壓裂技術(shù)交流材料

1 壓裂工藝技術(shù)在文南油田的新進(jìn)展 2003 年壓裂項(xiàng)目組積極與采油院和井下合作，大力開展壓裂新工藝新技術(shù)推廣工作。其中分層壓裂工藝技術(shù)、重復(fù)壓裂改造技術(shù)、區(qū)塊整體壓裂改造技術(shù)現(xiàn)場實(shí)施進(jìn)展順利，并且已經(jīng)取得了顯著的效果，同時(shí)氣井壓裂工藝也有所發(fā)展，從而使得壓裂工藝技術(shù)在文南油田有了新的進(jìn)展和突破。 一、分層壓裂工藝技術(shù)有所突破 (1)、卡雙封分層壓裂工藝技術(shù) 針對文南油田油井長期以來存在的多層系開發(fā)，井段較長，層間物性差異大，層間矛盾突出的特點(diǎn)，利用傳統(tǒng)的投球分層壓裂工藝對長井段、多油層、物性差異不大的井難以進(jìn)行 徹底改造，無法保證壓開所有的目的層，再加上判斷先壓開的層不一定完全準(zhǔn)確，投球量難以確定的問題。我們積極引進(jìn)了采油工程技術(shù)研究院的卡雙封壓裂工藝技術(shù)。雙封分層壓裂是利用多級封隔器及配套工具將油層分成一或兩套壓裂層段，對地層改造具有很強(qiáng)的針對性，并且可減少作業(yè)施工工序，提高工作效率及壓裂效果。 雙封壓裂工藝原理 雙封壓裂是通過封隔器分層壓裂管柱來實(shí)現(xiàn)，是通過封隔器和噴砂器將壓裂目的層分開，實(shí)現(xiàn)分層壓裂的目的。 雙封壓裂的工作原理：雙封分層壓裂管柱在下入后，壓裂前投入鋼球，打壓坐封，然后加壓打掉一級滑套，壓裂第一 層。第一層壓完后再投入球桿，加壓打掉二級滑套，封閉第一層，壓裂第二層。壓后待壓力擴(kuò)散后大排量返洗井，上提解封。 2 工具適用范圍 1、井斜 小于 35 度； 2、井溫不高于 140 度； 3、 套管內(nèi)徑 4、目的層跨度 50m； 5、隔層大于 10m； 6、破裂壓力不高于 80 工藝優(yōu)點(diǎn) 1、針對性強(qiáng)，可以進(jìn)行選擇性壓裂。 2、管柱結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣。 3、簡化作業(yè)程序，節(jié)約施工費(fèi)用。 4、有返洗井通道，便于解封。 5、可以有效改造差油層。 發(fā)現(xiàn)問題及改進(jìn)措施 1、封 隔器之間連接的 73易彎曲； 2、滑套噴砂器外保護(hù)套被壓裂液刺穿，整個(gè)外套變形、殘缺，殘余碎片易造成卡管柱； 3、膠筒保護(hù)金屬盤直徑太大，易變形，增加起管負(fù)荷； 4、 隔器不適用于 管 鑒于出現(xiàn)的問題，進(jìn)行了針對性的改進(jìn)： 1、在下一級水力錨下面加一套封隔器； 2、去掉滑套噴砂器保護(hù)套； 3、改變膠筒保護(hù)金屬盤直徑； 4、對封隔器加以改進(jìn)，研制了 封隔器。 現(xiàn)場應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析 Y 3 4 1 封隔器 N 8 0 8 9 m m 外加厚油管 D G 0 3 5 1 安 全 接頭 Y 3 4 1 封隔器 水力錨 Y 3 4 1 封隔器 座封球座 割縫噴砂器 滑套噴砂器 水力錨 3 上半年文南油田成功應(yīng)用卡雙封壓裂技術(shù)壓裂 3 口井： 1538333 口井都取得了很好的增油效果，截止到 6 月 30 日已累計(jì)增油 3015t，累計(jì)增氣 134 1043 口井壓裂費(fèi)用 206 萬元，作業(yè)費(fèi)用 30 萬元，共投入 236 萬元。產(chǎn)出 3015 元 134元 元。投入產(chǎn)出比： 236： 1： 濟(jì)效益非常可觀，是今后分層壓裂改造的發(fā)展趨勢。 （ 2）、大斜度油井卡封分層壓裂技術(shù)有了突破 針對文南油田油層層系較多，定向井較多且井斜較大，大斜度井卡封分層壓裂一直是一個(gè)難題的現(xiàn)狀，我們積極與采油院合作，采用江漢 隔器及配套工具， 在壓裂油層深度 3870m，卡點(diǎn)深度3525m，卡點(diǎn)附近井斜 53 度的文 179上一 舉獲得成功。 