氣藏壓裂方案編制20170306.

1、壓裂壓裂方案方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)編制編制目目 錄錄一、壓裂技術(shù)概述一、壓裂技術(shù)概述二、二、壓裂壓裂方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 水力壓裂技術(shù)從美國1947年開始迄今已有60多年的發(fā)展歷史，并已在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。美國在1947-2000年已壓裂100104次以上，現(xiàn)在美國可采儲(chǔ)量25-35%是由壓裂獲得的，在北美通過壓裂已增加原油可采儲(chǔ)量13108m3。 我國也較早地進(jìn)行了壓裂技術(shù)研究，自1955年玉門油田進(jìn)行第一次壓裂作業(yè)以來，近10年來，年壓裂酸化作業(yè)井次達(dá)到一萬井次以上，年增油量595104t。壓裂在油氣田勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，為中國石油行業(yè)持續(xù)有效健康發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，特別是近幾年，在水平井及非常

2、規(guī)特殊類型油氣藏如火成巖、頁巖等低效開發(fā)儲(chǔ)層的壓裂作用更為明顯。壓裂概述壓裂概述 水力壓裂技術(shù)可以分為水力加砂壓裂和酸化壓裂兩大類，壓裂措施水力壓裂技術(shù)可以分為水力加砂壓裂和酸化壓裂兩大類，壓裂措施和酸化措施最根本的區(qū)別在于是否在地層中形成人工裂縫。水力壓裂措和酸化措施最根本的區(qū)別在于是否在地層中形成人工裂縫。水力壓裂措施的核心是在儲(chǔ)層中根據(jù)設(shè)計(jì)要求造縫，由此而涉及到施的核心是在儲(chǔ)層中根據(jù)設(shè)計(jì)要求造縫，由此而涉及到油藏地質(zhì)、壓裂油藏地質(zhì)、壓裂材料材料、壓裂、壓裂工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)、壓裂施工設(shè)備、壓裂施工設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、壓裂后評(píng)價(jià)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、壓裂后評(píng)價(jià)等多等多項(xiàng)技術(shù)。目前水力壓裂技術(shù)已經(jīng)形成

3、技術(shù)體系，其裝備實(shí)現(xiàn)了配套化和項(xiàng)技術(shù)。目前水力壓裂技術(shù)已經(jīng)形成技術(shù)體系，其裝備實(shí)現(xiàn)了配套化和系列化，從工程技術(shù)角度出發(fā)，水力壓裂基本能夠滿足目前所發(fā)現(xiàn)的各系列化，從工程技術(shù)角度出發(fā)，水力壓裂基本能夠滿足目前所發(fā)現(xiàn)的各種不同類型的儲(chǔ)層的壓裂造縫的要求。種不同類型的儲(chǔ)層的壓裂造縫的要求。壓裂概述壓裂概述1.3 水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理12()lneseskh ppqrBr22()lnsswfswk h ppqrBr1、壓裂增產(chǎn)的基本原理（1）壓裂增產(chǎn)機(jī)理污染井ln/2esesqBrrppkhln/2swswfsqBrrppk h由流體流動(dòng)的連續(xù)性12qqqln/2ewewfqBrrppkhln/11ln/

4、ln/ewesswsrrkrrrrkk1、壓裂增產(chǎn)的基本原理機(jī)理一：降低井底附近地層滲流阻力， 增加滲流面積；（2）無污染井壓裂增產(chǎn)機(jī)理1、壓裂增產(chǎn)的基本原理 溝通油氣儲(chǔ)集區(qū)，增加單井控制儲(chǔ)量（連通透鏡體和裂縫帶）、擴(kuò)大了流體的滲流面積。1.3 水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理機(jī)理二：改變了流動(dòng)形態(tài)，由徑向流雙線性流（地層線性流向裂縫，裂縫內(nèi)流體線性流入井筒）。（2）無污染井壓裂增產(chǎn)機(jī)理1、壓裂增產(chǎn)的基本原理1.3 水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理影響裂縫導(dǎo)流能力的5個(gè)因素1、支撐劑的嵌入/破碎2、非達(dá)西效應(yīng)（紊流效應(yīng)）的影響3、壓裂液形成的濾餅4、相對(duì)滲透率（多相流）5、壓裂液對(duì)充填裂縫的傷害這些因素都會(huì)導(dǎo)致裂縫導(dǎo)流能力的

