《石油开采-压裂与酸化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油开采-压裂与酸化（143页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石油开采-酸化与压裂,2,概述,海洋油气田有两个特点： 一是储层以中高渗透性砂岩和微裂缝型碳酸盐岩为主，连通通道好，但在对储层的各种作业中容易造成污染，使储层的连通状况变差； 另一方面，海上施工场地小，安全环保要求严格，运输困难，不易实施大型油层改造措施。因此，选择以酸化和小型压裂等为主的清除地层的污染方法是海洋油气田增产措施的主要方法之一。,海洋油气田特点,3,目 录,一、压裂技术与实践应用 二、酸化工艺技术与应用,4,压裂技术与实践应用,一、水力压裂,1、水力压裂： 水力压裂是用高压泵，以高于储层吸入能力的速度，向井下注入压裂液，使井筒内压力增高，储层出现破裂，形成对称于井眼的裂缝。 为了
2、在停泵后不使裂缝闭合，在注入压裂液时携带一定粒径的固体支撑物，支撑裂缝保持一定的张开程度。这些裂缝为油气提供了高导流能力的通道，提高了油（气）井的产量。 从油藏工程观点出发，水力压裂技术可分为单井压裂与整体压裂。,5,压裂技术与实践应用,水力压裂分类： 水力压裂以单井为工作单元，即单井水力压裂，它以研究单井渗流方式与渗流阻力的变化来实现单井产能提高为主要内容，其经济优化设计的目标函数是取得单井压后的最大净现值，即单井施工后获得的累积产量的总经济收入减去压裂施工支出费用而获得的最大经济效益。 但对低渗油藏而言，它包含了提高采收率的效果，水力压裂以低渗油藏（区块）为工作单元，即低渗油藏（区块）整体
3、压裂，它以建立的油藏注水开发井网与水力裂缝优化组合的渗流系统实现单井产能与扫油效率的提高为其主要内容。通常，不但对油井进行压裂，而且也对相对应的注水井进行压裂。其优化设计的目标将是油藏采油速度、采出程度与经济效益等诸因素的关系，以实现油藏在整个开发期的最大净现值。,6,压裂技术与实践应用,2、压裂的作用： 部分地或全部地变径向流为线性流，改变了油（气）流动模式，减少了油（气）流入井底的阻力； 解除近井堵塞； 沟通高渗透带提高油气井的产量； 注水井扩大注水的渗滤面积，增大注水量。,水力裂缝增产机理：低渗油藏中的井，压裂投产后非稳态流的作用，将在生产史上持续较长的时间。当前，提出的最通用的分析模型
4、为有限导流的垂直裂缝模型，如右上图所示。 模型假设无限大板状油藏，油藏均质与各向同性，由水力裂缝在垂向穿透并被上、下不渗透的遮挡层所限制。由于存在水力裂缝，改变了油层流体原有的径向渗流方式与渗流阻力，而显著地提高了单井产量。非稳态的压力行为将包含4个流动期：（1）初始的裂缝线性流；（2） 地层与裂缝的双线性流；（3）地层线性流；（4）最终的拟径向流，如右图所示。,7,压裂技术与实践应用,3、支撑剂： 在水力压裂中支撑剂的作用在于充填压裂产生的水力裂缝，使之不再闭合，且形成一个具有高导流能力的流动通道。 压裂用支撑剂可大致分为天然的与人造的两大类型。前者以石英砂为代表，后者则是通常称之为陶粒的支
5、撑剂。 应用最多的是石英砂： 因为：石英砂货源广，价格便宜；3000m以内的浅井和中深井都可使用；圆度较好的砂子，当其破碎成小片时仍能提供一定的或较高的渗透率。 石英砂最大的缺点是强度低，群体破碎压力约为28MPa，在深井中裂缝导流能力可能低到原来的十分之一或更多，所以对深井压裂，石英砂难以使用。,8,压裂技术与实践应用,人造陶粒支撑剂 优点： 陶粒强度高，在相同的闭合压力下，与石英砂比较具有破碎率低，导流能力高的性能； 陶粒具有抗盐、耐温性能，在150-200含10%盐水中240h抗压强度不变； 随闭合压力的增加或承压时间的延长，陶粒的破碎率要比石英砂低得多，导流能力的递减率也要慢得多。 缺
