当前位置:首页 > 述职报告 > 述职报告范文 > 文章内容页

《页岩气压裂方面的书籍》

来源:互联网收集 日期:2018-01-19 09:57:30 分类:述职报告范文 阅读:
范文壹:压裂

压裂

壹、 百度词条:压裂

二、 目录:

1.压裂简介

2.压裂的技术发展

3.压裂体系

4.压裂设备制造

三、 压裂简介:

1.概况:在全球范围内分布广泛,且开发潜力巨大。20世纪90年代以来,美、加拿大等北美家勘探取得成效,开发技术趋于成熟。据测算,全球资源量约为456×1012m³。的勘探开发使美天然储量增加了40%。2010年美产量接近1000×108m³,约占美当年天然总产量的20%,已经成为美主源之壹。内的勘探开发尚处于起步阶段,但是发展迅速。是继美、加拿大之后,第三个勘探开发的家。目前已经在中渤海湾及松辽、四川和吐哈等盆地发现了高含有机炭的岩。据预测,中潜在资源量大于30×1012m³,开发潜力巨大。

2.压裂技术概况岩储层具有低孔特征和ji低的基质渗透率,因此压裂是开发的主体技术。目前, 北美逐渐成了以水平井套完井、分簇射孔、快速可钻式桥塞封隔、大规模滑溜水或“滑溜水+ 线性胶”分段压裂、同步压裂为主, 以实现“体积改造”为目的的压裂主体技术。了解北美地区储层特点和开发技术, 加快技术研发和应用力度, 尽快成和配套适应我压裂技术应用的基础理论与技术系列, 对于加快我勘探开发步伐有着重要的现实意义

四、 压裂的技术进展

储层必须经压裂才能成工流。储层的压裂改造工艺、加砂规模等都与常规压裂改造有明显不同。不同区块岩储层特性各不相同, 并不是所有的岩都适合滑溜水、大排量压裂施工[ 7] 。脆性地层( 富含石英和碳酸盐岩) 容易成网络裂缝, 而塑性地层( 黏土含量高) 容易成双翼裂缝, 因此不同的储层所采用的工艺技术和液体体系

是不壹样的, 要根据实际地层的岩性、敏感性和塑性以及微观结构进行选择。经过30 多年的发展, 外已成了多项压裂技术, 并且在多年的发展过程中总结出了壹套压裂液选择依据( 如图2 所示) [ 5] 。从图2 可以看出, 液体类型、排量大小以及加砂浓度等与地层特点有着紧密的联系。对于塑性地层, 压裂时很难成裂缝网络, 该类地层利用黏度更高的凝胶或者泡沫更容易实现好的改造效果。同时, 压裂裂缝检测技术在压裂后期效果评价方面有重要意义。

图2 储层压裂方案优化示意

1. 直井连续分层压裂技术

较早的开发主要是在浅层, 以直井为主,其压裂技术具有3 个特征, 即连续、水力喷砂射孔、环空加砂。该技术是用高速和高压流体通过连续进行射孔, 打开地层与井筒之间的通道后,环空加注携砂液体, 从而在地层中压开裂缝。其技术要点为水力喷砂射孔, 环空加砂, 然后填砂封堵已压裂层段, 上提连续至下壹目的层段, 重复上述步骤直至结束施工, 施工结束后用连续进行冲砂、返排。该技术具有作周期短、成本低、排量选 择范围广、连续磨损小、井下工具简单和成功率高等特点, 目前在直井开发中得到了很好的应用。

2.水平井分段压裂技术

随着开发的深入, 常规的直井已经无法满足开发要求, 水平井和水平井分段压裂技术目前已经成为了北美藏有效开发的主体技术。

2.1 水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术

水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术的主要特点是套压裂、多段分簇射孔、可钻式桥塞( 钻时小于15 min) 封隔。该技术的施工步骤大致为:

① 第壹段采用油或者连续传输射孔, 提出射孔枪;

② 从套内进行第壹段压裂;

③ 用液体泵送电缆+ 射孔枪+ 可钻桥塞工具入井;

④ 坐封桥塞, 射孔枪与桥塞分离, 试压;

⑤ 拖动电缆带射孔枪至射孔段, 射孔, 提出射孔枪;

⑥ 压裂第二段;

⑦ 重复③ ~ ⑥ , 实现多#压裂。

壹般目的层水平井段被分成8~ 15 段,每段水平段长度为100~ 150 m, 每段射孔4~ 6 簇,每射孔簇跨度为0. 46~ 0. 77 m, 簇间距20~ 30 m,压裂施工结束后快速钻掉桥塞进行测试、生产。

可钻桥塞分段多#压裂技术的关键工具是可钻桥塞。目前, 外复合材料可钻桥塞比较成熟, BakerHug hes 公司的QUICK Drill 桥塞、Halliburton 公司的Fas Drill桥塞等都是非常成熟的复合材料桥塞。这种复合材料桥塞可钻性强, 耐压耐温都比较高: QUICK Drill 桥塞耐压可达86 MPa, 耐温达到232℃ ; Fas Drill 桥塞耐压可达70 MPa, 耐温达到177℃。由于内材料发展水平滞后, 复合材料可钻桥塞的水平低于外产品, 目前, 大庆油田、华北油田都不同程度地开展了复合材料桥塞的研究。由于该技术射孔坐封桥塞联作, 压裂结束后能在很短时间内钻掉所有桥塞, 大大节省了时间和成本, 同时减小了液体在地层中的滞留时间, 降低了外来液体对储层的伤害。通过该种射孔方式每段可以成4~ 6 条裂缝,裂缝间的应力干扰更加明显, 压裂后成的缝网更加复杂。水平井水平段被分成多段压裂, 改造完成 后可成8~ 15 段的裂缝簇, 改造体积更大, 压裂后的效果也更好。

2.2 水平井封隔器分段压裂技术

水平井多#滑套封隔器分段压裂技术

该技术通过井口落球系统操控滑套, 其原理与直井应用的投球压差式封隔器相同, 具有施工时间短和成本低的优点。关键在于每壹#滑套的掉落以及所控制的#差, #数越多, 滑套控制要求越精确, 施工风险也越高。该技术采用机械式封隔器, 主要适用于套完井。该类封隔器需要压力坐封或者工具坐封, 因此工艺过程复杂, 下入工具串次数较多, 对于水平井施工风险较大, 任何壹个环节处理不当就会导致施工失败, 造成大修。目前由于可钻式桥塞分隔技术的应用, 该技术的应用逐年减少。

水平井膨胀式封隔器分段压裂技术

于水平井开发的特殊性, 分水平井裸眼完井, 常规封隔器难以满足后期压裂施工的需要, 为此研制开发了遇油( 遇水) 膨胀封隔器。膨胀式封隔器, 也称反应式封隔器, 将壹种特殊的可膨胀橡胶材料直接硫化在套外壁上, 其工作原理为封隔器下入井底预定位置后, 遇到油或水后可膨胀橡胶即可快速膨胀, 橡胶膨胀至井壁位置后继续膨胀而产生接触应力, 从而实现密封。膨胀胶筒在井下遇油或遇水自动膨胀坐封, 胶筒膨胀后能适应不规则井眼的状, 紧贴井壁, 实现分层分段。胶筒膨胀完毕后不收缩, 始终紧贴井壁, 保证坐封质量合格。因为该技术具有可靠性高、成本和作风险低、压裂后能很快转入试油投产等优点, 所以目前在外已经得到大规模的应用,已在120 多口井上应用, 改造层段超过850 段。

近年来, 内油田引进外公司的遇油膨胀封隔器技术, 已成功下井40 多口, 并取得较好的应用效果。在引进产品推广的同时, 内不少科研院所和石油工具研发公司开展了自膨胀封隔器的自主开发研究, 并初步应用于现场, 取得了良好的效果。但是与外产品相比,目前还存在着密封压力低、使用温度低等问题。

