油水井压裂酸化技术

《油水井压裂酸化技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油水井压裂酸化技术（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、油水井压裂酸化技术油水井压裂酸化技术20102010年年1010月月提纲提纲一、水力压裂技术发展现状一、水力压裂技术发展现状二、水力压裂施工概述二、水力压裂施工概述三、水力压裂造缝机理、裂缝形态三、水力压裂造缝机理、裂缝形态 及增产机理及增产机理五、压裂技术介绍与应用五、压裂技术介绍与应用19471947年年美国首次水力压裂增产作业美国首次水力压裂增产作业 6060年代年代单井的增产、增注措施单井的增产、增注措施 7070年代年代低渗透油田的勘探开发领域低渗透油田的勘探开发领域 从从19551955年至年至20062006年底，全国压裂酸化作业年底，全国压裂酸化作业2424万井次以上，万井次以

2、上，共增油共增油1.271.27亿吨以上（平均单井亿吨以上（平均单井530530吨）；吨）； 近近1010年来年压裂酸化作业超过年来年压裂酸化作业超过1000010000井次，年增油量超过井次，年增油量超过700700万吨（平均单井万吨（平均单井700700吨）。吨）。一、水力压裂技术发展现状一、水力压裂技术发展现状 近近3030年来，水力压裂技术得到快速发展，取得了众多科研年来，水力压裂技术得到快速发展，取得了众多科研成果，形成适用于不同温度条件的成果，形成适用于不同温度条件的压裂液体系压裂液体系、适合不同闭合、适合不同闭合压力条件的压力条件的支撑剂系列支撑剂系列，研制出高性能的，研制出高性

3、能的施工设备施工设备，创建了新，创建了新的的设计模型设计模型和和分析、诊断方法分析、诊断方法，使压裂工艺技术日趋完善，现，使压裂工艺技术日趋完善，现已成为油田开发过程中不可缺少的一项工艺技术。已成为油田开发过程中不可缺少的一项工艺技术。1 1、工艺技术方面：、工艺技术方面：压裂方式压裂方式: :笼统压裂笼统压裂 分层压裂分层压裂压裂工艺压裂工艺: :滑套式分层压裂滑套式分层压裂 选择性压裂选择性压裂 多裂缝压裂多裂缝压裂 限流法压裂限流法压裂 平衡限流法压裂平衡限流法压裂 水平缝端部脱砂压裂水平缝端部脱砂压裂 热化学压裂工艺热化学压裂工艺 水平井压裂水平井压裂 斜直井压裂斜直井压裂 小井眼压裂

4、工艺小井眼压裂工艺 高能气体压裂高能气体压裂2 2、设备方面：、设备方面：由初期的水泥车由初期的水泥车, ,人工加砂人工加砂, ,发展到目前机械发展到目前机械混砂、自动控制的混砂、自动控制的K2000K2000型及型及K1800K1800型压裂车组。型压裂车组。3 3、工具方面：、工具方面：先后研制了水力压差式、压缩式封隔器、导先后研制了水力压差式、压缩式封隔器、导压喷砂器、分层滑套装置及井口投球装置、地面投蜡球管汇、不压喷砂器、分层滑套装置及井口投球装置、地面投蜡球管汇、不压井不放喷井口控制装置等。压井不放喷井口控制装置等。4 4、管柱方面：、管柱方面：由初期的光油管喇叭口由初期的光油管喇叭

5、口, ,发展到分层滑套、发展到分层滑套、可返洗、可返洗、55MPa55MPa、小井眼等压裂管柱。、小井眼等压裂管柱。5 5、下井原材料方面：、下井原材料方面：压裂液由初期的清水、原油，发展压裂液由初期的清水、原油，发展到海藻、田菁、胍胶、香豆、魔芋、泡沫、高聚物等，支撑剂由到海藻、田菁、胍胶、香豆、魔芋、泡沫、高聚物等，支撑剂由石英砂发展到陶粒、以及核桃壳、树脂砂等。石英砂发展到陶粒、以及核桃壳、树脂砂等。二、水力压裂施工概述二、水力压裂施工概述 压压裂裂由由高高压压泵泵将将压压裂裂液液以以超超过过地地层层吸吸收收能能力力的的排排量量注注入入井井中中，在在井井底底造造成成高高压压，以以克克服服

