《精编》水平井压裂工艺技术

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1、水平井压裂工艺技术 第一部分大庆油田水平井总体情况第二部分大庆油田水平井井下作业配套技术第三部分目前存在的问题及下步攻关重点 1年 44口 1991 2005年 38口 52口 2006年 工作量前所未有 大庆油田水平井总体情况 目前投产井数 单井日产液17 4t日产油15 2t累计产油20 8万吨南1 2 平25井日产百吨 总体情况 大庆油田通过多种类型油藏大胆尝试 拓宽了水平井应用领域 在外围薄层 多层葡萄花油层 特低渗透扶杨油层 长垣厚层水淹层 火山岩气层 裂缝潜山等多种类型油气藏 尝试应用了复式水平井 阶梯式水平井 分支水平井 导眼侧钻水平井等多种类型水平井 总体情况 由于大庆油田的地

2、质开发特点 与其它油田相比 水平井具有井眼尺寸小 为 140mm套管 而其它油田主要为 178mm套管 井眼曲率大 一般为40 600 100m 最大水平井井眼曲率为730 100m 最大侧钻水平井曲率为1150 100m 水平段长 一般为800m 1000m 最长水平段1268m 且多为阶梯水平井等特点 大庆油田水平井井下作业配套技术 水平井限流法压裂技术不断完善双卡分段压裂取得突破性进展水平井连续油管酸化和分段酸化技术日趋成熟水平井解卡 打捞工艺不断进步 随着大庆油田水平井应用规模扩大 为进一步提高水平井的开发效果和效益 针对大庆外围油田储层物性差 井筒轨迹复杂等增产改造的难题 初步形成了

3、压裂优化设计 高压耐磨管柱 测试压裂分析等配套技术2006年 共进行水平井压裂12口 超过 八五 以来水平井压裂井数之和 增产效果显著 同时 进行了第一口水平井双封单卡压裂 仅用一天时间就完成了三段压裂 填补了国内空白 针对薄互层水平井特点 完善分段布缝原则 根据裂缝和砂体在实钻轨迹上投影位置与周围水井关系 横向裂缝 避开对应水井 均匀布缝避免裂缝间干扰 纵向裂缝 裂缝贯穿井筒 避免重叠 不同地层三向应力差异的人工裂缝形态示意图 1 进一步完善了水平井限流压裂优化设计方法 一 水平井限流法压裂技术 肇57 平35井地质条件不如肇57 平33井 初期日产油和累积产油分别是后者的1 37 2 16

4、倍 优选的压裂段位于含油砂岩内 且电性显示明显 含油饱满 总烃含量高 横向裂缝尤为重要 人工裂缝尽量沟通邻近的油层 以 一缝穿多层 为目标进行布缝 横向裂缝 纵向裂缝 针对水平段长特点 完善了限流布孔方法 根据布缝条数和施工排量上限 确定限流射孔段数 按照 跟部少 趾端多 中间匀 的原则确定各段孔数 当预计近井摩阻较大时 可采用180 上下布孔 减少弯曲摩阻 采用DP36RDX 1型射孔枪射孔 单孔直径8 8mm 台105 平2井测试压裂曲线 在相同的施工排量下 不同射孔方式孔缝摩阻相差8 0MPa 这说明上下180度的射孔方式消耗更小的施工摩阻 更有利于压裂施工 双88 平44井测试压裂曲线

5、 孔缝摩阻 37 5MPa 孔缝摩阻 29 5MPa 开展了压裂规模优化研究 以达到合理缝长 实现 一缝穿多层 为目标 优化施工规模和施工参数 得出 大砂量 大排量 高砂比 施工的认识 2006 2007年施工13口井 平均砂比32 最大排量达9m3 min 最大砂量90m3 南236 平252井模拟结果 南236 平252井产量预测结果 研制Y344 115封隔器 中心管优选耐磨材质 改进了工具连接部位结构 采用橡胶垫充填间隙 满足了施工要求 州52 平70井施工后JS 2封隔器中心管下端磨断 由于薄互层水平井限流压裂排量大 砂比高 以往使用的JS 2封隔器难以适应 内径50mm65mm 新

6、管柱 2 研制了适应大排量高砂比压裂管柱 3 发展了水平井限流压裂诊断和评估技术 水平井压裂节点压力分析示意图 水平井限流压裂过程中的摩阻与直井相比增加了套管沿程损失 在以往的诊断中被忽略 使得计算的炮眼摩阻大于实际 导致计算的压开孔数不准 水平井限流法压裂诊断结果 应用井底压力资料对水平井套管摩阻进行了拟合 建立了预测公式 同时对不同工具下的油管阻力也进行了校正 为能够定量解释限流压裂裂缝差异 开展了连续油管测井温解释裂缝形态研究 连续油管机 38mm井温仪 45mm喷嘴 压后4小时内重复测2 3次 肇州油田同区块限流压裂与水平井射孔 直井压裂 直井射孔效果统计表 限流压裂 水平井射孔 1

7、79限流压裂 直井压裂 4 12限流压裂 直井 6 02 限流压裂 水平井射孔 2 11限流压裂 直井压裂 3 49限流压裂 直井 5 0 目前 初期 水平井笼统限流法压裂见到了较好效果 但存在裂缝难于控制 现有条件下只能压开4 5段的问题为提高对水平井压裂裂缝的控制程度 增加处理的层段数 开展了分段压裂研究 另外 为满足已大段射孔水平井后续增产改造要求 也需要研究水平井分段压裂工艺技术 二 水平井机械分段压裂技术 州78 平67井应用两级K344 115封隔器单卡上提管柱和3 油管实施了5段清水压裂 1 分段不加砂压裂试验 施工过程中各段破裂显示明显 说明双卡起到了封隔作用 压裂趾端后工具上