5、下降或失效！1、壓裂增產(chǎn)的基本原理水力壓裂水力壓裂目的意義目的意義井井裂縫裂縫 井井2、壓裂在氣井開發(fā)中的重要性2、壓裂在氣井開發(fā)中的重要性水平井滲流場(chǎng)示意圖水平井滲流場(chǎng)示意圖 ab 水平井的產(chǎn)量是垂直井的水平井的產(chǎn)量是垂直井的3-43-4倍倍2、壓裂在氣井開發(fā)中的重要性p 壓裂技術(shù)通過在儲(chǔ)層內(nèi)形成深穿透、高導(dǎo)流能力的裂縫，提高氣井產(chǎn)量、增加可采儲(chǔ)量，最終提高氣田的采收率。p 壓裂技術(shù)是石化能源工業(yè)中的重要組成技術(shù)之一，從其功能角度講，壓裂技術(shù)不再是采油工藝中的一項(xiàng)基本措施，它在油氣藏勘探開發(fā)中所表現(xiàn)出的功能地位和效果作用使得這項(xiàng)技術(shù)成為一項(xiàng)不可缺少的勘探中的一種增產(chǎn)手段、一種開發(fā)方式、一項(xiàng)配

6、套技術(shù)。p 從開發(fā)的現(xiàn)有技術(shù)來看，水力壓裂技術(shù)是迄今為止發(fā)展最快、效果最明顯、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段，隨著技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了“整體壓裂、開發(fā)壓裂”的新范疇，貫穿了勘探與開發(fā)的全過程。2、壓裂在氣井開發(fā)中的重要性縱向縫縱向縫橫截縫橫截縫19901990整體壓裂、開發(fā)壓裂整體壓裂、開發(fā)壓裂20062006年直井多層、水平井多段壓裂年直井多層、水平井多段壓裂199119912005200520112011年體積壓裂年體積壓裂（1 1）儲(chǔ)層改造每前進(jìn)一步，都促進(jìn)了勘探開發(fā)向新的領(lǐng)域邁進(jìn)）儲(chǔ)層改造每前進(jìn)一步，都促進(jìn)了勘探開發(fā)向新的領(lǐng)域邁進(jìn)3、儲(chǔ)層改造作用與地位儲(chǔ)層解堵、提高單井產(chǎn)量，動(dòng)用儲(chǔ)層解堵、提高單井

7、產(chǎn)量，動(dòng)用1mD以上儲(chǔ)量以上儲(chǔ)量結(jié)合井網(wǎng)、提高采收率，解決注水開發(fā)油藏整體改造問題結(jié)合井網(wǎng)、提高采收率，解決注水開發(fā)油藏整體改造問題細(xì)分層段開發(fā)、提高動(dòng)用程度，動(dòng)用下限降至細(xì)分層段開發(fā)、提高動(dòng)用程度，動(dòng)用下限降至0.3mD提高改造體積，啟動(dòng)非常規(guī)資源開發(fā)提高改造體積，啟動(dòng)非常規(guī)資源開發(fā) 儲(chǔ)層改造實(shí)現(xiàn)了低滲透、特低滲透、超低滲透油儲(chǔ)層改造實(shí)現(xiàn)了低滲透、特低滲透、超低滲透油藏和蘇里格、杭錦旗等致密氣藏的有效動(dòng)用藏和蘇里格、杭錦旗等致密氣藏的有效動(dòng)用 “水平井水平井+ +體積壓裂體積壓裂”助推頁巖氣、致密油等非助推頁巖氣、致密油等非常規(guī)油氣資源先導(dǎo)性試驗(yàn)和動(dòng)用常規(guī)油氣資源先導(dǎo)性試驗(yàn)和動(dòng)用（2 2）儲(chǔ)

8、層改造儲(chǔ)層改造使儲(chǔ)層動(dòng)用滲透率下限不斷降低使儲(chǔ)層動(dòng)用滲透率下限不斷降低，難動(dòng)用資源轉(zhuǎn)化為可采儲(chǔ)量難動(dòng)用資源轉(zhuǎn)化為可采儲(chǔ)量油（萬噸）油（萬噸）氣（億方）氣（億方）3、儲(chǔ)層改造作用與地位（3 3）水平井分段改造技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用）水平井分段改造技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，保障致密氣、非常規(guī)頁巖保障致密氣、非常規(guī)頁巖氣氣產(chǎn)能建設(shè)順利實(shí)施產(chǎn)能建設(shè)順利實(shí)施儲(chǔ)層改造技術(shù)已成為與地球物理、鉆完井并列的三大關(guān)鍵工程技術(shù)儲(chǔ)層改造技術(shù)已成為與地球物理、鉆完井并列的三大關(guān)鍵工程技術(shù)華北油氣分公司天然氣歷年產(chǎn)能及產(chǎn)量增長趨勢(shì)圖華北油氣分公司天然氣歷年產(chǎn)能及產(chǎn)量增長趨勢(shì)圖 大牛地氣田大牛地氣田2012-20152012-2015年采用

