國(guó)外水力壓裂技術(shù)新發(fā)展

低滲透油田高效開(kāi)采技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)主要內(nèi)容制約低滲透油藏高效開(kāi)采的關(guān)鍵因素國(guó)外水力壓裂技術(shù)的新進(jìn)展制約低滲透油藏高效開(kāi)采的關(guān)鍵因素建立有效的注采驅(qū)動(dòng)壓力體系

（井網(wǎng)類型、井網(wǎng)與裂縫方位匹配、井距、注采壓力、啟動(dòng)壓力等）水力壓裂增產(chǎn)與傷害的協(xié)調(diào)常規(guī)油藏注水井采油井低滲油藏注水井采油井由于滲透率低和啟動(dòng)壓力的作用，導(dǎo)致注采井間無(wú)法建立有效的水動(dòng)力系統(tǒng)，致使注水壓力上升，采油井壓力下降－－注不進(jìn)、采不出！NE裂縫方向breakthroughdirection安塞油田坪橋區(qū)井位圖裂縫導(dǎo)致方向性見(jiàn)水水力壓裂增產(chǎn)與傷害的協(xié)調(diào)壓裂過(guò)程中壓裂液的傷害：

地層天然裂縫填砂裂縫的傷害烏審旗巖心水基壓裂液傷害結(jié)果水基壓裂液： 滲透率傷害率為74.8～97.6%。壓裂液進(jìn)行添加劑優(yōu)化后：滲透率傷害率為63.0～88.0%。1、基質(zhì)傷害：濾液的傷害破膠液殘?jiān)６扰c孔喉直徑對(duì)比Davg=103.70umD50=101.30umDmax=116.00umDavg=11.59umD50=0.109umDmax=10~100umParticleDiameterofUnbrokenGel,um破膠液殘?jiān)６却笥诳缀碇睆?，無(wú)顆粒侵入傷害！2、天然裂縫傷害：殘?jiān)?、凍膠殘?jiān)氯烊涣芽p，降低裂縫滲透率；破膠劑難以進(jìn)入天然裂縫，凍膠破膠不徹底，增加油氣滲流阻力。3、填砂裂縫傷害：濾餅、殘?jiān)蝿┣度霝V餅降低填砂裂縫導(dǎo)流能力；殘?jiān)氯芽p孔隙。壓裂液殘殘?jiān)鼈?shí)驗(yàn)研研究壓裂液濃濃度傷害害對(duì)比：：CarboPro20/40支支撐劑4.支撐撐劑嵌入入實(shí)驗(yàn)研研究10Kg/m2鋪砂濃度度實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果貴陽(yáng)林海海30/60目陶粒嵌嵌入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)新工藝清水壓裂裂及其進(jìn)進(jìn)展新材料高強(qiáng)度超超低密度度支撐劑劑（ULW）主要內(nèi)內(nèi)容容國(guó)外水力力壓裂技技術(shù)的新新進(jìn)展所謂的清水壓裂裂，除了早早期用清清水不帶帶砂外，，多數(shù)是是用化學(xué)學(xué)處理劑劑，如減減阻劑、、活性劑劑、防膨膨劑處理理過(guò)的清清水或線線性膠，，這種水水也常常常稱作滑溜水（（slickwater-frac)。作業(yè)中帶帶有少量量砂的，，但也有有加砂量量較多的的，砂比比常為3.5%。用水量多，，排量大大是它們的的共性，，至于造造縫導(dǎo)流流能力的的大小與與儲(chǔ)層層物性有有關(guān)。２、新工藝－清水壓裂裂技術(shù)及及其進(jìn)展展低滲透油油氣藏高高效開(kāi)采采的關(guān)鍵：降低壓裂裂液對(duì)地地層的傷傷害！降低開(kāi)采采成本??！