該 封隔器采用水力打壓坐封、長剛體、無支撐，解決了斜井作業(yè)時(shí)坐封困難，下井時(shí)中途坐封，避免了座封載荷不能完全作用到封隔器上，膠筒密封性差等難題。 其結(jié)構(gòu)尺寸如下： 封隔器型號 長（ 1200 最大外徑（ 115 最小內(nèi)通徑（ 48 工作壓力（ 85 工作溫度 ( ) 140 連接螺紋 ：底部球座 +隔縫噴砂器 +坐封球座卡雙封壓裂井效果表 井號 壓前生產(chǎn)情況 壓后 生產(chǎn)情況 累增油 t 累增氣（ 104 日產(chǎn)液 日產(chǎn)油 日產(chǎn)液 日產(chǎn)油 365 882 381 333 69 計(jì) 平均單井增油 1003t 3015 4 +隔器 +水力錨 + 89 外加厚油管。 工作原 理 ：坐封前投入 35球，等候 30右，使鋼球到達(dá)座封球座，油管打壓 14力一方面作用于洗井活塞上，使洗井活塞下行，密封內(nèi)外中心管的洗井通道，同時(shí)作用于座封缸體，使座封滑套上行，卡環(huán)進(jìn)入鎖套的鋸齒扣內(nèi)，鎖緊徑向變形的膠筒，使封隔器始終密封油套環(huán)形空間，再繼續(xù)打壓，打掉座封滑套，使鋼球及滑套落到底部球座上，完成整個(gè)座封過程。 5 月 14 日現(xiàn)場施工，施工中地層破裂壓力75工壓力 72砂 ，整個(gè)壓裂過程施工順利，封隔器密封性能良好。壓后該井 4嘴自噴生產(chǎn)，日產(chǎn)油 。 5月 20 日作業(yè)轉(zhuǎn)抽，封隔器解封順利，目前該井工作制度 38*，日產(chǎn)油 含水，取得了較好的壓裂效果。 該井的順利施工，解決了我廠大斜度井卡封分層壓裂的難題，該技術(shù)可以在我廠大斜度井壓裂中進(jìn)一步推廣。 二、重復(fù)壓裂改造技術(shù) 在文南油田高壓低滲區(qū)塊較多，如文 72塊砂三中，文 88 塊。這些區(qū)塊普遍存在注水困難，主要依靠彈性能量開采的問題。早期壓裂由于受壓裂工藝技術(shù)以及壓裂設(shè)備等因素的影響，壓裂規(guī)模比較小，加砂強(qiáng)度低（一般小于 1m3/m），單井地質(zhì)采出程度低。開展重復(fù)壓裂可以挖潛剩余油潛力 ，重新動用難動用儲量，對于實(shí)現(xiàn)文南油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高區(qū)塊采收率具有重要意義。為此我們與采油院和井下合作，積極開展了重復(fù)壓裂工藝技術(shù)。 大斜度井壓裂管柱示意圖 89加厚油管 校深短節(jié) 水力錨 隔器 : 座封球座 割縫噴砂器 底部球座 5 （ 1） 、重復(fù)壓裂前儲層評估技術(shù) 重復(fù)壓裂井層壓前評估是重復(fù)壓裂選井、選層的第一步，重復(fù)壓裂評估質(zhì)量的高低直接影響重復(fù)壓裂工藝的制定及重復(fù)壓裂效果。對某一井層進(jìn)行重復(fù)壓裂前，必須對以下四個(gè)方面的問題予以解決：（ 1）重復(fù)壓裂井的現(xiàn)狀。（ 2）考察初次壓裂后的生產(chǎn)歷史，確定油層能量及可采儲量。（ 3）評估初次壓裂縫有效程度及失效原因。（ 4）進(jìn)行初次壓裂及油藏生產(chǎn)歷史進(jìn)行模擬。進(jìn)行油藏模 擬及壓裂模擬的目的在于評價(jià)初次壓裂作業(yè)的以下參數(shù)：產(chǎn)層內(nèi)的支撐縫長、支撐縫高、支撐裂縫的導(dǎo)流能力及油藏有效滲透率等。通過重復(fù)壓裂井層的現(xiàn)狀分析，掌握重復(fù)壓裂井的地質(zhì)特征和對動態(tài)資料進(jìn)行潛力分析，為選井選層提供依據(jù)。 重復(fù)壓裂井層須具有較高的壓力系數(shù)，具有重復(fù)壓裂的能量基礎(chǔ)，而且大多具有較低的采出程度，具有重復(fù)壓裂的物質(zhì)基礎(chǔ)。 （ 2） 、重復(fù)壓裂選井技術(shù) 根據(jù)對重復(fù)壓裂機(jī)理和對重復(fù)壓裂井失效原因分析，重復(fù)壓裂應(yīng)遵循下列選井選取層原則： 1、重復(fù)壓裂層段管外無串槽，無套變或該套變可用井下工具予以封隔。 2、油井必須有 足夠的剩余可采儲量和地層能量。 3、前次壓裂由于施工方面的原因造成施工失敗。 4、前次壓裂生產(chǎn)情況良好，支撐效率低或規(guī)模不合理。 