压裂酸化技术现状综述

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1、压裂酸化技术现状 近年来，国外压裂酸化技术新发展主要有： 机理研究新进展：剪切缝特性研究、天然裂缝储层裂缝扩展三维物 模及数模、裂缝伤害及导流能力伤害研究（多相流、循环应力、近 井筒导流特性等）、无因次支撑剂系数法优化设计方法等 新型材料技术：UTTA（稳定粘土颗粒运移的超薄粘着剂）、微乳剂 、超低浓度羧甲基瓜胶、超低密度支撑剂（视密度1.05-1.25 g/cm3）等 改造工艺技术：在线混配技术、连续油管压裂酸化技术、大型水压 裂技术、低伤害复合压裂技术、水平井分段压裂技术（多级封隔器 及水力喷射）等 裂缝诊断技术：测斜仪及微地震波检测技术等 近年来，国内压裂酸化技术新发展主要有： 储层评价

2、：多视角综合评价，充分利用宏观与微观资料， 及动静资料，如恒速压汞、核磁共振可动流体测试、核磁 测井、FMI测井，以及利用压裂酸化施工参数对储层参数的 反演技术等 新材料：超低浓度羧甲基瓜胶、地面交联酸等 新工艺：开发压裂、分层压裂、重复压裂、水平井分段压 裂酸化、复杂岩性压裂酸化、火山岩压裂酸化技术等 裂缝诊断技术：Tiltmeter裂缝测斜仪技术 动、静态结合与宏观、微观结合:系统引入了钻井、录井、测井（FMI）、 全岩分析、扫描电镜、X-CT扫描、恒速压汞、三轴岩石力学实验、地层测 试、核磁共振分析及利用压裂酸化施工资料对储层信息的反演等技术。 Bq1井 1.压裂酸化前的储层评估技术 恒

3、速压汞 核磁可动 流体测试 利用压裂信息认识储层有效渗透率技术（MiniFrac 2004） n考虑因素：停泵后裂缝继续延伸；不需事先知道闭合时刻 的裂缝面积，可避免因面积估计不准确而导致的误差。 1.压裂酸化前的储层评估技术 （1）裂缝成缝技术及伤害模拟方法 超级瓜胶的伤害率活性水低浓度常规瓜胶 压裂液残渣可使裂缝导流能力 或渗透率降低一倍左右 2.压裂酸化实验评价技术 （2）长导实验物模及实验方法 2.压裂酸化实验评价技术 有嵌入与无嵌入长导与短导比较钢板和不同岩性岩心长导实验 n以往短导实验的缺点：结果不符合地下长时间变化情况，支撑剂优选及压后油 藏模拟结果不可信，优化设计没有针对性。

4、n长导实验及意义：考虑了时间、模拟介质（钢板+岩心）及地应力等条件，结果 与短导差别较大，高应力时差别更大。 n长导影响因素初步排序：支撑剂类型及粒径分布、时间、残胶、残渣、地应力 大小、岩石硬度（杨氏模量）、循环应力（抽汲排液）、支撑剂二次运移分布等 。 相同条件下陶粒支撑剂液导和气 导结果相差1.5-2 .5倍 （3）气导实验评价方法 n气导必要性及意义：以往液导只适 应于油井。气导比液导高，有利于优 选支撑剂及施工参数如加砂规模及砂 液比等。 气测导流 气测渗透率 2.压裂酸化实验评价技术 u人工裂缝与天然裂缝的关系为 到达天然裂缝界面 穿透裂缝界面 在天然裂缝界面滑移 不到达 滑移后再

5、穿透 特例 u穿透天然裂缝的条件 渐近角 60，应力差10.5MPa 渐近角 90，应力差6.5MPa u人工裂缝在天然裂缝中滑移的条件 渐近角30，应力差10.5MPa u人工裂缝不能穿透天然裂缝的条件 渐近角30，应力差6.5MPa （4）裂缝扩展物模试验方法 2.压裂酸化实验评价技术 低粘驱替高粘试验：当 粘度比达到60：1以上 时，指进现象明显 意义：研究压裂液流变学，粘性指进现象，指导压裂液返排控制。 （5）非反应性透明平行板模型 2.压裂酸化实验评价技术 指进区高度随时间变化图 指进区长度随时间变化图 稠化酸驱替压裂液 粘度比：160 意义：研究酸岩反应形态，酸液与压裂液交替注入的