清水壓裂裂技術(shù)清水壓裂裂技術(shù)的的發(fā)展歷歷程兩個(gè)砂巖巖地層的的應(yīng)用效效果對(duì)比比清水壓裂裂對(duì)致密密氣藏傷傷害評(píng)價(jià)價(jià)清水壓裂裂增產(chǎn)機(jī)機(jī)理及適適應(yīng)性壓裂液返返排監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)70年代中期期，在俄克克拉荷馬馬西北的的密西西西比裂縫縫性石灰灰?guī)r地層層進(jìn)行了了有規(guī)模模的清水水壓裂；；用大量量的清水水，每分分鐘排量量為8—12方，砂比比為1.75%，由于砂量量及砂比比都較低低，難以以長(zhǎng)期支支撐形成成的裂縫縫。1986至1987年在吉丁斯斯油田（（澳斯汀汀白堊石灰?guī)r地層）進(jìn)進(jìn)行了清清水壓裂裂，基質(zhì)質(zhì)巖石的的滲透率率為0.005至0.2毫達(dá)西西，地層厚厚度為50至500英尺。壓壓裂后，，油井從從平均日日產(chǎn)油0.64方增加加至6.4方。。壓裂規(guī)規(guī)模平均均2400方清清水，排排量平均均7方，，平均用用濃度7.5至至15%的鹽酸酸500方。清水壓裂裂技術(shù)新新進(jìn)展1988年聯(lián)合太平平洋能源源（UPR）公公司在其其第一口口水平井中也進(jìn)行行了清水水壓裂，，在作業(yè)業(yè)中使用用了蠟珠珠作為分分流劑。。95年以后，廣泛應(yīng)應(yīng)用于裂縫性致致密砂巖巖氣藏；提提出了凍凍膠與滑滑溜水聯(lián)聯(lián)合的混合清水壓裂裂技術(shù)。。1995年UPR公司司－東得得克薩斯斯盆地棉棉花谷致致密、低低滲砂巖巖地層施工概況況：泰勒段砂砂巖，對(duì)對(duì)150口井進(jìn)進(jìn)行了250次次的清水水壓裂儲(chǔ)層情況況：滲透率0.001至0.05毫達(dá)西西無(wú)論縱向向上和橫橫向上都都非常不不均質(zhì)，，縱向上上砂－頁(yè)頁(yè)巖交替替，砂層層總厚為為1000到1500英尺清水壓裂裂技術(shù)應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例1壓裂工藝藝：采用大量量清水與與少量的的化學(xué)劑劑（降阻阻劑、活活性劑、、防膨劑劑等）20/40目的的Ottawa砂子子，總砂砂用量在在2273公斤斤到136噸之之間砂比3.5%，，少數(shù)作作業(yè)中使使用砂比比達(dá)到15%的的尾隨支支撐劑排量為1.6方方到13方，用用水量約約為64方到3180方，前前置液占占40%到50%棉花花谷谷泰泰勒勒砂砂層層A氣氣田田大大型型清清水水壓壓裂裂與與常常規(guī)規(guī)壓壓裂裂的的比比較較新工藝藝－清水壓壓裂與與凍膠膠壓裂裂效果果比較較泰勒砂砂層ＢＢ氣藏藏清水壓壓裂與常規(guī)壓壓裂產(chǎn)量對(duì)對(duì)比新工藝藝－清水壓壓裂與與凍膠膠壓裂裂效果果比較較泰勒砂砂層C氣田田清水壓壓裂與常規(guī)壓壓裂產(chǎn)量的的比較較造縫后后導(dǎo)流流能力力不足足！