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1、水平井相关技术现状,2,水平井相关技术现状,近期水平井相关技术研发动态 水平井砾石充填应用实例 压裂微地震监测技术实例,3,近期水平井相关技术研发动态,DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 压裂液新进展斯伦贝谢 美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻井系统,4,DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪,传统的射孔作业会在井下残留很多弹片。 在射孔期间，安装在射孔枪内的聚能射孔弹破裂成小碎片，使得高达数百克的弹片可能残留在井下。 在井眼较长的水平井段，则会有重达数吨的钢屑和其他碎屑残留在井内，这些废弃物可能损害敏感的井眼和井口设备。,5,DYN Aenerge
2、tics公司研制出无弹片射孔枪,过去，解决这一问题的方法是采用锌质聚能射孔弹来替代钢质聚能射孔弹。 射孔后，锌质射孔弹破碎成细颗粒，并在随后的酸化中溶解。 但是，锌颗粒会与某些盐类作用而产生井下复杂情况。 DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪系统，这种射孔枪在射孔后基本没有弹片残留井内。,6,DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪,工作原理是采用内滑套使射孔枪射孔后关闭射孔孔眼。 在射孔弹爆炸期间，爆炸产生的气压推动活塞使滑套移动。 当聚能射孔弹穿透滑动器和射孔枪的外壁时，滑套在数毫秒内开始滑动，爆炸产生的气压不仅推动滑动器进入一个新位置，而且扩大了滑套的尺寸，从
3、而防止射孔孔眼被打开。,7,DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪,此时，液体和气体仍然可以在射孔枪的内部和井眼中循环，而不会在射孔枪内形成压力圈闭。 这种无弹片射孔枪可以使用任何标准尺寸、几何形状或爆炸类型的聚能射孔弹。,8,压裂液新进展斯伦贝谢,近年来，压裂液由常规交联瓜胶压裂液发展到耐高温延迟交联压裂液、微聚压裂液和无聚清洁压裂液。2005年斯伦贝谢公司在压裂液方面推出了若干新型压裂液。 无聚合物CO2压裂液ClearFRAC 光纤辅助运移水力压裂新技术FiberFRAC 耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系ClearPACHD,9,无聚合物CO2压裂液ClearFRAC,
4、2005年斯伦贝谢公司在其一系列CO2压裂液的基础上推出了无聚合物CO2压裂液(ClearFRAC)。 可成功在23/8英寸油管中应用，既节省钻机时间又能改善清洗效果； 它只含有一种添加剂，而聚合物需七种添加剂；其适用温度高达200（93C），可在枯竭或低压储层使用，可用连续管作业。,10,无聚合物CO2压裂液ClearFRAC,该压裂液在得克萨斯Panhandle油田枯竭致密砂岩气藏中应用结果表明所以大大降低了油管安装成本。 压裂后裂缝半长度增加41%， 裂缝导流能力提高197%， 井的产量提高29%， 产层每英尺有效厚度的产量提高164%， 并且作业成本显著降低，其中处理液用量减少18%，
5、冲洗液用量减少25%。 而且由于无需强行起下作业、封隔器润滑和压井，,11,光纤辅助运移水力压裂新技术FiberFRAC,2005年发布的一项新压裂技术。 该技术利用压裂液中的光纤网络提供机械的方法来运送、悬浮和置放支撑剂。 可以在裂缝中均匀地分散支撑剂，而不至于让支撑剂在裂缝闭合前沉淀在裂缝中。 压裂处理后，随着采油进行，光纤降解，剩下一个形状规则的支撑剂团。,12,光纤辅助运移水力压裂新技术FiberFRAC,FiberFRAC具有以下特点： 支撑剂运移与流体粘度无关，可使用低粘度压裂液； 超大温度范围从150到400； 可降低聚合物负载40，保持渗透性24。,13,光纤辅助运移水力压裂新
