《水平井压裂工艺技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水平井压裂工艺技术（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一部分第一部分 大庆油田水平井总体情况大庆油田水平井总体情况第二部分第二部分 大庆油田水平井井下作业配套大庆油田水平井井下作业配套技术技术第三部分第三部分 目前存在的问题及下步攻关重目前存在的问题及下步攻关重点点1年4444口口1991-20051991-2005年年3838口口5252口口20062006年年工作量前所未有！大庆油田水平井总体情况大庆油田水平井总体情况目前投产井数目前投产井数单井日产液17.4t日产油15.215.2t累计产油20.820.8万吨南1-2-平25井日产百吨百吨总体情况：总体情况： 大庆油田通过多种类型油藏大胆尝试，拓宽了水平井应用领域，在外围薄层、多层葡萄花
2、油层，特低渗透扶杨油层，长垣厚层水淹层，火山岩气层，裂缝潜山等多种类型油气藏，尝试应用了复复式式水水平平井井、阶阶梯梯式式水水平平井井、分分支支水水平平井井、导眼侧钻水平井导眼侧钻水平井等多种类型水平井。 总体情况：总体情况： 由于大庆油田的地质开发特点，与其它油田相比，水平井具有井井眼眼尺尺寸寸小小（为为140mm套套管管，而而其其它它油油田田主主要要为为178mm套套管管）、井井眼眼曲曲率率大大（一一般般为为40-600/100m，最最大大水水平平井井井井眼眼曲曲率率为为730/100m，最最大大侧侧钻钻水水平平井井曲曲率率为为1150/100m）、水水平平段段长长（一一般般为为800m1
3、000m，最最长长水水平平段段1268m）、且多多为为阶阶梯梯水平井等特点。 大庆油田水平井井下作业配套技术大庆油田水平井井下作业配套技术：水平井限流法压裂技术水平井限流法压裂技术不断完善双卡分段压裂双卡分段压裂取得突破性进展水平井连续油管酸化水平井连续油管酸化和分段酸化技术分段酸化技术日趋成熟水平井解卡、打捞工艺水平井解卡、打捞工艺不断进步 随着大庆油田水平井应用规模扩大，为进一步提高水平井的开发效果和效益： 针对大庆外围油田储层物性差、井筒轨迹复杂等增 产改造的难题，初步形成了压裂优化设计、高压耐 磨管柱、测试压裂分析等配套技术 2006年，共进行水平井压裂12口，超过“八五”以 来水平井
4、压裂井数之和，增产效果显著。同时，进 行了第一口水平井双封单卡压裂，仅用一天时间就 完成了三段压裂，填补了国内空白 l 针对薄互层水平井特点，完善分段布缝原则 根据裂缝和砂体在实钻轨迹上投影位置与周围水井关系：横向裂缝，避开对应水井，均匀布缝避免裂缝间干扰；纵向裂缝，裂缝贯穿井筒，避免重叠。不同地层三向应力差异的人工裂缝形态示意图不同地层三向应力差异的人工裂缝形态示意图1、进一步完善了水平井限流压裂优化设计方法( (一一) ) 水平井限流法压裂技术水平井限流法压裂技术肇肇57-平平35井地质条件不如肇井地质条件不如肇57-平平33井，初期日产井，初期日产油和累积产油分别是后者的油和累积产油分别
5、是后者的1.37、2.16倍。倍。 优选的压裂段位于含油砂岩内，且电性显示明显，含油饱满、总烃含量高；（横向裂缝尤为重要） 人工裂缝尽量沟通邻近的油层，以“一缝穿多层”为目标进行布缝。PI2PI31PI32PI4PI2PI31PI32PI4横向裂缝纵向裂缝l 针对水平段长特点，完善了限流布孔方法 根据布缝条数和施工排量上限，确定限流射孔段数，按照“跟部少，趾端多，中间匀”的原则确定各段孔数。当预计近井摩阻较大时，可采用当预计近井摩阻较大时，可采用180180上下布孔，减少弯曲摩阻上下布孔，减少弯曲摩阻 采用DP36RDX-1型射孔枪射孔，单孔直径8.8mm 台105平2井测试压裂曲线在相同的施