5、前次壓裂效果不錯(cuò)，但未對整個(gè)改造層段形成有效的支撐裂縫。 6、前次支撐裂縫長度雖然很長，但裂縫導(dǎo)流能力不夠。 7、前次壓裂成功，但由于壓井作業(yè)后造成油層污染不出油。 重復(fù)壓裂選井選層中，應(yīng)重點(diǎn)注意兩個(gè)方面的問題：一是油層的 6 剩余可采儲量，它是重復(fù)壓裂后提高產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)；二是地層的能量，它是影響重復(fù)壓裂時(shí)機(jī)、重復(fù)壓裂成敗及有效期的關(guān)鍵。 在吸取國內(nèi)外選井選層的成功經(jīng) 驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合文南油田的具體實(shí)際情況可以應(yīng)用以下兩種選井選層方法： (a)種方法是在掌握重復(fù)壓裂井層與對應(yīng)注水井層地質(zhì)條件與生產(chǎn)歷史的基礎(chǔ)上，使用油藏現(xiàn)有的生產(chǎn)日、月報(bào)表、小層數(shù)據(jù)等資料數(shù)據(jù)，經(jīng)注采井小層對比，找出生產(chǎn)井中相對受效低、動用程度差、但仍具有生產(chǎn)潛力的儲層作為重復(fù)壓裂候選層。 (b)據(jù)壓裂井構(gòu)造、井況、儲層物性、生產(chǎn)歷史、采出程度等動靜態(tài)資料，進(jìn)行綜合分析，對壓裂井進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估及效益綜合預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，決定壓 裂與否，降低壓裂風(fēng)險(xiǎn)，提高壓裂效果。 （ 3） 、 72 塊砂三中及 88 塊重復(fù)壓裂特點(diǎn) 上半年重復(fù)壓裂井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 井號 壓裂日期 加砂量 層厚度 m 加砂強(qiáng)度 m3/m 累計(jì)增油量 t 破裂壓力 2 423 6 1061 2 425 5 1446 2 473 1023 61 72 491 9 22 675 2 135 1046 33 41 1 116 8 6 2 13 487 82 72 423 0 158 2 498 4 上半年重復(fù)壓裂的 9 口井的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出： a、 壓裂規(guī)模和加砂強(qiáng)度大，突破了傳統(tǒng)觀念的限制。 9 口重 7 復(fù)壓裂井中單井加砂量在 40 口， 50 口，只有 1 口井加砂量為 35井平均加砂強(qiáng)度 2.9 m3/m，單井加砂強(qiáng)度最高達(dá) 4 m3/m?？梢哉f規(guī)模是前所未有的。 b、 破裂壓力和施工壓力高，施工難度大。由于 72 塊砂三中、 88 塊屬于高壓低滲深層油氣藏，再加上早期射孔不完善，壓裂層存在不同程度的污染，破裂壓力和施工壓力異常高。特別是 88 6 井破裂壓力高達(dá) 82常施工壓力保持在 70上，施工難度很大。 c、 壓裂效果好，基本呈現(xiàn)出增油量隨加砂強(qiáng)度增大而增大 的趨勢。盡管在 72 塊砂三中和 88 塊上開展大規(guī)模重復(fù)壓裂的難度很大，但是壓后效果非常好。除 72壓裂后出水，未見增油效果外，其它井壓 后增油效果非常明顯。因而今后應(yīng)該在降低施工壓力，提高施工一次成功率上多做工作。 （ 4）、現(xiàn)場應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析 1份共實(shí)施 9 口井，截止 6 月 30 日累計(jì)增油 6206 t，累計(jì)增氣 1049 口井投入壓裂費(fèi)用 700 萬元，作業(yè)費(fèi)用 90 萬元，共計(jì) 790 萬元。