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1、鄯勒浅层气藏压裂技术研究与应用,鄯勒浅层气藏地质概况 压裂难点分析 压裂工艺技术研究 勒9-1井先导性压裂矿场试验 结论与建议,内 容,一、鄯勒浅层气藏地质概况,构造特征 一个呈近东西向展布、被东西向和南北向断层切割分块的长轴背斜构造。区内断层发育，断裂16条，属于冲断、挤压断层，走向东西向 含油层系 第三系鄯善群的善一段顶部 埋藏深度 气藏中部深度640m 储量 32.87108m3,岩性特征 岩性主要为灰色、绿灰色含泥质砂砾岩、泥质不等粒砂岩，间夹褐灰色、棕褐色泥岩、灰质泥岩。成岩作用差，胶结疏松,难以找到一块完整的岩芯。,一、鄯勒浅层气藏地质概况,勒9-1井取芯照片,储层敏感性分析 泥质
2、含量较高，约20%，粘土矿物中以膨胀性的蒙脱石、伊蒙混层为主，相对含量近90%，高岭石、绿泥石相对含量小于10%，属于强水敏储层。,勒9-1井储层段x-射线衍射分析粘土矿物含量,一、鄯勒浅层气藏地质概况,孔渗特性 根据本区各井中下侏罗统砂砾岩储层取样分析数据与测井数据拟合计算第三系储层孔隙度为19.023.0%，测井解释渗透率为2.05.010-3m2，试井解释有效渗透率基本在1.010-3m2以下，为中孔低渗型储集层。 压力和温度 地层压力系数：0.821.04MPa/100m，压力偏低。 地层温度：2430，与地面温度相当。,一、鄯勒浅层气藏地质概况,储层流体性质 天然气以甲烷为主，C1平
3、均含量高达91.25%，气藏类型为甲烷干气气藏。地层水为NaHCO3型，总矿化度在40006000mg/l左右，水型与区域地层水水型相符，但矿化度偏低。,一、鄯勒浅层气藏地质概况,埋藏浅，受冲断、挤压断层影响，压裂裂缝形态可能复杂，水平缝或垂直缝均可出现，压裂方式与压后效果难以准确预测 储层成岩作用差，胶结疏松，支撑剂的嵌入将使裂缝导流能力下降 泥质含量较高，水敏性强，对压裂液的防膨性能要求高 储层温度低，与地面温度相当，压裂液压后破胶困难 地层压力偏低，压后快速排液存在困难 压裂成本需要得到合理控制,二、鄯勒浅层气藏压裂难点分析,三、鄯勒浅层气藏压裂技术研究,压裂技术研究内容： 压裂液技术研
4、究 支撑剂优选 压裂工艺技术对策研究,压裂液体系的选择是鄯勒浅层气藏压裂改造的重点与难点，着重要解决减少水敏伤害与低温压后快速破胶的问题，粘温性能要求适当降低，通过提高排量来弥补，同时要考虑推广应用的问题。 目前适应强水敏储层的压裂液体系有：油基压裂液体系、乳化压裂液体系、清洁压裂液体系、水基泡沫压裂液体系。,三、压裂技术研究-压裂液技术,油基压裂液是由油基液（如柴油、煤油或原油)、稠化剂、活化剂、和破胶剂等组成，防水敏性能好。,三、压裂技术研究-压裂液技术,1、油基压裂液适应性研究,破胶后粘度达不到要求。破胶后粘度最好为12mPa.s,三、压裂技术研究-压裂液技术,1、油基压裂液适应性研究不
5、足分析,油基压裂液在30 条件下破胶性能试验,破胶剂用量高(0.5-3%)，现场操作困难； 滤失比水基压裂液大，摩阻高； 成本高，添加剂的选择范围小，不含油的成本为600-800元/方； 安全系数小，容易引起火灾，不利于环保； 未见气藏上应用实例。油对气层的伤害机理还不清楚，至少存在液相伤害。 为此，暂不考虑油基压裂液体系,三、压裂技术研究-压裂液技术,1、油基压裂液适应性研究不足分析,乳化压裂液是水相和油相在一定条件下乳化而成的乳状液。水相由植物胶稠化剂和含有表面活性剂的淡水或盐水配制而成，油相是原油或柴油。,三、压裂技术研究-压裂液技术,2、乳化压裂液适应性研究,研制的配方 水包油乳化压裂
