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1、大庆油田深层火山岩储层压裂工艺技术,2002年自徐深1井压裂成功后,大庆探区开展了火山岩储层压裂工艺技术攻关,通过几年的实践,形成了配套、完善的技术系列 2002年-2005年自主研发攻关,初步形成了火山岩储层的优化设计、高温压裂液体系、井下配套工具、现场诊断及控制为主的压裂工艺技术; 2005年在徐深气田提交了第一个1000亿探明储量。 2006年-2009年完善、配套并发展了火山岩储层压裂工艺技术;重点在现场控制分析、处理措施及规范作业上进一步完善,在2007年再次提交了第二个1000亿探明储量。,前言,2002年以来,勘探、开发深层气井,截止到2009年累计压裂施工155口井235层，压
2、后获工业气流井83口;其中探井压裂95口井155层;压裂设计符合率由2001年及以前的37%，提高到92%以上。,前言,目 录,一、火山岩储层地质特征 1、构造特征2、储层特点二、压裂增产工艺技术1、压裂工程难点2、设计编制及优化技术3、测试压裂解释及评价技术4、原材料配套技术5、压裂管柱及工具6、现场诊断、控制技术7、水平井压裂技术8、现场应用9、压后评估10、形成技术规范,大庆探区深层主要目的层是断陷期火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组，埋深3000-5000m。重点勘探区包括常家围子-古龙、徐家围子和莺山-双城三大断陷，面积28860km2。,1、形成时代155Ma-106Ma2、具有
3、五套碎屑岩： 火一段、沙河子组、营四段、登娄库、泉一二段3、具有三套火山岩：火石岭组二段、营一段、营三段,1、地层与构造特征,1.1构造特征,地层受断陷控制面积（厚度大于100m）： 常家围子-古龙断陷7342km2； 徐家围子断陷5350km2； 莺山-双城断陷5076km2；厚度：最厚：古龙断陷南部,4500m，其次：徐家围子断陷中部，4000m。再次：莺山-双城，3000m,1.1构造特征,1.1构造特征,营城组，岩性下部为火山岩，上部为沉积岩，为断陷末期产物， 面积28000km2，平均厚度1300m,勘探实践证实，徐家围子断陷存在三个含气组合，以第二为主；主要气源岩为沙河子组暗色泥岩
4、和煤层；主力储层为营城组火山岩,1.1构造特征,1.1构造特征,营城组火山岩气藏,主要为构造-岩性气藏 主力凹陷内含气连片纵向多套气层叠置，无统一气水界面构造高部位气柱高度大,烃源岩和储层间互，形成了有利的生、储、盖组合条件,1.1构造特征,100,200,1、储层物性决定含气性，为典型岩性气藏2、气层在断陷中部呈厚层块状，向边部变为薄互层，非均质性强,营城组砂砾岩气藏,火山口,高角度多裂缝,熔 孔,储层岩性：复杂，流纹岩、玄武岩、安山岩、英安岩，还有火山碎屑岩以及过 渡岩性储集类型：多样，孔隙型、孔隙与裂缝组合、裂缝型储集层储层物性：差，火山岩储层平均孔隙度5.3%，平均渗透率为0.3510
5、-3m2 储层电阻：变化大，数十数千欧姆米流体类型：多样，烃类气、 CO2气、水。非均质性：强，厚度、物性、流体性质横向变化大，无统一气水界面。,火山岩储层特征,1.2储层特点,1.2储层特点,裂缝发育特征,XS601,XS602,XS602,XS401,1.2储层特点,火山岩储层物性好，受埋深影响小。砾岩较致密，但埋深较大时物性远好于砂岩。明确火山岩、砾岩储层为主要勘探目标。,深层储层深度-孔隙度关系图,火山岩物性下限,砂砾岩物性下限,1.2储层特点,火山岩储层可分为5种类型，3种类型具有工业价值,宋深CP102井原直井压后产量2.2万方/日，侧钻水平井压后产量7.3万方/日,1.2储层特点