6、技术FiberFRAC,将FiberFRAC在北美东得克萨斯低棉谷致密天然气藏（0.05毫达西）中应用，并与常规减阻水压裂液（Slickwater）进行比较，结果显示： 气井30天内产量提高3倍； 50天内的累积产量多2400万立方英尺； 90天后日产量提高7倍达200万立方英尺/天。,14,耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系ClearPACHD,适应高温高压环境，无聚合物压裂液，应用该压裂液体系可以大大改善高温高压下的砾石充填或压裂充填作业。 这种水基砾石携带体系由粘弹性表面活性剂（VES）和盐水组成，混合后密度可以达到14磅/加仑，可起到控制高井底压力的作用。 在井底温度为300下性能稳
7、定，对于循环或挤注均适用。,15,耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系ClearPACHD,尤其是当用于填充井段较长的高温高压水平井时与“更替通路”（Alternate Path）技术（已获得埃克森美孚公司许可）相结合，该压裂液是非常有效的井控剂。 这种制剂的配制只需将VES凝胶剂加入到一或两种盐水(氯化钙或氯化钙和溴化钙的混合液)当中即可。 该液体系统和某些酶和螯合剂的兼容性很好，在温度低于180下的裸眼井中可以同时进行砾石充填和滤饼清除作业。 它还可以承受油基泥浆井眼中的大多数油基液体的污染。,16,耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系ClearPACHD,西非一家大作业公司应用该液体对倾
8、斜角77、长400英尺的采用油基泥浆钻井的井段进行砾石充填作业 井下静温150F（65.6C）， 油藏渗透率100毫达西。 作业中共泵入30/50目的砂19243磅（8724千克），其中16845磅（7641千克）有效分布在缝口。 作业完成后1周日产量达15000桶/天。,17,美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻井系统,在研的高压连续管喷射钻井系统即将进入商业推广阶段。 该项目由美国能源部赞助，科研基地设在美国得克萨斯州的休斯敦，项目开始于1997年9月30日，到2006年9月30日结束。 该课题的总投资为526.7万美元，美国能源部提供355.2万美元，非能源部的资金为171.5
9、万美元。,18,美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻井系统,该项目的宗旨是开发高压连续管喷射钻井系统并使之商业化。开发这种钻井系统的目的是提高机械钻速和降低钻井成本。 喷射钻井利用高压射流喷射岩石，使之形成裂缝，然后采用机械方式破岩。 室内和现场试验表明，与常规钻井方法相比，高压喷射钻井在多种岩石类型中均可提高机械钻速。 目前已经开发出喷射钻井系统。,19,美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻井系统,由于较低的钻深能力和钻速，使连续管钻井推广受到限制。而高压连续管喷射钻井系统克服了上述两大缺陷，钻深可达1万1.5万英尺，机械钻速大大提高。 高压连续管喷射钻井系统还是钻多分支
10、水平井的理想工具，这将对钻井公司有更大的吸引力。 高压连续管喷射钻井因搬迁快、机械钻速高、对环境影响小、以及能缩短进入市场的时间从而降低了钻井成本。,水平井砾石充填应用实例,田洪亮 中国石油经济技术研究院,21,水平井砾石充填应用实例,概述 水平井防砂方法 尼日利亚水力充填实例 Alternate Path技术 阿塞拜疆旁通管充填实例 分析,水平井裸眼井独立筛管完井 在裸眼井中，独立筛管防砂用于砂粒较大，分选较好的地层以及生产寿命较短的井,膨胀式防砂管（ESS） 此系统在完井是可行的，但其长期可靠性还不明确,水平井防砂方法,23,水平井裸眼砾石充填（OHGP）,在井斜较大的井中，裸眼砾石充填通
11、常比其他方法能更好地保持井地产能和注入能力。,水平井防砂方法,24,尼日利亚水力充填,尼日尔三角洲勘探开发租赁区块,25,Obigbo-North油田,Obigbo-North油田位于OML-11和OML-17区块，在尼日利亚哈科特港东北约18公里（11.2英里）处。该油田于1963年10月发现。 油藏为渗透率9007000毫达西，孔隙度21%33%的未固结砂岩。 油田包括66个区块：55个含油，11个含气。油田共钻井50多口。 20012002年期间，多采用非柔性固定锥体工具使膨胀式筛管膨胀完井。 2002年，壳牌石油开发公司SPDC对QWSB-53井进行裸眼砾石充填。 SPDC和斯伦贝谢在