9、水平井累計(jì)建產(chǎn)年采用水平井累計(jì)建產(chǎn)33.5233.52億方，提高儲(chǔ)量動(dòng)用率億方，提高儲(chǔ)量動(dòng)用率33.2033.20% %，水平井產(chǎn)能建，水平井產(chǎn)能建設(shè)區(qū)成為設(shè)區(qū)成為國內(nèi)首個(gè)致密低滲氣田全水平井規(guī)模建產(chǎn)國內(nèi)首個(gè)致密低滲氣田全水平井規(guī)模建產(chǎn)示范區(qū)示范區(qū)。累計(jì)累計(jì)開鉆開鉆290290口，完鉆口，完鉆257257口，完井口，完井256256口，完成試口，完成試氣氣198198口，投產(chǎn)口，投產(chǎn)180180口；口；建成產(chǎn)能建成產(chǎn)能50.050.0億億方方。3、儲(chǔ)層改造作用與地位規(guī)模足夠大？排量足夠大？縫長足夠長？縫網(wǎng)足夠復(fù)雜？施工級(jí)數(shù)足夠多？井工廠規(guī)模足夠大？4、壓裂方案技術(shù)要點(diǎn)什么樣的壓裂設(shè)計(jì)是最優(yōu)的？

10、 壓裂的目的 壓裂施工是為了增產(chǎn)而不是 把支撐劑放入地層壓裂工程+油藏工程=油氣井增產(chǎn)（1）研究不同的裂縫參數(shù)（長，寬，高，裂縫導(dǎo)流能力，支撐劑和鋪砂濃度）對(duì)產(chǎn)能的敏感性，從而確定最優(yōu)的裂縫參數(shù)的組合。（2）模擬不同長度水平井段，裂縫級(jí)數(shù)的產(chǎn)能，通過對(duì)比措施產(chǎn)量優(yōu)選出最經(jīng)濟(jì)的完井方案。（3）通過數(shù)值模擬，研究和發(fā)現(xiàn)井間干擾和縫間干擾的問題，優(yōu)化合理的井位和縫間距，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。（4）壓裂方案的優(yōu)選和評(píng)估真正的從定性分析轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治觥?壓裂的目的是增產(chǎn)，而不僅僅是將支撐劑和壓裂液泵送入地層。評(píng)價(jià)一口井的壓裂設(shè)計(jì)是否是最優(yōu)的，不是簡單地看該設(shè)計(jì)的加砂規(guī)模大小、泵注排量的高低、壓裂分段數(shù)的多

11、少等指標(biāo)，而是要看這些參數(shù)結(jié)合在一起的壓裂方案中，哪一個(gè)可以帶來更多的壓后產(chǎn)量。而所有的產(chǎn)量都是來自儲(chǔ)藏，所以要想做好壓裂方案的優(yōu)化，就必須將壓裂工程和油藏工程結(jié)合在一起才能達(dá)成目標(biāo)。不同壓裂方案的增產(chǎn)效果壓后井間干擾和縫間干擾井筒、裂縫和油藏結(jié)合的界面目目 錄錄一、壓裂技術(shù)概述一、壓裂技術(shù)概述二、二、壓裂方案設(shè)計(jì)壓裂方案設(shè)計(jì)1、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容 水力壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在給定的油層物性、流體物性、開發(fā)與工程條件下，借助油氣藏滲流模型、水力壓裂裂縫模型、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型和相關(guān)的計(jì)算軟件，反復(fù)模擬評(píng)價(jià)不同裂縫長度和導(dǎo)流能力條件下油氣井的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，以初期產(chǎn)（增）油量、累積產(chǎn)（增）油量、經(jīng)濟(jì)效益等為目

12、標(biāo)，從中優(yōu)選出實(shí)現(xiàn)少投入、多產(chǎn)出的壓裂設(shè)計(jì)方案即為優(yōu)化的壓裂設(shè)計(jì)。地質(zhì)工程一體化平臺(tái)地質(zhì)工程一體化平臺(tái)1、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容1、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容1、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容 壓裂設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)：正確認(rèn)識(shí)壓裂層，包括油藏壓力、滲透性、水敏性、油藏流體物性以及巖石抗張強(qiáng)度等，并以它們?yōu)榛A(chǔ)設(shè)計(jì)裂縫幾何參數(shù)、確定壓裂規(guī)模以及壓裂液與支撐劑類型等。施工加砂方案設(shè)計(jì)及排量等受壓裂設(shè)備能力的限制，特別是深井，其破裂壓力高，要求有較高的施工壓力，對(duì)設(shè)備的要求很高。 壓裂設(shè)計(jì)的原則：最大限度地發(fā)揮油層潛能和裂縫的作用，使壓裂后的生產(chǎn)井和注入井達(dá)到最佳狀態(tài)，同時(shí)還要求壓裂井的有效期和穩(wěn)產(chǎn)期長。 壓裂設(shè)計(jì)的方法：根據(jù)儲(chǔ)特性和設(shè)

