水力压裂监督-中亚石油(lfj)

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1、水力压裂技术监督与管理中亚石油有限公司2013年4月水力压裂技术监督与管理第一节 水力压裂基本原理第二节 水力压裂作业地面流程与设备第三节 水力压裂工具第四节 压裂液及其质量检测第五节 支撑剂及其质量检测第六节 水力压裂现场施工及质量监督第七节 水力压裂作业安全规定第一节 水力压裂基本原理一、水力压裂技术的发展概述二、水力压裂技术的增产机理三、水力压裂技术的造缝机理四、水力压裂技术的施工方法一、水力压裂技术的发展概述基本定位: 水力压裂技术是油(气)藏增产增注的重要措施。工艺方法: 通过高压泵组将压裂液以大大超过地层吸收能力 的排量注入，在井底附近憋起超过井壁附近地应力及岩石抗张强度 的压力后

2、，使地层形成人工水力裂缝，随后将带有支撑剂的携砂液 注入人工裂缝中。由于在地层中形成了足 够长度、一定宽度及高度的 人工填砂裂缝，并且具有很 高的导流能力，使油(气)流能 够畅通入井，起到增产增注的 目的。1940-1970：小规模(型)压裂技术-第一代压裂技术特点: 支撑剂加入量较小，一般在10m3左右针对性及作用: 储层近井地带 解除污染和堵塞1970-1980：中型压裂技术-第二代压裂技术特点: 支撑剂加入量增加针对性及作用: 低渗透油层 提高导流能力1980-1990：中高含水油田压裂技术-第三代压裂技术特点: 在中高含水油层中进行重复压裂针对性及作用: 高含水储层 调整油水运动规律、

3、实现控水稳油 1 、水力压裂技术的产生1990-现在：大型压裂、开发压裂-第四代压裂技术特点: 支撑剂加入量足够大开发压裂压裂技术新发展 针对性及作用: 随着勘探找储量的难度起来越大,要求压裂改造的规模也越来越大,已经成为勘探工作的战略性措施如何实现边际油田的有效开发,应用开发压裂技术,非常注重注采系统与人工裂缝的合理匹配,提高油田整体开发效果压裂技术新发展: 压裂设计 全三维压裂设计压裂监测 裂缝实时监测压裂材料 清洁压裂液（CO2、N2、甲烷）压裂工艺 重复压裂连续油管压裂特殊类型井(水平井和)压裂等。岩石力学参数的测试-裂缝形态、产状、方位的认识及过程；压裂设计及监测技术的完善-模拟水力

4、裂缝的模型应用：二维到三维裂缝模型-人工裂缝监测技术的改善：数字化设备压裂材料的开发-高粘压裂液的应用：线性胶到交联冻胶压裂液-支撑剂的改进：高密度、高强度支撑剂的应用-压裂液流变学研究：流变仪与动态模拟实验装置-压裂液化学发展的新进展新型压裂技术的应用-大规模压裂技术-开发压裂技术-特殊井压裂技术2 、水力压裂关键技术的发展3 、水力压裂技术热点研究及发展趋势研制与开发新型压裂材料新型压裂液体系,(如低伤害压裂液 重质压裂液等)高质量(高强度 低密度 低价格)人造支撑剂等 研制与开发井下数据采集系统实时传输井下压力井下流量流体流变参数等-高度精密的数据监测与解释技术研制与开发大型压裂技术及相

5、应的硬件设备 研制与开发特殊类型油(气)井压裂工艺深井 超深井 水平井 斜度井等-压裂配套工艺技术(1)热点研究(2)发展趋势实用技术 前沿技术单井 整体改造 整体改造 开发压裂二维 拟三维 拟三维 全三维静态 拟合 拟合 实时单一 系统 系统 集成重压 规模 规模 新缝成功率 低伤害 低伤害 清洁480m360m单井压裂油藏开发压裂单井压裂与油藏开发压裂的区别研究对象: 单井 油藏(以低渗透为主)目标函数: 最大产量和净现值 最大产量、净现值和采收率 研究结果: 裂缝特性和施工参数 井网型式下的裂缝特性和施工参数二、水力压裂技术的增产机理水力压裂技术的四大功能:沟通储层 解除污染 改变流态