6、工排量下，不同射孔方式孔缝摩阻相差8.0 MPa。这说明上下180度的射孔方式消耗更小的施工摩阻，更有利于压裂施工。 双88-平44井测试压裂曲线孔缝摩阻：孔缝摩阻：37.5MPa37.5MPa 孔缝摩阻：孔缝摩阻：29.529.5 MPaMPa l 开展了压裂规模优化研究 以达到合理缝长，实现“一缝穿多层”为目标，优化施工规模和施工参数，得出“大大砂砂量量、大大排排量量、高高砂砂比比”施工的认识。2006-2007年施工1313口井，平均砂比32%，最大排量达9 9m3/min，最大砂量9090m3。南南南南236-236-236-236-平平平平252252252252井模拟结果井模拟结果
7、井模拟结果井模拟结果南南南南236-236-236-236-平平平平252252252252井产量预测结果井产量预测结果井产量预测结果井产量预测结果磨损后磨损后磨损前磨损前 研制Y344-115封隔器，中心管优选耐磨材质，改进了工具连接部位结构，采用橡胶垫充填间隙，满足了施工要求。州州52-52-平平7070井井 施工施工后后JS-2JS-2封隔器中心封隔器中心管下端磨断管下端磨断 由于薄互层水平井限流压裂排量大、砂比高，以往使用的JS-2封隔器难以适应。内径内径内径内径50mm 50mm 50mm 50mm 65mm65mm65mm65mm内径内径内径内径50mm 50mm 50mm 50m
8、m 57mm57mm57mm57mm新管柱新管柱2、研制了适应大排量高砂比压裂管柱3、发展了水平井限流压裂诊断和评估技术水平井压裂节点压力分析示意图求系统总摩求系统总摩求系统总摩求系统总摩阻阻阻阻求炮眼摩阻求炮眼摩阻求炮眼摩阻求炮眼摩阻求单孔排量求单孔排量求单孔排量求单孔排量确定压开孔确定压开孔确定压开孔确定压开孔数排量数排量数排量数排量求油管和套求油管和套求油管和套求油管和套管摩阻管摩阻管摩阻管摩阻 水平井限流压裂过程中水平井限流压裂过程中的摩阻与直井相比增加了的摩阻与直井相比增加了套管沿程损失，在以往的套管沿程损失，在以往的诊断中被忽略，使得计算诊断中被忽略，使得计算的炮眼摩阻大于实际，导
9、的炮眼摩阻大于实际，导致计算的压开孔数不准。致计算的压开孔数不准。完善摩阻分析法，提高压完善摩阻分析法，提高压开炮眼数判断的可靠性开炮眼数判断的可靠性水平井限流法压裂诊断结果水平井限流法压裂诊断结果 应用井底压力资料对水应用井底压力资料对水平井套管摩阻进行了拟合，建平井套管摩阻进行了拟合，建立了预测公式。同时对不同工立了预测公式。同时对不同工具下的油管阻力也进行了校正。具下的油管阻力也进行了校正。 为能够定量解释限流压裂裂缝差异，开展了连续油管测井温解释裂缝形态研究定量模拟定量模拟定量模拟定量模拟解释结果解释结果解释结果解释结果最大缝宽最大缝宽最大缝宽最大缝宽12mm12mm支撑缝长支撑缝长支
10、撑缝长支撑缝长177m177m最大缝宽最大缝宽最大缝宽最大缝宽7mm7mm支撑缝长支撑缝长支撑缝长支撑缝长270m270m最大缝宽最大缝宽最大缝宽最大缝宽4mm4mm支撑缝长支撑缝长支撑缝长支撑缝长260m260m连续油管机连续油管机连续油管机连续油管机+ +38mm38mm井温仪井温仪井温仪井温仪 45mm 45mm 喷嘴，压后喷嘴，压后喷嘴，压后喷嘴，压后4 4小时内重复测小时内重复测小时内重复测小时内重复测2-32-3次次次次序号序号井井 号号压裂压裂 日期日期压裂初期压裂初期2007.06.302007.06.30累计产油累计产油(t)(t)日产液日产液( (t/dt/d) )日产油日
11、产油( (t/dt/d) )日产液日产液( (t/dt/d) )日产油日产油( (t/dt/d) )1 1肇肇57-57-平平333303.12.2503.12.2529.629.627.227.216.616.613.013.019675196752 2肇肇57-57-平平353503.12.2603.12.2622.122.119.919.98.18.13.13.1774477443 3州州52-52-平平707006.06.0606.06.0638.638.635.735.715.815.813.413.4775677564 4州州78-78-平平717106.08.3006.08.30