13、備能力，以獲取最大產(chǎn)量(增產(chǎn)比)或經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，在優(yōu)選裂縫幾何參數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合適的加砂方案。1、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)p給定的儲(chǔ)層和井網(wǎng)條件下，預(yù)測(cè)單井不同裂縫長度和導(dǎo)流能力的壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)；p根據(jù)儲(chǔ)層條件選擇壓裂材料的類型和用量；p確定泵注方式、施工排量、設(shè)備功率等參數(shù)；p確定合理的施工泵注程序；p評(píng)價(jià)施工方案的經(jīng)濟(jì)性；p設(shè)計(jì)方案的檢驗(yàn)（開發(fā)與增產(chǎn)的要求、現(xiàn)有材料與設(shè)備能力、施工安全的要求）。壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)分類 不可控制參數(shù)：無法進(jìn)行調(diào)整的儲(chǔ)層特征參數(shù)。 包括:巖礦組成、孔隙度、滲透率；儲(chǔ)層流體特性及飽和度；厚度；應(yīng)力狀態(tài)；鄰近遮擋層厚度及其延伸范圍和應(yīng)力狀態(tài)；儲(chǔ)層壓力和溫度

14、。 可控制參數(shù)：可以調(diào)整優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)的完井特征參數(shù)。 包括：井筒套管、油管及井口狀況；井下設(shè)備；射孔位置和射孔參數(shù)；壓裂液和支撐劑；壓裂參數(shù)、經(jīng)濟(jì)參數(shù)、壓裂裝備等。 壓裂設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)1）井的參數(shù) 在實(shí)際壓裂過程中，壓裂參數(shù)可以歸納為油氣井參數(shù)、油氣層參數(shù)、壓裂參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)4類。 油氣井參數(shù)決定了壓裂井的施工條件。包括： 壓裂井井別、注采井網(wǎng)類型、布井方位、井距與壓裂目的井層在其中的位置； 井徑、井下管柱(套管、油管)與井口裝置的規(guī)范、尺寸與壓力定額； 儲(chǔ)層段及其上、下固井質(zhì)量； 射孔井段的位置、長度、射孔方式、彈型、相位角、孔眼尺寸； 井下工具的名稱、規(guī)范、尺寸、承壓與承溫定額及其下入位置。

15、2）目標(biāo)層參數(shù)油氣層參數(shù)決定了井在壓裂前后的生產(chǎn)反映。包括:u 儲(chǔ)層有效滲透率、孔隙度、含油氣飽和度與有效厚度等在垂向及平面上的展布；u 儲(chǔ)層目前地層壓力與靜態(tài)地層溫度；u 儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，包括油、氣、水密度、粘度、壓縮系數(shù)與礦化度等；u 儲(chǔ)集層巖石力學(xué)性質(zhì)，如彈性模量、泊松比、抗壓強(qiáng)度與孔隙彈性常數(shù)等；u 儲(chǔ)集層(上下遮擋層)就巖性、厚度地應(yīng)力的垂向分布(就地應(yīng)力剖面)及最大、最小水平主應(yīng)力方位;u 壓裂井與周圍鄰井及對(duì)應(yīng)注水井的試油、開發(fā)生產(chǎn)與生產(chǎn)測(cè)試等動(dòng)態(tài)資料等。3）工藝參數(shù) 壓裂工藝參數(shù)決定了裂縫幾何尺寸、導(dǎo)流能力與泵注參數(shù)等。包括：u 裂縫破裂壓力、延伸壓力、停泵壓力、閉合壓力與凈壓

16、力等；u 壓裂液類型及其在儲(chǔ)層就地條件下的流變性、粘溫特性以及濾失、傷害等特征；u 支撐劑類型、粒徑、顆粒密度以及就地條件下的抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)流能力與裂縫滲透率等指標(biāo)；u 施工排量、平均砂比以及泵注程序等；u 壓裂設(shè)備及壓力排量極限;u 過去本井與周圍鄰井的壓裂實(shí)踐及其壓裂前后的生產(chǎn)反映作為本次設(shè)計(jì)的借鑒。 壓裂經(jīng)濟(jì)參數(shù)決定了投入與產(chǎn)出的關(guān)系。包括：p 壓裂施工材料(壓裂液、支撐劑)用量及費(fèi)用；p 壓裂設(shè)備及其它輔助作業(yè)支出費(fèi)用；p 增產(chǎn)的油氣量及同時(shí)(或每一段時(shí)間)油氣價(jià)格；p 計(jì)算凈收益的時(shí)間(最短投入回收期)與凈貼現(xiàn)值(最大的投資純利潤)。4）經(jīng)濟(jì)參數(shù)壓裂設(shè)計(jì)主要參數(shù)作用及采集方法（1）儲(chǔ)集

