壓裂充填所涉及的問題.ppt

壓裂充填所涉及的問題 大綱 過濾理論 大多的過濾器采用在一定深度的過濾器和可以捕獲顆粒的孔隙通道的統(tǒng)計變化 而不是做一個防止顆粒進入的篩網(wǎng) 過濾理論使你能選擇更大粒徑的支撐劑 同時是基于將微粒捕獲在過濾器 裂縫 的某一深度 更高的導流能力 流動能力 地層顆粒粒徑分布分析 注意 累計圖對數(shù)座標上顆粒尺寸從大到小 地層顆粒粒徑分布分析 Saucier準則JPTFeb1974 5到6倍粒徑大小確保控制砂粒 dgr dgr15 6 5 dgr15 dgr Saucier準則提供了一個防止進入的篩網(wǎng) 絕對阻止 典型形狀 低密度陶粒 PremiumWhite石英砂 支撐劑對比 形狀 White石英砂 SEMscourtesyofFracTech 低密度陶粒 注意 即使和premium石英砂相比 陶粒的圓度和球度都提高了 支撐劑形狀 APIRP60 FromStratigraphyandSedimentaion KrumbeinandSloss 高質量陶粒 Premium石英砂 很多石英砂 某些陶粒 圓度 球度 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 3 0 5 0 7 0 9 支撐劑對比 篩析分布 過濾理論綜述 所有的地層都是不一樣的 各種陶粒是不一樣的 球度 圓度 粒徑 粒徑分布根據(jù)產(chǎn)出的砂和礫石充填確定粒徑的常規(guī)準則對于壓裂充填來說并不是最好的 將確定粒徑的常規(guī)準則用于確定壓裂充填中支撐劑 礫石的粒徑是過于保守了 不同應力下的滲透率 atm 136 816 680 544 408 272 實驗室測得的射孔孔眼處壓力損失 粒徑 球度一致時堆積效率也較一致 而且比最好的石英砂的壓力損失少 即使是高質量的礫石充填用石英砂 壓力損失也較大 而且堆積排列改變時壓力損失差別較大 來源 SPE4030 Saucier 1973 計算得到的支撐劑充填孔眼后的壓力損失 5 5m長 后來的研究 SPE59558 認為孔眼內支撐劑的有效滲透率范圍為69到3441md 而不是180 000md 假設孔眼處石英砂的性能為 k 180darcies而且 2 3e4ft 1或0 00074atms2 g即使是單相液體時壓力損失也很明顯 來源 SPE4030 Saucier 1973 通過試井測得的礫石充填孔眼處的視滲透率 孔眼處支撐劑的視滲透率范圍從69到3441md 平均值1156md 比Saucier參考值低99 94 Conoco對墨西哥海灣 東南亞 阿拉斯加和北海的34口礫石充填井進行了試井分析 來源 SPE59558 Burton 1999 環(huán)空及射孔孔眼處的導流能力 即使是不受應力的環(huán)空區(qū)域 非達西流的影響也是很大的 這些影響在孔眼處是非常顯著的 分類不好的礫石造成的壓力損失遠遠高于一致性較好的支撐劑 油田實踐數(shù)據(jù)表明孔眼處支撐劑的滲透率會比Saucier準則求得的值低90 Saucier準則對于壓裂充填是否過于保守了 即使地層砂粒徑分布范圍很寬 相當于d50大小的支撐劑也能控制住最小的地層砂顆粒嗎 SPE23777 Hainey GOM Saucier準則 40 6016 20低密度陶粒防砂效果很好SPE26562 Hannah Missi Saucier準則 40 6020 40低密度陶粒防砂效果很好SPE36420 Jennings 實驗室 不采用阻塞微粒的辦法 如果封隔器能捕獲微粒的話粒徑可放大至6 8倍 SPE63110 Rovina 巴西 放寬了Saucier準則16 20低密度陶粒用于20 000桶 天的井 防砂效果很好SPE31112 Bruggeman 非洲 實驗室和油田驗證 20 40低密度陶粒 粒徑比超過16 1 防砂效果很好而且產(chǎn)量提高一倍 其它實例見分發(fā)的資料 