12、49.349.348.848.816.116.114.214.2595659565 5肇肇62-62-平平222206.12.0406.12.0416.216.215.415.410.110.19.19.1228022806 6肇肇33-33-平平282807.01.0707.01.0713.813.812.612.69.99.98.98.99379377 7芳芳134-134-平平14714707.03.2507.03.2520.320.317.017.020.320.318.418.46076078 8芳芳130-130-平平15015007.03.2807.03.2817.617.617
13、.217.217.617.617.217.24014019 9芳芳142-142-平平14614607.05.0407.05.0420.820.818.718.716.616.614.414.48388381010芳芳146-146-平平13413407.05.2107.05.2118.618.616.516.518.618.617.517.5431431平均平均24.724.722.922.915.015.012.912.92424口射孔水平井口射孔水平井13.813.812.812.87.1 7.1 5.2 5.2 44514451差值差值-10.9-10.9-10.1-10.1-7.9-
14、7.9-7.7-7.71212口压裂直井口压裂直井6.06.05.15.14.34.32.92.919331933差值差值-18.7-18.7-18.7-18.7-13.5-13.5-10.0-10.05959口直井口直井4.14.13.63.63.03.02.22.213981398差值差值-20.6-20.6-19.3-19.3-12.0-12.0-10.7-10.7肇州油田肇州油田同区块限流压裂与水平井射孔、直井压裂、直井射孔效果统计表同区块限流压裂与水平井射孔、直井压裂、直井射孔效果统计表限流压裂限流压裂/ /水平井射孔水平井射孔=1.79=1.79限流压裂限流压裂/ /直井压裂直井压
15、裂=4.12=4.12限流压裂限流压裂/ /直井直井=6.02=6.02限流压裂限流压裂/ /水平井射孔水平井射孔= 2.11= 2.11限流压裂限流压裂/ /直井压裂直井压裂= 3.49= 3.49限流压裂限流压裂/ /直井直井= 5.0= 5.0目前：目前：初期：初期： 水平井笼统限流法压裂见到了较好效果，但存在裂缝难于控制，现有条件下只能压开4-5段的问题 为提高对水平井压裂裂缝的控制程度，增加处理的层段数，开展了分段压裂研究。另外，为满足已已大大段段射射孔孔水水平平井井后续增产改造要求，也需要研究水平井分段压裂工艺技术。( (二二) ) 水平井机械分段压裂技术水平井机械分段压裂技术 州
16、78-平67井应用两级K344-115封隔器单卡上提管柱和3油管实施了5段清水压裂。 1、分段不加砂压裂试验 施工过程中各段破裂显示明显，说明双卡起到了封隔作用 压裂趾端后工具上提载荷有所增加，且下部封隔器胶筒有破损，说明用常规尺寸工具进行水平井压裂施工，确实存在较大风险。1、分段不加砂压裂试验K344-115封隔器桥塞分段压裂工艺方案桥塞分段压裂工艺方案桥塞分段压裂工艺方案桥塞分段压裂工艺方案液压坐封、丢手；液压坐封、丢手；下入工具上提解封；下入工具上提解封；卡卡距距不不受受限限制制，可可实实现现老老井井大大跨跨距距分分段段压压裂裂施工施工。 YJH-5.5AG-70YJH-5.5AG-70
17、YJH-5.5AG-70YJH-5.5AG-70型桥塞工具结构型桥塞工具结构型桥塞工具结构型桥塞工具结构 2、可取桥塞分段压裂技术 第一次：多裂缝第二次：桥塞压裂第三次：桥塞压裂序序号号射孔井段射孔井段(m)(m)井段长度井段长度（m m）施工规模施工规模m m3 3最高砂比最高砂比% %平均砂比平均砂比% %压裂液量压裂液量m m3 312140.0-2132.08.0陶1924.06.71922080.0-2052.527.5陶21+树321.08.519621769.5-1706.063.5陶23+树324.013.021331438.0-1425.013.0陶23+树335.017.0
