水平井壓裂工藝調研課件

水平井壓裂工藝調研本次調研國內(nèi)外水平井壓裂工藝共13種，其中包括BJ、貝克、斯倫貝謝、哈里伯頓等公司的技術。

PSI系統(tǒng)是貝克休斯公司90年代初期研究完成的水平井完井系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)射孔壓裂一次完成，在施工時，一次下入多級封隔器，依次分段射孔分段壓裂，達到多段壓裂的目的，同時，在壓后若其中某一段出水，可使用封隔器對出水段進行封堵，在出現(xiàn)砂堵時封隔器膠筒可與壓裂管柱脫離，防止卡死管柱的事故發(fā)生。技術特點：可對各壓裂井段進行單獨準確控制；可實現(xiàn)水平段分段生產(chǎn)；PSI系統(tǒng)可實現(xiàn)對出水段封堵。（1）貝克休斯分段壓裂—PSI系統(tǒng)

Frac-Point?封隔器系統(tǒng)技術特點：一次性作業(yè)完成節(jié)約占用作業(yè)機架時間全封隔器及其附屬系統(tǒng)具有旋轉和扭矩通過能力可靠的封隔器和滑套技術全面的堵塞球和球座測試工作保證了施工過程中承受高壓的能力專利抗擠壓部件系統(tǒng)保證在任何井筒條件下解封徹底（2）Frac-Point?封隔器系統(tǒng)7寸套管內(nèi)封隔器耐壓差：10000PSI；溫度：176度（2）Frac-Point?封隔器系統(tǒng)StageFRACTM增產(chǎn)系統(tǒng)是由PPES（PackersPlusEnergyServices）公司專門為裸眼完井和套管完井的砂巖和碳酸巖油藏水平井設計完成的。這套系統(tǒng)可以準確地在指定位置坐封，并分隔各個層段，以滿足壓裂增產(chǎn)作業(yè)要求。其工作原理與Frac-Point?封隔器系統(tǒng)類似。該系統(tǒng)耐溫達到200℃（390℉）、耐壓差達到70MPa（10000psi）。（3）StageFRACTM增產(chǎn)系統(tǒng)水平段裸眼完井，采用井下配套工具進行分層壓裂，逐層投球打開滑套進行壓裂，壓裂完后鉆開滑套進行生產(chǎn)。（4）BJ公司DirectStimFracSleeveSystem（4）BJ公司DirectStimFracSleeveSystem

1998年，Surjaatmadja提出水力噴射壓裂方法，并應用于水平井壓裂。2002年前主要應用于裸眼水平井，之后推廣至套管、篩管等多種完井方式的水平井，平均增產(chǎn)40～60%。準確造縫、有效隔離、一趟管柱多段壓裂（5）水力噴射壓裂技術2.國內(nèi)現(xiàn)狀技術特點不用封隔器及橋塞等隔離工具，可實現(xiàn)自動封隔，施工風險?。豢捎糜诼阊?、套管等多種完井方式；

一次管柱拖動可進行多段壓裂，縮短施工周期，有利于降低儲層傷害。（5）水力噴射壓裂技術水平井水力射孔壓裂試排情況區(qū)塊井號層位水平段長m油層長度(m)鉆遇率(%)壓裂段數(shù)施工次數(shù)單段加砂量m3試排產(chǎn)量油m3/d水m3/d吳420吳平3井長611435398.391.6423033.60吳平1井長611430355.982.8323029.10吳平5井長611285180.863.4323014.113.5吳平6井長611335291.887.1323040.20吳平2井長612400.5259.464.84335/25/25/3530.30吳平4井長612510.423245.55335/25/30/25/3536.60區(qū)塊井號初期產(chǎn)量目前產(chǎn)量累計生產(chǎn)時間(天)累計產(chǎn)油(t)液m3/d油t/d含水%液m3/d油t/d含水%動液面m吳420區(qū)吳平114.9910.4318.18.056.55.010931901426.81吳平216.412.599.79.06.1919.1124343412.54吳平322.1415.318.79.147.088.916352812489.5吳平415.5211.6611.612.09.596.0112243466.43吳平56.302.6949.81.441.0613.2144699132.08吳平620.1312.5926.44.683.687.514551861219.95水平井生產(chǎn)動態(tài)（5）水力噴射壓裂技術2.國內(nèi)現(xiàn)狀（5）水力噴射壓裂技術