所以要要根據(jù)據(jù)地層層物性性設(shè)計(jì)計(jì)合理理的導(dǎo)導(dǎo)流能能力、、選擇擇施工工工藝藝新工藝藝－清水壓壓裂與與凍膠膠壓裂裂效果果比較較90年代中中期安安納達(dá)達(dá)柯石石油公公司－－東得得克薩薩斯棉棉花谷谷上侏侏羅紀(jì)紀(jì)博西西爾砂砂層儲(chǔ)層情情況：：博西爾爾砂層層位于于棉花花谷砂砂巖之之下，，是黑黑灰色色頁(yè)巖巖間夾夾有細(xì)細(xì)砂、、粉細(xì)細(xì)泥質(zhì)質(zhì)砂巖巖的大大厚層層粘土的的主要要成分分是綠綠泥石石與伊伊利石石平均孔孔隙度度與滲滲透率率分別別為6~10%及0.005~0.05毫毫達(dá)西低滲儲(chǔ)層層的含水水飽和度度為50%，高滲透透率儲(chǔ)層層為5%清水壓裂裂技術(shù)應(yīng)應(yīng)用實(shí)例2－混合清水水壓裂工藝技術(shù)術(shù)－混合清水壓裂裂法：在工藝實(shí)實(shí)踐中發(fā)發(fā)現(xiàn)，對(duì)對(duì)某些儲(chǔ)儲(chǔ)層清水水壓裂導(dǎo)導(dǎo)流能力力得不到到保證，，采用了了混合清清水壓裂裂工藝：：用清水水造一定定的縫長(zhǎng)長(zhǎng)及縫寬寬后，繼繼以硼交交鏈的3.6—4.2公斤/方的胍膠膠壓裂液液，帶有有20/40、40/70目砂子，，從而產(chǎn)產(chǎn)生較高高導(dǎo)流能能力的水水力裂縫縫。EXT-4氣井清水壓裂裂加少量砂子子壓后采氣氣曲線EXT-9氣井清水壓裂裂加大量砂子子壓后采氣氣曲線EXT-15氣井混合清水水壓裂壓后采氣氣曲線研究的目目的在上侏羅羅系砂巖巖的博西西爾地層層進(jìn)行了了清水壓壓裂，施施工中泵泵入大量量清水并并在裂縫縫擴(kuò)展過(guò)過(guò)程中又又毫無(wú)防防濾措施施，在這這樣致密密的砂層層內(nèi)毛管管力自吸吸現(xiàn)象又又嚴(yán)重地地存在；；同時(shí)考考慮到泵泵入水在在裂縫擴(kuò)擴(kuò)展過(guò)程程中，也也會(huì)受到到應(yīng)力依依賴的滲滲透率的的影響。。所以采采用數(shù)值值模擬方方法研究這些些因素對(duì)對(duì)氣井產(chǎn)產(chǎn)能的影影響。清水壓裂裂對(duì)致密密砂巖地地層傷害害評(píng)價(jià)壓裂施工工及監(jiān)測(cè)測(cè)情況滑溜水1590方40/70目涂層砂砂（RCS）50方平均排量量12方井口平均均作業(yè)壓壓力53MPa微地震成成象監(jiān)測(cè)測(cè)有效效厚度度：169ft孔隙隙度度：8.89%水平滲透透率：0.0297md垂向滲透透率：0.00297md新工藝－清水壓裂裂中水鎖鎖及巖石石物性應(yīng)應(yīng)力依賴賴性的影影響采用油藏—地地質(zhì)力學(xué)學(xué)—壓裂裂模擬的綜合模模型進(jìn)行行擬合，，擬合時(shí)時(shí)的限制制條件如如下：壓裂壓力力約在81~84.5MPa之間;裂縫微震震成像的的半長(zhǎng)約約為106——137米，垂垂直于縫縫的寬度度很大（（每邊可可達(dá)15米－－－地層變變形的范范圍?。?返排期間間水產(chǎn)量量遞減很很快，到到生產(chǎn)晚晚期基本本為常數(shù)數(shù);不穩(wěn)定試試井得出出的縫長(zhǎng)長(zhǎng)較短，，縫導(dǎo)流流能力約約為1.52~3dc.cm。。研究究方方法法－－數(shù)數(shù)值值模模擬擬方方法法（地地層層－－裂裂縫縫模模型型，，單單相相與與氣氣水水兩兩相相））擬合合時(shí)時(shí)的的計(jì)計(jì)算算參參數(shù)數(shù)1滲滲透透率率：：0.03－－0.0107md2導(dǎo)導(dǎo)流流能能力力：3填填砂砂縫縫長(zhǎng)長(zhǎng)：：67m壓裂裂作作業(yè)業(yè)擬擬合合結(jié)結(jié)果果QgQw排液液與與生生