‘壹’ 谁知道目前压裂有什么稍微新一点的技术,给我说两条,谢谢!
近来,对于水平井用得较多的就是:水平井分段压裂技术(桥塞射孔联作);水平井分族压裂工艺技术;水力喷射工艺技术;压裂液倾向于:清洁压裂液压裂。
‘贰’ 分段压裂水平井优化参数
目前,要从物理模型来研究分段压裂水平井的参数还不成熟,也缺少这样的手段,因此,多运用数值模拟技术及油藏工程方法来对分段压裂水平井开发技术进行优化研究。
(1)水平段方位:根据测井资料、岩心实验、微地震监测结果确定区域最大主应力方向,落实水平井方位。
(2)水平井垂向位置:考虑储层条件 (厚度、垂向物性变化、隔夹层)、地应力及人工压裂规模等因素确定水平井垂向位置。
(3)水平井水平段长度:根据数值模拟结果确定最优水平段长度。不是水平井段越长越好,存在一个合理的长度。
(4)水平井压裂段数的确定:采用渗流理论计算获取油井泄油半径来初步确定优化后水平井长度下的裂缝条数(即段数和间距);油井泄油半径主要通过数值模拟方法和启动压力梯度法获取,其中数值模拟法需要试井解释成果,而启动压力梯度法是通过地层原始压力和井底流压来计算获取油井泄油半径。
(5)确定最优压裂方式:根据压裂缝间干扰、储层条件、流体分布等确定分段压裂方式 (包括水平段的第一段和最后一段的压裂位置、压裂模式)。常见裂缝模式很多,目前主要采用的两种裂缝模式如图9.6、图9.7 所示。
图9.6 等缝型示意图
图9.7 近U 形示意图
(6)压裂缝参数的确定:针对油藏地质条件,设计不同的缝长、缝高、缝宽进行模拟,以获得最优压裂缝规模参数,为将来水平井的压裂施工设计提供依据。这些参数的确定,对于研究裂缝的导流能力和产能计算有重要的意义。
(7)开采方式:目前使用最广泛的布井方式就是水平井+直井联合布井技术。水平井生产,垂直井注水。但是由于水平井的开发技术政策界限研究在油藏工程中并不完善,因此这样的联合部井方式需要通过数值模拟进行研究,其尚存在一定的缺陷。
(8)井网、井距确定:研究水平井井排方向与主裂缝的合理匹配关系,开展合理井网形式、井距研究。
(9)合理产量和稳产年限的研究。
(10)经济评价:对水平井开发优化方案进行经济评价。
‘叁’ 中石化的水平井分段压裂技术如何
水平井分段压裂技术取得重大突破。页岩气水平井分段压裂技术初步配套,采用水力泵送桥塞射孔联作技术在涪陵焦石坝地区成功应用16口井,投产13口井,平均单井日产气15万立方米以上,为中国石化页岩气勘探开发的突破做出了特殊贡献。
‘肆’ 为什么水平井要分段压裂
对低渗透油田,水平井分段压裂在水平井段形成多条相互独立的人工裂缝改善渗流条件,提高单井产能
‘伍’ 碳酸盐岩水平井分段酸压优化设计及应用
张 波1,2 薛承瑾1 周林波1 张烨2,3
(1.中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;2.中国石油大学石油工程学院,
北京 102249;3.中国石化西北油田分公司工程技术研究院,新疆 乌鲁木齐 830011)
摘 要 本文针对西北某油田奥陶系碳酸盐岩油藏水平井笼统酸压存在的效果差以及分段改造方式和工具选择困难等问题,开展了水平井分段酸压优化设计。根据试验井实际钻、录、测井资料及地应力分析和分段酸压级数优化结果,结合储层裂缝、溶蚀孔洞特点,优选完井工具并考虑工具对井径、井眼轨迹的要求,以有利储层段有效改造为原则,确定了分段酸压完井方案;对各段酸蚀裂缝长度、导流能力、施工规模、前置液比例和排量等参数进行了优化,优选压裂液和酸液,形成了差异化的分段酸压优化设计方案。现场施工及压后效果表明:分段酸压优化设计方法是正确的,可进一步推广应用,但投球滑套等工具质量以及完井酸压过程中的质量控制需进一步提高和完善。
关键词 碳酸盐岩油藏 水平井 分段酸压 优化设计
Multistage Acid Fracturing Optimizing Design and Application
of Carbonate Horizontal Wells
ZHANG Bo1,2,XUE Chengjin1,ZHOU Linbo1,ZHANG Ye 2,3
(1.Research Institute of Petroleum Engineering,SINOPEC,Beijing 100101,China;
2.School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,