產(chǎn)出： 6206 元 元 入產(chǎn)出比： 1： 三、區(qū)塊整體壓裂改造技術(shù) 針對文南油田有些低滲透區(qū)塊儲層物性差，井網(wǎng)密度小，井距大，儲量動用程度低，注采井網(wǎng)不完善，水井注水困難，依靠現(xiàn)有 工藝技術(shù)增油挖潛難度很大的實(shí)際情況，我們在文 33 塊砂三上油藏積極開展了區(qū)塊整體壓裂改造技術(shù)。通過上半年的實(shí)施已經(jīng)取得了理想的效果。 8 整體壓裂技術(shù)的基本原理 是以油藏作為一個(gè)工作單元，進(jìn)行開發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫的優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，并預(yù)測其一、二次采油期產(chǎn)量、掃油效率以及采出程度等動態(tài)變化結(jié)果。同時(shí)使用近期發(fā)展的水力裂縫診斷與評估方法，檢驗(yàn)實(shí)際的水力裂縫偏離優(yōu)化設(shè)計(jì)所預(yù)測的程度以及壓后實(shí)際效果偏離優(yōu)化設(shè)計(jì)預(yù)測的程度，使優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為優(yōu)化施工，并為進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)方案與認(rèn)識地層性質(zhì)提供資料。 整體壓裂改造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： A、可 以抽稀開發(fā)井網(wǎng)密度，大幅度降低低滲透油藏的鉆井?dāng)?shù)量，減少開發(fā)投入。 B、可以提高低滲透油藏的采收率。 區(qū)塊整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì) 文 33 塊沙三上油藏埋藏深，巖石致密，滲透率低，井網(wǎng)密度小，井距大，儲量動用程度低，注采井網(wǎng)不完善，水井注水困難，因此該區(qū)塊以壓裂改造為主，為此我們對壓裂方案進(jìn)行優(yōu)化。 1、 壓裂方式的選擇： 目前國內(nèi)外壓裂方式主要有多層合壓與分選壓工藝。由于文 33 塊 沙三上 層間物性差異大，吸水狀況不均 ，注水困難，絕大多數(shù)水井注不進(jìn)，地層能量得不到補(bǔ)充，產(chǎn)量持續(xù)下降，因此沙三上早期的井大部分上返沙二下利用，開 發(fā)井多為近幾年的調(diào)整井，射開層系比較單一，井況比較好，因此壓裂方式主要以合壓為主，填砂分壓和卡封分壓為輔。 2、 地層破裂壓力梯度的確定 根據(jù)本區(qū)塊壓裂井破裂壓力計(jì)算，破裂壓力梯度在 00m,或者取臨井同層段的破裂梯度。 9 3、 施工排量的確定 根據(jù)本區(qū)塊地質(zhì)特征和比較成功的施工井例的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)為施工排量在 間最佳，對于離斷層較近的井應(yīng)適當(dāng)控制排量，防止裂縫延伸至斷層，影響壓裂效果。 4、 施工泵壓預(yù)測及管柱確定 地面施工泵壓可以按下式計(jì)算： P 中： 裂壓力， f管路摩阻， 據(jù)不同管柱和排量可以用經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算出來。 柱壓力， 后根據(jù)壓裂井完井套管的承壓能力選擇施工管柱。根據(jù)文 33 塊沙三上開發(fā)井的實(shí)際特點(diǎn)，主要選擇結(jié)構(gòu)簡單，管柱摩阻低的油套混注壓裂管柱。 5、 合理縫長的確定 對于低滲透油藏壓裂后裂縫越長越好，但是考慮到裂縫方位以及對應(yīng)水井井距和臨近油井的井距，裂縫長度最好控制在井距長度的一半，有效支撐縫長為壓開縫長的 90。鑒于文 33 塊沙三上井網(wǎng)密度小，井距較大，注采井網(wǎng)不完善的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)縫長可以適當(dāng)加 大。 