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)時(shí)間間的的擬擬合合停泵泵時(shí)時(shí)，，濾濾失失區(qū)區(qū)達(dá)達(dá)到到了了15英英尺尺停泵時(shí)刻裂裂縫壁面附附近地層含含水飽和度度分布平均進(jìn)水深深度5-10英英尺停泵時(shí)井筒附近地層含水水飽和度度分布水侵入?yún)^(qū)區(qū)域在井井底周圍圍已大大大減少，，但在縫縫端部的的含水飽飽和度仍仍然很高高，此處處的排液液程度較較低，排排液的初初速度與與井底周周圍的水水飽和度度、濾失失區(qū)的厚厚度有關(guān)關(guān)，并受受控于隨隨應(yīng)力而而變化的的滲透率率。生產(chǎn)10天后裂裂縫附近近地層含含水飽和和度的分分布水鎖和水水相滲透透率對(duì)產(chǎn)產(chǎn)量影響響單相氣與與氣水兩兩相流對(duì)對(duì)產(chǎn)量影影響不大大！因此，水水鎖影響響并不大大！滲透率傷傷害（粘粘土膨脹脹、堵塞塞等）對(duì)對(duì)產(chǎn)量影影響裂縫附近近地層滲滲透率降降低2％，產(chǎn)量降降低10～15％！因此，清清水壓裂裂也應(yīng)針針對(duì)性地地選擇添添加劑，，以減少少對(duì)儲(chǔ)層層的傷害害！巖石中的的天然裂裂縫多半半是表面面粗糙，，閉合后后仍能保保持一定定的縫隙隙，這樣樣形成的的導(dǎo)流能能力，對(duì)對(duì)低滲儲(chǔ)儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)說(shuō)已經(jīng)足足夠了。。這種情情況已在在實(shí)驗(yàn)室室中觀察察到。常規(guī)凍膠膠壓裂，，由于排排液不完完善，裂裂縫的導(dǎo)導(dǎo)流能力力受殘?jiān)鼈Φ鹊扔兴到档停迩逅畨毫蚜鸦旧仙喜淮嬖谠诓灰着排乓旱膯?wèn)問(wèn)題。清水（線線性膠））易于使使砂子沉沉到垂直直縫周邊邊較細(xì)的的天然裂裂縫中，，擴(kuò)大了了滲濾面面積。壓裂過(guò)程程中巖石石脫落下下來(lái)的碎碎屑（特特別是在在頁(yè)巖地地層中））它們可可能形成成“自撐撐”式的的支撐劑劑。清水壓裂裂增產(chǎn)機(jī)機(jī)理－常規(guī)解釋釋認(rèn)為剪切切力能使使裂縫壁壁面從原原位置上上移動(dòng)，，從而產(chǎn)產(chǎn)生不重重合并出出現(xiàn)許多多粗糙泡泡體表面面，由于于存在剪剪切滑移移，在裂裂縫延伸伸過(guò)程中中也能使使已存在在的微隙隙裂開(kāi)，，并使斷斷層面及及其它弱弱面張開(kāi)開(kāi)，這些些現(xiàn)象可可以發(fā)生生在水力力裂縫的的端部或或裂縫周周圍的濾濾失帶中中。剪切膨脹脹擴(kuò)展裂裂縫－基本假設(shè)設(shè)清水壓裂裂增產(chǎn)機(jī)機(jī)理－新解釋剪切膨脹脹擴(kuò)展裂裂縫－物理過(guò)程程當(dāng)裂縫周周邊的巖巖石在壓壓力超過(guò)過(guò)門(mén)檻壓壓力后，，即發(fā)生生“滑移移”破壞壞，兩個(gè)個(gè)裂縫粗粗糙面的的滑動(dòng)，，使垂直直于縫面面的縫隙隙膨脹。。停泵后后，張開(kāi)開(kāi)了的粗粗糙面使使它們不不能再滑滑回到原原來(lái)的位位置，從從而剪切切膨脹的的裂縫滲滲透率得得到保持持。清水壓裂裂在這種種情況下下的成功功與否，，取決于是否存在在著有利利的天然然裂縫系系統(tǒng)以及及它們對(duì)對(duì)壓力及及原有的的就地應(yīng)應(yīng)力的響響應(yīng)程度度。