6、最最小小主主应应力力、岩岩石石的的抗抗张张强强度度与与断断裂裂韧韧性性，使使地地层层致致裂裂并并延延伸伸裂裂缝缝，并并由由支支撑撑剂剂对对其其支支撑撑。在在储储集集层层形形成一定几何形状的支撑裂缝，最终实现增产增注。成一定几何形状的支撑裂缝，最终实现增产增注。压裂施工工艺流程压裂施工工艺流程循环循环试压试压压裂压裂加砂加砂顶替顶替扩散压力扩散压力施工结束施工结束压裂施工液体流动过程压裂施工液体流动过程1 1、施工设备、施工设备 施工设备由施工设备由地面设备地面设备和和压裂车组压裂车组两部分组成。两部分组成。 地面设备包括压裂管汇、蜡球管汇、压裂井口装地面设备包括压裂管汇、蜡球管汇、压裂井口装置

7、；置； 压裂车组包括泵车、混砂车、罐车（液罐车、砂压裂车组包括泵车、混砂车、罐车（液罐车、砂罐车、添加剂罐车）、仪表车、水泥车。罐车、添加剂罐车）、仪表车、水泥车。Halliburton Halliburton 压裂车组压裂车组Halliburton Halliburton 混砂车混砂车Halliburton Halliburton 仪表车仪表车2 2、施工管柱、施工管柱 光油管或油管和下井工具光油管或油管和下井工具( (封隔器、喷砂器封隔器、喷砂器) )组成，组成，其作用：一是为传送施工压力提供通道；二是实现分其作用：一是为传送施工压力提供通道；二是实现分层。层。3 3、下井原材料、下井原材

8、料 包括压裂液和支撑剂两部分。包括压裂液和支撑剂两部分。 压裂液的主要作用一是造缝，二是携砂。压裂液的主要作用一是造缝，二是携砂。 支撑剂的作用是支撑裂缝支撑剂的作用是支撑裂缝, ,增加裂缝的导流能力。增加裂缝的导流能力。4 4、施工设计、施工设计 指导压裂施工的纲领性文件。其核心内容是根据井指导压裂施工的纲领性文件。其核心内容是根据井层参数、下井原材料参数来优化压裂施工参数（压力、层参数、下井原材料参数来优化压裂施工参数（压力、排量、砂比、砂量、液量），最终给出合理的施工工排量、砂比、砂量、液量），最终给出合理的施工工序表。序表。压裂工程设计软件：压裂工程设计软件：油藏模拟与压裂设计分析系统

9、油藏模拟与压裂设计分析系统水平缝脱砂压裂设计软件水平缝脱砂压裂设计软件WINQSWWINQSW全三维压裂设计软件全三维压裂设计软件FracproPTFracproPT压裂设计软件压裂设计软件StimPlanStimPlan全三维压裂设计软件包全三维压裂设计软件包裂缝性储层测试压裂诊断系统裂缝性储层测试压裂诊断系统综合柱状地应力剖面分析系统综合柱状地应力剖面分析系统井筒崩落及横波各向异性地应力方位分析系统井筒崩落及横波各向异性地应力方位分析系统5 5、施工工艺、施工工艺 针对井层条件，为达到改造目的而采取的合理针对井层条件，为达到改造目的而采取的合理施工方法。根据不同施工井的改造要求，先后研究施

10、工方法。根据不同施工井的改造要求，先后研究开发了普压、多裂缝、选压、限流法等十八项压裂开发了普压、多裂缝、选压、限流法等十八项压裂工艺。工艺。6 6、施工评价、施工评价 三、水力压裂造缝机理及裂缝形态三、水力压裂造缝机理及裂缝形态 作用在地层岩石上的应力分两部分：一部分被地层流体承作用在地层岩石上的应力分两部分：一部分被地层流体承担，另一部分才是真正作用在岩石的骨架上。作用在岩石骨架担，另一部分才是真正作用在岩石的骨架上。作用在岩石骨架上的应力为有效应力。上的应力为有效应力。1 1、造缝机理、造缝机理 2 2、裂缝形态、裂缝形态 理想与实际裂缝形态差别理想与实际裂缝形态差别1 1）降低井底附近