12、2002年中期进行了一次水力充填处理，以达到3000桶/日(477立方米/日)无砂产量的目标。水力充填包括使用低粘携砂液(通常为盐水)输送低浓度0.060.24克/立方厘米支撑剂的砾石。,Obigbo-North油田井身和完井结构示意图。Shell公司对QWSB-53井进行了完井，在裸眼井中下入294米不带扶正器的筛管。,使用低粘流体（常为盐水）进行砾石充填，依赖砾石沉积在筛管井眼环空低边，同时，低砾石含量的砂浆沿高边紊流流动。井眼必须有有效的滤饼减少流体滤失。如果保持循环流体返回地面，砾石以阿尔法波（1-5）朝水平段尾部或远端移动。如果砂浆失水，在流体滤失量大的井段停止向前填充，砾石将充满环
13、空，形成桥堵，导致后续井段填充不完全。如果形成桥堵或砾石到达端部后，充填就以贝塔波（610）从水平段底部返回前部。地面处理压力可以反应水力充填处理的进展情况。,28,水力充填,水力充填典型地面处理压力曲线,容积计算表明需要4190公斤砾石充填6英寸的裸眼环空。斯伦贝谢采用12%的氯化钾盐水携砂液泵注砾石。 作业公司共泵入了 6123公斤砾石，但是返出1211公斤过量的砾石，在筛管周围留下约4912公斤砾石，结果与6.25英寸的实际井眼尺寸一致。 SPDC采用 11kPa/米的水基钻井液钻进305米水平段至总井深。,Obigbo-North油田砾石充填处理。SPDC和斯伦贝谢对QWSB-53井进
14、行了砾石充填。同时监测了压力（红）、含砂量（蓝）和注入速度（绿）。砾石充填以0.56，0.48，0.4和0.16立方米/分钟速度注入。泵入剖面显示了阿尔法波和贝塔波砾石沉淀时对应的压力响应。在阿尔法波时约有75%的砾石沉积，只留下25%的砾石在贝塔波沉积。,30,结果分析,该井最初的原油产量为3250桶/日(517立方米/日)。储存式生产测井得到的转子流量计剖面、压降和总产量资料表明，充填效率为100%，整个水平段都产液。 与独立筛管井相比，这种完井显示出更好的初始产液能力，并能在更高的压差下更长时间地维持产能。与先前的膨胀式筛管完井相比，该技术还使SPDC东部资产组节约了30万美元。,31,
15、Altemate Path筛管,Altemate Path筛管的外旁通管使砂浆能够绕过砾石充填时筛管与套管或裸眼井环空形成的堵塞段。 该技术有助于保证桥堵段下部完整的砾石充填。但旁通管限制了可使用筛管的尺寸，这是该技术的一个局限。 与水力充填不同，该技术对滤饼的完整性没有要求。 高粘携砂液泵送较高含量 4到8磅/加仑(0.48到0.96克/立方厘米)的砾石,Alternate Path砾石充填。该技术确保了防砂筛管周围和整个水平段的砾石充填。筛管上的旁通管为砂浆绕过砾石桥堵段充填环空提供了通道。旁通管充填不依赖滤饼来防止流体流失。如果筛管与裸眼间的环空过早堵塞（1到3）。砂浆转向旁通管，即使没
16、有流体返回或循环出地面，砾石仍继续向井底充填（4和5）。通常，旁通流动开始后，因为旁通管直径小，泵速降低，处理压力上升。,33,阿塞拜疆旁通管充填,Chirag油田简介 常规筛管水力充填 下套管射孔完井 独立筛管 膨胀式防砂筛管 Alternate Path筛管,阿塞拜疆里海海上油气田开发,35,Chirag油田简介,BP公司拥有Chirag油田（ACG巨型构造开发的一部分）34%的权益。ACG巨型构造估计含有100亿桶（16亿立方米）原始石油储量，长约48公里，宽（4.8-8公里。 Chirag油田以及Azeri油田中部和西部初期石油开采是ACG开发的第一阶段。 BP公司是里海Azeri、Chirag和Guneshli(ACG)等油田的作业公司。从1997年开始，BP公司在29口主井和侧钻井(包括生产井和注入井)中安装了几种不同的砂面完井装置。 在这期间，防砂方法从常规筛管水力充填、套管射孔完井发展到独立筛管、膨胀筛管和Alternate Path筛管裸眼砾石充填。,36,常规筛管水力充填,BP公司对Chirag油田
