中國石化非常規(guī)油氣水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)進(jìn)展

中國石化非常規(guī)油氣水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)進(jìn)展牛新明2012年08月20日前言美國非常規(guī)油氣高效規(guī)模開發(fā)及集團(tuán)公司黨組對(duì)非常規(guī)油氣開發(fā)的高度重視，為石油工程系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇和技術(shù)挑戰(zhàn)。非常規(guī)油氣地質(zhì)各向異性突出、油氣儲(chǔ)藏模式特殊、提高單井產(chǎn)能技術(shù)復(fù)雜，開發(fā)過程中對(duì)石油工程技術(shù)進(jìn)步需求迫切，需要針對(duì)不同的地質(zhì)特點(diǎn)應(yīng)用合適的技術(shù)體系。

中國石化在研究借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)配套和自主研發(fā)相結(jié)合，在非常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、高效鉆完井技術(shù)、水平井分段改造技術(shù)、重大裝備工具研發(fā)以及現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)等方面取得了較大進(jìn)展。

匯報(bào)提綱一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展四、認(rèn)識(shí)及建議一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展

非常規(guī)油氣開發(fā)鉆完井技術(shù)追求目標(biāo)：技術(shù)目標(biāo)鉆成：按總體開發(fā)方案施工、復(fù)雜問題少鉆好：成井質(zhì)量高、建井周期短鉆長：長水平段施工順利

非常規(guī)油氣開發(fā)鉆完井關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)水平井鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)井眼軌跡控制及綜合提速技術(shù)鉆井液及井壁穩(wěn)定技術(shù)提高水平段固井質(zhì)量技術(shù)（一）國外主要技術(shù)進(jìn)展

2003年以來，美國Barnett、Fayetteville等頁巖油氣區(qū)以水平井開發(fā)為主。

2011年，美國完鉆非常規(guī)水平井8500多口，頁巖油氣水平井7600余口，Barnett水平井占90%以上，形成了比較成熟的非常規(guī)油氣鉆完井配套技術(shù)。

非常規(guī)頁巖油氣BarnettHaynesvilleMarcellusFayetteville儲(chǔ)層深度，m1981-25903200-41151219-2590305-2133水平段長，m762-12701016-19301016-1397600-1200鉆井周期，d15.545-502016-18鉆井液體系水基（80%）油基（20%）油基（95%）水基（5%）油基（90%）水基（10%）水基為主油基（部分復(fù)雜地層）建井費(fèi)用萬美元300-400650-850350-450300-400一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外美國典型頁巖油氣開發(fā)鉆完井技術(shù)指標(biāo)1.注重系統(tǒng)的工程地質(zhì)基礎(chǔ)研究和鉆完井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)工程地質(zhì)基礎(chǔ)研究

地層壓力井壁穩(wěn)定性

地應(yīng)力分析

巖性組分及特性分析鉆完井優(yōu)化設(shè)計(jì)

水平井井眼位置選擇在低應(yīng)力、高孔隙度、脆性礦物富集和富干酪根區(qū)水平井眼方向多沿最小主應(yīng)力方向，為后期壓裂創(chuàng)造條件井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確保套管下入、滿足后續(xù)作業(yè)要求一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外導(dǎo)向動(dòng)力鉆具+MWD/LWDLWD隨鉆測量技術(shù)

以前GR,Res.

逐漸增加密度、聲波、隨鉆成像

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

用于Haynesville等井較深、水平段較長、井眼軌跡控制難度大的水平井井下工具系列FluidHammer（水力振蕩器）降低摩阻扭矩2.形成了比較成熟的非常規(guī)水平井井眼軌跡控制技術(shù)一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外Kymera牙輪/PDC復(fù)合鉆頭：更低、更平穩(wěn)的鉆進(jìn)扭矩，定向鉆進(jìn)更易控制更小的軸向振動(dòng)(鉆頭跳動(dòng))，多夾層地層鉆進(jìn)時(shí)壽命更長3.研制了多種適于泥頁巖地層鉆井提速和定向鉆進(jìn)鉆頭現(xiàn)場成功進(jìn)行應(yīng)用，平均鉆井周期縮短25d（原周期82d）,鉆速提高2~4倍。Spearfish頁巖油，鉆速57m/hHaynesville頁巖氣，鉆速26m/hShear公司定向鉆頭Varel全功率切削結(jié)構(gòu)鉆頭Oklahoma泥頁巖，鉆速2.7-3.4m/h一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外4.進(jìn)行了頁巖水平井高性能水基鉆井液體系的研究與應(yīng)用美國主要頁巖油氣田水平井用鉆井液類型(2010年)代表地區(qū)：BakkenShale、EagleFordShale,HaynesvilleShale，…