6、点： 陶粒的颗粒相对密度较高，对压裂液性能（如粘度，流变性等）及泵送条件（如排量，设备功率等）都提出了更高的要求； 陶粒的颗粒相对密度与抗压强度均取决于物料中氧化铝的含量。因此，陶粒的物料选择与制造过程都比其它支撑剂要严格、复杂得多。 树脂包层砂 在砂子上面包一层热固性树脂膜，在高压下砂子虽然破碎，但碎屑少，能防止微粒流动，仍能提供一定的导流能力，并且密度低有利输送。,9,压裂技术与实践应用,4、压裂液： 压裂液按液体的性质可以分为：水基、油基、乳状、泡沫、酸基和醇基共六大类。 前置液： 它的作用是扩张裂缝、冷却地层，造成一条具有一定宽度和长度的裂缝，以备后面的携砂液和支撑物进入裂缝。作业结束
7、时，前置液接近全部滤入储层，故要求前置液保护油层的性能高于携砂液。 携砂液： 它的主要作用是将一定浓度的支撑物按设计浓度要求输送到裂缝内的预定位置。 顶替液： 它将地面管汇和井筒内的携砂液顶替至裂缝中。顶替液要求用量准确。,10,压裂技术与实践应用,（a）砂液比例泵示意图 （b）车载砂液比例泵组,大型压裂作业典型设备示意图,用于将各种材料传输到比例泵的上水系统，由于压裂液和支撑剂等不同类型，各地都不一样。流体可存于：土坑、 运输车和固定储罐中。它们的容量和结构也不相同。在比例泵和流体源之间连接软管就构成了标准的上水管汇。因为所用流体、支撑剂和化学剂可能差别很大，所以可以组装成多种不同的上水系统
8、。,11,压裂技术与实践应用,5、水基压裂液： 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，与各种添加剂配制而成的压裂液。 适用范围：除少数低压、油润湿，强水敏地层外，水基压裂液适用于大多数油气层和不同规模的压裂改造。水基压裂液配方参见右表：,12,压裂技术与实践应用,6、压裂工艺： 选井层 有足够的孔隙压力、含油饱和度，这是压裂取得效果的基本条件； 地层系数（Kh ）对压裂效果有很大的影响。地层系数过低，从地层向裂缝供油气能力太弱，得不到好效果，国外的经验是：地层系数过大，要取得一定效果，必须有很高的裂缝导流能力，有时作到这一点是困难的。这是压裂主要用来对付低渗透层的一个原因。 注水开发的油田，油水井
9、对应压裂并以注水井为主，在一定的裂缝方位条件下，能提高驱油效果。注水一般能保持地层能量，在注水见效的油层采用压裂措施易于见到效果。 选井要注意井况，包括套管强度，距边底水、气顶的距离，有无较好的遮挡层等。,13,压裂技术与实践应用,6、压裂工艺： 分层压裂 投球选压：适用于油气井段大于50m，层间岩性、物性、厚度差异大的油气井。采用包着橡胶的塑料球，密度是1.05-1.3g/cm3。将堵球装入地面投求器内。投球器与高压管汇连接，堵球随第一次压裂施工顶替液以10-20个/min的速度投入井内，投球时施工排量应大于3.0m3/min，投球数附加量是10%-15%。 封隔器投球分压：适用于油气井段大
10、于50m，且层间岩性、物性、厚度差异较小的油气井。这类油气井不易确定投球数量，因此采用顶封隔器与投球相结合的分压工艺。 封隔器分压：封隔器的种类很多，可分为自封式、压缩式、楔入式和扩张式四种。这是一种方便的分压方法。,14,压裂技术与实践应用,6、压裂工艺： 深层压裂深层的岩石一般变得致密坚硬，闭合压力增大，地温也高，摩阻也大，这些特点使深层压裂在设备、压裂液、井下工具、支撑剂几个方面遇到新的要求，一般压裂工艺难以解决这些问题。,15,压裂技术与实践应用,7、压裂效果评价 作业评价 与压裂设计的符合率：包括井口压力、前置液量，携砂液量、加砂量、顶替液量和总入井液量。 整个压裂作业的连续性，压裂
11、施工一次成功率及安全作业。 压裂液，支撑剂量。 井底应少沉砂或不沉砂，压裂前后井底沉砂高度。 压裂施工资料全准率：包括施工记录、施工曲线，瞬时停泵压力、井温剖面记录曲线，测试压裂记录曲线、压裂后压力下降曲线等。,16,压裂技术与实践应用,7、压裂效果评价 效果评价 增产量评价：压裂后实际增产倍数与设计效果预测增产倍数的符合率，实际累计增产量与设计累计增产量的符合率。 技术评价：以压裂前后压力恢复曲线试井资料为基础，对比压裂前后油气污染消除及油气层渗透率，采油指数变化值。 经济评价：用增产油量价值扣除压裂综合成本后实得利润指标来评价压裂经济效益。 进行评价应记录的资料 压裂前后稳产阶段的日产量及