質(zhì)地強(qiáng)硬硬的巖石石有許多多粗糙的的節(jié)理，，很高的的抗剪程程度，很很好的剪剪切與裂縫導(dǎo)導(dǎo)流能力力的耦合合性，清清水壓裂裂適用（（裂縫性致致密砂巖巖、灰?guī)r巖地層等）；強(qiáng)度較弱弱的巖石石如泥質(zhì)質(zhì)砂巖就就不適合合清水壓壓裂；儲(chǔ)層的裂裂縫網(wǎng)狀狀分布及及流體流流動(dòng)過(guò)程程都可以以用以評(píng)評(píng)價(jià)是否否應(yīng)該采采用清水壓裂裂。清水壓裂裂增產(chǎn)的的適應(yīng)性性由于清水壓裂裂可免去制制備凍膠膠所消耗耗的化學(xué)學(xué)劑量，，包括成成膠劑、、交鏈劑劑與破膠膠劑，不不含殘?jiān)粫?huì)會(huì)堵塞地地層；減少了砂砂（支撐撐劑）的的用量及及運(yùn)砂的的費(fèi)用所以清水壓裂裂與常規(guī)規(guī)凍膠壓壓裂在相相同規(guī)模模的作業(yè)業(yè)中可節(jié)節(jié)省費(fèi)用用40%—60%。對(duì)于那那些滲透透率很低低的邊際油氣氣田，清水壓壓裂將是是開(kāi)采這這類油氣氣田的重重要措施施，也是是降低采采油成本本，增加加動(dòng)用儲(chǔ)儲(chǔ)量的有有效途徑徑。清水壓裂裂技術(shù)－－結(jié)論１、記錄泵入入水的回回采率，，但是此此值受地地層產(chǎn)出出水的影影響很大大。２、計(jì)量排液液中的聚聚合物濃濃度，此此方法操操作上非非常復(fù)雜雜，測(cè)試試結(jié)果也也不十分分確切，，由于濾濾失而使使聚合物物濃度提提高，在在泵入水水回采率率的計(jì)算算方面，，可能產(chǎn)產(chǎn)生誤導(dǎo)導(dǎo)。３、分析注入入前后的的聚合物物溶液以以確定碳碳水化合合物的總總含量，，從而計(jì)計(jì)算水的的回采率率。此方方法同樣樣受縫中中濾失的的影響。。壓裂液排排液或回回排的監(jiān)監(jiān)測(cè)常規(guī)方法法返排率？？問(wèn)題題獲得的水水回采率率都不是是從作業(yè)業(yè)中各個(gè)個(gè)壓裂液液段中得得到，是是籠統(tǒng)的的整個(gè)作作業(yè)過(guò)程程中的情情況。有時(shí)返排排率很高高，但壓壓后生產(chǎn)產(chǎn)動(dòng)態(tài)很很差?。ǎㄍ鞘亲詈笞⒆⑷氲囊灰欢我后w體未排出出堵塞了了裂縫?。。?？特點(diǎn)：示蹤劑具具有獨(dú)特特性質(zhì)，，各不相相同：它它們彼此此不起反反應(yīng)，與與巖層或或金屬管管類也沒(méi)沒(méi)有化學(xué)學(xué)反應(yīng)；；不隨時(shí)時(shí)間或溫溫度的變變化而發(fā)發(fā)生降解解，示蹤蹤劑在極極低濃度度（50ppt）下仍仍可被察察覺(jué)。無(wú)無(wú)論在運(yùn)運(yùn)輸、泵泵入或廢廢棄時(shí)，，都是安安全的。。易溶于于水，濾濾失后也也不會(huì)濃濃集。性質(zhì)各異異的壓裂裂用化學(xué)學(xué)示蹤劑劑（CFT）壓裂液排排液或回回排的監(jiān)監(jiān)測(cè)新方法方法：在泵的低低壓部分分注入，，濃度是是1ppm。壓壓裂后返返排每隔隔15分分鐘采樣樣一次一一直到有有天然氣氣突破，，可以分分析到樣樣品中1ppb的含含量。由由于分層層分液段段泵入性性質(zhì)獨(dú)特特的CFT，可可用物質(zhì)質(zhì)平衡方方法計(jì)算算分層，，分液段段回排效效率，從從而獲得得每口井井的回排排效率。。