代表公司：Magcobar和Baroid

代表體系：Megadril,IntegradeOBM部分地區(qū)“量身定做”高性能水基鉆井液體系。

代表地區(qū)：Barnett，F(xiàn)ayetteville，…代表公司：Baroid、Ｎewpark，Magcobar

代表體系：HPWBM，Shaledril-B該地區(qū)勘探開發(fā)早，地層認(rèn)知程度高技術(shù)目標(biāo)：保證井壁穩(wěn)定、不塌不漏，實(shí)現(xiàn)環(huán)保無害、成本更低美國頁巖油氣主產(chǎn)區(qū)主要依靠油基鉆井液技術(shù)解決井壁失穩(wěn)問題一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外形成了成熟的9-14種主要元素?cái)?shù)據(jù)采集與解釋評(píng)價(jià)技術(shù)。建立了礦物計(jì)算、脆性分析等解釋模型，主要礦物成分解釋精度90%以上；主要應(yīng)用于參數(shù)井，為鉆井井壁穩(wěn)定分析和壓裂選層提供依據(jù)。儀器型號(hào)輸出參數(shù)ECSTM（斯倫貝謝）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、Cr的百分含量GEMTM（哈利伯頓）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、H、C、O、Mg、K、Mn的產(chǎn)額FLeXTM（貝殼休斯）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、H、C、O、Mg、K、Mn的產(chǎn)額國外三大石油公司的元素測井儀5.針對(duì)頁巖油氣地層，著重發(fā)展了元素測井技術(shù)一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展包括激光元素錄井技術(shù)（LaserStrat?）和礦物分析及結(jié)構(gòu)掃描錄井技術(shù)（LithoSCAN?），應(yīng)用于TOC計(jì)算，沉積環(huán)境分析、地層評(píng)價(jià)、地應(yīng)力分析等領(lǐng)域。6.發(fā)展了頁巖地層化學(xué)錄井技術(shù)礦物結(jié)構(gòu)掃描LaserStrat?測量參數(shù)微量元素：S、Cl、V、Cr、Co、Ni、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、Th、U稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb、Lu主要元素氧化物：SO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、MnO、CaO、MgO、NaO2、K2O、P2O5固井水泥漿體系主要采用彈塑性水泥和泡沫水泥漿

BJ：DuraSet柔性水泥Halliburton：泡沫水泥Schlumberger：FLEXSTONE柔性水泥體系去油膜高效沖洗液技術(shù)Schlumberger：MudcleanⅡHalliburton：TunedSpacerIII套管居中技術(shù)Halliburton采用Centek超級(jí)扶正器居中度70%以上7.采用彈塑性水泥、泡沫水泥及套管居中技術(shù)提高固井質(zhì)量一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外

Multi-wellPADs、FactoryDrilling：井網(wǎng)覆蓋區(qū)域最大化、

流水線作業(yè)批量化、地面設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)管理系統(tǒng)化。2007年，Marcellus頁巖氣開發(fā)開始應(yīng)用“井工廠”模式，平臺(tái)數(shù)量逐年增加。8.“井工廠”作業(yè)逐漸成為非常規(guī)油氣資源高效開發(fā)模式井?dāng)?shù)/PADPADs數(shù)量2295314447454967672381993104110121一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外為最大限度提高水平井段儲(chǔ)層鉆遇率，設(shè)計(jì)軌道“縮短靶前距、提高造斜率”。

“井工廠”井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）“井工廠”叢式井平臺(tái)地面布井方式（2）“井工廠”三維井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)（3）叢式井組防碰、鉆柱摩阻扭矩和套管下入能力分析（4）特殊井眼軌跡控制工藝一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-國外

2011-2012年，中國石化股份公司共完成各類非常規(guī)水平井282口，平均井深3881m，平均水平段長977m，平均鉆井周期84.4d。

樊154-平2井完鉆水平段長2015米，20段壓裂，國內(nèi)陸相砂巖油井分段數(shù)最多.2011-2012年7月份部分非常規(guī)油氣藏水平井完鉆井技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)油田區(qū)塊完成水平井?dāng)?shù)（口）平均井深

（m）水平段長（m）鉆井周期（d）機(jī)械鉆速

(m/h)大牛地氣田水平井1133853108358.847.28紅河油田水平井1213264102158.317.29川西沙溪廟水平井27333299266.263.86川西須四段水平462.62樊154、162非常規(guī)區(qū)塊94269131928.619.54渤南非常規(guī)區(qū)塊64671105093.066.10其它地區(qū)頁巖油氣水平井53370107799.184.25（二）中國石化主要技術(shù)進(jìn)展一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化1.完善常規(guī)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、引進(jìn)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，具備了水平位移2000m水平井鉆井施工能力常規(guī)導(dǎo)向技術(shù)不斷完善：建南HF-1、涪頁HF-1、渤頁-平1等井井號(hào)井段（m）進(jìn)尺(m)鉆速（m/h）時(shí)間(d)泌頁HF11903-26015361.994泌頁2HF2272-28756032.330泌頁HF1井水平段LWD地質(zhì)導(dǎo)向圖泌頁2HF，采用Φ139.7mm鉆桿、Φ210mm中空螺桿，定向段縮短64d，鉆速提高21%旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+高效PDC鉆頭+三維地質(zhì)導(dǎo)向”引進(jìn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)見到效果：