6、粘性指进 现象，优化多级注入酸压技术 不同时间的 指进形态 （6）反应性透明平行板模型 2.压裂酸化实验评价技术 测试化学暂堵胶塞强度的小型物理模型 （7）水平井物模实验方法 2.压裂酸化实验评价技术 测试化学暂堵胶塞在水平井段 中形态的物理模型 排量低管路未充填满 胶塞驱替压裂液 界面清楚 满足了180 、6000m以上 高温深井及特 殊岩性储层压 裂酸化改造需 要。 3.压裂酸化材料技术新发展 作用：进一步降低残渣及残胶对导流能力的伤害 核心技术及主要性能指标： u形成了具有自主知识产权的交联剂技术 u中低温条件下（90），浓度下限达到0.15-0.22， 比常规压裂液（一般0.3-0.4

7、5%）用量低10%。 u高温条件下（120-190 ），浓度下限达到0.4-0.6%， 比常规压裂液（一般0.3-0.45%）用量低30%以上。 u弹性好，沉降慢，纵向支撑效率高 u低摩阻（相当于清水的20-30%) （1）超低浓度羧甲基瓜胶压裂体系 3.压裂酸化材料技术新发展 （1）超低浓度羧甲基瓜胶压裂体系 井段：5217.05224.0m 地层温度：183 瓜胶浓度：0.55-0.6% 地层压力：56MPa 施工排量：2.5m3/min 施工压力80.088.0MPa 加砂55m3，砂液比20%。 松辽盆地深层超高温火山岩储层 “长深5井” 的低伤害压裂施工，压后获得 日产气18800

8、m3/d的良好效果，发现新的火山岩深层气储量。 在长深5井应用，完成国内最高温度之一深井施工 3.压裂酸化材料技术新发展 n目的：降低滤失，提高酸液有效作用距离，达到深穿透目的 n主要技术参数：地面交联酸可实现地面的交联与破胶控制。酸岩反应速度与 胶凝酸相差12个数量级，与常规酸相差23个数量级 n实例：塔中622井，4913.52-4925m，温度126，压力系数1.15，孔隙度2- 3%（奥陶系）地面交联酸酸压日产油48m3，较常规酸压提高6倍。 n推广：已在塔里木、长庆、四川及华北等油田成功实施20井次以上，酸蚀裂 缝半长101-158m，实现了深穿透（常规酸压缝长一般常规酸压缝长一般3

9、0-70m30-70m ） （2）地面交联酸技术 地面交联酸酸压酸蚀导流 3.压裂酸化材料技术新发展 n开发压裂技术构成：人工裂缝与井网适配技术、储层渗流能力 与裂缝导流能力适配技术、低伤害压裂液与储层适配技术、超前 注水与压裂时机适配技术。 井网：开发压裂注采井网优化模拟(矩形) 油田井数 口 油层 电性参数投产情况 厚度 m 电阻 .m 孔隙度 % 水饱 % 产油 t/d 含水 % 五里湾17217.823.3311.9949.814.8818 盘古梁38322.6222.3112.1450.546.315.1 西 峰28915.6747.3411.7440.486.61.41 大路沟99

10、16.3220.0312.6352.434.921.8 长庆油田在盘古梁、西峰等油田推广应用了开发压裂技术，确保了长庆油田每年 200万吨以上产能建设任务的顺利完成。在吉林、大庆等油田也得到了推广应用。 4.压裂酸化工艺技术 （1）开发压裂技术新发展 与以往相比的技术进步：储层参数覆盖采用随机分布模型，改变了以往点 分布的局限性；区块筛选及单井优选采用蒙特-卡洛模型，提高了可靠性； 利用长导实验结果进行支撑剂优选及优化设计，提高了改造有效期；与超 前注水有机结合，立足于建立有效驱替压力系统，并形成了生产极限条件 。 为建立有效驱替压力系统，必须一定的极限排距与生产压差要求。 4.压裂酸化工艺技

11、术 （1）开发压裂技术新发展 大型压裂技术定义及适用条件 u渗透率0.1mD，砂体厚度20m ，砂体展布均匀，裂缝方位与有 利砂体方向一致。支撑半长 300m，加砂100m3 实施大型压裂的关键技术条件 u施工时间长，压裂液具有良好的 携砂流变性及低伤害性能 u压裂液量大，使用连续混配技术 （2）低渗块状砂岩气藏大型压裂技术 n大型压裂技术背景 u80年代，美国Wattenberg气田提出大型压裂概念，支撑半长大300m， 加砂达到100m3以上 u国内以美国安然公司1999年在四川八角场的施工为起步。 大型压裂：300m 产层 100m 渗流面积极大 提高 产层 4.压裂酸化工艺技术 n四川