8、提载荷有所增加 且下部封隔器胶筒有破损 说明用常规尺寸工具进行水平井压裂施工 确实存在较大风险 1 分段不加砂压裂试验 K344 115封隔器 桥塞分段压裂工艺方案 液压坐封 丢手 下入工具上提解封 卡距不受限制 可实现老井大跨距分段压裂施工 YJH 5 5AG 70型桥塞工具结构 2 可取桥塞分段压裂技术 第一次 多裂缝 第二次 桥塞压裂 第三次 桥塞压裂 朝平1井压裂改造4个层段 除起下工具时在变形点稍微遇阻外 桥塞坐封 解封及打捞顺利 朝平1井压裂施工数据统计 2 可取桥塞分段压裂技术 为满足加砂 降低施工风险 降低成本要求 研究应用了水平井多段双卡小直径压裂工艺管柱 封隔器外径上大 下

9、小 下小于105mm 控制射孔段长度 保证卡距小于10m卡距设置返循环通道喷砂口距胶筒距离小 仅200mm 预防沉砂 胶筒油浸试验 70 柴油中浸泡1小时 3 水平井多段双卡加砂压裂首次试验成功 现场试验情况及效果 截至目前 应用机械分段压裂工艺成功压裂10口井45个层段 并均获成功 一趟管柱最多压裂3段 最大射孔井段10m 每段最多孔数100孔最大卡距33m单井及单趟管柱最大加砂量90m3 45m3最高施工压力53 9MPa 2006年12月8日 在南230 平357井利用双卡小直径压裂管柱顺利实现一趟管柱上提两次压裂三层施工 共加陶粒42m3 填补了国内空白 27 8外加厚油管 95mm安

10、全接头 扶正器 K344 115封隔器 114mm导压喷砂器 K344 105封隔器 导向丝堵 第三层 压裂施工及摩阻曲线 试验成功 南230 平257井分段压裂管柱图 现场施工表明 该工艺可实现3个目的层段压裂施工 管柱具有反循环冲砂功能 反洗后上提管柱负荷正常 施工简单 安全 该井压后初期日产液19 5m3 日产油18 6t 南230 平357井压裂层段数据表 施工原理 待上一层裂缝闭合后 利用携砂胶团封堵已压开裂缝炮眼 然后对下一目的层进行压裂施工 肇11 斜59井压裂层段数据表 4 水平井携砂胶塞先导性试验 肇11 斜59井压裂施工曲线 压裂施工过程 该井共压裂2层段 考虑到第一层厚度

11、小 且没有有效厚度 压前进行了酸化预处理 破裂压力35MPa 瞬时停泵压力12 31Mpa 加砂6m3 裂缝延伸压力30 31 7MPa 4 水平井携砂胶塞先导性试验 压完第一层后扩散压力待裂缝闭合后 打入携砂液胶塞 上提管柱30m 封隔器坐封后最高泵压48MPa 停车 再次起车 缓慢憋压至43 37MPa 第二层压开 压裂施工分析 从压裂施工曲线上可以看出 两个层的破裂压力 裂缝延伸压力 瞬时停泵压力 滤失量等各项施工参数明显不同 说明压开的是两个不同的层位 因此可以确定本次携砂胶塞分层压裂是成功的 完成了两个不同层位的压裂施工 为了进一步加以证实 可以在该井投产后进行产液剖面测试 4 水平

12、井携砂胶塞先导性试验 4 水平井携砂胶塞压裂工艺 该井是一口已射孔的老井 04年1月投产 已射开5个层段 本次选择其中的3个层段进行压裂改造 水平段长748 6m 主要改造层系为萨 压裂施工分析 从压裂施工曲线上可以看出 前两个小层的破裂压力 裂缝延伸压力 瞬时停泵压力 滤失量等各项施工参数明显不同 说明压开的是两个不同的层位 开展裂缝扩展模拟研究通过净液和各携砂浓度的摩阻测试 研究炮眼磨蚀规律 改进三维压裂模拟软件合理布孔方法优化射孔参数和压裂施工参数 南230 平257井摩阻变化曲线 1 研究裂缝开启 延伸规律 提高裂缝的控制水平 三 目前仍存在主要技术难题及下部攻关重点 裂缝三维模拟图

13、在长水平段上同时压开3 5条裂缝 而裂缝形态受区域应力 射孔 施工参数 地质非均质性等影响 裂缝形态复杂 2 研究裂缝形态的测试和模拟解释方法 3 水平井分段限流技术研究 通过以上研究 要实现裂缝形态及延伸规律的定量解释 提高水平井压裂布孔和压裂优化设计水平 形成具有大庆特色的低渗透油田水平井分段限流技术 分 难压段 穿层 合 大段限流 降成本 降风险 一口井中有 分 有 合 1 加快双卡压裂管柱试验进度 分段压裂是提高水平井裂缝控制的有效手段 应形成以分段限流压裂为主体的配套技术 研究不压井起桥塞工艺 探索简化施工工序 降低施工成本的方法 开展连续油管 桥塞分段限流压裂试验 2 完善可取桥塞分段压裂技术 对于分段压裂的认识 3 对于已大段射孔的老井 开展液体胶塞 填砂压裂技术试验 加强胶塞配方研究 优化配置工艺 降低对储层的伤害 降低成本 开展水平井增效射孔及优化设计方法研究 水平井的射孔完井产能预测方法研究 不同产率比预测模型的求解方法 水平井射孔参数的敏感性分析 水平井最优射孔井段确定方法研究 水平井射孔优化软件的开发 1 水平井射孔优化方法研究 水平井内盲孔射孔器研制 水平井复合射孔技术研究 2 水平井增效射孔技术研究