17、能力參數(shù)有效孔隙度、含油(氣)飽和度、有效厚度；（2）儲(chǔ)集層生產(chǎn)能力參數(shù)有效滲透率、有效厚度、儲(chǔ)層流體性質(zhì)、地層壓力；（3）水力裂縫幾何形態(tài)參數(shù)巖石彈性模量、泊松比、就地應(yīng)力場(chǎng)、巖石斷裂韌性；（4）壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)地層破裂壓力(梯度)、延伸壓力、凈壓力、閉合壓力；（5）施工條件參數(shù)射孔、油(套)管抗壓強(qiáng)度；（6）壓裂材料參數(shù)溫度、壓裂液、支撐劑。決定裂縫幾何形態(tài)的幾個(gè)重要參數(shù)（1）巖石力學(xué)參數(shù)(泊松比、彈性模量)泊松比：當(dāng)巖石受壓應(yīng)力時(shí)，在彈性范圍內(nèi)，巖石的側(cè)向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值;彈性模量：巖石壓應(yīng)力時(shí)，負(fù)荷增加到一定程度后(在彈性范圍內(nèi))，應(yīng)力與應(yīng)變曲線的比值。sxxFAxxllyyDD,yy

18、xxxxxxEvsu 彈性模量越大，表明巖石越致密、壓開縫寬窄，且需要的泵壓高;u 泊松比大小則關(guān)系到裂縫高度在縱向上的擴(kuò)展程度與就地應(yīng)力剖面的解釋。u 使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，準(zhǔn)靜態(tài)值。u 實(shí)驗(yàn)室?guī)r心試驗(yàn):單軸或三軸試驗(yàn)取得的巖石彈性性質(zhì)參數(shù)(泊松比、彈性模量等)；u 使用長源距數(shù)字聲波測(cè)井(LSDS)的全聲波形計(jì)算，動(dòng)態(tài)值；獲取方法：獲取方法：2）儲(chǔ)層三向地應(yīng)力大小和方向 地應(yīng)力是由于上覆巖層重力、地殼內(nèi)部垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)及其它因素綜合作用引起介質(zhì)內(nèi)部單位面積上的作用力。地下巖石應(yīng)力狀態(tài)通常是三個(gè)相互垂直互不相等的主應(yīng)力。zsysxszsysxszsysxszsysxszsysxszsysxs

19、(zxyzyxssssss（垂直縫 Vertical Fracture）垂直縫）xyzyxzssssss（或水 平 縫 Horizontal Fracture）最小主應(yīng)力（Least Principal Stress）最小主應(yīng)力（Least Principal Stress）影響壓裂施工過程中裂縫的形態(tài) 影響壓裂施工的難易及有效率 壓裂施工中裂縫延伸壓力隨著地應(yīng)力的增加而增大，反映到現(xiàn)場(chǎng)施工過程中出現(xiàn)高泵壓，以致不能完成施工任務(wù)。垂向上最小水平主應(yīng)力的大小影響裂縫高度 裂縫高度完全取決于取決于壓裂層與其上下隔層的最小應(yīng)力差。如果該值合理，會(huì)對(duì)裂縫的垂向延伸起控制作用。對(duì)于需要控制縫高的情況，通

20、常采用降低泵注排量、壓裂液粘度、施工規(guī)模或使用漂浮球、重力球等減緩其效果。（1）壓裂選井選層2、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟考慮因素：儲(chǔ)層地質(zhì)、巖石力學(xué)、孔滲飽、巖層間界面性質(zhì)、開發(fā)狀況與井筒技術(shù)要求。 分析油氣井低產(chǎn)原因： (1)油氣層孔隙度較低，或儲(chǔ)能系數(shù)低，可采能量低，儲(chǔ)集層沒有足夠的物質(zhì)基礎(chǔ)； (2)油氣層低滲、特低滲，或有效厚度薄，地層系數(shù)低；或地下原油粘度高，儲(chǔ)集層沒有足夠的產(chǎn)出能力； (3)由于鉆井、完井、修井等作業(yè)過程對(duì)地層傷害使近并地帶造成污染堵塞； (4)“土豆?fàn)睢蓖哥R體地層，單并控油面積有限，難以獲得高產(chǎn)。 壓裂選井選層是地質(zhì)工程與壓裂工程相結(jié)合的一項(xiàng)工作，選好選準(zhǔn)壓裂目的井層是壓裂

21、工作的起點(diǎn)，是壓裂獲得增產(chǎn)的首要條件。成功壓裂的必備地質(zhì)條件：儲(chǔ)量和能量，適合壓裂的氣層 (1)須經(jīng)壓裂才能投產(chǎn)的低滲、特低滲油氣層 (2)有效孔隙度大、含氣飽和度高和有效厚度大的氣層 (3)由于近井污染、本井低產(chǎn)，而周圍鄰井高產(chǎn) (4)井筒條件：套管、壓裂管柱、井下工具、井口承壓能力以及壓裂設(shè)備滿足完成壓裂施工任務(wù)。（1）壓裂規(guī)模：如果初次壓裂的規(guī)模小，所形成的裂縫太短，對(duì)地層的穿透率低，隨開發(fā)時(shí)間的延長，裂縫的導(dǎo)流能力變小，油井的產(chǎn)量也會(huì)減小。（2）壓裂液性能： 壓裂液性能的好壞是壓裂施工成敗的關(guān)鍵因素之一。壓裂液的攜砂能力較弱，粘度偏低，摩阻偏大，在施工過程中壓裂液會(huì)大量濾失，造成早期脫