壓裂防砂 未進行增產(chǎn)措施的井 基質內流速高地層砂粒發(fā)生運移 環(huán)空礫石充填 篩網(wǎng) 只是捕獲運移的微粒 壓裂防砂 改變流態(tài) 降低基質中的流速 壓裂防砂 把基質中的流速降低1000倍是可能的 而且常常不需要篩網(wǎng)或礫石過濾器就能消除地層微粒的運移 高滲透地層的主要挑戰(zhàn)是為長裂縫提供足夠高的導流能力 可能需要回流添加劑 注意 除了最淺的地層 回流添加劑都會降低裂縫導流能力 回顧 為什么進行壓裂充填 礫石充填一般表皮系數(shù)較大 壓裂充填后微粒被保持在遠離環(huán)空的地方 降低了表皮系數(shù) 支撐劑粒徑的選擇非常關鍵 導流能力 產(chǎn)能 與防砂 表皮系數(shù) 常規(guī)壓裂充填在設計過程中必須綜合考慮這兩方面的因素 兩個階段的壓裂充填相比礫石充填可以在裂縫中鋪置不同粒徑的支撐劑 當代石油工業(yè)發(fā)展趨勢 壓裂充填 高砂濃度注入大粒徑陶粒努力減少井筒復雜情況及支撐劑添加劑 發(fā)表的文章介紹了在無篩網(wǎng)完井獲得成功的地方 產(chǎn)量得到很大提高 在某些條件下 無篩網(wǎng)完井時采用非涂脂支撐劑的 壓裂防砂 能獲得成功 壓裂充填油田成效 油田研究 壓裂充填 分發(fā)的資料中匯集了24個公開發(fā)表的油田研究實例 油田研究結論 壓裂充填和環(huán)空礫石充填相比 產(chǎn)量明顯有很大的提高 非達西和多相流的影響通常很大 必須予以考慮 壓裂充填通常是有限導流 提高支撐劑導流能力往往能使產(chǎn)量得到很大提高 用較大粒徑的支撐劑可以達到防砂的目的 端部脫砂是壓裂充填成功的關鍵 DaveNorman ChevronTexaco 壓裂充填完井 為什么已成為防砂的標準策略 CourtesyDaveNorman SPEDLS 不同完井所占百分比 研究了275口井 其中 30 的井實施了大排量清水填砂 主要研究了完井后的最低表皮系數(shù)壓裂填砂 85 5表皮系數(shù) 但為什么要研究表皮系數(shù) 礫石充填 大排量清水填砂 壓裂充填 表皮系數(shù) 表皮系數(shù) CourtesyDaveNorman SPEDLS 產(chǎn)能系數(shù)比較 KH與表皮系數(shù) 礫石充填 壓裂充填 大排量清水填砂 表皮系數(shù) CourtesyDaveNorman SPEDLS 生產(chǎn)情況 生產(chǎn)情況 完井類型 產(chǎn)量 CourtesyDaveNorman SPEDLS 隨時間井的報廢率 或幸存率 防砂能力 幸存率 時間 年 大排量清水填砂 壓裂充填 礫石充填 CourtesyDaveNorman SPEDLS 端部脫砂 施工過程中最重要的表現(xiàn)形式 端部脫砂 TSO 施工過程中最重要的表現(xiàn)形式每天都努力在對該方法進行改進 忽視校核試驗資料在篩網(wǎng)中產(chǎn)生一個摩擦力增加的環(huán)境 套管環(huán)空裂縫被充填得很緊密 篩網(wǎng)間隙 壓裂液 很稠 以到達層位底部 膠液強度 穩(wěn)定性 支撐劑濃度很高壓裂液 很稠 濾失正常 實例研究委內瑞拉Mongas油田北部SPE36461 Ortega Corpoven 3 500至6 000ft深度井的產(chǎn)量150至1200桶油 天PTA 表皮系數(shù)范圍 4至 80出砂量 每100方油出砂30公斤瀝青沉淀侵蝕嚴重 幾口井因為出砂導致套管和管線損壞 實例研究委內瑞拉Mongas油田北部SPE36461 Ortega Corpoven 選擇了一口原來產(chǎn)量較高 早期生產(chǎn)顯示有瀝青堵塞 由于出砂而停產(chǎn)的井壓裂注入了55 000磅陶粒表皮系數(shù)降為 4 8壓裂后30個月 產(chǎn)量穩(wěn)定 沒有瀝青堵塞及出砂 基于這些良好的效果 進行了大量的壓裂施工 