)巖氣單井壓裂液的用量是常規(guī)壓裂井的幾倍甚至幾十倍。處理與利用：固液別離、堿化、化學(xué)絮凝、氧化、過(guò)濾等處理，用于鉆井泥漿、水基壓裂液、固井水泥漿等配制用水。典型配方：降阻劑