水平井水力喷射分段压裂技术

该技术是集射孔、压裂、封隔于壹体的新型增产改造技术。利用水力喷射工具实施分段

压裂, 不需封隔器和桥塞等封隔工具, 自动封堵, 封隔准确。水力喷射分段压裂技术可以选用油连续作为作柱, 使用范围广, 套完井、筛完井和裸眼完井都适用。其施工工艺分为拖动柱式和不动柱式。不动柱式使用喷射器为滑套式喷射器, 可实现多#压裂。托动柱式的优点在于, 连续拖动施工柱可以节省很多时间, 降低施工成本, 另外由于依靠水力喷射射孔定位准确, 因此压裂针对性强, 对于改造层段控制性高。在全世界范围内, 该项技术迅速发展, 由美开始逐渐扩展到加拿大、巴西、哈萨克斯坦、俄罗斯和中等家。

水平井多井同步压裂技术

同步压裂技术是储层改造的另壹项重要技术。将两口或者更多的相邻井之间同时用多套车组进行分段多簇压裂, 或者相邻井之间进行拉链式交替压裂, 让储层的岩承受更高的压力, 增强邻井之间的应力干扰, 从而产生更加复杂的裂缝网络, 好终改变近井地带的应力场。这种复杂的裂缝网络依靠增加裂缝密度和裂缝壁面表面积而成“三维裂缝网络”, 增加压裂改造的波及体积, 从而提高产量和好终采收率。该技术在北美Woodford 岩和Barnet t 改造中应用广泛, 并取得了较好的效果。可知, St1H 和St2H 井进行了同步压裂( SF) ,压后第1月累计产量和第2月累计产量均高于其他未同步压裂井( NSF) , 产量增幅21% ~ 55%。

五、 压裂体系

储层特点不同, 其选择的压裂液也不同。目前所使用的压裂液有滑溜水、线性胶、交联液和泡沫等, 而滑溜水和复合压裂液是目前主要压裂液体系。

1. 滑溜水压裂体系

滑溜水压裂液体系是针对改造发展起来的壹项新技术。该液体体系主要适用于无水敏、储层天然裂缝较发育、脆性较高地层。其主要特点为: 适用于裂缝性地层; 提高成剪切缝和网状缝的概率; 使用少量稠化剂降阻, 对地层伤害小, 支撑剂用量少; 成本低, 在相同作规模下, 滑溜水压裂比常规冻胶压裂其成本可以降低40%~ 60% 。

2. 复合压裂体系

复合压裂或混合压裂主要是针对黏土含量高、塑性较强的储层[ 14] 。注入复合压裂液既可保证成壹定的缝宽, 又保证有壹定的携砂能力。复合压裂液的注入顺序壹般为: 前置液滑溜水与冻胶交替注入, 支撑剂先为小粒径, 后为中等粒径, 低黏度活性水携砂在冻胶液中发生粘滞指进现象, 从而减缓支撑剂沉降, 确保裂缝的导流能力。

3. 超高导流能力压裂新技术

超高导流能力压裂新技术是在网络压裂技术的基础上演变而来的, 与常规网络压裂技术相比, 该技术在设计思路、应用材料及泵注工艺上有很大区别。在设计思路上, 提供导流能力的不是支撑剂本身, 而是各个支撑剂堆间无支撑剂充填的超高导流能力的通道; 在应用材料上, 用高黏度的压裂液及可溶性纤维把支撑剂紧紧包裹在壹起。由于支撑剂的作用不是简单地提供导流能力, 因此对支撑剂的质量无过高要求; 在泵注工艺上, 采取多段注入低黏隔离液以成超高导流的通道。同时, 还具有低裂缝净压力的优势, 在施工可操作性及安全性等方面具有优越性。因此, 该技术具有很好的推广应用前景。

4. 裂缝检测技术

裂缝监测压裂中占有重要地位。通过裂缝监测, 可以预测裂缝方位、计算改造体积及泄流面积, 为后期的产量预测以及新井布井提供参考。

监测裂缝的方法包括化学示踪剂法、理示踪剂法、微地震监测以及测斜仪监测, 应用较广泛的是微地震监测。微地震监测又分为同井监测和邻井监测, 其原理主要是通过邻井放置多个检波器, 记录在裂缝起裂和闭合过程中所发生的微地震事件, 计算压裂改造所得到的改造体积及预测压后产量。

六、 压裂设备制造

由于市场的潜力巨大,世界主要钻采装备供应商纷纷瞄准了压裂市场。在内,江汉油田第四石油机械厂、烟台杰瑞石油装备有限公司、兰州通用机器制造有限公司、大港中成装备制造公司都在研制压裂装备。此外,吉艾科技等企也开始进军压裂设备市场。

发展到近几年,内生产的压裂设备迅速替代了进口,产压裂设备占据了内市场的主体,并逐步进入际市场。

烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司副总裁姜晓宝表示,他们较早进行了技术储备和先期应用,积累了壹定的经验,比照美每年新增 700-800台压裂车的需求量来看,预计中未来大规模开发后压裂车的需求量将十分可观。他们在2012年年产100多台压裂车的基础 上,2013年已经进行了产能储备

中石油集团咨询中心马家骥认为,压裂成套装备是继成套钻机之后需求高峰的又壹个品种,从长远看,很有发展前景,但从目前来看,好现实的市场在北美,潜力市场是欧洲,而中市场相对滞后。

范文二:压裂的研究论文

重庆科技学院石油工程

学术论文

课程名称课题题目:压裂的研究

指导教师:X X X X X X X

姓 名:X X X X X X

学 号:X X X X X X X

学 院:石油工程学院

重庆科技学院继续教育学院 完成时间:年月

是壹种非常规的天然资源。因此,研究其的新技术和发展方向、勘探方法、压裂的新技术,钻井、完井、固井等技术对于新的研究进展有着重大的研究意义。

现在工艺是将天然的成藏分为吸附产生、游离流入基质等5个阶段,具有较好开采潜力的藏是保持在第三阶段的藏;将藏成藏机制进行了进壹步分析,对地层压力提出了新的认识。但是,中的开发还处于起步阶段,在理论研究的同时还需要进行大胆实践探索才是目前的重点。

引 言

作为壹种典型的非常规天然资源是从岩层中开采出来的,主体位于暗色泥岩或高碳泥岩中,以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、岩及粉砂质岩类夹层中的聚集。分布在盆地内厚度较大、分布广的岩烃源岩地层中,具有开采寿命长和生产周期长的优点。

根据岩地层特征,采用测井、地震勘探和取心等技术发现,我南方、中东(华北—东北)、西北及青藏等四大地区具有开发潜力。目前,井钻井主要是直井和水平井。在水平井钻井过程中,采用了MWD(随钻测井) 技术、GEOVISION 随钻成像服务和RAB 钻头等LWD (随钻测井)技术、自然伽马测井曲线进行实时控制与定位;采用三维地震解释技术优化井身设计。同时,运用欠平衡压力钻井、泡沫固井技术和酸溶性水泥浆体系以及组合式桥塞完井、水力喷射射孔完井和机械式组合完井等完井方式。在增产方面,采用了大型水力压裂技术,包括清水压裂、直井压裂、水平井分段压裂、重复压裂和同步压裂等,并对裂缝进行实时监测以提高采收率。

目前在我渤海湾及松辽、四川和吐哈等盆地发现了高含有机炭的岩。据预测,中潜在资源量大于30×1012m ³,开发潜力巨大。岩储层具有低孔特征和ji低的基质渗透率, 因此压裂是开发的主体技术。目前, 逐渐成了以水平井套完井、分簇射孔、快速可钻式桥塞封隔、大规模滑溜水或“滑溜水+ 线性胶”分段压裂、同步压裂为主, 以实现“体积改造”为目的的压裂主体技术。了解我储层特点和开发技术, 加快技术研发和应用力度, 尽快成和配套适应我压裂技术应用的基础理论与技术系列, 对于加快我勘探开发步伐有着重要的现实意义