22、砂，形成砂堵，影響進(jìn)一步的施工。（3）支撐劑性能： 如果支撐劑的強(qiáng)度不夠，隨著時(shí)間的延長，在地層壓力的作用下，其破碎率也越來越高，使裂縫的導(dǎo)流能力降低。如果支撐劑的濃度太低，并且鋪置也不合理，采用不同粒徑，不同強(qiáng)度的支撐劑混合支撐，這些也會(huì)使有效支撐作用變差，導(dǎo)流能力下降。（4）其它方面的原因：套管損傷，固井質(zhì)量差，或者射孔孔眼的堵塞等原因都會(huì)對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的降低有一定的影響。 對(duì)前次施工工藝的評(píng)價(jià)（重復(fù)壓裂井）主要依據(jù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果選擇增產(chǎn)工藝，根據(jù)不同的儲(chǔ)層類型確定不同的壓裂增產(chǎn)工藝:p對(duì)于儲(chǔ)層污染嚴(yán)重的層，如果能夠解除的可采用簡單的酸洗、基質(zhì)酸化工藝;p對(duì)于碳酸鹽巖低滲儲(chǔ)層，采用酸壓、加砂

23、壓裂;p對(duì)低滲砂巖儲(chǔ)層增產(chǎn)改造則采用壓裂增產(chǎn)改造；p非常規(guī)儲(chǔ)層，設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變，“人造氣藏” 、體積壓裂2、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟壓裂工藝技術(shù)類型壓裂工藝技術(shù)類型儲(chǔ)層特性儲(chǔ)層特性井井 型型直井直井大斜度大斜度水平井水平井巖性巖性物性物性厚度厚度合成聚合物合成聚合物清水壓裂液清水壓裂液油基壓裂液油基壓裂液無水壓裂液無水壓裂液砂巖砂巖頁巖頁巖碳酸巖碳酸巖火山巖火山巖煤層煤層低滲、致密低滲、致密中高滲中高滲工工 具具封隔器封隔器橋塞橋塞水力噴射水力噴射敏感性敏感性水基壓裂液水基壓裂液清潔壓裂液清潔壓裂液泡沫壓裂液泡沫壓裂液深度深度p根據(jù)儲(chǔ)層基本條件，選擇合適的入井材料。本著滿足工藝要求、對(duì)儲(chǔ)層傷害小、改造效

24、率高的原則優(yōu)選施工用液和支撐劑等。2、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟 性能要求 （1）濾失量少; （2）懸砂性強(qiáng)：粘度高;（3）摩阻低：消耗動(dòng)力少，排量大; （4）穩(wěn)定性好：溫度，抗剪切; （5）殘?jiān)停呵鍧崏毫岩?（6）易返排：破膠（水化）; （7）配伍性好; （8）貨源廣，價(jià)格低。流變性濾失性破膠性配伍性 壓裂液的性能壓裂液的流變性yuu +utFShear Rate:uDy 研究關(guān)于形變和流動(dòng)，即施加于物料（如壓裂液）上的應(yīng)力與所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，或施加形變時(shí)物料運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)力。牛頓壓裂液Dt冪律液體nDKtDnKlglglgt1naDK流變性產(chǎn)生的影響流變性產(chǎn)生的影響用來計(jì)算油管及裂縫中的壓降

25、，考慮壓力對(duì)于泵注費(fèi)用、油管壓力限制。壓裂液的濾失性濾失性：在一定的壓差條件下，壓裂液以線性流垂直濾失進(jìn)入多孔介質(zhì)的性質(zhì)。濾失的影響： 裂縫幾何尺寸、支撐劑在裂縫中的濃度變化和最終分布、裂縫的閉合時(shí)間、對(duì)地層的傷害程度、壓裂施工成本。壓裂液的破膠性破膠性：使粘稠的壓裂液可控制的降解成能從裂縫中返排出的稀釋液體的特性。破膠產(chǎn)生的影響p 支撐劑在裂縫中的最終分布p 裂縫的閉合時(shí)間p 對(duì)地層及裂縫導(dǎo)流能力的傷害程度壓裂液的配伍性p 壓裂液的配伍性指壓裂液適應(yīng)改造的儲(chǔ)層巖石及流體的特性；p 壓裂液進(jìn)入油層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲流的物理化學(xué)反應(yīng)，如粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層