泌頁HF-1井，一趟鉆完成水平井段，進(jìn)尺1121m，機(jī)械鉆速14.84m/h；

彭頁HF-1井，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)入井9次，進(jìn)尺1422m，機(jī)械鉆速5.59m/h。一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化2.研發(fā)了高效PDC鉆頭、近鉆頭隨鉆測量儀器，初步形成了水平井優(yōu)快鉆井配套技術(shù)優(yōu)化水力結(jié)構(gòu)切削穩(wěn)定性設(shè)計(jì)鉆頭布齒優(yōu)化設(shè)計(jì)高效PDC鉆頭：

在樊116-2HF井應(yīng)用，單只鉆頭完成定向段、水平段，總進(jìn)尺1581m；華北大牛地、鎮(zhèn)涇油田推進(jìn)高效PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，DPH-10鉆井周期僅31.71d常規(guī)隨鉆測量儀器在動(dòng)力鉆具上方，距離鉆頭距離15-22m近鉆頭測量儀器距鉆頭0.6m，測量零長0.7m.伽馬測量范圍0～500API伽馬測量精度±2API井斜范圍0～180°井斜精度±0.2°近鉆頭隨鉆測量儀在樊154-平2、平3、營691-1HF等井成功應(yīng)用。一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化引進(jìn)了國外公司的高性能油基鉆井液技術(shù)，順利完成了3口頁巖氣水平井施工；開展了油基鉆井液體系與含油廢棄物處理技術(shù)研究，初步形成了水平井用油基鉆井液技術(shù)；完成了4口頁巖油和4口致密油水平井的鉆井施工，基本能滿足施工要求。3.技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)結(jié)合，頁巖油氣水平井廣泛應(yīng)用油基鉆井液體系中石化部分已完鉆非常規(guī)水平井用油基鉆井液（OBM）技術(shù)統(tǒng)計(jì)一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化測井：建立起頁巖地層的物性、含油氣量、TOC、巖石力學(xué)參數(shù)等計(jì)算方法。安深1井XRF元素錄井剖面圖4.初步建立了頁巖油氣儲(chǔ)層物性和巖石力學(xué)性質(zhì)測錄井評(píng)價(jià)方法錄井：配套元素（XRF）、礦物（XRD）錄井技術(shù)，應(yīng)用于頁巖地層的脆性評(píng)價(jià)。金石1井測井解釋成果與巖心分析結(jié)果對(duì)比圖一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化開發(fā)了滿足大型壓裂要求的彈塑性微膨脹水泥漿體系：在水平井應(yīng)用取得良好效果，有效提高了固井質(zhì)量形成了有效驅(qū)替油基鉆井液的高效沖洗隔離液：驅(qū)油效果達(dá)到85%以上研制了滿足長水平井下套管和確保套管居中的輔組工具

開展了液壓膨脹式套管扶正器、自脹封輔助固井工具、套管漂浮減阻器等套管附件研究，目前已進(jìn)入試驗(yàn)階段。研發(fā)了水平井固井軟件

可對(duì)水平井固井設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。首批頁巖油氣水平井采用了先進(jìn)的套管+橋塞完井工藝。5.高效水泥漿體系及配套工藝技術(shù)、先進(jìn)完井工藝確保了成井質(zhì)量一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-中石化1.頁巖油氣井井壁穩(wěn)定問題突出、復(fù)雜情況多

泌頁HF-1井：井壁失穩(wěn)嚴(yán)重，被迫側(cè)鉆

彭頁HF-1井：龍馬溪組漏失400m3，堵漏20天（三）

存在的主要技術(shù)難題和對(duì)策斜井段水平段直井段泌頁HF1坍塌壓力（未考慮鉆井液浸泡影響）坍塌壓力升高坍塌壓力：0.8~1.3g/cm3裂縫啟裂壓力：1.35-1.8g/cm3實(shí)際采用的鉆井液密度偏高（1.55-1.59g/cm3），導(dǎo)致了嚴(yán)重漏失彭頁HF1壓力剖面及頁巖地層成像特征

頁巖地層層理裂縫性特征顯著，地層穩(wěn)定性差

斜井段坍塌壓力高于直井段坍塌壓力，實(shí)際采用1.25g/cm3的密度不足以穩(wěn)定地層

長時(shí)間浸泡后造成坍塌壓力升高，加劇井壁失穩(wěn)一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-問題技術(shù)對(duì)策：合理鉆井液密度、提高封堵、抑制性

合理的井身結(jié)構(gòu)，有效封隔復(fù)雜地層

陸相頁巖地層—粘土以伊蒙混層、伊利石為主，地層穩(wěn)定性差，

宜選用強(qiáng)抑制劑、封堵劑的油基泥漿。

海相頁巖地層—粘土礦物以伊利石為主，注重泥漿的封堵性。建頁2HF井：井漏導(dǎo)致垮塌，填井側(cè)鉆

頁巖地層層理性顯著

過高的鉆井液密度使濾液侵入泥頁巖層理裂隙，導(dǎo)致地層強(qiáng)度弱化，加劇井壁坍塌東岳廟段巖石組分含量柱狀圖1.頁巖油氣井井壁穩(wěn)定問題突出、復(fù)雜情況多一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-問題2.長水平段水平井井眼軌跡控制困難、鉆井效率低大尺寸井眼定向困難：泌頁HF-1井上部地層可鉆性差，12-1/4″大尺寸井眼定向鉆進(jìn)困難：摩阻扭矩大，工具面擺放困難：建頁HF-1井定向鉆至井深1481m（井斜91.1°、水平位移966.93m），摩阻12-20t；鉆遇地層變化，修改井眼軌道設(shè)計(jì)：彭頁HF-1井于井深2104m鉆遇龍馬溪組灰質(zhì)泥巖頂界，調(diào)整靶點(diǎn)垂深。技術(shù)對(duì)策：合理確定水平段長度、A/B靶點(diǎn)窗口