6、,深层砂砾岩储层可分4类，类可获工业气流,邻近徐深4井直井压后产量3.2万方/日，水平井压后产量19.7万方/日,一、火山岩储层地质特征 1、构造特征2、储层特点二、压裂增产工艺技术1、压裂工程难点2、设计编制及优化技术3、测试压裂解释及评价技术4、原材料配套技术5、压裂管柱及工具6、现场诊断、控制技术7、水平井压裂技术8、现场应用9、压后评估10、形成技术规范,目 录,2.1 压裂工程难点,火山岩储层具有岩性复杂类型多、储层厚度平面变化大、孔渗物性差异大、天然裂缝发育、储层埋藏深(3500m)、温度高(140)等特点，在压裂工程上有“四个不一样”特征，给压裂施工带来极大风险和难度。“四个不一
7、样”1、每个火山岩构造，施工状况不一样2、一个火山岩构造内，每口井施工状况不一样3、同井不同层施工状况不一样4、同井同层不同时间施工状况不一样,2.1 压裂工程难点,“四个不一样”1、每个火山岩构造，施工状况不一样,徐深6井区,徐东井区,1、储层物性好，全程滤失偏大2、停泵压力变化小，压力28-14MPa3、主压裂施工易控制，难度不大,1、储层物性差微裂缝发育，近井滤失大2、停泵压力变化大，压力55-20MPa3、主压裂施工压力高控制难，难度大,2.1 压裂工程难点,“四个不一样”2、一个火山岩构造内，每口井施工状况不一样,徐深9井,徐深901井,1、主压裂施工排量3.6-4.0m3/min，
8、 压力高71-76MPa,难度大2、停泵压力梯度偏高，0.0209MPa/m3、储层物性较好，等量裂缝2-3条4、控制难度大，加陶粒27m3,1、主压裂施工排量3.6-4.0m3/min，压力 高51-59MPa,难度大2、停泵压力梯度低，0.0152MPa/m3、储层物性较好，等量裂缝1-2条4、控制难度小，加陶粒68m3,徐深9井区,2.1 压裂工程难点,“四个不一样”3、同井不同层施工状况不一样,安达断陷,186层停泵压力梯度0.0232MPa/m，施工压力71-81MPa，加入陶粒32m3,187.188层停泵压力梯度0.0194MPa/m，施工压力50-55MPa，加入陶粒40m3,
9、2.1 压裂工程难点,“四个不一样”4、同井同层不同时间施工状况不一样,2000年6月24日对升深7井火山岩205层压裂，井段3697.8-3705.6m，厚度7.6m，破裂压力73MPa，停泵压力梯度0.0197MPa/m，施工排量4.0m3/min，正常施工压力60MPa，因设备问题加入陶粒10m3,2003年3月17日再次对升深7井火山岩205层补孔后压裂，井段厚度不变，破裂压力99.02MPa，停泵压力梯度0.0267MPa/m，仅停泵压力由36MPa升到62MPa，停泵压力增加26MPa，施工排量2.5m3/min，正常施工压力72.0-80.7MPa，因施工压力高加入陶粒20m3,
10、2.1 压裂工程难点,原有压裂工艺技术出现的不适应: 1、火山岩储层压裂裂缝启裂和延伸的机理难于认识 2、没有适应火山岩储层压裂设计方法 3、没有适合火山岩储层改造的现场分析诊断方法及控制技术 4、高温压裂液温度不适应（120 ） 5、压裂工具承压、耐温不够（120、50MPa） 因此在2001年开展火山岩储层压裂增产工艺技术攻关，目前已形成了火山岩储层压裂增产工艺技术，并逐步完善配套。,2.2 设计编制及优化技术,首先确立设计优化流程，根据压裂储层地质特征，优选类比井，确定设计井的难点和对策，形成设计方案,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,压裂设计-基本格式,审批程序设计人 审核人 设计
11、单位技术负责人勘探分公司试油总监勘探分公司项目经理勘探分公司总工程师,设计内容施工目的 基础数据全井射孔井段压裂目的层及应力分析以往试气情况 压裂方案论证 压裂施工要求及施工步骤 施工准备及注意事项 现场资料录取 安全、施工质量技术要求 井控要求,2.2 设计编制及优化技术,压裂设计-编写及审查要点,审批程序-,对号入座、齐全,施工目的 基础数据 -全井射孔井段,设计内容,来自压裂地质设计来自录井完井总结来自试油(气)设计及成果,压裂目的层及应力分析-以往试气情况-,压裂层的钻井显示、岩性、测井成果、综合评价等由相关专业提供; 地应力分析,在方案论证时由井下、采油院提供,依据试油(气)成果,重