6、 砂比的確定 從理論上講施工砂比越大，支撐縫寬越大，裂縫導(dǎo)流能力越高， 增產(chǎn)幅度也越大，但是從該區(qū)塊施工井結(jié)果來看，施工平均砂比達(dá)到20以上，增油效果就比較理想，設(shè)計(jì)最高砂比最好不超過 45，從以往施工情況看，最高砂比超過 40，壓裂砂堵的風(fēng)險(xiǎn)明顯加大。 7、 裂縫方位的確定 文 33 塊主斷層呈北北東走向，根據(jù)以往該區(qū)塊壓裂井裂縫監(jiān)測結(jié) 10 果，裂縫方位平行于主斷層的走向，因此該塊裂縫方位主要是北北東走向。裂縫方位的確定對優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)意義重大。 現(xiàn)場應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析 33 塊沙三上壓裂效果統(tǒng)計(jì)表 序 號 井 號 措施日期 累增油 (t) 累增氣 104效期 (d) 備 注 1 3303 84 2 3316 02 3 33 注 4 3393 8 5 3369 5 6 33 7 338 孔壓裂 8 3387 4 業(yè)壓裂 9 3313 8 業(yè)壓裂 10 33792 7 11 3373 5 業(yè)壓裂 12 3345 1 13 3397 8 14 332 1 15 3312 3 注 16 合計(jì) 6500 1份共實(shí)施 16 井次，累增油 6500t，累增氣 104詳見上表）。投入壓裂費(fèi)用 657 萬元，作業(yè)費(fèi)用 160 萬元，共計(jì) 817 萬元。產(chǎn)出： 6500 元 元 元。投入產(chǎn)出比： 1： 1。 四、氣井壓裂技術(shù) 針對我廠天然氣產(chǎn)量比較被動的局面，我們加大了氣井壓裂的工作量，由于歷年來氣井壓裂的總體效果較差，我們 認(rèn)真分析總結(jié)了氣井壓裂效果較差的原因，主要原因?yàn)闅鈱訛V失量大，壓裂液返排率 11 低，壓裂液滯留氣層造成對油氣層的傷害，壓后井筒易積液導(dǎo)致水鎖效應(yīng)。針對以上原因，主要采取了壓裂液加入液氮，壓后立即放噴等措施，提高壓裂液返排率；采取前置液中加入粉砂及降濾失劑減少液體的濾失，提高壓裂液有效率；加大壓裂規(guī)模，提高砂比，延長壓裂有效期；對于壓力低的氣井壓后采取液氮助排，減少井底積液影響氣井產(chǎn)能。 優(yōu)化氣井壓裂設(shè)計(jì) 在氣井壓裂論證階段，對井的基本情況進(jìn)行詳細(xì)的資料調(diào)查，做到設(shè)計(jì)心中有數(shù)，針對氣井壓裂中容易出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng) 的措施，優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)，優(yōu)化裂縫縫長，造長縫，提高氣井壓裂效果。 前置液中加入液氮 在今年的壓裂施工中，嘗試了在壓裂液中加入適量的液氮，在壓裂后由于壓力擴(kuò)散，溫度升高，分散在液體中的液氮體積膨脹，有利于液體的返排，提高液體返排率，減少壓裂液的濾失量及對地層的傷害，提高壓裂效果。 針對氣層濾失量大，采取了降濾失措施 氣層一般滲透率比較大，壓裂時(shí)液體的濾失量大，容易造縫不足導(dǎo)致砂堵，并且濾失的液體對地層造成不同程度的傷害，主要才取在前置液中加入 徑的粉砂，或則加入油容性樹脂作為降濾失劑， 可以很好的起到降濾失的作用，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好。 裂縫強(qiáng)制閉合、快速放噴技術(shù) 影響氣井壓裂效果的一個(gè)主要因素是壓后液體返排率低，壓裂液 12 滯留地層時(shí)間長，容易造成對地層的傷害和井底積液，影響壓裂效果。針對這種情況，應(yīng)用裂縫強(qiáng)制閉合技術(shù)，主要采取加大破膠劑用量，壓后 3嘴立即放噴，且采用兩套流程，保證連續(xù)放噴，提高氣井壓裂液返排率，減少液體對地層的傷害。 對于壓裂放噴后壓力較低的井采取液氮助排 針對地層壓裂較低的氣井，壓后沒有自噴能力的氣井，及時(shí)采取液氮助排誘噴技術(shù)，減少井底積液，提高氣井產(chǎn)量。 氣井壓裂應(yīng)用情