26、。支撐劑優(yōu)選1.粒徑均勻；2.強(qiáng)度高，破碎率?。?.圓球度好；4.密度??；5.雜質(zhì)少。性能要求：選擇原則： 以預(yù)期獲得的壓裂效果所需要的裂縫導(dǎo)流能力為根據(jù)對(duì)支撐劑進(jìn)行選擇。地質(zhì)條件工程條件支撐劑的性能支撐劑的價(jià)格 水力壓裂后油氣井的產(chǎn)量預(yù)測(cè)是壓裂設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。它最終將評(píng)價(jià)壓裂設(shè)計(jì)中裂縫的幾何尺寸、導(dǎo)流能力等是否符合油氣井壓裂要求的效果。 壓裂井產(chǎn)量預(yù)測(cè)的方法很多，歸納起來有增產(chǎn)倍數(shù)法、典型曲線法、數(shù)值模擬法和物理優(yōu)化法。 （4）壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用數(shù)值模擬方法在更接近油藏實(shí)際的條件下，通過建立不同條件下油層和裂縫關(guān)系物理模型和數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)值計(jì)算求解的方

27、法，進(jìn)行有裂縫油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的研究。包括單井、多井、不同邊界條件和注采井網(wǎng)、油氣水多相流等。2、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟25.625.826.026.226.426.626.8010203040穿透比（%）采出程度（%）1dc.cm5dc.cm10dc.cm15dc.cm20dc.cm25dc.cm30dc.cm采出程度與穿透比關(guān)系曲線 水力壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化 0%40%051015202530090180270360450540630720810900990生產(chǎn)時(shí)間(天)采出程度(%)0%10%20%30%40%相同導(dǎo)流能力下的采出程度與時(shí)間關(guān)系曲線 縫長比與初期增油量產(chǎn)量的關(guān)系 縫長比與累積增油量產(chǎn)

28、量的關(guān)系 縫長比與凈現(xiàn)值的關(guān)系水平井裂縫條數(shù)的優(yōu)化 水平井壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化縫長優(yōu)化水平井壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化裂縫導(dǎo)流能力優(yōu)化水平井壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化fd2,ffxefxk wICxkx水力壓裂物理優(yōu)化裂縫參數(shù) 在注入支撐劑質(zhì)量一定的條件下，水力壓裂形成的裂縫體積一定。根據(jù)假設(shè)條件和實(shí)際形成的裂縫高度，可以計(jì)算形成的單翼裂縫在油層厚度內(nèi)的體積為: propffpf(1)2mhVx whh ffffDk VxC khffVwx h224ffxfDek x wI Cconstkx222442ffffpfppropxfDeeprk x wk x whk VNI Ckxkx hkV支撐劑數(shù)的概念 給定無因次支

29、撐劑系數(shù)Nprop時(shí)，存在一個(gè)最佳的無因次裂縫導(dǎo)流能力，使采油指數(shù)最大。 確定了最佳無因次裂縫導(dǎo)流能力，就可以確定最佳裂縫長度和裂縫寬度。 無因次采油指數(shù)、最優(yōu)的無因次導(dǎo)流能力都可表示為無因次支撐劑系數(shù)的函數(shù)。由此，得到無因次導(dǎo)流能力無因次采油指數(shù)圖版。NpNp0.1 for a ye=0.1 for a ye=xexe reservoir reservoir NpNp0.1 for a 2ye=0.1 for a 2ye=xexe reservoir reservoirrpfpepffefffDxpropkVVkhkxwhxkkxwxkCIN244222 1 . 0 if )(015. 06

30、67. 01)(089. 0311. 0423. 0exp6 1 . 0 if ln5 . 0990. 01 22maxproppropproppropproppropproppropDNNNNNNNNJ 10 if 100.1 if ln142. 01ln48. 1583. 0exp6 . 1 0.1 if 1.6 propproppropproppropproppropfDoptNNNNNNNC50.fDoptfffoptkhCVkx 0.5hkkVCwfffDoptopt（5）水力壓裂施工參數(shù)優(yōu)化 壓裂施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是利用壓裂施工模擬軟件，以實(shí)現(xiàn)油藏模擬結(jié)果（裂縫長度和導(dǎo)流能力）為目的

31、，以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，對(duì)壓裂施工參數(shù)（施工排量、壓裂液和支撐劑數(shù)量、泵注程序以及壓裂車組水馬力）和下井原材料進(jìn)行優(yōu)化選擇的過程。 把不同的壓裂施工參數(shù)和下井原材料參數(shù)及其它必要的參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行模擬計(jì)算，應(yīng)用流體流動(dòng)力學(xué)結(jié)合巖石力學(xué)等不同物理、數(shù)學(xué)模型，模擬裂縫擴(kuò)展、支撐劑在裂縫中的分布及施工結(jié)束時(shí)裂縫閉合的情況，并預(yù)測(cè)油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，確定產(chǎn)生最大凈收益的最優(yōu)化壓裂施工方案。 具體過程2、壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟真三維模型裂縫高度是常數(shù)，即流體僅沿縫長方向流動(dòng)?？p高沿縫長方向是變化的，在縫長、縫高方向均有流動(dòng)(即存在壓力降)?？p高沿縫長方向是變化的，但裂縫內(nèi)仍是一維流動(dòng)(縫