優(yōu)選高效PDC鉆頭、鉆井參數(shù)優(yōu)化

應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、水力震蕩器等一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-問題3.水平井套管固井完井提高固井質(zhì)量技術(shù)難題現(xiàn)有室內(nèi)試驗(yàn)條件無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水泥環(huán)在井下動(dòng)態(tài)應(yīng)力環(huán)境的密封失效問題水泥石在射孔彈高能聚流沖擊力作用下，破裂形成宏觀裂紋，后續(xù)增產(chǎn)作業(yè)會(huì)使這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大，致使水泥環(huán)的封隔作用徹底失效。以抗壓強(qiáng)度不能作為是否成為有效層間封隔的指標(biāo)。技術(shù)對(duì)策：

繼續(xù)開展提高水泥石柔韌性的材料、體系研究；建立有效評(píng)價(jià)水泥環(huán)長期密封性能評(píng)價(jià)方法。對(duì)套管、水泥、地層進(jìn)行有限元分析，確定出水泥石的力學(xué)性能（如楊氏模量、泊松比等）在生產(chǎn)期間水泥石力學(xué)性能能承受應(yīng)力的變化。一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展-問題匯報(bào)提綱一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展四、認(rèn)識(shí)及建議

非常規(guī)油氣開發(fā)水平井分段壓裂技術(shù)追求目標(biāo)：技術(shù)目標(biāo)壓開：按設(shè)計(jì)壓開地層、不砂堵壓好：形成有效的三維體積裂縫壓快：縮短施工作業(yè)時(shí)間，降低儲(chǔ)層傷害

非常規(guī)油氣開發(fā)水平井分段壓裂關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)壓前可壓性評(píng)價(jià)裂縫破裂模式和擴(kuò)展規(guī)律優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)施控制技術(shù)關(guān)鍵壓裂材料、工具與裝備二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展（一）

國外主要技術(shù)進(jìn)展盆地BarnettHaynesvilleMarcellsWoodfordBakkenEagleford儲(chǔ)層深度（m)1981-25903200-41151219-25901828-33531892-27961524-3302水平段長度（m)762-12701016-19301016-1397762-1270965-2489889-1143施工段數(shù)4-612-146-196-125-377-17階段液量（m3)271915901590270312881988平均壓力（MPa）20.7-34.575.9-103.544.9-6034.5-89.719.3-55.262.1-86.3支撐劑濃度（kg/m3）68.3119.8299.6119.8389.4119.8-179.7壓裂液類型滑溜水

線性膠滑溜水

線性膠

凍膠滑溜水

線性膠

凍膠滑溜水

線性膠滑溜水

線性膠

凍膠滑溜水

線性膠

凍膠Barnnet脆性地層：少段多簇(4-6簇/段)，滑溜水，低砂比（<7%），大液量(>2000m3)Haynesville塑性或頁巖地層：多段少簇（(2-3簇/段)），混合壓裂液，中高砂比(>7%)，中低液量(<2000m3)Eagleford異常高壓地層：混合壓裂液，混合支撐劑（陶粒/覆膜砂）二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外壓裂技術(shù)關(guān)鍵：誘導(dǎo)應(yīng)力場計(jì)算和同步壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化速溶滑溜水壓裂液大型連續(xù)混配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)能力：每平臺(tái)井?dāng)?shù)（16-22）井組裂縫級(jí)數(shù)（最大440）水平段長度（1000-3000m）每口井壓裂級(jí)數(shù)（最大28）平均一天壓12段1.非常規(guī)層“井工廠”水平井分段壓裂普遍應(yīng)用二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外2.裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)提高了作業(yè)效率裸眼封隔器+滑套一球一段分段壓裂技術(shù)（44級(jí)～60級(jí)）裸眼封隔器+滑套一球多段分段壓裂技術(shù)（15段、90級(jí)）☆41/2″和51/2″兩種尺寸；每段滑套數(shù)：6個(gè)；裸眼封隔器+等通徑開關(guān)滑套分段壓裂技術(shù)（不受壓裂層數(shù)限制）裸眼封隔器+電控滑套（威德福RFID）分段壓裂技術(shù)☆電傳感器和滑套內(nèi)芯片信號(hào)對(duì)應(yīng)，開關(guān)滑套；二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外發(fā)展歷程：☆1996年哈里伯頓首次把橋塞應(yīng)用于煤層氣壓裂☆2002年聯(lián)作技術(shù)應(yīng)用于水平井分段壓裂主要公司：哈里伯頓、貝克休斯、斯倫貝謝、威德福適用井眼：套管完井最新紀(jì)錄：42級(jí)分段壓裂