China;3.Engineering and Technology Research Institute,Northwest Oilfield
Company,SINOPEC,Urumqi 830011,China)
Abstract Against to the poor effect of horizontal conventional acid fracturing as well as difficulties on the selection of multi-stage stimulation methods and tools for Ordovician carbonate reservoir in one oilfield in the northwest of China,carried out the multi-stage acid fracturing design.Based on actual drilling,mud logging, logging,stress analysis and the multi-stage acid fracturing optimization results combination with the characteristics of reservoir fractures and solution caves,as well as optimization completion tools and the requirements of completion tools on borehole diameter and trajectory,it has determined the completion program of multi-stage acid fracturing.etching fracture length,conctivity,construction scale,the proportion of preflush and displacement parameters of stages are optimized,the preferred fracturing fluid and acid,and the formation of differentiated multi-stage acid fracturing design.The field test results and effects show that:the optimized multi-stage acid fracturing design is correct and it can further promote the use,but the quality of tools like ball injection sliding sleeve and the quality control in acid fracturing completion still need to be improved.
基金项目:国家重大专项 “大型油气田及煤层气开发” 项目(2011ZX05014)。
Key words carbonate reservoir;horizontal well;multistage acid fracturing;optimization design
西北某油田奥陶系碳酸盐岩油气藏是溶解气驱动和底水驱动带有凝析气顶的挥发性古岩溶缝洞型块状油气藏,埋深5400~6900m,地层压力57.0~75.9MPa,温度118.0~158.7℃。目前主要依靠直井和侧钻水平井笼统酸压投产,但水平井笼统酸压改造存在水平井段长、用酸量大、酸压效率不高的问题,对于酸压裂缝方位、延伸和在空间的展布形态难以控制,难以对存在物性差异的多个目标储集体进行有效改造,分段改造方式和工具选择困难,酸压效果差。为了提高水平井酸压改造效果,开展了分段酸压优化设计及先导试验。
1 水平井分段酸压优化设计
水平井分段酸压技术是油藏地质、钻井、测录井、完井和储层改造多学科紧密结合、协同完成的一项新技术,主要目的是单井产能最大化[1~3]。其优化设计的流程如图1所示:首先开展目标储层的识别、现今地应力场分析、井筒成像以及其他测井资料分析和裂缝参数设计,在此基础上依次开展完井方案优化和现场实施,分段酸压施工参数优化和现场实施,配合钻完井、酸压全过程质量控制,确保水平井产能最大化。通过裂缝监测、压后评估分析裂缝形态,修正油藏模型,总结施工经验教训,完善水平井分段酸压优化设计。