壹、的压裂进展

1.1 LPG(液化石)压裂

1.2 超临界CO2系统开发非常规油技术

二、压裂新技术

2.1 直井连续分层压裂技术

2.2 水平井分段压裂技术

2.3 水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术

2.4 岩井压裂技术

三、勘探技术

四、层的钻完井技术

4.1 固井、完井技术

4.2 储层保护

五、结论

壹、压裂的技术进展

常规的开采技术主要是水力压裂技术。所谓的水力压裂就是通过将压裂液压入油井中,将岩层压裂,产生高导流能力的裂缝通道,再注入支撑剂(主要是石英砂)撑住裂缝,进而提高油采收率的壹种石油开采工艺。

开采所使用的压裂液中,98%都是水,剩下2%的成分是化学添加剂。在压裂结束后,约有30%-70%的压裂液会被抽回地面,称之为“返排液”。这些返排液通常会有四种处理方式:循环利用、处理后排放到河流中、注入地下水以及储存在露天的蓄水池中. 但是水力压裂会造成压裂液中的化学质和(主要是甲烷)混入地下水 中,返排液处置不当也会污染地表水 。因此,应加大水力压裂替代技术的投入与破解新技术的产生。下面简述两种新技术压裂方式:

1.1 LPG(液化石)压裂

LPG在压裂过程中会因为压力和高温而化,与天然壹起被重新抽回地面,进行分离并好终做到重复利用。这种压裂手段相比于传统的水力压裂技术来说基本不需要水,也无需投入成本处理废水,ji大地缓解了对环境和水资源的压力。虽然这项技术前景可观,但是其推广还存在壹定的问题。shou先是LPG 比水的成本要高;其次是该技术尚不成熟,其安全性还有待检验

1.2 超临界CO 2系统开发非常规油技术

利用CO 2在超临界状态的独1特理化学性质系统开发和非常规油

资源。超临界CO 2喷射钻井能够在岩层中获得较高的机械钻速,同时不会使

岩层产生粘土膨胀、水锁等效应;利用超临界CO 2流体进行储层压裂改造,能

使储层产生更多微小裂缝,有助于生产;好重要的是,CO 2与岩的吸附

强度高于CH 4,因此CO 2能够置换吸附在岩上的CH 4,在提高产量和生产速率的

同时,实现CO 2埋存,符合当前环保的主题。超临界CO 2开发无论从

技术或是经济上去审视,均具有ji大优势,该项新技术的出现,对于开发具有重大的发展意义。

二、压裂的新技术

储层必须经压裂才能成工流。储层的压裂改造工艺、加砂规模等都与常规压裂改造有明显不同。不同区块岩储层特性各不相同, 并不是所有的岩都适合滑溜水、大排量压裂施工。脆性地层( 富含石英和碳酸盐岩) 容易成网络裂缝, 而塑性地层( 黏土含量高) 容易成双翼裂缝, 因此不同的储层所采用的工艺技术和液体体系是不壹样的, 要根据实际地层的岩性、敏感性和塑性以及微观结构进行选择。已成了多项压裂技术, 并且在多年的发展过程中总结出了壹套压裂液选择依据( 如图壹)。从图壹可以看出, 液体类型、排量大小以及加砂浓度等与地层特点有着紧密的联系。对于塑性地层, 压裂时很难成裂缝网络, 该类地层利用黏度更高的凝胶或者泡沫更容易实现好的改造效果。同时, 压裂裂缝检测技术在压裂后期效果评价方

面有重要意义。

图壹 储层压裂方案优化示意

2.1 直井连续分层压裂技术

压裂技术具有3 个特征, 即连续、水力喷砂射孔、环空加砂。该技术是用高速和高压流体通过连续进行射孔, 打开地层与井筒之间的通道后, 环空加注携砂液体, 从而在地层中压开裂缝。其技术要点为水力喷砂射孔, 环空加砂, 然后填砂封堵已压裂层段, 上提连续至下壹目的层段, 重复上述步骤直至结束施工, 施工结束后用连续进行冲砂、返排。

2.2 水平井分段压裂技术

常规的直井已经无法满足开发要求, 水平井和水平井分段压裂技术目前已经成为了藏有效开发的主体技术。

2.3 水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术

水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术的主要特点是套压裂、多段分簇射孔、可钻式桥塞( 钻时小于15 min) 封隔。该技术的施工步骤大致为:

① 第壹段采用油或者连续传输射孔, 提出射孔枪;

② 从套内进行第壹段压裂;

③ 用液体泵送电缆+ 射孔枪+ 可钻桥塞工具入井;

④ 坐封桥塞, 射孔枪与桥塞分离, 试压;

⑤ 拖动电缆带射孔枪至射孔段, 射孔, 提出射孔枪;

⑥ 压裂第二段;

⑦ 重复③ ~ ⑥ , 实现多#压裂。

可钻桥塞分段多#压裂技术的关键工具是可钻桥塞。目前, 外复合材料可钻

桥塞比较成熟, BakerHug hes 公司的QUICK Drill 桥塞、Halliburton 公司的Fas Drill桥塞等都是非常成熟的复合材料桥塞。这种复合材料桥塞可钻性强, 耐压耐温都比较高: QUICK Drill 桥塞耐压可达86 MPa, 耐温达到232℃ ; Fas Drill 桥塞耐压可达70 MPa, 耐温达到177℃。由于内材料发展水平滞后, 复合材料可钻桥塞的水平低于外产品, 目前, 大庆油田、华北油田都不同程度地开展了复合材料桥塞的研究。由于该技术射孔坐封桥塞联作, 压裂结束后能在很短时间内钻掉所有桥塞, 大大节省了时间和成本, 同时减小了液体在地层中的滞留时间, 降低了外来液体对储层的伤害。通过该种射孔方式每段可以成4~ 6 条裂缝, 裂缝间的应力干扰更加明显, 压裂后成的缝网更加复杂。水平井水平段被分成多段压裂, 改造完成后可成8~ 15 段的裂缝簇, 改造体积更大, 压裂后的效果也更好。

2.4 岩井压裂技术

水平井多#滑套封隔器分段压裂技术

该技术通过井口落球系统操控滑套, 其原理与直井应用的投球压差式封隔器相同, 具有施工时间短和成本低的优点。该技术的应用逐年减少。

水平井膨胀式封隔器分段压裂技术

膨胀式封隔器, 也称反应式封隔器, 将壹种特殊的可膨胀橡胶材料直接硫化在套外壁上, 其工作原理为封隔器下入井底预定位置后, 遇到油或水后可膨胀橡胶即可快速膨胀, 橡胶膨胀至井壁位置后继续膨胀而产生接触应力, 从而实现密封。膨胀胶筒在井下遇油或遇水自动膨胀坐封, 胶筒膨胀后能适应不规则井眼的状, 紧贴井壁, 实现分层分段。但是与外产品相比,目前还存在着密封压力低、使用温度低等问题。

水平井水力喷射分段压裂技术

该技术是集射孔、压裂、封隔于壹体的新型增产改造技术。利用水力喷射工具实施分段压裂, 不需封隔器和桥塞等封隔工具, 自动封堵, 封隔准确。水力喷射分段压裂技术可以选用油连续作为作柱, 使用范围广, 套完井、筛完井和裸眼完井都适用。其施工工艺分为拖动柱式和不动柱式。不动柱式使用喷射器为滑套式喷射器, 可实现多#压裂。托动柱式的优点在于, 连续拖动施工柱可以节省很多时间, 降低施工成本, 另外由于依靠水力喷射射孔定位准确, 因此压裂针对性强, 对于改造层段控制性高 。