一是井底底附近從井底附附近地區(qū)區(qū)回排是是由于井井底附近近的濾失失量太大大，前置置液階段段的液體體濾失于于此地。。當(dāng)作業(yè)業(yè)井回排排時(shí)，井井底附近近濾失液液先排出出來(lái)。二是從裂裂縫端部部當(dāng)井筒附附近的滲滲透率低低或沒(méi)有有濾失時(shí)時(shí)，前置置液回流流至井中中并將它它前面的的液段推推向井底底，先泵泵入的最最后排出出。壓裂液的的兩種回排類型型常規(guī)凍膠膠壓裂液液與滑溜水壓壓裂液回排區(qū)別別凍膠液可以看作全懸浮液，靠粘度和排量攜砂，液段和支撐劑分布密切，最后注入的最先回排?。ㄊ芷颇z劑的影響）滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后液體在砂堤形成漩渦流，使先后加入的液段混合在一起，在相同的時(shí)間以相同的濃度排出！博西爾砂砂層凍膠膠壓裂的的回排剖剖面化學(xué)壓裂裂示蹤劑劑技術(shù)的的應(yīng)用－－凍膠博西爾砂砂層滑溜溜水基清清水壓裂裂的回排排剖面化學(xué)壓裂裂示蹤劑劑技術(shù)的的應(yīng)用－－清水高密度支撐劑材材料強(qiáng)度度的提高高，密度度也隨著著加大，，顆粒密密度的增增加，直直接導(dǎo)致致了輸砂砂的難度度，也很很難做到到在水力力裂縫內(nèi)內(nèi)均勻的的布砂。。沉降速速度過(guò)快快，也會(huì)會(huì)導(dǎo)致壓壓裂過(guò)程程中在地地層中出出現(xiàn)橋堵堵。低密度低密度支支撐劑能能夠在低低排量下下保證支支撐劑的的輸送，，能提供供在絕大大部分裂裂縫面積積上得到到支撐劑劑的機(jī)會(huì)會(huì)，降低低支撐劑劑密度還還可以減減少配制制壓裂液液系統(tǒng)的的復(fù)雜性性從而減減少了對(duì)對(duì)填砂裂裂縫的傷傷害。高強(qiáng)度超低密度支撐劑－ULW３、新材料料－高強(qiáng)度超低低密度支撐撐劑美國(guó)BJ服服務(wù)公司??2003年?兩種種ULW支支撐劑ULW1.25支支撐劑－被被樹(shù)脂浸透透并涂層的的化學(xué)改性性核桃殼ULW1.75支支撐劑－－樹(shù)脂涂層層的多孔陶陶粒新材料－高強(qiáng)度超低低密度支撐撐劑ULWULW1.25支支撐劑－化化學(xué)改性核核桃殼ULW1.75支支撐劑－－樹(shù)脂涂層層的多孔陶陶粒新材料－ULW1.25支撐劑制作工序：：先將粒徑比比較接近的的核桃殼微微粒（20/30目目）用強(qiáng)樹(shù)樹(shù)脂浸漬，，然后將浸浸透的核桃桃殼用酚醛醛樹(shù)脂涂層層，后一步步與現(xiàn)今用用的涂層砂砂的工藝相相似。主要特點(diǎn)：：視密度為0.85克克/毫升(是石英砂砂的一半)79攝氏度度下能承受受41.4MPa的閉合應(yīng)應(yīng)力，溫度度升高則強(qiáng)強(qiáng)度降低，，107°°Ｃ時(shí)僅為為27.6MPa；；可破碎到任任意API（泰勒網(wǎng)網(wǎng)目）的大大小，6－－100目目。新材料－ULW1.75支撐劑為樹(shù)脂涂層層的多孔陶陶粒，制造造過(guò)程與常常規(guī)低比重重的陶粒支支撐劑（LWP）相相似，二者者性能也比比較接近，，密度有較較大的差別別。ULW的密密度約在1.75到到1.9克/毫升升之間，與與制造過(guò)程程中控制顆顆粒的孔隙隙度有關(guān)。。涂層的多多孔陶粒，，一方面增增加了它的的強(qiáng)度并封封閉了顆粒粒外部的孔孔隙，防止止了外部液液體的入浸浸從而也保保持了低密密度