6、提高导流能力 黑箭头表示油气 流动路径无裂缝的油气径向流动井筒含油气的多孔储层岩石有裂缝后油气流动变成“线性” 流动含油气的多孔储层岩石水力裂缝压裂基础知识技术培训压裂基础知识技术培训思考一下？下面的图例象什么“社会现 象”？“让一部分人先富起来”“让公路边的人先富起来”“让沿海的人先富起来”“让裂缝边的油先流出来”思考一下？下面的图例象什么“社会现 象”？“让一部分人先富起来”“让公路边的人先富起来”“让沿海的人先富起来”“让裂缝边的油先流出来”裂缝线性流 进入井筒的流体大部分来源于裂缝中流体的弹性膨胀，流动 基本上是线性的，该流动阶段时间很短。双线性流在裂缝线性流之后将出现双线性流，即流体

7、自地层线性地流 入裂缝，同时裂缝中的流体再线性地流入井筒。地层线性流地层线性流只能在裂缝导流能力较高时才出现。拟径向流油层经过压裂改造并在增产有效期内，由于裂缝的存在，相 当于扩大井筒半径，增加了渗流面积，渗流阻力比压前大幅 度降低，所以产量也要比压前有较大的提高。径向流渗流面积小、渗流阻力大，流入井筒的产量也相对较低。三、水力压裂技术的造缝机理形态方位几何尺寸及时准确的了解人工裂缝的形成条件、人工裂缝形态、方向对有效 地发挥压裂技术十分重要。在地层中形成人工裂缝的条件与地应力及其分布、岩石力学性质 、压裂液性质、注入方式等都有密 切关系。人工裂缝水力压裂施工过程中产生ZYX垂直裂缝当Z H时

8、，产生垂直裂缝。垂直裂缝方位:当Y X 时,裂缝垂直于X 、平行于Y方位；XYZ水平裂缝当H Z时，产生水平裂缝。当X=Y 时，平面上会产生圆形当XY时,平面上会产生类似椭圆或呈不规则的分布裂缝。水力压裂过程中形成两种类型的裂缝即:垂直裂缝和水平裂缝在现场压裂施工过程中很少有绝对的水平或垂直裂缝产生。主要原因是由于三向应力的相对大小造成的，在大多数情况下会产生不同程度的偏离水平或垂直方向的高角度裂缝。高角度水平裂缝高角度垂直裂缝(一)如何判断水力裂缝形态1、岩石力学测试法通过取岩心对三向应力值进行测试，这是最科学、最准确的判断方法。一般 情况下油田在勘探开发初期阶段都会不同程度地进行三向应力测

9、试。(区块 层位 井数及工作量)2、现场经验法（中亚石油产生垂直裂缝）(1)深度 储层深度低于700m产生水平裂缝，超过800m产生垂直裂缝，700-800m两种情 况都有可能。这只是一种统计经验，每个地区情况会有所不同，有时差异还较大 。(2)破裂压力梯度 破裂压力梯度小于0.018MPa/1000m产生垂直裂缝，大于0.023MPa/1000m产生 水平裂缝,0.018-0.023MPa/1000m两种情况都有可能。这也是一种统计经验，每 个地区甚至每口井因其它因素的影响会有所不同。(二)如何判断水力压裂的裂缝方位微地震方法测斜仪方法电阻率方法生产动态方法 SNEW(三)水力压裂施工方式1

10、、油管注入(1)优点：有利于保护套管在高流速下能减少或避免在井筒内脱砂便于分层压裂井下作业简单方便。(2)缺点：沿程摩阻高,增加地面泵压,消耗大部分设备功率要求井下管柱的钢级、抗拉强度、抗内压、抗外挤等性能。(3)注意事项：浅井或中深井的常规普通压裂，一般选用2 1/2 油管；对于破裂压力较高的井层或在深层压裂，选用3 或以上油管；” ”2、油套环空注入/油套混合注入(1)优点：沿程摩阻小，地面泵压低，泵注排量大，在相同的地层条件下，同一排量可节约设备功率，降低施工成本。(2)缺点：套管的每一部分均需要承受最高的施工压力，因此，泵注排量的极限与地面泵压的极限取决于套管允许的抗内压强度。(3)注