图1 水平井分段酸压优化设计流程
2 试验井基本情况
该井是部署在西北某油田的一口开发井,完钻层位为奥陶系鹰山组,完钻井深为6190m(斜深)、5440.29m(垂深)。岩性为浅灰色泥晶灰岩、微晶灰岩;钻井过程中无放空漏失;录井显示气测异常为10层/38m(斜),油迹为2层/17m(斜);测井解释Ⅱ类储层为11层/81m(斜),Ⅲ类储层为22层/270m(斜)。成像测井解释5460.00 ~6129.70m分别有5个裂缝和5个溶洞发育井段。地震反射资料表明断裂较发育,是储层发育的有利部位。最大水平主应力方向与井眼轨迹夹角为83°,酸压改造时有利于形成垂直井筒方向的横向缝。邻井除1口井自然建产以外,其余均为酸压完井,生产过程中均出现高含水。预测本井破裂压力梯度为0.018MPa/m,地层压力为57.6MPa,温度为1 18.6℃。分析认为该井具备水平井分段酸压改造的条件,但是完井过程中存在封隔器位置较难选择,施工过程中存在滑套不能打开、裂缝窜层以及压后高含水等风险。
3 分段酸压完井方案
根据实际钻、录、测井资料和分段酸压级数优化结果,结合储层裂缝、溶蚀孔洞特点,并考虑完井工具对井径、井眼轨迹的要求,以有利储层段有效改造为原则,确定分段酸压完井方案。
3.1 完井工具选择
由于碳酸盐岩储层裂缝发育,为了防止裂缝窜层,采用4-1/2″遇水膨胀封隔器+滑套分段完井酸压工具,耐压70MPa,耐温170℃[4~7]。关键工具包括遇水膨胀裸眼封隔器、投球滑套、压差滑套、井筒隔离阀、悬挂封隔器、回接插入密封等。设计多级封隔器对水平裸眼段进行机械封隔,根据有利起裂位置放置滑套,压裂前替清水实现封隔器稳定坐封,施工中从小到大依次投球憋压打开滑套,酸液从滑套进入地层完成酸压,酸压后合层返排。此过程具有节省完井成本、缩短酸压施工周期、灵活卡封、酸压规模大、安全性能高等优点。
3.2 分段酸压级数优化
图2 裂缝条数和累积产量关系
首先采用油藏数值模拟方法对3口邻井历史生产动态进行拟合,获得本井区地层平均有效渗透率为11.6×10-3μm2。然后以阶段累积产量为目标函数,通过产量优化模拟对试验井进行分段酸压级数优化。图2表明,裂缝条数小于4条时,随着裂缝条数增加,累计产量呈直线上升,达到最优条数后增加幅度降低。以3年累计产量为判断准则,最优裂缝条数为5~6条。
3.3 完井方案
综合实际钻、录、测井等资料及地应力分析和分段酸压级数优化结果,本井分5段完井。封隔器座封位置选择在物性、电性较差、井径较规则的井段;滑套位置选择在裂缝发育、地应力薄弱的井段,且尽量位于层段中部,以增加均匀布酸的效果。封隔器和滑套位置,见表1。
表1 分段完井方案
(1)1in=25.4mm。
4 分段酸压优化设计方案
根据储层特征,以酸压后产量为目标,优化各段酸蚀裂缝半长和裂缝导流能力,在此基础上确定各段施工规模;优选压裂液和酸液,根据井下管柱与井口承压要求,确定注入方式、所需设备功率与地面泵压;优化泵注参数,确定泵注程序,形成差异化的分段酸压优化设计方案。
4.1 施工工艺优化
综合改造段长度、储层发育程度、工具安全性能要求等,第1、4段采用冻胶压裂+地面交联酸酸压施工工艺,第2、3、5段井段较长,成像测井解释结果显示发育多组天然裂缝,为了实现均匀布酸改造,采用冻胶压裂+转向酸+地面交联酸酸压工艺。
4.2 液体体系优化
在避免裂缝向下过度延伸沟通水层的前提下,为了提高有效酸蚀裂缝长度和裂缝导流能力,实现长裸眼段均匀布酸改造,通过实验优化了压裂液、地面交联酸和转向酸体系配方。120℃、170s-1下剪切1h压裂液黏度控制在200mPa ·s以内,地面交联酸和转向酸黏度分别保持在50mPa·s和400mPa·s以上。
4.3 酸压长度优化
图3、图4表明,压后初期产能和阶段累积产量随着裂缝长度增加而递增,当裂缝长度达到一定值后,增加裂缝长度对平均日产量、累计产量贡献不大,因此最优酸压长度为100~120m。
图3 裂缝长度和日产量关系
图4 裂缝长度和累积产量关系
4.4 裂缝导流能力优化
图5、图6表明,压后初期产能和阶段累积产量随着导流能力增加而明显递增,最优裂缝导流能力为300×10-3μm2·m。
4.5 施工规模和前置液比例