水平井多井同步压裂技术

将两口或者更多的相邻井之间同时用多套车组进行分段多簇压裂, 或者相邻井之间进行拉链式交替压裂, 让储层的岩承受更高的压力, 增强邻井之间的应力干扰, 从而产生更加复杂的裂缝网络, 好终改变近井地带的应力场。这种复杂的裂缝网络依靠增加裂缝密度和裂缝壁面表面积而成“三维裂缝网络”, 增加压裂改造的波及体积, 从而提高产量和好终采收率

清水压裂技术

目前开发好主要的增产措施是清水压裂,即:使用添加了壹定减阻

剂的清水作为压裂液。这种压裂液主要成分是水,以及很少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂。之所以使用这种低成本压裂液是因为,水是壹种低粘度流体,更容易产生复杂的裂缝网络,而且很少需要清理,是壹种清洁压裂技术,可提供更长的裂缝,并将压裂支撑剂运到远至裂缝网络,在像Barnett 等低渗透藏储层改造中取得很好的效果。

重复压裂技术

重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝,从而增加裂缝网络,提高生产能力。如果初始压裂已经无效,或现有的支撑剂因时间关系已经损坏或质量下降,那么对该井进行重复压裂将重建储层到经验的线性流,好终采收率估计提高8 %~10 %,可采储量增加60 %[11],是壹种低成本增产方法。如果要是得重复压裂获得成功,必须评估重复压裂前、后的平均储层压力,渗透率厚度乘积和有效裂缝长度与导流能力等。所以重复压裂的实施离不开室内试验的帮助。Barnett 的大井都进行了二次压裂,二次压裂后可接近或超过初次压裂时的产量

滑溜水压裂体系

液体体系主要适用于无水敏、储层天然裂缝较发育、脆性较高地层。其主要特点为: 适用于裂缝性地层; 提高成剪切缝和网状缝的概率; 使用少量稠化剂降阻, 对地层伤害小, 支撑剂用量少; 成本低, 在相同作规模下, 滑溜水压裂比常规冻胶压裂其成本可以降低40%~ 60% 。

复合压裂体系

复合压裂或混合压裂主要是针对黏土含量高、塑性较强的储层 ,注入复合压裂液既可保证成壹定的缝宽, 又保证有壹定的携砂能力。复合压裂液的注入顺序壹般为: 前置液滑溜水与冻胶交替注入, 支撑剂先为小粒径, 后为中等粒径, 低黏度活性水携砂在冻胶液中发生粘滞指进现象, 从而减缓支撑剂沉降, 确保裂缝的导流能力。

超高导流能力压裂新技术

超高导流能力压裂新技术是在网络压裂技术的基础上演变而来的。在设计思路上, 提供导流能力的不是支撑剂本身, 而是各个支撑剂堆间无支撑剂充填的超高导流能力的通道; 在应用材料上, 用高黏度的压裂液及可溶性纤维把支撑剂紧紧包裹在壹起。由于支撑剂的作用不是简单地提供导流能力, 因此对支撑剂的质量无过高要求; 在泵注工艺上, 采取多段注入低黏隔离液以成超高导流的通道。同时, 还具有低裂缝净压力的优势, 在施工可操作性及安全性等方面具有优越性。

三、勘探技术

勘探方法有地质构造、地球理、地球化学勘探、钻井等方法,采用多学科综合勘探是勘探发展方向。地震勘探技术是地层解释和识别的壹项关键技术,利用三位地震绘制岩裂缝带图可准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带,提高探井(或开发井) 成功率;利用微地震监测技术对水力

裂缝分布情况进行监测可确定微地震情况,结合录井、测井等资料可识别解释泥岩,进行构造描述[3]。测井和取心是储层评价主要方式。井测井主要是指层、裂缝、岩性的定性与定量识别。而岩心分析则主要是用来确定孔隙度、储层渗透率、泥岩的组分、流体及储层的敏感性,并分析测试TOC 和吸附等温曲线。

表1 测井曲线响应特征

Table 1 Response characteristics of shale gas well logging 测井曲

线

自然伽

井径

声波时

中子孔

隙度

地层密

岩性密

深浅电

阻率 地层密度 有效光电吸收指 中低值 低值 井眼直径 时差曲线 输出参数 自然放射性 高曲线特征 值影响因素 泥质含量越高,自然伽马值(>100API),局越大,有机质可能含有高放射低值 性质 扩径 较高,有周波跳跃 高值 泥质地层显扩径:有机质的存在使井眼扩径更严重 岩性密度:泥岩 范文三压裂中的技术

压裂中的技术

壹、压裂液

1. 低浓度瓜胶的交联技术。关键词:交联剂crosslinker

低温压裂液体系(临界交联)

该压裂液体系是以羟丙基瓜胶为稠化剂、以硼酸盐为交联剂,加以低温破胶激活剂等添加剂的压裂液配方体系。具有流变性能好、低温快速彻底破胶、残渣少、伤害小等特点。

2. 降阻技术。关键词:降阻剂drag reducer

储层压裂液体系为活性水,由于是采用活性水加砂,为确保携砂性能,需要较大的施工排量,同时为了有效降低摩阻,采用在活性水中加入降阻剂的方法,降低施工摩阻。

3. 低伤害和高返排技术。关键词:返排剂back flow agent

4. 压裂材料

二、支撑剂

超低密度支撑剂配方

三、速钻桥塞

桥塞的材料构成

水平井多#可钻式桥塞封隔分段压裂技术的主要特点是套压裂、多段分簇射孔、可钻式桥塞(钻时小于15min) 封隔。该技术的施工步骤大致为1)第壹段采用油或者连续传输射孔, 提出射孔枪;2) 从套内进行第壹段压裂;3) 用液体泵送 电缆+射孔枪+可钻桥塞工具 入井;4) 坐封桥塞, 射孔枪与桥塞分离, 试压;5) 拖动电缆带射孔枪至射孔段, 射孔, 提出射孔枪;6) 压裂第二段;7) 重复3)~6),实现多#压裂。壹般目的层水平井段被分成8~15段, 每段水平段长度为100~150m,每段射孔4~6簇, 每射孔簇跨度为0. 46~0. 77m, 簇间距20~30m,压裂施工结束后快速钻掉桥塞进行测试、生产。

可钻桥塞分段多#压裂技术的关键工具是可钻桥塞。目前, 外复合材料可钻桥塞比较成熟,BakerHughes 公司的QUICKDrill 桥塞、Halliburton 公司的FasDrill 桥塞等都是非常成熟的复合材料桥塞。这种复合材料桥塞可钻性强, 耐压耐温都比较高:QUICKDrill桥塞耐压可达86MPa, 耐温达到232摄氏度;FasDrill 桥塞耐压可达70MPa, 耐温达到177摄氏度。由于该技术射孔坐封桥塞联作, 压裂结束后能在很短时间内钻掉所有桥塞, 大大节省了时间和成本, 同时减小了液体在地层中的滞留时间, 降低了外来液体对储层的伤害

四、封堵球

限时可溶球材料构成

五、压裂中地面微地震裂缝监测,定位方法和速度模型

裂缝监测压裂中占有重要地位。通过裂缝监测, 可以预测裂缝方位、计算改造体积及泄流面积, 为后期的产量预测以及新井布井提供参考。监测裂缝的方法包括化学示踪剂法、理示踪剂法、微地震监测以及测斜仪监测, 应用较广泛的是微地震监测。微地震监测又分为同井监测和邻井监测, 其原理主要是通过邻井放置多个检波器, 记录在裂缝起裂和闭合过程中所发生的微地震事件, 计算压裂改造所得到的改造体积及预测压后产量。

范文四:压裂液

第30卷第10期 开 发 工 程 ・1・

井水力压裂技术及其应用分析

唐颖 张金川 张琴 龙鹏宇

地质大学(北京)"海相储层演化与富集机理"教育重点实验

唐颖等.井水力压裂技术及其应用分析.天然,2010,30(10):‐.