6、液： 油基液(油相): 0#柴油(或原油)； 水基液(水相): 稠化剂（HPG） + 粘土稳定剂（KCl + A-25） + 助排剂（DL-12） + 低温破胶活化剂（LTB-6） + 杀菌剂（DS-10） + 乳化剂（RS-6） 交联液：交联剂（Bs） + 破胶剂（APS） 破胶剂：APS，现场实施尾追破胶剂 破乳剂：破乳剂（AED-2） 油基液(油相)水基液(水相) = 73 - 55,三、压裂技术研究-压裂液技术,2、乳化压裂液适应性研究,油水体积比为7030，0.027%硼砂+0.05%APS 小烧杯破乳剂为0.4%，大烧杯破乳剂为0.6%,三、压裂技术研究-压裂液技术,2、乳化压裂液
7、适应性研究,乳化压裂液的优点： 粘温性能较好 静滤失小，滤失系数C3为2.3310-4m/min0.5 破胶性能好。采用尾追破胶剂技术，可实现低温快速破胶,乳状压裂液的耐剪切性能及流变性能,三、压裂技术研究-压裂液技术,2、乳化压裂液适应性研究,乳化压裂液的不足： 污染环境，安全性差，成本较高， 918元/m3 (不包含油)； 乳化压裂液的粘度决定于乳化作用，其大小与油水体积比相关，施工中对配比精度要求较高； 乳化压裂液在乳化时要求搅拌力度大，对设备要求高，配制难度较大。,三、压裂技术研究-压裂液技术,2、乳化压裂液适应性研究,综合考虑：确定乳化压裂液作为备用压裂液体系,VES清洁压裂液是一种
8、粘弹性表面活性剂清洁压裂液，无残渣，伤害小，具有良好的助排能力。研制的配方： 清水 + KCl + A-25 + VES + 泡沫介质（N2、air）,三、压裂技术研究-压裂液技术,3、VES清洁压裂液适应性研究,携砂机理：表面活性剂分子量很小，有亲水的头部和长链亲油的尾部。通过一定机理，形成一网状结构的粘弹态胶体，由此具有超常的携砂能力。,三、压裂技术研究-压裂液技术,3、VES清洁压裂液适应性研究,盐水,VES反向离子作用,球状胶束微胞,（亲水基在外，疏水基在内）,VES超过临界浓度(CMC),网状结构的粘弹态胶体,（球状胶束微胞变为杆状或蠕虫状的微胞，并相互缠绕）,破胶有两个机理： 被地
9、层水稀释。 与烃（油、气）接触。影响液体中的带电环境，破坏杆状胶束状态，降低杆状胶束的浓度，使胶束从杆状变成球状，直至胶束分子溶于烃中而使水相失去粘度。 可以自然破胶，不需要另加破胶剂。,三、压裂技术研究-压裂液技术,3、VES清洁压裂液适应性研究,VES清洁压裂液的性能和特点能很好的满足储层和工艺技术的要求，作为备用压裂液体系，不首选它的原因： 成本太高，600-800元/m3，比常用水基瓜尔胶压裂液增加50%； 通过调研，在气藏中还没有应用的报道，仍然存在液相伤害问题。,三、压裂技术研究-压裂液技术,3、VES清洁压裂液适应性研究,水基压裂液是气藏压裂中应用最多的压裂液体系，相关技术较为成
10、熟，针对鄯勒低温、强水敏、地层压力偏低的特点，通过室内试验，开展了配方优选攻关研究，确定采用弱胶联氮气泡沫水基压裂液。,三、压裂技术研究-压裂液技术,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,伴高比例液氮，优选发泡剂，形成稳定泡沫。可以起到四个作用： 减少液相用量 减少滤失，水基交联泡沫压裂液降滤效果可提高29.8% 增加粘度提高携砂能力，泡沫交联压裂液，在170S-1剪切90min条件下，粘度比对应无泡沫交联压裂液提高3-5倍 提高返排能力,三、压裂技术研究-压裂液技术,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,不同水基压裂液配方的滤失特性测试,三、压裂技术研究-压裂液技术,4、弱胶联氮气泡沫水
11、基压裂液适应性研究,弱胶联伴氮粘温曲线(无泡沫),弱胶联伴氮粘温曲线(形成泡沫),4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技术,采用低浓度优质胍尔胶配制基液，减少胶联剂用量，形成弱胶联。一方面，可以增加氮气泡沫的稳定性，提高粘温性能(相对线性胶泡沫)；另一方面，降低了破胶难度(相对常规压裂液)。,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技术,优选低温活化剂，优化破胶剂加入量，保证在2430快速破胶，4小时破胶液粘度小于5mPa.s。,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技术,优化胶联比，将动态胶联比调低到100：24，