18、170 朝朝平平1 1井井压压裂裂改改造造4 4个个层层段段，除除起起下下工工具具时时在在变变形形点点稍稍微遇阻外，桥塞坐封、解封及打捞顺利。微遇阻外，桥塞坐封、解封及打捞顺利。朝平1井压裂施工数据统计2、可取桥塞分段压裂技术 为满足加砂、降低施工风险、降低成本要求，研究应用了水平井多段双卡小直径压裂工艺管柱。v封隔器外径上大、下小（下小于105mm）v控制射孔段长度，保证卡距小于10mv卡距设置返循环通道v喷砂口距胶筒距离小(仅200mm)，预防沉砂 胶筒外径胶筒外径(mm)(mm)疲劳疲劳承压后外径承压后外径(mm)(mm)最大变形最大变形结果结果备注备注10410440MPa40MPa5
19、min5min5 5次次下下1091094.804.80合格合格50MPa50MPa未爆未爆胶筒油浸试验胶筒油浸试验(70(70柴油中浸泡柴油中浸泡1 1小时小时 ) )3、水平井多段双卡加砂压裂首次试验成功 现场试验情况及效果现场试验情况及效果 截截至至目目前前，应应用用机机械械分分段段压压裂裂工工艺艺成成功功压压裂裂1010口井口井4545个层段，并个层段，并均获成功。均获成功。一一趟趟管管柱柱最最多多压压裂裂3 3段段，最最大大射射孔孔井井段段1010m m，每每段最多孔数段最多孔数100100孔孔最大卡距最大卡距33m33m单井及单趟管柱最大加砂量单井及单趟管柱最大加砂量90m90m3
20、 3、45m45m3 3最高施工压力最高施工压力53.9MPa53.9MPa 2006年12月8日，在南南230-230-平平357357井井利用双卡小直径压裂管柱顺利实现一一趟趟管管柱柱上提两两次压裂三三层施工，共加陶粒4242m3，填补了国内空白。 27/8外加厚油管 95mm安全接头 扶正器 K344-115封隔器 114mm导压喷砂器 K344-105封隔器导向丝堵( ( ( (第三层第三层第三层第三层) ) ) )压裂施工及摩阻曲线压裂施工及摩阻曲线压裂施工及摩阻曲线压裂施工及摩阻曲线南南南南230-230-230-230-平平平平257257257257井分段压裂管柱图井分段压裂管
21、柱图井分段压裂管柱图井分段压裂管柱图 现场施工表明：该工艺可实现3个目的层段压裂施工，管柱具有反反循循环环冲冲砂砂功功能能，反洗后上提管柱负荷正常，施工简单，安全。 该井压后初期日产液该井压后初期日产液19.5m19.5m3 3，日产油，日产油18.618.618.618.6t t层位层位射孔井段（射孔井段（m m）孔孔数数最高施最高施工压力工压力MPaMPa施工排施工排量量m m3 3/min/min加砂量加砂量m m3 3最大最大砂比砂比备注备注PP2 21970-1970.71970-1970.77 756563.33.313134242砂堵，反洗后负荷正常砂堵，反洗后负荷正常1890-
22、1890.71890-1890.77 754543.43.416162121上提负荷正常上提负荷正常1807-1807.71807-1807.77 756563.63.613132525上提负荷正常上提负荷正常南南230-230-平平357357井压裂层段数据表井压裂层段数据表压裂压裂次序次序射开层位射开层位射开井段射开井段(m)(m)层层 厚厚(m)(m)隔层厚度隔层厚度(m)(m)小层小层数数射开射开有效有效下下上上( (个个) )1 1P2P2331634.51634.51640.81640.82.72.70.50.5未射未射7.87.83 32 2P4P41648.61648.6164
23、9.41649.40.80.8-7.87.8未射未射1 1施工原理：待上一层裂缝闭合后，利用携砂胶团封堵已压开裂缝炮眼，然后对下一目的层进行压裂施工肇11斜59井 压裂层段数据表4、水平井携砂胶塞先导性试验 肇11斜59井压裂施工曲线压裂施工过程：压裂施工过程：该井共压裂2层段。考虑到第一层厚度小，且没有有效厚度，压前进行了酸化预处理，破裂压力35MPa，瞬时停泵压力12.31 Mpa，加砂6m3，裂缝延伸压力3031.7 MPa。4、水平井携砂胶塞先导性试验 压完第一层后扩散压力待压完第一层后扩散压力待裂缝闭合后，打入携砂液裂缝闭合后，打入携砂液胶塞，上提管柱胶塞，上提管柱30m,30m,封