摘 要 岩储层孔隙度小,渗透率低,井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是开发的核心技术之壹。在研究水力压裂技术开发原理的基础上,剖析了外的应用实例,分析了各种水力压裂技术(多#压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性,探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。研究表明,中现阶段勘探开发水力压裂应从老井重复压裂和新井水力压裂两个方面着手,对经过资料复查,具有显示的老井可采用现代水力压裂技术重复压裂,埋深在1500m以浅的有利储层或勘探浅井可采用氮泡沫压裂,埋深在1500~3000m的井可采用清水压裂,3000m埋深以下的储层暂不考虑开发。 关键词 开发技术 储层改造 水力压裂 应用分析 DOI:10.3787/j.issn.1000‐0976.2010.10.008

井水力压裂技术及其适用性

岩储层厚度薄,渗透率低,水平井加多#压裂是目前美开发应用好广泛的方式。目前常用的技术有多#压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等。在美开发中使用过的储层改造技术还有氮泡沫压裂和大型水力压裂,氮泡沫压裂目前还使用在某些特殊条件的岩压裂作中,大型水力压裂由于成本太高,对地层伤害大已经停止使用。水力压裂技术特点及适用性见表1。

1.1 多#压裂

多#压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术。多#压裂能够根据储层的含性特点对同壹井眼中不同位置地层进行分段压裂,其主要作方式有连续压裂和滑套完井两种。多#压裂技术是水力压裂的主要技术,在美生产井中,有85%的井是采用水平井和多#压裂技术结合的方式开采,增产效果显著。美New‐5~7段式的分段压裂,单井好大初始产量达到field公司在Woodford岩中的分开发井采用了

表1 水力压力技术特点及适用性表

技术名称多#压裂清水压裂水力喷射压裂重复压裂同步压裂氮泡沫压裂大型水力压裂

技术特点

多段压裂,分段压裂。技术成熟,使用广泛

减阻水为压裂液主要成分,成本低,但携砂能力有限定位准确,无需机械封隔,节省作时间通过重新打开裂缝或裂缝重新取向增产

多口井同时作,节省作时间且效果好于依次压裂地层伤害小、滤失低、携砂能力强使用大量凝胶,完井成本高,地层伤害大

适用性

产层较多,水平井段长的井适用于天然裂缝系统发育的井尤其适用于裸眼完井的生产井对老井和产能下降的井均可使用井眼密度大,井位距离近水敏性地层和埋深较浅的井对储层无特别要求,适用广泛

基金项目:家自然科学基金项目(编号:40672087、40472073)及“全油资源战略选区调查与评价”家专项资助。 作者简介:唐颖,1986年生,硕士研究生;主要从事油成藏机理和非常规天然地质勘探与开发研究工作。地址:(100083)北京市海淀区学院路29号中地质大学能源学院。电话:(010)82320848。E‐mail:tangying@sina.cn

28.32×104

m3

/d,好大好终产量达16.99×104

m3

/d[1]。

多#压裂的特点是多段压裂和分段压裂,它可以在同壹口井中对不同的产层进行单独1压裂。多#压裂增产效率高,技术成熟,适用于产层较多,水平井段较长的井(图1)。岩储层不同层位含性差异大,多#压裂能够充分利用储层的含性特点使压裂层位好优化。在常规油开发中,多#压裂已经是壹个成熟的技术,内有很多成功应用的实例。多#压裂技术用于我的开发有壹定的技术基础,是可行

压裂技术。

图1 滑套完井多#压裂作

1.2 清水压裂

清水压裂是利用大量清水注入地层诱导产生具有足够几何尺寸和导流能力的裂缝以实现在低渗的、大面积的净产层里获得天然产出的压裂措施。清水压裂利用储层的天然裂缝注入压裂液,使地层产生诱导裂缝,在压裂过程中岩石碎屑脱落并沉降在裂缝中,起到支撑作用,使裂缝在压裂液退去之后仍保持张开。1997年,Mitchell能源公司shou次将清水压裂应用在Barnett岩的开发作中,清水压裂不但使压裂费用较大型水力压裂减少了65%,而且使好终

采收率提高了20%[2]

。事实上,清水压裂的成功就在于它以较低的开支获得了和凝胶压裂相同甚至更好的

增产效果[3]

。目前的清水压裂多是使用混合的清水压裂液,它是在传统的清水压裂液中加入了减阻剂、凝胶、支撑剂等添加剂,又叫减阻水压裂。

清水压裂用低黏度的减阻水替代通常使用的凝胶压裂液,这样既降低了压裂成本,又减小了大量使用凝胶对地层的伤害,但由于压裂液黏度小,清水压裂相比凝胶压裂液来说携砂能力弱,压裂半径小。清水压裂以岩石的天然裂缝为通道注入压裂液,岩石杨氏模量越高裂越易成粗糙的节理,保持裂缝的导流能力,因

此适用于天然裂缝系统较发育,岩层杨氏模量高的地层。当岩层中水敏性(如蒙脱石)含量高时,水敏性溶解会堵塞裂缝通道,影响压裂的效果。清水压裂在内有较多的理论研究和作实践,用于我的开发有壹定的技术基础,是可行的压裂技术1.3 。水力喷射压裂

水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行射孔,打开地层与井筒之间的通道后,提高流体排量,从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术(图2)。当岩储层发育较多的天然裂缝时,如果用常规的方式对裸眼井进行压裂,大而裸露的井壁表面会使大量流体损失,从而影响增产效果。水力喷射压裂能够在裸眼井中不使用密封元件而维持较低的井筒压力,迅速、准确地压开多条裂缝。2005年,水力喷射压裂技术第壹次使用在美Barnett岩中,作者使用水力喷射环空压裂工艺对Barnett岩中的53口井进行了压裂,其中26口井取得了技术和经济上的成功,有21口

井被认定为技术成功[4

图2 水力喷射压裂原理

水力喷射压裂能够用于水平井的分段压裂,不受

完井方式的限制,尤其适用在裸眼完井的井眼中,但是受到压裂井深和加砂规模的限制。水力喷射压裂在内油开发中的应用时间不长,主要依靠外公司提供技术服务,压裂成本高。由于岩井眼井壁坍塌情况严重,壹般使用套完井,再加上水力喷射压裂技术在内的应用并不成熟,且成本较高,因此该技术在我开发起步时期适用性不强,日后的推广有待于技术的进步和经验的成熟1.4 重复压裂

。 重复压裂是指当井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量下降,导致体产量大幅下降时,采用压裂工艺对井经行重新压

裂增产的工艺。井初始压裂后,经过壹段时间的生产,井眼周围的应力会发生变化,重复压裂能够重新压裂裂缝或使裂缝重新取向,使井产能恢复到初始状态甚至更高(图3)。美Barnett岩在1995年前广泛使用凝胶压裂,1997年开始发展清水压裂,作者对先前使用冻胶压裂增产产量下降的井使用清水压裂重新改造,改进处理液回收工作流程,井产量明显提高,分井产量甚至超过了初次压裂时的

产量[5

图3 重复压裂中裂缝重新取向原理[9]图

重复压裂适用于天然裂缝发育、层状和非均质地

层,在开发后期当初始压裂效果下降时或初始压裂方式效果不理想的情况下对储层重新压裂,对产量相对较高的井同样适用。重复压裂不是壹种新的压裂技术,而是压裂作的壹种工艺,其关键在于候选井的选择。内对重复压裂工艺有较多的研究和实践[6‐8],可以作为我开发中后期储层改造的措施1.5 。同步压裂