最新進(jìn)展☆單井向多井“拉鏈”分段壓裂技術(shù)發(fā)展，1個(gè)井場多口叢式水平井，2-3口井同時(shí)壓裂，排出液體循環(huán)利用；3.泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外4.壓裂液重復(fù)利用技術(shù)有效解決了環(huán)保和成本問題處理與利用技術(shù)：固液分離、堿化、化學(xué)絮凝、氧化、過濾等處理，用于鉆井泥漿、水基壓裂液、固井水泥漿等配制用水GammaFRac納米活性水壓裂液體系：

納米降阻劑WFE-3B用量少，摩阻降低幅度可達(dá)50%~70%壓裂液：可回收重復(fù)使用，耐鹽性好、適用范圍寬、水溶性好Superior油井服務(wù)公司專利產(chǎn)品，2009年被美國《E&P》雜志評(píng)為全球石油工程技術(shù)創(chuàng)新特別獎(jiǎng)二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外液化石油氣（LPG）：石油與天然氣液相混合物；優(yōu)勢：節(jié)約成本，對(duì)環(huán)境危害小傷害性低，返排率高能提高有效裂縫長度

應(yīng)用情況：500口井（北美）深度最深達(dá)3700m壓力最高達(dá)91.1MPa5.無水（液化石油氣）壓裂技術(shù)現(xiàn)場成功應(yīng)用傳統(tǒng)壓裂LPG壓裂化學(xué)添加劑N2供應(yīng)N2供應(yīng)2250HHP壓裂泵車2250HHP壓裂泵車LPG罐車LPG罐車20/40目支撐劑二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-國外（二）中國石化主要進(jìn)展

頁巖油氣：中石化頁巖油氣水平井分段壓裂技術(shù)仍處于起步借鑒階段，前期已壓裂6口井全部采用國外工具、液體與技術(shù)，技術(shù)起點(diǎn)高，最高壓裂段數(shù)達(dá)到15段，最高日產(chǎn)氣達(dá)到2.6萬方，見到了初步效果，并積累了經(jīng)驗(yàn)。中石化頁巖油氣水平井建頁HF-1涪頁HF-1彭頁HF-1泌頁HF-1渤頁HF-1渤頁HF-2垂深，m617.002270.002460.002550.002900.003645水平段長度，m10031100100010441200881.88壓裂段數(shù)710121525總射孔簇?cái)?shù)211735294/平均每段液量，m317191450135114761113547.52平均支撐劑濃度，kg/m365661667211835分段壓裂工藝技術(shù)泵送橋塞泵送橋塞泵送橋塞泵送橋塞泵送橋塞裸眼投球滑套服務(wù)公司貝克休斯貝克休斯哈里伯頓貝克休斯貝克休斯貝克休斯產(chǎn)量2273m3/d16000m3/d26000m3/d2t/d2.5t/d1.57t/d已壓裂頁巖油氣水平井統(tǒng)計(jì)表1.頁巖油氣水平井壓裂取得初步效果，積累了經(jīng)驗(yàn)二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化類型井號(hào)水平段長（m）段數(shù)總液量總砂量單段平均液量單段平均砂量砂比（%）所用工具分段工藝勝利濁積巖樊154-平11221122770240231206.5-38.7貝克休斯裸眼封隔器+投球滑套勝利濁積巖樊154-平22015205519583276296.5-47貝克休斯勝利濁積巖樊154-平41153114050311368285-60勝利華北致密砂巖HH37P151792153113455.520830-

國外管外封隔器分段壓裂華北致密砂巖HH74P481117141562218.311216-

國外華北致密砂巖HH37P32550546545.6939-

國外裸眼封隔器+滑套中原致密砂巖濮1-1HF11951028803402883422.5國外裸眼封隔器+滑套中原致密砂巖衛(wèi)68-1HF1300115857640.35325823.5國外中原白云質(zhì)泥巖達(dá)平360251369131.82742627.9中原篩管井水力噴射勝利油田，華北，中原油田等共實(shí)施34口井。主要試驗(yàn)了裸眼封隔器和水力噴射兩類分段壓裂工藝，最高分段數(shù)達(dá)20段大部分井采用國外工具。2.致密油水平井應(yīng)用了裸眼封隔和水力噴射分段壓裂工藝二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化川西地區(qū)采用套管內(nèi)封隔器多段壓裂58口井，全部為國產(chǎn)工具大牛地地區(qū)采用裸眼封隔器多段壓裂44口井，全部為國外工具地區(qū)井號(hào)水平段長（m）壓裂工藝壓裂段數(shù)總液量（m3）加砂量（m3）川西馬蓬75-1H1054.3多級(jí)多縫壓裂9級(jí)13縫1756.7218.0孝蓬105-1H712.74裸眼封隔器壓裂8級(jí)8縫1399.1168.0孝蓬103-1H1187.5多級(jí)多縫壓裂8級(jí)16縫1647192馬蓬23-1H1016多級(jí)多縫壓裂8級(jí)12縫1505.3196孝蓬104-1H1012多級(jí)多縫壓裂8級(jí)14縫1736.5228什邡7-2H1013套管封隔器壓裂8級(jí)8縫1208.6153什邡7-1H1011.97裸眼封隔器壓裂10級(jí)10縫1944.5226馬蓬86-2H1207.9多級(jí)多縫壓裂9級(jí)13縫1608.9212大牛地DP27H800裸眼完井62409.4300ESP1982裸眼完井82417.6336.1DPH-21000裸眼完井123533.4456DP30H1371裸眼完井144525.3615.5DPH-11000裸眼完井92915371.6DPS-7800裸眼完井103475438.7DP28T800裸眼完井８2216303.13.致密氣主要采用裸眼封隔和套管內(nèi)封隔器多段壓裂工藝二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化易鉆橋塞樣機(jī)中石化工程院、江漢油田突破了4項(xiàng)配套工具的關(guān)鍵技術(shù)，完成了3井次現(xiàn)場試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了橋塞簇射孔聯(lián)作工藝，初步達(dá)到了工業(yè)化應(yīng)用水平：配套井口裝置高強(qiáng)度可鉆復(fù)合材料多級(jí)射孔起爆技術(shù)水力推送施工技術(shù)配套井口及鉆塞裝置4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：江漢油田廣1平3井江漢油田面4-16斜35井清河采油廠G9-×25井3井次入井試驗(yàn)：主要技術(shù)指標(biāo)：耐溫：120℃承壓：70MPa鉆塞時(shí)間：35min井口耐壓：70MPa簇射孔：