12、常规压裂液的胶联比为100：810，从而减少因胶联液的泵入增加液相比例。,通过防膨实验，优选有机无机复合防膨剂，提高防膨效果。,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技术,精选各种添加剂，最终配方如下： 基液：稠化剂（HPG） + 粘土稳定剂（KCl + A-25） + 助排剂（DL-12） + 发泡剂（FL-100） + 杀菌剂（DS-10） + 低温破胶活化剂（LTB-6） 交联液：交联剂（Bs） + 破胶剂（APS） 交联比：1002-4 破胶剂：APS，现场实施尾追破胶剂 液氮比例：大于10%,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技
13、术,粘温性能较好，能满足压裂施工要求。 成本与常规压裂液相当，400元/方.,综合考虑 首选弱胶联氮气泡沫水基压裂液,4、弱胶联氮气泡沫水基压裂液适应性研究,三、压裂技术研究-压裂液技术,三、压裂技术研究-支撑剂优选,支撑剂选择依据 有效闭合压力(保守计算) Pc=15.6MPa (勒9-1井上覆岩力压力) Pc=15.6-2.0=13.6MPa (生产流压2MPa) 玉门石英砂、新疆石英砂、兰洲石英砂均可满足要求 地层胶结：胶结疏松造成支撑剂嵌入与出砂 选择大粒径支撑剂尾追：在相同闭合压力下，导流能力提高1倍。 控制放喷压差：避免大量出砂。,12/20目大粒径支撑剂与20/40目支撑剂导流能
14、力的比较,三、压裂技术研究-支撑剂优选,支撑剂嵌入对缝宽的损失 We=DP0.8128+(-0.4191lnE) DP=0.025in E=8600MPa We=0.018in 需要的附加支撑剂浓度 CP=5.2（1-P）w =0.17 lb/ft2 即要损失0.9kg/m2的支撑剂铺置浓度,三、压裂技术研究-支撑剂优选,压裂工艺必须围绕鄯勒浅层气藏构造复杂、层浅、水敏性强、低温、压力偏低、成岩作用差、胶结疏松、物性较差来展开。选取有代表性的勒9-1井为研究对象，以先导性现场试验为出发点，制订工艺技术对策。尽可能通过先导性矿场试验，认识储层岩石力学性质、弄清水力压裂裂缝形态、形成配套技术体系、
15、评价压裂增产潜力、降低作业成本。为此，制订了勒9-1井先导性压裂技术对策。,三、压裂技术研究-压裂工艺技术对策研究,小型压裂测试微地震波裂缝动态监测：认识裂缝形态，求取地层物性参数 优化施工规模、优化支撑剖面：提高压裂增产量 选用推广前景较好的弱胶联氮气泡沫水基压裂液。成本低，技术配套成熟，最具推广前景。,三、压裂技术研究-压裂工艺技术对策研究,采用大排量施工、快速返排技术：缩短施工时间，减少储层伤害 制订周密细致的施工预案：确保施工成功率 采用低伤害的作业液：减少作业液对储层的伤害 采用有机无机复合防膨技术配制低伤害作业液,三、压裂技术研究-压裂工艺技术对策研究,勒9-1井生产简况 单井优化
16、设计 先导性压裂实施评价,四、勒9-1井先导性压裂矿场试验,勒9-1井位于吐哈盆地北部台北凹陷东部鄯勒构造带西部的一口开发资料井。2002年9月26日开钻，10月20日完钻，10月23日完井，11月615日进行10号层试气，结论为干层；11月1621日对7、8号层合层试气，结论为干层；11月22日12月3日对1、2、3、4、5、6号层合层试气，5mm油嘴，油压5.4MPa，套压6.2MPa，平均日产气4633m3；9mm油嘴，油压2.1MPa，套压2.4MPa，平均日产气28447m3。,四、勒9-1井先导性压裂矿场试验-生产简况,四、勒9-1井先导性压裂矿场试验-优化设计,1、基础参数确定,结合测井解释数据、试井资料、高压物性资料、压力测试资料，确定其优化计算基础参数：,目的层测井解释数据,有效渗透率:0.73