11、地层渗流阻力，增加渗流面积；）降低井底附近地层渗流阻力，增加渗流面积；2 2）改变了流动形态，由径向流）改变了流动形态，由径向流双线性流（地层线双线性流（地层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒）。性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒）。3 3、增产机理、增产机理 水水力力压压裂裂技技术术压裂室内试验研究压裂室内试验研究n就地岩石力学测定就地岩石力学测定n就地岩心物性测定就地岩心物性测定n支撑剂评价支撑剂评价n压裂液流变滤失与伤害压裂液流变滤失与伤害压裂液体系压裂液体系n水基压裂液水基压裂液n油基压裂液油基压裂液n乳化压裂液乳化压裂液n泡沫压裂液泡沫压裂液压裂优化设计与评估软件压裂优化设计与评估

12、软件nTerra Terra FracFrac、FracProFracPro、 StimplanStimplannDeskTopDeskTop VIP VIP、Work BenchWork Benchn裂缝诊断与现场监测裂缝诊断与现场监测n压后试井与压后试井与3D3D模拟分析模拟分析n经济评价经济评价五、压裂技术介绍与应用五、压裂技术介绍与应用n开发压裂技术开发压裂技术n重复压裂技术重复压裂技术n连续油管压裂酸化技术连续油管压裂酸化技术n低伤害或无伤害压裂酸化技术低伤害或无伤害压裂酸化技术n压裂防砂与端部脱砂压裂技术压裂防砂与端部脱砂压裂技术n井下混配压裂技术井下混配压裂技术n水平井压裂酸化技

13、术水平井压裂酸化技术n清洁压裂液压裂清洁压裂液压裂技术技术n泡沫清洁压裂液泡沫清洁压裂液压裂技术压裂技术n水压裂技术水压裂技术n低分子压裂液压低分子压裂液压裂技术裂技术低伤低伤害或害或无伤无伤害压害压裂酸裂酸化技化技术术1 1、一次加砂、一次加砂 2 2、二次加砂、二次加砂 3 3、分选层压裂、分选层压裂 4 4、复杂结构井压裂酸化、复杂结构井压裂酸化 水平井段长度大水平井段长度大水平井段长度大水平井段长度大: : : :要实现均匀酸化难度大。要实现均匀酸化难度大。要实现均匀酸化难度大。要实现均匀酸化难度大。 水水水水平平平平井井井井和和和和大大大大位位位位移移移移井井井井压压压压裂裂裂裂过过

14、过过程程程程中中中中: : : :裂裂裂裂缝缝缝缝的的的的起起起起压压压压位位位位置置置置、裂裂裂裂缝缝缝缝初初初初始始始始方方方方位位位位、起起起起裂裂裂裂压压压压力力力力、裂裂裂裂缝缝缝缝形形形形态态态态，裂裂裂裂缝缝缝缝条条条条数数数数优优优优化化化化( ( ( (压压压压裂裂裂裂方方方方式式式式) ) ) )等属于攻关难题。等属于攻关难题。等属于攻关难题。等属于攻关难题。 压裂的配套工艺压裂的配套工艺压裂的配套工艺压裂的配套工艺水平井和大位移井。水平井和大位移井。5 5、表面活性剂压裂液、表面活性剂压裂液 表面活性剂压裂液具有下列优势表面活性剂压裂液具有下列优势：1 1）无固相、无残渣

15、，同时阳离子表面活性剂本身具有良好）无固相、无残渣，同时阳离子表面活性剂本身具有良好的防止粘土膨胀的能力；的防止粘土膨胀的能力；2 2）无需加入防腐剂、破胶剂。并且自动破胶彻底，返排速）无需加入防腐剂、破胶剂。并且自动破胶彻底，返排速度快、返排率高；度快、返排率高； 3 3）尽管无滤饼，但滤失速度低、滤失量少，研究表明，表）尽管无滤饼，但滤失速度低、滤失量少，研究表明，表活剂压裂液很难滤入活剂压裂液很难滤入5md5md的地层中，并且表面张力低，不易形成的地层中，并且表面张力低，不易形成水相圈闭；水相圈闭； 4 4）摩阻低，只有清水的）摩阻低，只有清水的25%25%； 5 5）表活剂压裂液与常规