32、長)。二維(PKN、KGD)擬三維(P3D)計(jì)算模型裂縫的擴(kuò)展和裂縫內(nèi)的流體流動(dòng)方式不同裂縫擴(kuò)展模型優(yōu)選 壓裂酸化施工管柱、工具類型及注入方式表壓裂酸化施工管柱、工具類型及注入方式表改造方式施工管柱工具類型注入方式籠統(tǒng)改造油管/油管注入或油套環(huán)空注入/套管注入連續(xù)油管/連續(xù)油管和連油小環(huán)空或油套環(huán)空注入同時(shí)注入油管+套管封隔器套管封隔器油管注入油管+裸眼封隔器裸眼封隔器油管注入分層（段）改造分層改造連續(xù)油管+底封工具連續(xù)油管帶底封工具連續(xù)油管與套管的環(huán)空注入油管+水力噴射工具水力噴射工具油管與環(huán)空同時(shí)注入連續(xù)油管+水力噴射工具水力噴射工具連續(xù)油管與環(huán)空同時(shí)注入油管+裸眼封隔器裸眼封隔器油管注入

33、/可鉆橋塞套管注入油管+套管封隔器套管封隔器油管注入或油套環(huán)空注入分段改造油管+水力噴射工具水力噴射工具油管與環(huán)空同時(shí)注入連續(xù)油管+水力噴射工具水力噴射工具連續(xù)油管與環(huán)空同時(shí)注入油管+裸眼封隔器裸眼封隔器油管注入/可鉆橋塞套管注入油管+套管封隔器套管封隔器油管注入或油套環(huán)空注入壓裂液注入方式選擇壓裂液注入方式選擇油管注入： 優(yōu)點(diǎn)是有利于保護(hù)套管，能保持較高的流速，減少或避免在井筒內(nèi)脫砂，以及便于壓后井下作業(yè)。缺點(diǎn)是高沿程摩阻增加了地面泵壓，使泵注排量受到限制且要消耗大部分設(shè)備功率，以致降低壓裂的凈收益。套管、油套環(huán)空注入： 優(yōu)點(diǎn)是沿程摩阻小、地面泵壓低、泵注排量大，可節(jié)約設(shè)備功率，降低施工成本

34、。缺點(diǎn)是套管每一部分都需要承受最高施工壓力。 最終泵注參數(shù)的確定主要受油、套管尺寸、抗拉、抗內(nèi)壓、抗外擠等性能參數(shù)，以及壓裂泵注排量、井口裝置以及安全作業(yè)等因素的控制。 p優(yōu)化壓裂施工的泵注參數(shù)實(shí)質(zhì)是確定泵注排量與壓裂液粘度的最佳組合，其目的是井底壓力不超過地層臨界壓力，以免裂縫高度失效。p臨界壓力是指施工時(shí)允許的最大井底壓力，反演即可獲得允許的最高泵注壓力。壓裂施工泵注參數(shù)優(yōu)選 p 操作上的限制:p 壓裂井段的長度或預(yù)計(jì)的裂縫高度;p 管柱的鋼級(jí)、壁厚、尺寸、抗內(nèi)壓與抗外擠強(qiáng)度;p 射孔孔徑與孔數(shù);p 井口裝置與井下工具的壓力極限;p 設(shè)備功率與壓力極限。p 優(yōu)化的施工參數(shù)即是在上述限制條件

35、下使它們達(dá)到某一平衡。原則考慮的因素 根據(jù)造縫機(jī)理，壓開地層是因?yàn)閴毫岩涸诰妆锲鸶邏涸斐傻?，因此，選擇施工排量時(shí)，首先考慮的是所選排量應(yīng)大于地層的吸液量。 011400tqBpp1）施工排量的選擇 第二個(gè)因素是摩阻壓力。 排量越大，射孔孔眼產(chǎn)生的摩阻和井筒摩阻越高，因此所需的井底施工壓力越高，對(duì)施工設(shè)備的要求也就越高。 第三個(gè)因素是在不同的排量下所需的壓裂液用量。 當(dāng)濾失系數(shù)一定時(shí)，欲壓開一定大小的裂縫，采用較高的施工排量可減少所需的壓裂液用量，并且施工排量大時(shí)，可提高液體效率，并有利于保護(hù)地層，提高效果。 要考慮的第四個(gè)因素是裂縫的高度。 施工排量太大，極有可能導(dǎo)致裂縫竄層，特別是產(chǎn)層和水層之間的遮擋層不