新疆油田BJHW601井是我國第一口采用自主開發(fā)工具、自主設計和組織施工的水力噴射壓裂工藝井，也是新疆油田第一口水平井分段壓裂井。

BJHW601井是六區(qū)石炭系的一口水平井，套管固井完井。分三次進行分段壓裂，并按設計要求共加砂66m3。獲得日產(chǎn)37.2t的高產(chǎn)油流。

2008年12月28日，遼河油田首次應用水力噴射分段加砂壓裂技術，順利完成冷10－H2井第3層的壓裂施工，各項參數(shù)達到設計要求。平均單井壓裂5.2段一次下井壓裂4段，兩次下井最多壓8段施工時間1-3天最大卡距44m單趟管柱最大加砂量60m32.國內(nèi)現(xiàn)狀投球丟手結構示意圖

雙封隔器分段壓裂已占水平井壓裂總井數(shù)的75.6%，共81口，約已成為水平井壓裂的主要手段。（6）大慶雙封隔器分段壓裂技術>>>初期分段壓裂/直井普壓=4.28>>>目前分段壓裂/直井普壓=4.71采油八廠水平井壓裂效果：>>>

初期分段壓裂/直井普壓=6.30>>>目前分段壓裂/直井普壓=4.58采油七廠水平井壓裂效果：（6）大慶雙封隔器分段壓裂技術2.國內(nèi)現(xiàn)狀（7）長慶雙封隔器分段壓裂技術工作原理：利用封隔器及配套工具可對目的層位強制分段，通過導壓噴砂器的節(jié)流壓差坐封壓裂封隔器，壓裂目的層，完成后上提壓裂管柱重新坐封另一目的層，實現(xiàn)一趟管柱完成多層段的壓裂。施工要求：1、射孔段不宜過長，一般3-5m2、一般0°不射孔3、布縫要有一定間隔，隔層厚度大于30m，盡量均布4、施工排量3m3/min左右5、施工壓力不大于50MPa6、設備要求要滿足連續(xù)加砂要求，加砂后不能停泵7、若套管出液要立即反洗8、砂堵時要立即反洗（7）長慶雙封隔器分段壓裂技術

靖平6井位于第三采油廠塞392井區(qū)（陜西省吳旗縣五谷城鄉(xiāng)白草溝村營家溝組）。層位：長6井網(wǎng)：米字形完井：51/2″J55套管固井完井井筒與最大主應力夾角：61.7°井深(m)：2707.0水平段長(m)：518.4鉆遇油層(m)：307.7

設計壓裂六段，依次為：2592-2596m，2500-2504m，2390-2393m，2289-2292m，2178-2181m，2079-2083m。（7）長慶雙封隔器分段壓裂技術壓裂管柱結構