12、点参数是压力、产量、温度以及流体性质,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,2.2 设计编制及优化技术,压裂方案论证,设计内容,参数选取、产能预测及风险评估,裂缝参数优化-,改造规模优化-,确定规模及裂缝几何尺寸,压裂方案优选及技术措施,邻井对比:储层条件、测井曲线、地应力特征、压裂施工分析(测试压裂曲线、解释评价、主压裂施工情况及后评估),技术难点:储层条件及微裂缝发育程度、地应力特征及类型、工程风险及难度评估;,压裂设计-编写及审查要点,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,2.2 设计编制及优化技术,压裂方案论证,设计内容,压裂方案优选及技术措施,技术对策 预处理:胶塞、粉砂以及用量、时
13、机、段次; 工程参数优化:排量、前置液用量、加砂程序(砂比、级差、时间),工作液:类型、规格、性能以及添加剂等技术要求;,支撑剂:类型、规格、产品性能;,压裂设计-编写及审查要点,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,2.2 设计编制及优化技术,压裂施工要求及施工步骤 准备及施工注意事项,设计内容,各单位分工:配备的设备、准备的材料及规格数量、性能要求,工程准备条件;监督职责和要求;,现场领导小组:组织机构及职责权力,主要有组织现场施工及技术交底、确定主压裂施工方案,过程调整施工参数;异常情况措施决策,压前准备(下压裂管柱-安装井口-连接地面流程)-压前试压测试压裂主压裂扩散压力,图表:压裂管
14、柱图、地面管汇流程、测试压裂工序表、主压裂工序表、,压裂设计-编写及审查要点,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,2.2 设计编制及优化技术,现场资料录取- 安全、施工质量技术要求 -井控要求 -,设计内容,压裂管柱结构及下深、压裂液现场检验数据、试压资料、测试压裂曲线(排量、压力)及解释成果、主压裂曲线(排量、压力、砂比)以及设备原材料数量;,施工质量技术要求:六项,井控技术要求:参照试油,现场应急预案:预防、逃生、救护,压裂设计-编写及审查要点,2.2.1压裂设计编写要点及注意事项,2.2 设计编制及优化技术,2.2.2设计优化要点-射孔优化,2.2 设计编制及优化技术,射孔优化：大体分
15、为两个部分，一是射孔器材和射孔方式；二是依据储层厚度、油气显示、地应力解释剖面，确定射孔井段。 射孔器材和射孔方式：气井通常采用油管输送式射孔和射孔-测试连座工艺；射孔枪弹选用新YD102枪装DP48HMX1型耐高温、大孔径、深穿透射孔弹，孔密16孔/m，60相位角射孔。,井 层射孔测试联作单封管柱示意图,井 层射孔测试联作双封管柱示意图,47.0MPa,2.2.2设计优化要点-射孔优化,2.2 设计编制及优化技术,射孔段选择：依据储层厚度、测井解释、油气显示、地应力解释剖面，确定射孔井段。,223#射孔井段3703.0-3701.0 m3691.0-3685.0 m3676.0-3674.0 m,选择岩石密度低，中子交汇好的部位,选择对应的应力低部位,2.2.2设计优化要点-射孔优化,2.2 设计编制及优化技术,射孔段选择：依据储层厚度、测井解释、油气显示、地应力解释剖面，确定射孔井段。储层厚度：单层厚度50m，射开井段12m， 单层厚度20-50m，射开井段10m， 单层厚度20m，射开井段6-8m， 薄互合层，分段射孔间距10m，总厚度12m测井解释：选择岩石密度低，中子交汇好，电阻率高部位油气显示：选择油气显示好，钻时速度快部位地应力解释剖面：选择应力低部位 通常选定后三个条件同时具备的部位射孔；压裂裂缝垂向延伸，在无地应力遮挡条件下小于50m高度。,