根据区域地质情况,结合邻井地应力及地震剖面解释结果,经计算分析认为目标层上部巴楚组下泥岩段遮挡较好,目标层下部遮挡较差。为了避免沟通水层,将酸压缝高度控制在80m左右,同时为了沟通T47界面以下水平段以上的有利储集体,缝高不宜过小。模拟结果表明,单段酸压规模应控制在总液量500m3左右。在规模均等的前提下,随着前置液比例增加,裂缝导流能力降低,为了实现裂缝导流能力达到300×10-3μm2·m的目标,较优前置液比例范围为40%左右。各段施工规模优化结果见表2。
图5 裂缝导流能力和日产量关系
图6 裂缝导流能力和累积产量关系
表2 酸压施工参数和裂缝参数汇总
4.6 施工排量
裂缝高度和施工排量呈正相关关系,施工规模相同时,施工排量增加,裂缝高度也随之增加。由于第1段施工摩阻最大,相同排量下井口压力最高,通过计算分析压裂液施工排量小于5.0m3/min、酸液排量小于6.0m3/min时,井口压力低于90MPa,选用105MPa井口及车组可以满足施工要求。综合控缝高、井口限压要求,确定压裂液施工排量为4.0~5.0m3/min,酸液排量为5.0~6.0m3/min,现场根据压力情况可进行调整。
5 现场酸压施工
5.1 施工简况
2012年4月26日连续施工2段酸压作业,累计挤入地层总液量1208.1m3,其中滑溜水413.1m3、冻胶365m3、转向酸80m3、地面交联酸380m3,最高施工泵压66.6MPa,最高施工套压38.7MPa,最高施工排量5.0m3/min,停泵测压降,泵压由18.9 MPa下降至17.17MPa,套压由16.4MPa下降至14.0MPa。酸压的各项指标基本符合设计要求。由于开泵后显示油套压连通和第1、2级投球滑套均没有明显打开显示,现场决定停止施工,排液求产。
5.2 排液生产情况
该井于2012年4月26日用5mm油嘴控制放喷,至28日油压为19.11MPa,含油30%,产气3079m3,累计排液240.7m3。截至2012年5月12日,3mm油嘴,油压25.5MPa,套压10.7MPa,日产液33.1m3,日产气23677m3,含水7.6%,累产油888.2m3,高于周围邻井初产。压后效果与拟和分析(表3)表明分段酸压优化设计方法是正确和有效的。
表3 分段酸压施工与拟合参数
6 需要改进的问题
1)加强完井过程中质量控制。酸压开泵后显示油套压连通,分析原因:一是密封插管密封失效,回插管柱插入后,没有上提验证棘齿锚定的动作,而且打开压差滑套时打压瞬间达到41.02MPa时,在此压力下回插接头位移90.14cm,而插入密封插管的盘根长20cm,打开压差滑套的同时可能导致插入密封失效;二是悬挂封隔器及遇水膨胀封隔器未完全座封。今后要加强完井全过程的质量控制,为分段酸压成功实施提供保障。
2)滑套质量控制。第1、2级投球滑套开启不明显。第一段施工完成后,采用1.5 ~4.9m3/min排量多次打滑套,没有明显打开显示,分析认为滑套可能已打开,转入第二段施工。第二段施工完成后,采用1.5~3.0m3/min排量多次打滑套,没有明显打开显示。再次投入密度2.8g/cm3球,采用1.5~4.5m3/min排量多次打滑套,没有明显打开显示。分析原因是送球排量较高以及滑套质量存在问题。今后要在确保滑套质量的基础上,优化送球排量,确保分段酸压成功实施。
7 结论与认识
1)水平井分段酸压技术是多学科联合的技术,其关键是水平段井筒质量、遇水膨胀封隔器耐温性、有效密封性、滑套球座密封和憋压打开性能,建议进一步加强攻关试验,完善和提高工具性能,同时做好完井和酸压全过程的质量控制,为提高碳酸盐岩油气藏开发效果提供有效的技术支撑。
2)水平井分段酸压完井方案应以实现有利储层段有效改造为原则,根据实际钻、录、测井资料,在地应力分析、分段酸压级数优化基础上,结合储层缝洞发育情况及完井工具对井径、井眼轨迹的要求,确定封隔器和滑套位置。
3)对各段酸蚀裂缝长度、导流能力、施工规模、前置液比例和排量等参数进行了优化,优选压裂液和酸液,形成差异化的分段酸压优化设计方案。现场施工及压后效果表明,施工参数、控缝高措施是合理有效的,分段酸压优化设计方法是正确的,可进一步推广应用。
参考文献
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‘陆’ 压裂方法分几种,国内常用的是什么压裂方式
一、分层及选择性压裂
1.封隔器分层压裂
封隔器分层压裂是目前国内外广泛采用的一种压裂工艺技术,但作业复杂、成本高。根据所选用的封隔器和管柱不同,有以下四种类型。
1) 单封隔器分层压裂
用于对最下面一层进行压裂,适于各种类型油气层,特别是深井和大型压裂。