11、意事项对压裂投产或压裂开发的低渗透油气藏，在完井作业中必须考虑套 管的尺寸、规范、抗内压强度以及组合，满足日后压裂施工的要求；压裂设计必须以套管抗内压强度来选择排量、确定地面压力。(三)水力压裂施工方式四、水力压裂技术的施工方法常规压裂封隔器分层压裂投球法分层压裂限流法分层压裂常规压裂工艺特点:管柱结构简单施工安全操作方便工艺技术成熟不易 砂卡；适用条件:浅层井-压力低(破裂压力 延伸压力)上部无开层；(一)常规压裂工艺套管油管目的层(二)封隔器分层压裂工艺1、单封单卡分层压裂工艺2、双封卡单层分层压裂工艺3、封隔器+桥塞分层压裂工艺4、封隔器+填砂分层压裂工艺5、多级封隔器打滑套分层压裂工艺

12、特点:管柱结构简单，施工安全，不易砂卡；适用条件:各类油气层，特别是深井和大型压裂井；注意事项:水力锚的啮合力必须大于施工时作用于 封隔器上的上顶力，以免顶弯油管；施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最大压差；注意事项： 如果使用压差式(扩张式)封隔器时,管柱底部必须是缩径管,以造成压差使封隔器胀封单封单卡分层压裂工艺1、单封单卡分层压裂工艺油管缩径管（ 喇叭口）开层水力锚封隔器目的层套管双封卡单层分层压裂工艺特点:控制压裂层位准确、可靠；适用条件:各类需要进行分层压裂改造的油气层；注意事项:施工中两个封隔器之间拉力较大，对深井 和破裂压力高的地层注意使用；下封隔器距下射孔底界距离

13、越短越好,一 般情况下应小于1m；喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施 工时封隔器上形成沉砂；起管柱前，应先反循环将下封隔器上部 沉砂冲净，起管柱时，应先上下活动， 控制 上提速度。2 、双封卡单层分层压裂工艺上封喷砂器下封丝堵封隔器+桥塞分层压裂工艺特点:控制压裂层段准确;降低双封卡井风险；可以采用欠顶替工艺。适用条件:深井及多层段井分层压裂；注意事项:施工工艺较复杂，压裂前需先下入桥塞，压裂后需打捞或 钻掉桥塞；施工时，桥塞上下压差不能超过允许的最大压差；水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器的上顶力；打捞桥塞前先将桥塞上沉砂冲净；捞桥塞后，起管柱时应先上下活动将桥塞解封， 卡瓦收回，再慢

14、慢上起，不行猛提。3 、封隔器+桥塞分层压裂工艺桥塞封隔器+填砂分层压裂工艺特点:控制压裂层段准确降低双封卡井风险可以采用欠顶替工艺适用条件:中深井注意事项:压裂前需先进行准确的填砂作 业；为保证填砂封堵性，一般选择粉砂，或在砂面上再进行注灰塞作业。4 、封隔器+填砂分层压裂工艺灰面填砂特点:不动管柱、不压井、 不放喷, 一 次施工多层分压；适用条件:多层多段压裂井注意事项:管柱结构复杂施工完后立即起管柱；5 、多级滑套封隔器分层压裂工艺多级滑套封隔器分层压裂工艺压第一层带滑套 喷砂器带滑套 喷砂器不带滑套 喷砂器压第二层压第三层(三)投球法分层压裂工艺特点:压裂的层段一次射开利用各层间破裂压

15、力不同，先压 开破裂压力较低的层段加砂，然后 在注顶替液时投入堵球，将射孔孔 眼暂时堵塞，再提高压力压开破裂 压力较高的层段。适用条件:多层薄层,机械封隔器很难隔开注意事项:套管抗内压强度要足够大封堵球质量要好。 投球法压裂工艺特点: 一次射开所有欲改造的目的层;不动管柱一次施工压裂改造多层 适用条件:中深井薄层多层,机械封隔器很难分层注意事项:射孔孔眼数和确定是关键;施工排量尽可能大;套管抗内压满足施工要求.(四)限流法分层压裂工艺（施工排量尽可能的要大）24MPa20MPa22MPa20MPa24MPa20MPa22MPa22MPa24MPa20MPa22MPa24MPa限流法分层压裂工艺1 、限流法压裂工艺要点根据每个处理层的厚度、破裂压力和规模确定射孔位置、孔数和孔眼直径；必须保证每个孔眼畅通；最大排量下保证压裂层位的套管抗内压强度安全；各层间不能串通。2 、限流法压裂设计方法与步骤先按拟射开层数和油层厚度，选择一个注入排量；按该地区油层破裂压力梯度计算所需的井底压力；根据注入方式和排量计算油管和套管摩阻；根据设备能力、井口及