4簇/段鉆塞洗出粉末4.泵送橋塞分段壓裂技術(shù)獲得突破二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化4.水平井段內(nèi)多縫體積壓裂技術(shù)增加了改造體積，減少了工具數(shù)量技術(shù)原理：通過一次或多次向段內(nèi)投送高強(qiáng)度水溶性多裂縫暫堵劑，形成濾餅臨時(shí)封堵前次裂縫，迫使段內(nèi)開啟一條或多條新的裂縫，從而獲得比常規(guī)壓裂大的單井有效改造體積（ESRV）技術(shù)優(yōu)勢：可以有效壓開多個(gè)層段；較大幅度減少分段工具下入數(shù)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短壓裂時(shí)間。適用范圍：套管或裸眼水平井分段壓裂現(xiàn)場應(yīng)用：鄂爾多斯盆地；同等條件下，與常規(guī)分段壓裂相比，節(jié)約成本35%以上，增產(chǎn)30%以上。段內(nèi)多縫體積壓裂與常規(guī)分段壓裂下入工具對(duì)比常規(guī)分段壓裂二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化5.液體研發(fā)及重復(fù)利用取得初步效果研制開發(fā)了清潔壓裂液和香豆膠壓裂液等替代胍膠壓裂液體系，可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低成本30%以上；形成回收壓裂液配方和返排液收集、處理裝置及配套方案，進(jìn)行2口井現(xiàn)場試驗(yàn).

單井可節(jié)約壓裂液成本15%，固相去除率達(dá)到85%；處理后已達(dá)到配液標(biāo)準(zhǔn)（＜0.2％）；二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-中石化問題1.頁巖油氣水平井壓前評(píng)價(jià)與壓后評(píng)估不到位，壓裂針對(duì)性不強(qiáng)，加砂困難，壓裂周期長。頁巖可壓性及裂縫延伸規(guī)律認(rèn)識(shí)不清可壓性評(píng)價(jià)缺少量化方法，僅憑脆性礦物含量、地應(yīng)力差異及方位、楊氏模量、泊松比等參數(shù)指標(biāo)難以刻畫地層可壓性及裂縫延伸擴(kuò)展規(guī)律壓裂工藝技術(shù)選擇與頁巖地層不配套，壓裂設(shè)計(jì)符合率低，層段工藝成功率低6口井中5口井31.3%層段有砂堵現(xiàn)象，部分層段砂比過低。壓裂周期一般7-14天，部分井長達(dá)28天，增加壓裂成本，并降低裂縫有效支撐縫高，降低裂縫有效導(dǎo)流能力，影響壓裂效果。（三）

存在的主要技術(shù)難題和對(duì)策二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題技術(shù)對(duì)策：