16、压裂液粘性携砂不同，其携砂机理）表活剂压裂液与常规压裂液粘性携砂不同，其携砂机理表现为弹性携砂，携砂能力更强。表现为弹性携砂，携砂能力更强。 6 6 6 6、固体酸酸压新技术、固体酸酸压新技术、固体酸酸压新技术、固体酸酸压新技术 目的：提高酸蚀裂缝长度、实现高温储层的深部改造。目的：提高酸蚀裂缝长度、实现高温储层的深部改造。目的：提高酸蚀裂缝长度、实现高温储层的深部改造。目的：提高酸蚀裂缝长度、实现高温储层的深部改造。 原原原原理理理理：首首首首先先先先将将将将酸酸酸酸固固固固化化化化成成成成颗颗颗颗粒粒粒粒，然然然然后后后后用用用用非非非非反反反反应应应应流流流流体体体体压压压压开开开开裂裂

17、裂裂缝缝缝缝，并并并并将将将将固固固固体体体体酸酸酸酸携携携携带带带带入入入入裂裂裂裂缝缝缝缝中中中中；根根根根据据据据所所所所设设设设计计计计的的的的裂裂裂裂缝缝缝缝长长长长度度度度和和和和导导导导流流流流能能能能力力力力确确确确定定定定布布布布酸酸酸酸方方方方式式式式，最最最最后后后后注注注注入入入入释释释释放放放放液液液液，使使使使固固固固体体体体酸酸酸酸释释释释放放放放出出出出酸酸酸酸并并并并与与与与岩岩岩岩石石石石作用，从而实现对裂缝壁面的刻蚀并实现深部改造。作用，从而实现对裂缝壁面的刻蚀并实现深部改造。作用，从而实现对裂缝壁面的刻蚀并实现深部改造。作用，从而实现对裂缝壁面的刻蚀并实

18、现深部改造。 该该该该技技技技术术术术的的的的重重重重要要要要突突突突破破破破是是是是改改改改变变变变了了了了酸酸酸酸型型型型，酸酸酸酸作作作作用用用用范范范范围围围围不不不不受受受受酸酸酸酸岩岩岩岩反反反反应速度的影响，可以根据油田生产要求进行设计、施工。应速度的影响，可以根据油田生产要求进行设计、施工。应速度的影响，可以根据油田生产要求进行设计、施工。应速度的影响，可以根据油田生产要求进行设计、施工。7 7、暂堵压裂、暂堵压裂 井下微地震井下微地震地面测斜仪地面测斜仪井壁崩落法井壁崩落法地面电位法地面电位法波速各向异性测定波速各向异性测定水动力学试井水动力学试井8 8、裂缝方位监测、裂缝方

19、位监测Ref. 王鸿勋水力压裂原理End-1 地面测斜仪系统测量裂缝方位的工作原理是根地面测斜仪系统测量裂缝方位的工作原理是根据压裂施工过程中地层形成裂缝时，地表将产生微据压裂施工过程中地层形成裂缝时，地表将产生微量位移（一般量位移（一般0.0030.003 0.13cm0.13cm），这种微量位移可），这种微量位移可以通过高灵敏度的水平仪测出。以通过高灵敏度的水平仪测出。地面测斜仪地面测斜仪 地面测斜仪系统一般由地面测斜仪系统一般由12 18个测斜仪组成，围个测斜仪组成，围绕压裂井井筒按圆形排列方式，放置在浅孔眼里并绕压裂井井筒按圆形排列方式，放置在浅孔眼里并埋在干砂层中，布置的半径大约是压

20、裂井深度的埋在干砂层中，布置的半径大约是压裂井深度的40%。这是目前国际上较公认的裂缝监测方法。这是目前国际上较公认的裂缝监测方法。 现场使用证明，地面测斜仪系统可以成功用于现场使用证明，地面测斜仪系统可以成功用于3350m3350m的裂缝方位监测，精度可达的裂缝方位监测，精度可达5 5o o-10-10o o；但该系统受；但该系统受环境影响较大，因此，在使用时要消除环境等各种因环境影响较大，因此，在使用时要消除环境等各种因素的影响。素的影响。地面测斜仪能得到的结果：地面测斜仪能得到的结果： 裂缝方位裂缝方位, , 倾角、多裂缝的延伸倾角、多裂缝的延伸 压裂裂缝中心近似的位置压裂裂缝中心近似的位置 裂缝的复杂性裂缝的复杂性( (多裂缝平面的延伸多裂缝平面的延伸) ) 实时的地面变形图实时的地面变形图