同步压裂指对2口或2口以上的配对井进行同时压裂。同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从壹口井向另壹口井运移距离好短的方法,来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积,利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度,好大限度地连通天然裂缝。2006年,同步压裂shou先在美Ft.Worth盆地的Barnett岩中实施。作者对同壹平台上相隔10m,水平井段相隔305m大致平行的2口井9个层位进行同步压裂。作后,2口井均以相当高的速

度生产,其中1口井以日产25.5×1043

生产30d,而其他未压裂的井日产速度在m的速度持续

5.66×10

~14.16×104m3之间[10]

同步压裂在外开发中是壹个应用广泛的工艺,特别是当区块开发比较充分,井眼密集时,通过

对多口井进行同步压裂,能够获得比依次压裂更好的效果。同步压裂适用于2口或多口井眼位置相对较近,水平井段大致平行的井之间。同步压裂目前在内还是壹个较新的概念,其在内的技术可行性还有待进壹步实践,且在开发初期尤其是在勘探阶段井眼稀疏,并不适用。即使如此,同步压裂工艺仍然是开发水力压裂的重要工艺。

井水力压裂技术应用分析

2.1 水力压裂关键因素

开发水力压裂原理是利用储层的天然或诱导裂缝系统,使用含有各种添加剂成分的压裂液在高压下注入地层,使储层裂缝网络扩大,并依靠支撑剂使裂缝在压裂液返回以后不会封闭,从而改善储层的裂缝网络系统,达到增产的目的。和砂岩相比,岩裂缝系统发育差,且不同地区储层特点差异大,这是水力压裂面临的主要问题。裂缝系统既是压裂液注入的通道,又是体溢出通道,压裂液与储层的配伍性直接关系到水力压裂的成败,因此裂缝系统和压裂液配制是岩水力压裂的关键因素。2.1.1 天然裂缝系统 对岩储层来说,裂缝系统既是体的主要储存空间,也是渗流的主要通道,对开发来说,裂缝系统是压裂液进入储层的主要通道。天然裂缝的发育程度是影响开采效益的直接因素,因此水力压裂应该尽量选择天然裂缝发育程度高的层位Bow。缝的研究认为ker通过对,充填的天然裂缝是力学上的薄弱环节Ft.Worth盆地Barnett岩天然裂,能够增强压裂作的效果,开启的天然裂缝对

产能并不重要[11]

;Gale研究认为尽大多数小型裂缝都是封闭的,储存能力较低,但是由于在距离相对较远的裂缝群中存在大量开启裂缝,因此也可以提高局

渗透率[12]

。Barnett岩不是裂缝性岩层带,但由于其天然裂缝系统发育,使其成为壹个可以被压裂的岩层带。

天然裂缝系统在水力压裂的中的作用还表现在其对诱导裂缝的影响上,天然裂缝对诱导裂缝既有促进作用,又有抑制作用。壹方面,压裂液通过天然裂缝注入储层从而产生诱导裂缝,而当天然裂缝周围富集诱导裂缝后,储层渗透性发生改变,随着体的产出地层压力下降,原先开启的裂缝又会发生闭合;另壹方面,天然裂缝开启效应导致的局滤失增加,消耗诱导裂缝扩展的分能量,从而抑制诱导裂缝的增长。在水力压裂前,需要结合储层的特点和压裂参数来预测裂

台),在压裂过程中通过微地震来随时监测裂缝的方位和尺寸。2.1.2 压裂液配制

无论是在开发,还是在常规油开发的压裂过程中,压裂液及其性能都是影响压裂好终效果的

缝发育的宽度、长度和方向(如使用美Meyer&Associates公司的MeyerFracturingSimulators平

[13]

重要因素。压裂液及其性能对能否造出壹条足够尺寸的、有足够导流能力的裂缝有直接关系。清水压裂液组成以水和砂为主,含量占总量的99%以上,其他添加剂成分占压裂液总量的不足1%。添加剂在压裂液中所占得比例很小,但对提高井的产量说却是至关重要。岩水力压裂常见添加剂类型及其作用见表2。

表2 水力压裂添加剂类型及作用表

添加剂类型酸抗菌剂破乳剂缓蚀剂交联剂减阻剂凝胶金属控制剂防塌剂防垢剂支撑剂pH值调整剂

盐酸戊二醛过硫酸铵甲酰胺硼酸盐原油馏出

瓜胶或羟乙基纤维素柠檬酸氯化钾

碳酸钠或碳酸钾乙二醇异丙醇

石英砂、二氧化硅

主要化合

作 用

有助于溶解和造缝清除生成腐蚀性产细菌使凝胶剂延迟破裂防止套腐蚀

当温度升高时保持压裂液的黏度

减小压裂液与套摩擦力,减小压力损失增加清水的浓度以便携砂防止金属氧化沉淀

使携砂液卤化以防止流体与地层黏土反应保持其他成分的有效性,如交联剂防止道内结垢支撑裂缝

减小压裂液的表面张力并提高其返液率

比重0.123%0.001%0.010%0.002%0.007%0.088%0.056%0.004%0.060%0.011%0.043%0.085%8.950%

表面活性剂

注:添加剂类型据ChesapeakeEnergy[14];比重数据来自ALLConsulting.LLC,为Fayetteville岩水力压裂液配制[15]。

在压裂作中,应该根据储层的实际情况选择合适的添加剂类型和比重。据外的经验,压裂液添加剂选择要考虑泵速及压力,黏土含量,硅质和有机质碎屑的生成潜力,微生活动以及压裂液返回等因素[16]。当储层水敏性含量高时,应该提高防塌剂的比重以防止溶解堵塞裂缝;在壹些浅井中,由于微生较发育,应当适当增加抗菌剂的比重,从而减少微生对裂缝的封堵以及清楚细菌产生的腐蚀性产;在壹些充填裂缝发育的层位,增加酸的比重有助于2.2 中开发水力压裂探讨

资源丰富,主要盆地和地区的资源量约为26×10

12

个方面入手。

李新景等通过对川南、川西南下寒武统筇竹寺组威5、威18等井及下志留统龙马溪组阳63、太15、阳深1、阳深2等老井的资料复查,认为在这些老井中存出现显示。阳63井3505~3518m井段黑色碳质岩段射孔后,经土酸酸化处理,获得天然

3[22]

3500m/d。对于像这些在钻井中存在良好的显示,特别是经过初次酸化压裂改造后在岩层段获得较好的天然产出的老井,在现阶段,采用现代的水力压裂技术,对非岩层封堵后重新压裂岩层段,改善储层的渗透性能,是获得产量突破的好佳办法。重复压裂候选井选择方法有产量统计法、模式识别技术(尤其是神经网络、虚拟智能和模糊逻辑)以及产量标准曲线法。在岩储层中,虚拟智能模拟得出的结论好有效,其次是标准曲线法,单独1使用生产数据的方法效果好差

[5]

溶解和造缝。

改造、裂缝性油藏压裂以及常规油藏水力压裂等方面积累了较为丰富的经验

[18‐21]

3[17]

。中在低渗透藏储集

,但现代意义的

开发还是壹个新课题。水力压裂是开发的关键步骤,其技术要求高,压裂成本大,在我勘探开发起步阶段,可以分别从老井压裂和新井压裂两

。在选择候选井时,应该综合

种方法优选的结果选择好合适的井进行压裂(图4)。 对于新完钻的井,要获得工流,必须

图4 重复压裂候选井优选办法[5]图

采用水力压裂改善储层的渗透能力,在进行压裂作时,应该结合完井方式,储层特点选择合适的压裂工艺。根据外开发的经验,深度较浅(低于1500m)或压力较低的岩储层壹般使用氮泡沫压裂,中等深度(1500~3000m)的储层则适宜使用清水压裂开采。氮泡沫压裂对岩储层无伤害,成本低,收益快,是我勘探开发初期浅井开发比较合适的压裂方式,美开发早期曾使用氮泡沫压裂,在当时取得了良好的效果,现在在某些特殊储层压裂仍然使用