φ116mm導向絲堵+27/8"外加厚油管短節(jié)1根+K344-110封隔器+φ114mm導壓噴砂器+27/8"外加厚油管及短節(jié)+壓力計托筒(帶壓力計)+K344-110封隔器+27/8"外加厚油管短節(jié)+φ114mm水力錨+27/8"外加厚油管1根+φ116mm導流扶正器+φ95mm安全接頭+27/8"外加厚油管至井口（7）長慶雙封隔器分段壓裂技術水平井機械工具分段壓裂的施工工序為：通洗井－下橋塞至預定位置坐封－釋放橋塞－井筒試壓－射孔－壓裂－試油求產(chǎn)－打撈橋塞。壓裂第二段時重復以上工序，依次完成全井壓裂。（8）橋塞機械封隔分段壓裂技術1、機械橋塞工作原理坐封：從油管內(nèi)泵入的液體，經(jīng)橋塞中心管上的進液孔推動單向閥下行，進入到內(nèi)膠筒使之外張，使外膠筒密封套管，同時骨架芯子疊片錨定套管；坐封后油管卸壓，單向閥在彈簧的推動下復位，將內(nèi)膠筒中的注入液封閉，從而使橋塞始終處于密封、錨定狀態(tài)。解封：上提管柱，帶動橋塞中心管上移，剪斷解封剪釘，密封活塞對準中心管上溢流槽，膠筒內(nèi)液體卸壓，使骨架芯子疊片、膠筒收縮。（8）橋塞機械封隔分段壓裂技術（9）連續(xù)油管分段壓裂技術優(yōu)勢：分段可靠，安全性高；局限性：施工周期長（14天）；返排不及時；不適用已射孔的套管井和裸眼井；填砂需要較長水平段。2.國內(nèi)現(xiàn)狀（10）投球選擇性壓裂技術（西南、華北、玉門油田）2008年9月15日，華北油田第一口水平井西柳10平3井壓裂告捷，并創(chuàng)首次使用雙路雙管匯施工，首次采用多次多規(guī)格投球和不同規(guī)格加砂技術等記錄。水平井膠塞隔離分段壓裂工藝是自井筒末端開始，逐段封堵逐段壓裂，在前一級壓裂完成之后，對求產(chǎn)結束的井段進行填砂，替入超粘完井液，這種完井液一旦就位就會膠凝成一種橡膠式的膠塞。膠塞在試油壓裂過程中只起臨時封堵作用，膠塞可定時軟化易于清除。（11）液體膠塞分段壓裂技術國內(nèi)外在20世紀90年代初采用該技術，主要用于套管井。其基本做法是:①射開第一段，油管壓裂；②用液體膠塞和砂子隔離已壓裂井段；③射開第二段，通過油管壓裂該段，再用液體膠塞和砂子隔離；④采用這種辦法，依次壓開所需改造的井段；⑤施工結束后沖砂沖膠塞合層排液求產(chǎn)。優(yōu)點：液體膠塞和填砂分隔分段壓裂方法施工安全性高。缺點：作業(yè)周期長、沖膠塞施工易造成傷害使用范圍：不太適用于低滲致密氣藏（11）液體膠塞分段壓裂技術共施工7口井19段，單段加砂21~30m3,施工排量1.8~2.3m3/min。采用填砂＋液體膠塞分段壓裂實施結果表（11）液體膠塞分段壓裂技術（12）環(huán)空封隔器分段壓裂技術

在吉林油田，由于井比較淺，大部分水平井采用環(huán)空分段壓裂技術，已在扶平1井、扶平2井等23口井上實施分段環(huán)空壓裂施工41段，施工均達到設計要求，施工成功率100%。用該工藝壓裂投產(chǎn)的水平井，壓后初期產(chǎn)量10.8-14.2m3/d，穩(wěn)定產(chǎn)量是周圍直井產(chǎn)量的3-5倍。優(yōu)點：該工藝技術下井工具少，一旦出現(xiàn)砂卡事故，處理難度要比雙封和封隔器橋塞分層壓裂管柱小，另外還具有液體摩阻小、利于提高施工排量、降低施工壓力等優(yōu)點。缺點：現(xiàn)場試驗結果表明，環(huán)空封隔器分段壓裂技術已成功地應用于淺層油藏，套管質量高、固井質量好的井，且對套管有一定的影響，在深井應用中還需改進與完善。使用范圍：套管完井的水平井、淺層、不太適用于高壓氣藏。（12）環(huán)空封隔器分段壓裂技術

首先把封隔器下到設計位置，從油管內(nèi)加一定壓力坐封環(huán)空壓裂封隔器，從油套環(huán)空完成壓裂施工，解封時從油管加壓至一定壓力剪斷解封銷釘，同時打開洗井通道，洗井正常后起出壓裂管柱，重復作業(yè)過程，實現(xiàn)分射分壓。

限流壓裂技術機理是在壓裂過程中，當壓裂液高速通過射孔孔眼進入儲層時會產(chǎn)生孔眼摩阻且隨泵注排量的增加而增大，帶動井底壓力的上升，當井底壓力一旦超過多個壓裂層段的破裂壓力，即在每一個層段上壓開裂縫。水平井壓裂節(jié)點壓力分析示意圖求系統(tǒng)總摩阻求油管和套管摩阻求炮眼摩阻求單孔排量確定壓開孔數(shù)排量

應用小型壓裂測試摩阻分析法法判斷壓開孔數(shù)2006年施工8口限流法井診斷結果表（13）

限流壓裂技術

史127-平1井水平段長351.3m,實施限流改造井段3488.5m-3646.5m,長度158.0m。射孔井段及應力分別為：

3488.5-3489.0m51.96MPa射6孔

3578.0-3578.8m54.39MPa射9孔

3646.0-3646.5m53.05MPa射7孔應力差異在2.5MPa左右。史127-平1井應力剖面及射孔方案排量