12、八角场角410井大型压裂(1999.4.26) u施工层段3000-3091m，有效厚度55m u支撑剂185m3（当时的亚洲最大规模） u缝高101.2m，缝长347.4m u压前2104m3/d，压后17104m3/d u增产倍数8.5倍（中小规模压裂增产倍数0-3倍） 井号角41-0井 排量m3/min6.26.4 注入液量,m3862 支撑剂,t352（185m3） 平均砂浓度,kg/m3629 泵压,MPa8275 n四川须家河广安002-X36 u施工井段:1802.41830.4m，25m u支撑剂：258.2m3 u模拟缝长：305m u压前0；压后39104m3/d 大型压裂

13、有效实现对纵向上厚层的动用 扩大了平面上的泄气面积 促进了国内致密气藏规模开发的技术进步 （2）低渗块状砂岩气藏大型压裂技术 4.压裂酸化工艺技术 （3）超深井压裂技术 n难点： u破裂压力及延伸压力高、管柱摩阻大；压不开或施工风险大； u储层温度高，对压裂液的高温流变性提出较高要求； u高应力及发育天然裂缝，水力裂缝形态复杂，易砂堵 n超深井压裂技术（对策）： u使用低摩阻加重高温压裂液体系； u优化施工管柱； u优选支撑剂； l采用组合降滤失技术（包括工艺及降滤失剂、高粘度压裂液等） 4.压裂酸化工艺技术 野云2井示例： l储层特点： n改造目的层埋藏深(5965-6087.5m) n地层

14、温度高（153） n地层压力高（117.7MPa/压力系数超过2.0） n地应力高（0.024MPa/m） l技术对策： n换高压泵头：提高耐压至138MPa n采用加重压裂液：降低施工压力9MPa n采用4 油管：降低施工压力9MPa n小粒径支撑剂（30/50目） 排量2.52.7m3/min,井口压力在90-123MPa之间，成功加入支撑剂28.5m3 （3）超深井压裂技术 4.压裂酸化工艺技术 分压的目的:控缝高前提下，最大限度提高纵 向小层的动用程度 井下工具：主要指多级封隔器技术，已由先 前的可分压2-3层，发展到可分压4层以上 主要分层压裂技术 u工具分层技术：一次实现4层安全施

15、工 u投球分层技术:结合封隔器进行的投球分 层，以及新提出的前置液投球分压技术 （4）分层压裂技术 4层分压管柱示意图 4.压裂酸化工艺技术 l储层特点 n跨度大(344m) n小层多(5层) n小层间距大(最大跨度 190m) l技术方法 n使用不动管柱封隔器一次 分压4层 l规模与效果 n累计加砂121.9m3 n压后初产2.3104 m3/d n稳产1.5104 m3/d 包16井分层压裂施工曲线 国内实例四川须家河包16井 n技术突破及意义 u施工时间缩短：单压4段作业周期1个 月，分压4段施工时间6小时 u施工后管柱可回收，不影响后续作业 （4）分层压裂技术 4.压裂酸化工艺技术 n

16、保护薄隔层压裂技术：确定了隔层剪切破坏的最小极限厚度 、研制了与此相匹配的七种压裂组合管柱 n XX油田现场应用现场应用318318口井，口井，解放油 层厚度1911m，单井日增油9.75t， 隔层厚度由原来1.8m降到0.4m；喇 萨杏油田二、三次加密井隔层厚度 从2.0m降低到1.0m时，可调厚度将 增加50%55%。 （4）分层压裂技术 4.压裂酸化工艺技术 分压技术主要有单封隔器分层压裂工艺及封隔器滑套分层压裂技术。 2000年以来，老井分层压裂8644次，累增油116.3万吨。 2000年以来老井分压统计表 2000年以来新井分压统计表 封隔器滑套分层压裂示意图 （4）分层压裂技术 4.压裂酸化工艺技术 （5）碳酸盐岩深度改造技术 n难 点： u酸岩反应速度快、酸液滤失大，酸压裂改造范围有限； u杨氏模量高、发育天然裂缝，裂缝宽度