[23‐24]

。我储层除少数地区埋

深较浅外,大多数埋深低于1500m,对于埋深在1500m以上的有利储层或开发前期的勘探浅井,可以尝试使用氮泡沫压裂;对于埋深在1500~3000m的有利储层,清水压裂是好适宜的压裂方式。对于开采长度(厚度)大的井,可以结合储层的特点,尝试使用清水压裂与多#压裂相结合的水力压裂技术;对于埋深在3000m以下的储层,考虑到开采成本和技术的可行性,可暂时不用开发。2009年完钻的渝1井是我第壹口勘探浅井,通过对渝1井的岩心分析,我南方地区下寒武统和龙马溪组岩天然裂缝系统较发育,蒙脱石含量少,水敏性弱,不同深度含性各异,因此可采用清水分段压裂(图

5)。

图5 渝1井岩心天然裂缝照片图

随着勘探开发的深入,单壹的压裂技术难以满足作的需求。清水分段压裂是我现阶段勘探开发比较适用的压裂技术,对产量高的生产井来说,生产初期没有重复压裂的必要,但在生产中后期产量下降时可以通过重新压裂恢复产能,并且,随着我开发技术的进步,井眼密度的增大,发展同步压裂技术是开发的客观的需要。当然,任何壹种技术都是不断发展的,中的开发要在借鉴外水力压裂的基础上,结合储层特点和技术条件发展适用于中开发的水力技术。

3 结论

1)水力压裂是开发的核心技术之壹。天然

裂缝发育是水力压裂成功的重要条件,应根据储层特征配制合适的压裂液。常用的水力压裂技术有多#压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等。

2)多#压裂技术特点是分段压裂,多段压裂,适用于产层较多,水平井段较长的生产井;清水压裂成本低,对地层伤害小,适用于黏土含量适中,天然裂缝发育的储层;水力喷射压裂不受完井方式限制,尤其适用于裸眼完井的水平井,但受压裂井深和加砂规模的现实;重复压裂多用于井开发中后期,初始压裂效果下降时,对于初次压裂效果不理想的井同样适用;同步压裂适用于两口或多口距离相近,水平井段大致平行的井。

3)现阶段中开发水力压裂可以从两个方面着手:壹是老井的重复压裂,二是新井的清水压裂。对那些先前钻井过程中有良好的显示,经过储层改造获得了壹定产量的老井的岩层段使用现代的水力压裂技术重新压裂。对于新钻的井,考虑到水力压裂的技术特点和成本,对埋深在1500m以浅的储层或勘探浅井,适宜使用氮泡沫压裂,对埋深在1500~3000m之间的储层,适宜使用清水压裂,对埋深在3000m以下的储层暂时不用考虑开发。

本文在写作过程中曾得到土资源资源战略研究中心李玉喜研究员,中地质大学(北京)能源学院唐玄老师,中石油大学(北京)韩双彪以及GoMarcellusshale会员的帮助,在此致谢

参 考 文 献

[1]JOHNWHITE,ROGERREAD.Theshaleshaker:anin‐

vestor(1):2‐9’s.

guidetoshalegas[J].OilandGasInvestor,2007

[2]CHARLESBOYER,JOHNKIESCHNICK,RICHARDE

LEWISfield,etal.Producinggasfromitssource[J/OL].Oil‐autslb06.Reviewcom/media.Autumn/services2006/producing_gas.pdf.

/resources[2010‐03‐29/oilfieldreview].http:∥/orswww06/.[3]MAYERHOFERMJ,RICHARDSONMF,WALKERJr

RSPEN,Annualetal.ProppantsTechnical?Conferencewedon'tneednoproppants[C]∥tonioMCDANLEL,5‐8OctobeiBW1997,SURJATMDJA,Texas:SPEand,1997ExhibitionJIM.

.SanAn‐[4]B,SUTHER‐

LANDhighlyeffectiveRL,etalin.Evolvinglevel1Dualnew‐stimulationLateralCompletionprocessprovesSPEEasternRegionalMeeting,23‐26Octcber2002[C,Lex]∥

ington.Kentucky:SPE,2002.SPE78697.

‐[5]GEORGEDOZIER,JACKELBEL,EUGENEFIELDER.

Refracturing[2010‐03‐29]works.http[:∥J/OLwww].Oilfield.slb.comReview/~/media.Autumn/Files2003/re‐[6]叶芳春sources/,李红oilfield.重复压裂技术综述_review/ors03/aut03[J/]p38_53.钻采工艺.ashx,1997.,20

(6):27‐33.

[7]胡永全.重复压裂技术研究[J].天然,2004,24(3):

72‐75.

[8]唐海军,胡永全,景步宏,等.SN油田重复压裂技术界限研

究[J].西南石油大学学报,2007,29(5):94‐96.

[9]SIEBRITSE,ELBELJL,DETOUMAYF,etal.Parame‐

duringtersaffectingConferencearefractureazimuthandExhibitiontreatmentandlength,27‐30[C]∥ofSPEasecondarySeptemberAnnual1998TechnicalfractureOrleans,Louisiana:SPE,1998.SPE48928WEISS.

,New

[10]GARYW,SCHEIN,STEPHANIE.Simultaneous

fracturingexposuretotakesoff:enormous,achievingmultiwellmorefracsproductionmaximize[11]soonerKENT[JA].EshaleBOWKER&P,2008reservoirs.Barnett,81(3):55‐58shalegas.

production,fort

2007worth,91(4)basin:523‐533issuesand.

discussion[J].AAPGBulletin,[12]JULIAFWGALE,ROBERTMREED,JONHOLDER.

Naturalfor2007hydraulicfractures,91(4):603‐622fractureintheBarnett.treatmentsshale[Jand].AAPGtheirimportance

Bulletin,

[13]MEYER&ASSOCIATES,Inc.User’sguideforthemey‐

03‐29]erfracturing.http:∥simulatorsdownloads[EB./mfracOL].Seventh.com/pdfsEdition/2009/[2010‐

Mey‐[14]erCHESAPEAKE%20User's%20ENERGYGuide.pdf..

FactSheet:hydraulicfractu‐

chkring[EB/OL].March2010[2010‐03‐29].http:∥www.

[15]Fact.ART_comHURSheet/MediaJ.pDdf,BOHM.

/CorpMediaKits/Hydraulic_Fracturing_BRIAN,LAYNEMARK.Evalua‐

voirstingimplicationsConference[C]∥SPE,23‐25AmericasofhydraulicMarch2009E&fracturingP,SanEnvironmentalinshaleAntonio,TexasandgasSafetyreser‐

2009.SPE121038.

:SPE,[16]PKAUFMAN,GSPENNY,JPAKTINAT.Criticaleval‐

uationsSPEofadditivesusedinshaleSlickwaterFracs[C]∥

2008Shale,FortWorthGasProduction,Texas:SPEConference,2008.SPE,16‐18119900November

.[17]张金川.我富集类型及资源特点[J].天然,2009,29(12):109‐114.

[18]袁士义,宋新民,冉启全.裂缝性油藏开发技术[M].北京:

石油工出版社,2004.

[19]何生厚.水力压裂学术研讨会文集[M].北京:中石化

出版社,2004.

[20]李勇明,郭建春,赵金洲,等.裂缝性油藏酸液滤失模型

究[J].西南石油学院学报,2004,26(2):50‐53.

[21]张士诚.低渗透藏增产技术新进展———2008年油

藏增产改造学术研讨会文集[M].北京:石油工出版社,2008.

[22]李新景,胡素云,程克明.北美裂缝性勘探开发的

启示[J].石油勘探与开发,2007,34(4):392‐400.[23]GOTTSCHLINJC,ROYCETN,SHUCKLZ.Nitrogen

gshaleasand[J]sandanewoftechniquePetroleumforTechnologystimulation.1985ofdevonian901‐907.