平均每月有4到5次施工 生產(chǎn)過程中出砂的問題得到解決 實例研究壓裂充填對高滲透層的適用性SPE30470 對35口壓裂充填井和29口礫石充填井進行了壓力分析 壓裂充填井和礫石充填井中都有油藏和氣藏 K 3到4000md井底壓力梯度 0 17到0 84psi ft SPE30470 平均表皮系數(shù) 壓裂充填井 0 4礫石充填井 21 井數(shù) 表皮系數(shù) SPE30470 高k 高壓油藏 壓裂充填 礫石充填 差別 鉆井時間 油壓 井底壓力 射孔 返排 桶油 天 千立方英尺 沒有 天 天 天 天 天 實例研究礫石充填與壓裂充填的效果比較SPE38592 墨西哥海灣的3個氣田分析評價了5口壓裂充填井及5口礫石充填井kh 1 421到124 314 SPE38592 壓裂充填 大排量清水填砂 壓裂充填設計優(yōu)化過程中其它的問題 是否可接受微粒產(chǎn)出 侵蝕 環(huán)境 安全風險 材料處理費 井的損失 相對于防砂設備 輔助設備的費用及產(chǎn)量損失 必須做風險 回報評估 最大的不出砂產(chǎn)量是多少 防砂設備 輔助設備是否只提供了井下油嘴 是否可在地面用油嘴達到控制的目的 井的產(chǎn)量是否會隨支撐劑的產(chǎn)出而發(fā)生變化 有幾家作業(yè)公司提到隨著石英砂和 或支撐劑的產(chǎn)出 產(chǎn)量也提高了 其它需要考慮的 定向射孔 限流 只射開主力產(chǎn)層 端部脫砂設計 樹脂或支撐劑添加劑 見水時的減產(chǎn) 返排和水突破 地面處理砂設備 有關高導流能力優(yōu)點的SPE文章 SPE77675 1993年以來有關文章超過80篇 35個地區(qū)Alaska Algeria Angola Appalachians Australia Bolivia Borneo Brazil California China Colorado Colombia Europe Germany GulfofMexico Illinois Iowa Indonesia JavaSea Louisiana Malaysia Nebraska NewMexico NorthSea Norway Ohio Oklahoma Oman Siberia Sumatra Indonesia Texas Venezuela Vietnam Wyoming Zaire WAfrica 油井 氣井 非凝析油藏及凝析油藏碳酸巖 砂巖及煤層產(chǎn)量井深1到25 000桶 天100到20 000英尺0 25 100百萬立方英尺 天 超過70家公司AGLPetroleum Amoco Andina Bolivia ARCO ARI BakerOilTools BannonEnergy BarrettResources BEB BergesonandAssoc BJServices BlackSeaEnergy BritishGas BP CARBOCeramics Chevron CJSCTuraPetroleum CompletionEng Corpoven CrownCentralPetro Ely Assoc EastOhioGas Esso Exxon Falcon ForestOilCorp Gidley GRI GTI Gulf Halliburton Holditch ReservoirTechnologies Imperial InsightConsulting JOBP Gulf KinderMorgan Koninklijke LangfangBranchofRIPED MitchellEnergy Mobil NorskHydro Norton NSI OilandGasJournaleditors Pennzoil PERTAMINA 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