注重不同區(qū)塊頁巖油氣儲(chǔ)層差異性研究，加強(qiáng)頁巖油氣水平井壓前評(píng)價(jià)與壓后評(píng)估，提高壓裂技術(shù)適應(yīng)性。加強(qiáng)不同區(qū)塊頁巖油氣儲(chǔ)層可壓性、裂縫形態(tài)與破裂模式評(píng)價(jià)試驗(yàn)與研究，重點(diǎn)探索異常應(yīng)力狀態(tài)下頁巖可壓性和裂縫擴(kuò)展規(guī)律，增加壓裂技術(shù)適應(yīng)性，提高設(shè)計(jì)符合率和工藝成功率。開展不同頁巖儲(chǔ)層有效縫寬與支撐劑濃度、加入方式匹配性研究，優(yōu)選不同粘度的壓裂液和施工參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低砂堵風(fēng)險(xiǎn)。探索試驗(yàn)一球多段分段壓裂、等通徑開關(guān)滑套分段壓裂、段內(nèi)多縫體積壓裂和管內(nèi)封隔器壓裂等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)快多縫分段壓裂，縮短壓裂周期，改善效果，降本增效。二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題問題2.頁巖油氣水平井分段壓裂縫間距設(shè)計(jì)簡單粗放，參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，層段貢獻(xiàn)率低，有效裂縫改造體積不足，已壓裂頁巖油氣井壓后產(chǎn)量遞減較快，且產(chǎn)能較低，距經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量尚遠(yuǎn)。二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題技術(shù)對(duì)策：加強(qiáng)頁巖油氣水平井有效體積改造壓裂技術(shù)研究，優(yōu)化縫間距和壓裂位置，優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)，提高裂縫的連通性、有效導(dǎo)流能力和層段貢獻(xiàn)率，改善壓裂效果。加強(qiáng)不同區(qū)塊頁巖油氣儲(chǔ)層品質(zhì)、完井品質(zhì)和壓裂品質(zhì)一體化綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選甜點(diǎn)，提高壓裂的針對(duì)性和有效性。綜合應(yīng)用巖石力學(xué)試驗(yàn)、測錄井評(píng)價(jià)參數(shù)和地應(yīng)力連續(xù)剖面解釋分析成果，開展誘導(dǎo)應(yīng)力場和段壓裂地應(yīng)力變化規(guī)律研究，優(yōu)化縫間距、裂縫參數(shù)和施工參數(shù)。開展頁巖油氣水平井分段壓裂支撐劑傳輸與鋪置模式研究，優(yōu)化壓裂液和支撐劑，實(shí)現(xiàn)同步破膠和合理排采，實(shí)現(xiàn)裂縫有效支撐，降低裂縫傷害，提高層段動(dòng)用程度。開展裂縫監(jiān)測和水平井分段壓裂產(chǎn)能剖面監(jiān)測與解釋，加強(qiáng)壓后評(píng)估和產(chǎn)量變化規(guī)律研究，指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計(jì)優(yōu)化。二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題問題3.流體、工具、設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)自主化程度低,瓶頸技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品受制于人，成本居高不下。井名井深/垂深m水平段長m分段段數(shù)完井工具壓裂液體系壓裂設(shè)計(jì)建頁HF-1井243410247貝克休斯貝克休斯貝克休斯涪頁HF-1井22591142.710哈里伯頓貝克休斯貝克休斯彭頁HF-1井2525.71022.512哈里伯頓哈里伯頓哈里伯頓泌頁HF-1井2405107615貝克休斯貝克休斯貝克休斯渤頁平1井290012002貝克休斯貝克休斯貝克休斯渤頁平2井3645881.885貝克休斯貝克休斯貝克休斯已壓裂頁巖油氣水平井壓裂服務(wù)方統(tǒng)計(jì)表二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題

技術(shù)對(duì)策：加強(qiáng)關(guān)鍵材料、工具與裝備國產(chǎn)化研發(fā)、試驗(yàn)與應(yīng)用，擴(kuò)大自主度，降低成本加大封隔器多級(jí)滑套、泵送易鉆橋塞等水平井分段壓裂工具的研發(fā)與先導(dǎo)試驗(yàn)力度，完善性能，確保安全施工，盡快入井試驗(yàn)。加快滑溜水壓裂液研發(fā)與現(xiàn)場試驗(yàn)，進(jìn)一步降低成本，改善性能；加強(qiáng)環(huán)保型可重復(fù)利用壓裂液的研究。加強(qiáng)壓裂廢液環(huán)保達(dá)標(biāo)處理裝備與技術(shù)研發(fā)加強(qiáng)超低密度支撐劑的研發(fā)與應(yīng)用。加強(qiáng)3000型大型壓裂裝備的現(xiàn)場試驗(yàn)，提高作業(yè)施工效率。二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展-問題匯報(bào)提綱一、水平井鉆完井技術(shù)進(jìn)展二、水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)展三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展四、認(rèn)識(shí)及建議三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展工程院緊密圍繞中國石化油氣資源勘探開發(fā)總體部署，開展了非常規(guī)油氣藏石油工程技術(shù)難題攻關(guān)，努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化和自主創(chuàng)新，取得如下技術(shù)成果：“兩項(xiàng)基礎(chǔ)理論”—儲(chǔ)層物性分析評(píng)價(jià)、頁巖油氣網(wǎng)絡(luò)壓裂理論“三種流體體系”—油基鉆井液、彈塑性水泥漿、滑溜水壓裂液“三套分段壓裂工具”－多級(jí)滑套、泵送橋塞和水力噴射壓裂工具