12、产量递减资料。 压裂过程中井口压力动态曲线资料。 压裂前后井温资料。 压裂前后压力恢复试井曲线资料。 测试压裂、裂缝监测，瞬时停泵资料。,17,压裂技术与实践应用,西江24-3油田压裂充填实例,A8井H4A/4B层进行压裂充填防砂作业情况,18,压裂技术与实践应用,西江24-3油田压裂充填实例,A8井H4A/4B层进行压裂充填防砂作业情况,19,压裂技术与实践应用,西江24-3油田压裂充填实例,A8井H4A/4B层进行压裂充填防砂作业情况,20,压裂技术与实践应用,二、高能气体压裂增产技术,高能气体压裂是一种既不同于爆炸压裂，又区别于水力压裂的油气井增产新工艺，见表。基本原理是利用脉冲加载并控
13、制压力的上升速度，使迅速释放的高温高压气体在井筒附近压开多方位的径向裂缝，沟通井筒与储层裂缝，从而达到增产的目的。一般情况下可压出多于两条的径向裂缝，增产倍数一般为1.5-2.5倍。,三种压裂方式的主要参数,21,压裂技术与实践应用,1、特点 能在地层中形成多条裂缝而不伤害井筒和套管； 成本低、工艺简单、施工时间短、动用设备少、对施工场地无特别要求、增产增注效果明显、经济效益好、对油层伤害小、对环境无污染。 2、解堵原理 高能气体压裂产生的多条径向裂缝穿过井筒附近的污染带，形成新的油气渗流通道； 随各装药段爆燃反应的进行，不断产生高温（2500）、高压（近100MPa）、高频冲击气流，能将油层
14、原生孔隙中造成堵塞的机械杂质、油层岩石剥落的微粒、膨胀性胶结物绝大部分冲刷、清扫干净，从而解除堵塞； 产生高能气体的同时伴随产生穿透性极强的冲击波、超声波、强声场，可疏通油气通道，降低毛管压力，使原油降粘，除垢解堵、清蜡防蜡，抑制地层中细菌的生长和聚集，从而提高油层泄油能力； 高能气体压裂后产生的高温场可溶解沉积在处理层段的蜡质、胶质和沥青质，疏通渗流通道，同时降低原油粘度，大大降低了渗流阻力； 火药和推进剂燃烧产生的CO、CO2、N2、NO、HCl等携带热能的产物进入油层，其中前两种易溶于原油，降低了原油粘度，提高原油溶解蜡及胶质、沥青质的能力，后两种极易溶于水形成强酸（硝酸和盐酸），相当于
15、对地层进行酸处理。,高能气体压裂增产技术,22,压裂技术与实践应用,3、高能气体压裂设计基本原则低升压速度（低燃速）、大药量，以期压出少（3-5条）而长的裂缝。 4、适用范围在钻井过程中钻井液污染的探井和生产井；井下作业中压井液污染的探井和生产井；生产过程中机械杂质堵塞的井；酸化后酸渣造成二次堵塞的井；水力压裂后填砂裂缝被污染或裂缝闭合而使产量下降的井；致密、坚硬的油层因破裂压力较高，水力压裂难以实现的井；裂缝发育的灰岩、砂岩油藏井；水敏、酸敏油气井；油藏隔层太薄，水力压裂易压窜的井；注水井注入压力太高或需调剖增注的井；与酸化联做，以达到更好的处理效果；由于设备、水源、井场或道路等原因，难以实
16、施其它处理措施的井。以上范围的探井、生产井本身应具有一定的产能，否则即使工艺成功，也不会达到施工目的。,高能气体压裂增产技术,23,目 录,一、压裂技术与实践应用 二、酸化工艺技术与应用,一、概述 二、为什么要进行酸化 三、砂岩酸化增产原理 四、砂岩酸化原理 五、砂岩酸化机理研究 六、HF酸化模拟技术 七、砂岩酸化工艺 八、酸液分流(置放)技术 九、储层伤害类型 十、酸液体系和添加剂选择 十一、酸化设计方法,主 要 内 容,25,一、概述,1.什么是砂岩酸化？,酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液，利用酸与进入储层的污染物和储层中可反应矿物的化学反应，清除进入储层连通通道和微裂缝的污染物，恢复储层孔隙、裂缝的流动能力，达到使油气井增产，注水井增注的目的。,26,2.酸化的三个基本阶段,地面管流酸由酸罐经过低压管线到达压裂车组，经压裂车组增压后的酸液进入高压管线到高压井口。在这个过程中酸液可能腐蚀地层管线及压裂车组和高压井口装置；在高压管线中酸液流到井口要产生摩阻损失，管线中的酸液流态由排量和酸液粘度决定，酸液浓度基本不变。,