24、隔封隔器坐封后最高泵压器坐封后最高泵压48 48 MPaMPa，停车，再次起车，缓慢，停车，再次起车，缓慢憋压至憋压至43.37 43.37 MPaMPa，第二层，第二层压开压开 。压裂施工分析：压裂施工分析：从压裂施工曲线上可以从压裂施工曲线上可以看出，两个层的破裂压力、裂缝延伸压看出，两个层的破裂压力、裂缝延伸压力、瞬时停泵压力、滤失量等各项施工力、瞬时停泵压力、滤失量等各项施工参数明显不同，说明压开的是两个不同参数明显不同，说明压开的是两个不同的层位，因此可以确定本次携砂胶塞分的层位，因此可以确定本次携砂胶塞分层压裂是成功的，完成了两个不同层位层压裂是成功的，完成了两个不同层位的压裂施工
25、。为了进一步加以证实，可的压裂施工。为了进一步加以证实，可以在该井投产后进行产液剖面测试。以在该井投产后进行产液剖面测试。 4、水平井携砂胶塞先导性试验 4、水平井携砂胶塞压裂工艺 该井是一口已射孔的老井该井是一口已射孔的老井,04年年1月投产月投产,已射开已射开5个层段。个层段。本次选择其中的本次选择其中的3个层段进行压裂改造。水平段长个层段进行压裂改造。水平段长748.6m，主要改造层系为萨，主要改造层系为萨。压裂施工分析：压裂施工分析：从从压裂施工曲线上可压裂施工曲线上可以看出，前两个小以看出，前两个小层的破裂压力、裂层的破裂压力、裂缝延伸压力、瞬时缝延伸压力、瞬时停泵压力、滤失量停泵压
26、力、滤失量等各项施工参数明等各项施工参数明显不同，说明压开显不同，说明压开的是两个不同的层的是两个不同的层位位 开展裂缝扩展模拟研究 通过净液和各携砂浓度的摩阻测试，研究炮眼磨蚀规律 改进三维压裂模拟软件 合理布孔方法 优化射孔参数和压裂施 工参数 南230-平257井摩阻变化曲线1、研究裂缝开启、延伸规律，提高裂缝的控制水平 三、目前仍存在主要技术难题及下部攻关重点三、目前仍存在主要技术难题及下部攻关重点裂缝三维模拟图 在长水平段上同时压开35条裂缝,而裂缝形态受区域应力、射孔、施工参数、地质非均质性等影响，裂缝形态复杂2、研究裂缝形态的测试和模拟解释方法3、水平井分段限流技术研究通过以上研
27、究，要实现裂缝形态及延伸规律的定量解释，提高水平井压裂布孔和压裂优化设计水平，形成具有大庆特色的低渗透油田水平井分段限流技术大庆特色的低渗透油田水平井分段限流技术“分”难压段，穿层“合”大段限流，降 成本，降风险一口井中有“分” 有“合”（1 1 1 1）加快双卡压裂管柱试验进度）加快双卡压裂管柱试验进度）加快双卡压裂管柱试验进度）加快双卡压裂管柱试验进度 分段压裂是提高水平井裂缝控制的有效手段，应形成以分段限流压裂为主体的配套技术： 研究不压井起桥塞工艺，探索简化施工工序，降低施工成本的方法，开展连续油管+桥塞分段限流压裂试验。（2 2 2 2）完善可取桥塞分段压裂技术）完善可取桥塞分段压裂
28、技术）完善可取桥塞分段压裂技术）完善可取桥塞分段压裂技术对于分段压裂的认识对于分段压裂的认识 （3 3 3 3）对于已大段射孔的老井，开展液液液液体体体体胶胶胶胶塞塞塞塞填填填填砂砂砂砂压压压压裂裂裂裂技技技技术术术术试验，加强胶塞配方研究，优化配置工艺，降低对储层的伤害，降低成本。开展水平井增效射孔及优化设计方法研究开展水平井增效射孔及优化设计方法研究 水平井的射孔完井产能预测方法研究；不同产率比预测模型的求解方法；水平井射孔参数的敏感性分析；水平井最优射孔井段确定方法研究；水平井射孔优化软件的开发（1 1 1 1）水平井射孔优化方法研究）水平井射孔优化方法研究）水平井射孔优化方法研究）水平井射孔优化方法研究水平井内盲孔射孔器研制；水平井复合射孔技术研究。（2 2 2 2）水平井增效射孔技术研究）水平井增效射孔技术研究）水平井增效射孔技术研究）水平井增效射孔技术研究