“五項(xiàng)工藝技術(shù)”－頁巖油氣水平井固井、裸眼封隔器+滑套分段壓裂、水力噴射分段壓裂、微注測試和誘導(dǎo)壓裂、測斜儀裂縫監(jiān)測牽頭組織制定九項(xiàng)非常規(guī)油氣工程標(biāo)準(zhǔn)完成了非常規(guī)油氣工程試驗(yàn)室規(guī)劃1、“兩項(xiàng)基礎(chǔ)理論”體系之一-頁巖氣儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)技術(shù)彭水龍馬溪組礦物組分巖石強(qiáng)度、楊氏模量、泊松比地應(yīng)力大小及方位脆性指數(shù)井壁穩(wěn)定可壓裂性三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展頁巖測井響應(yīng)特征研究，頁巖礦物組分計(jì)算方法頁巖孔隙度、含氣飽和度參數(shù)計(jì)算方法泥頁巖地層基礎(chǔ)物理力學(xué)分析頁巖礦物成分識(shí)別及脆性頁巖可壓性評(píng)價(jià)（物模和數(shù)模相結(jié)合）三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展1、“兩項(xiàng)基礎(chǔ)理論”體系之二-頁巖儲(chǔ)層網(wǎng)絡(luò)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)形成了頁巖儲(chǔ)層網(wǎng)絡(luò)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)脆性和塑性頁巖，分別提出了“三高兩低”和“二高一低”的總體技術(shù)模式目標(biāo)：形成網(wǎng)縫，提高導(dǎo)流能力，增加有效改造體積ESRV，實(shí)現(xiàn)有效壓裂工藝：塑性地層：“兩高一低”--高粘度、高砂比、低排量；脆性地層：“三高兩低”--高排量、高液量、高砂量、低粘度、低砂比對(duì)策：網(wǎng)絡(luò)裂縫控近擴(kuò)遠(yuǎn)（射孔優(yōu)化、變排量、變粘度、多段塞、二次/多次停泵、誘導(dǎo)轉(zhuǎn)向測試等）遠(yuǎn)井帶天然裂縫主裂縫井筒近井帶裂縫彎曲邊界主裂縫延伸軌跡近井多裂縫遠(yuǎn)井多裂縫2、“三種流體體系”之一－頁巖油氣水平井油基鉆井液體系研發(fā)的乳化劑與提切劑體系所屬單位密度g/cm3破乳電壓ES/V塑性粘度PVmPa.s動(dòng)切力YPPa初終切Gel10’/10”Pa/Pa高溫高壓濾失量HTHP/mLBaroid彭頁HF-1井1.406503094/71.8（100℃）LVHSOBM1.4012352912.55/72.4（150℃）LVHSOBM與Baroid體系性能指標(biāo)對(duì)比達(dá)到國外技術(shù)指標(biāo)研發(fā)了油基鉆井液用關(guān)鍵處理劑，自主研制了柴油和礦物油基鉆井液體系LVHSOBM，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外Baroid和Magcobar公司水平；初步形成LVHSOBM體系配套的現(xiàn)場工藝，為頁巖氣水平井現(xiàn)場施工奠定了基礎(chǔ)。三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展2、“三種流體體系”之二－SFP彈塑性水泥漿在4口重點(diǎn)頁巖油氣井應(yīng)用，取得良好效果，最長水平段1880米，封固段4408米。井名井深(m)水平段水泥漿類型鉆井液類型隔離液類型/水平位移m下套管情況固井質(zhì)量建頁HF11720SFP柴油基SCW1238下入困難滿足壓裂泌頁HF13722SFP白油基SCW1300順利全井優(yōu)質(zhì)涪頁HF13564SFP柴油基SCW1454順利良好泌頁2-HF4408SFP白油基SCW1880順利優(yōu)質(zhì)研發(fā)了系列化彈性材料SFP-1、韌性材料SFP-2和SCW油基泥漿沖洗液,形成彈性水泥漿體系，水泥石韌性系數(shù)提高90%以上，彈性模量降低55%三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展2、“三種流體體系”之三－SRRF-1/SRLG混合滑溜水壓裂液

SRRF-1/SRLG混合滑溜水壓裂液體系在東峰2井成功應(yīng)用

降阻效果好，現(xiàn)場檢測降阻率78%體系性能與國外同類產(chǎn)品相當(dāng)，同等降阻率條件下成本低20%-30%

易返排，連續(xù)穩(wěn)定自噴返排率達(dá)46.8%，可節(jié)省大量排采費(fèi)用現(xiàn)場配制的滑溜水取樣回收返排的滑溜水取樣三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展3、“三套分段壓裂工具”之一－裸眼封隔器+滑套分段壓裂工具

Φ127mm壓裂工具順利完成HH37P51井4段和HH37P57井8段壓裂作業(yè)三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展壓力座封；多級(jí)滑套分段壓裂配套工具：投球裝置、封隔懸掛器、裸眼封隔器、投球滑套、壓差滑套、井下隔離閥；工具的規(guī)格：4-1/2″，適用于5-7/8″—6-1/8″井眼、適用于4-1/2″、3-1/2″壓裂油管的作業(yè)施工；密封能力：70MPa,耐溫120℃；3-1/2″油管達(dá)到12級(jí)，4-1/2″油管達(dá)到20級(jí)憋壓球材料：高分子聚合物低密度球密度：1.56-1.7g/cm3

分段壓裂級(jí)差：1/8″3、“三套分段壓裂工具”之二－可鉆式泵送橋塞橋塞及配套工藝現(xiàn)場試驗(yàn)成功，達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用水平三、中國石化工程院技術(shù)進(jìn)展橋塞樣機(jī)橋塞應(yīng)力云