2) 双封隔器分层压裂
可对射开的油气井中的任意一层进行压裂。
3) 桥塞封隔器分层压裂。
4) 滑套封隔器分层压裂
国内采用喷砂器带滑套施工管柱,采用投球憋压方法打开滑套。该压裂方式可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层;对多层进行逐层压裂和求产。
2.限流法分层压裂
用于欲压开多层而各层破裂压力有差别的油井。通过控制各层射孔孔眼数量和直径,并尽可能提高注入排量,利用先压开层孔眼摩阻提高井底压力而达到一次分压多层的目的。
限流法分层压裂的关键在于必须按照压裂的要求设计合理的射孔方案,包括射孔孔眼、孔密和孔径,使完井和压裂构成一个统一的整体。
1.蜡球选择性压裂
在压裂液中加入油溶性蜡球暂堵剂,压裂液将优先进入高渗层内,蜡球沉积而封堵高渗层,从而压开低渗层。油井投产后,原油将蜡球逐渐溶解而解除堵塞。若高渗层为高含水层,堵球不解封有助于降低油井含水率。
2.堵塞球选择压裂
将井内欲压层段一次射开,首先压开低破裂压力层段后加砂,然后注入带堵塞球的顶替液暂堵该层段;再提高泵压压开具有稍高破裂压力的地层,根据需要注入顶替液后结束施工或者继续注入带堵塞球的顶替液暂堵该层段一边压裂另外层段。从而改善产油/吸水剖面。
二、控缝高压裂技术
基本原理是在前置液中加入上浮式或下沉式导向剂,通过前置液将其带入裂缝,浮式导向剂和沉式导向剂分别上浮和下沉聚集在人工裂缝顶部和底部,形成压实的低渗透人工隔层,阻止裂缝中压力向上/向下传播,达到控缝高的目的。为了使两种导向剂能上浮和下沉,一般在注入携有导向剂的液体后短期停泵,然后进行正常的压裂作业。
人工隔层控缝高技术主要用于1) 生产层与非生产层互层的块状均质地层;2)
生产层与气、水层间无良好隔层;3) 生产层与遮挡层应力差不能有效控制裂缝垂向延伸。
三、测试压裂技术
测试压裂也称为小型试验压裂,它是进行一次小规模压裂并分析压裂压力获得裂缝有关参数。包括裂缝延伸压力测试、裂缝闭合压力测试、微注入测试等。
国内常用的分裂技术:水力压力。
水力压裂就是利用地面高压泵,通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时,则在井底油层上形成很高的压力,当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时,油层将被压开并产生裂缝。这时,继续不停地向油层挤注压裂液,裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态,接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液,携砂液进入裂缝之后,一方面可以使裂缝继续向前延伸,另一方面可以支撑已经压开的裂缝,使其不致于闭合。再接着注入顶替液,将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝,用石英砂将裂缝支撑起来。最后,注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外,在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝,使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后,油气井的产量一般会大幅度增长。
‘柒’ 水平井分段压裂中,有说分段的、有说分层的,有说分级的!谁能告诉下他们的区别和联系
分层压裂是有多层待压层一趟管住下多级封隔器进行有下至上逐级压裂
‘捌’ 常规水平井和分段压裂水平井等压线
直井的压力降落或者等压线都是以井筒为圆心的不同半径的圆,但是水平井的等压线则是以水平井段为长轴方向的椭圆 (图9.1 (a )),分段压裂后的水平井虽然仍然是以水平井段为长轴方向的椭圆,可是由于在水平井段垂直方向上有多条垂直裂缝,因此这些裂缝方向也有类似椭圆的等压线,两者叠加后,形成的等压线如图9.1 (b )所示。图9.1 (b)与图9.1 (a)的典型区别就是垂直于水平井段方向的等压线控制面积更大,更接近于圆。其典型特点有两个:
图9.1 水平井和压裂水平井等压线图
(1)近井地带等压线反映了压裂井的井型特征;远端的等压线与水平井的等压线类似,变成椭圆族。
(2)同样数值的等压线,压裂井控制面积大于水平井。