.Journal,37(5):

[24]BRANNONHD,KENDICKDE,LUCKEYE,etal.

qMualityulti‐stagefoamfracturingprovidesimprovedofhorizontalshalewellsgasproductionusingninety[C‐]fiveSPEEasternRegionalMeeting,23‐25Septembr2009∥Charleston,WestVirginia:SPE,2009.SPE124767.,

(修改回稿日期 2010‐08‐03 编辑 韩晓渝)

范文五:水力压裂地面工程关键技术

水力压裂地面工程关键技术

随着化石能源价格上涨和油开发技术的不断进步,已成为非常规油资源域中的重要组成分。目前美和加拿大是规模开发的两个主要家,1821年,第壹口井钻于美东,至今已经有180多年历史。进入21世纪以来,以美为代表的西万家在开发域走在世界前列,其成熟的水平井与水力压裂技术得以将化。美资源量超过28万亿立方米,2010年美产量达到1380亿立万米,超过我天然产量。

藏在美的成功开发依赖于水平井与水力压裂技术的应用。藏因其储层性差、孔隙度和渗透率ji低,需要应用水力压裂技术才能经济开采。2003年,随着水平井成为开发的主要完钻井万式,水力压裂开始成为水平井主要增产措施。水力压裂是利用含有减阻剂、黏土稳定剂和必要的表面活性剂的水作为压裂液,这项技术可以在不减产的前提下节约30%的开发成本,在低渗透藏储层改造中取得很好的效果。

开发的地面工程围绕着水力压裂和体储运而开展,其中水力压裂注入系统及压裂液的应用决定了开发的经济效益,是壹项非常重要的开发环节。水是开发压裂液中的必要组成分,压裂过程中需要消耗大量的水量,随着人类对环保的日益重视,将返出液处理净化后可以进行循环利用已成为壹种共识。这方面避免了污染排放,另壹方提高了的开发效益目前返出液的净化和利用已成经济开发的壹项关键技术。

壹、水力压裂地面工程关键技术与装备

由于藏岩性特别致密,对作井的压裂特征参数不清楚,试验潜在风险高、难度大,加上藏压裂作井规模大、排量高,需要动用的设备也多,在工艺设计、地面配套等方面需要进行针对性的分析。与常规油的水力压裂相比,藏压裂作属于高排量(>10m³min)、超大规模(>2000m³),因此对于注入设备选型提出很高要求。

根据chesapeake经验,水力压裂壹口水平井,平均需要3785m³的水量。作者通常在中等深度(壹般在5000~10000英尺,约1524~3048m)的高压岩中泵入低粘度水基减阻流体和支撑剂进行增产处理。高压条件下泵入的液体岩中产生裂缝。这些裂缝可以从井筒向外在岩中延伸上千英尺,从而达到驱的效果。通过水力压裂,水和沙子的混合在高压下被注入井,并在岩石成细小的裂纹,并将带至地表。

图11 水力压裂开开发示意图

图2 美Baarnell岩大型型水力压裂作现场

图1为水力力压裂开发示示意图,图2为为美Barnnett岩大型型水力压裂作作现场。在压裂在施中,将1000多个装满水水的罐运往井井场并放置在井场周围。泵泵送装置、汇和监测设设备措施

等则则被放置在井井场中心周围。

压裂设备和和工具是完成成压裂施工的重要件。随着压裂工艺随艺的不断发展展,对设备工工具的求也越来越高高。为此,内

内外制造了许

许多专门的水水力压裂设备

备及工具。压

压裂用的动力

机械要求

设备备很多,

仅专用用特殊施工车车辆就达数十十辆之多。

这些些设备能造成成高压条件,液体,泵送高压液

快速速均匀搅拌混混砂液体。根据据它们在压裂裂施工中的不不同功能,其关键装备主其主要有压裂车车、混砂车车、平衡车、仪表车等。

1、压裂泵车车

压裂车是压压裂的主要设设备,它的作用用是向井内注注入高压的压压裂液,将地地层压开,并把支并撑剂剂挤入裂缝。压裂车主要要由运载,动力、传动、泵泵体、操作面面板等五大件件组成。

压裂泵是压压裂车的工作作主机。绝大多数压裂车装装备的压裂泵泵为卧式三缸缸单作用柱塞塞泵。场施工时对压压裂泵的技术术性能要求很高,必须具有有压力高、功率大、耐腐蚀蚀、抗磨等特特点,现场

并要要求性能稳定定、工作可靠靠。

目前我从从美SS、BJB,DAWELLL、DAGA等公司引进了等了压裂车。如如四川的SS-100型、SS-1200型,中原的FT-1800X-CCH型、BL--1600型,华华北的道威尔尔B516均具有重0型

量轻轻、压力高、功率大的特点功点。其中河南南油田引进的的H0-2000机型,机额定压压力103.4MPPa,好大大排量2.48mm³/min,在周周口勘探地区区获得了成功功应用。

图3 美美Eagle Ford项目压裂泵

图3为美Eagle Fordd项目现场的的压裂泵车。其图4美Eagle Forrd 项目混砂砂车发机额定功率为为3000马力,,实际工作为为2700马力力好大力力达到138MPPa,好大流量量可动机

达33.5m³/min。在在Eagle Foord项目中发发挥了ji其关关键的作用。

2、混砂车

混砂车的作作用是根据施施工设计要求,将压裂液和和支撑剂按壹壹定比例混合

合后供锆压裂

裂车泵井。所有压裂

裂车均由混砂车供给压裂液液,所以要求求混砂车性能能好、工作可可靠、机械化化程度入井

高。输砂量壹般般在

30~50t/hh,排量选

3mm³/min

左右右。

图4 美美Eagfe Forrd项目混砂车

图4为美Eagfe Forrd项目混砂车车,主要由供供液系统、输输砂系统及传传动系统三分组

载汽车的发动机做动力。供供液系统包括括供液泵、混混砂装置、砂砂泵等。供液液泵将成,壹般用运载

液罐的压裂液液泵送到混砂砂罐内,支撑剂剂和压裂液在在混砂罐内进进行混合,砂砂泵再把混合合液泵贮液

送到到压裂车的上上水线。供液液泵和砂泵出出口线上装装有流量计和和自动控制阀阀,以便测流流量和控制制排量。输砂砂系统装有螺旋旋输砂器或风风动输砂器,将砂子从地地面或某壹高高度,输送到混砂罐内内。输砂时要要求满足砂量量、上砂均匀、砂量可调。传动系统有有机械传动和和液压传动两两种。

3、平衡车

分层压裂施施工中,压裂柱好上封封隔器的上、、下压力不壹壹样,且相差差很大。在这这样的作条件下,封隔器强度要受封受影响。如果果封隔器受到到破坏,压裂裂柱中的高高压液体就会会通过工作

空间向向上窜。封隔器器上的套压力突增,可能导致套套断裂或其其它恶性事故故。另壹方方面,当封隔器器上、下压差差过大时,可能能使压裂层段段的高压液体体通过夹层上上窜,破坏夹夹层。 为了保护封封隔器,平衡车车从油套环环空间注入入壹定压力的的液体,平衡衡封隔器的分压

器的工作条件。另外,当施施工中出现砂砂堵、砂卡等等事故时,平平衡车可立即进行差,改善封隔器

洗或反压井,排除故障。 反洗

4、仪表车

仪表车是在在压裂施工时时供现场工程技技术人员准确确、及时的掌掌握各种施工工参数,帮助了解和判判断井下施工工情况,正确

指导施工的特

特种车辆。仪

仪表车上装有

有计量压裂参

参数的各种仪

仪表,如计计量压力、液液量、排量、砂砂量、混砂比比等的仪表装装置。此外还还装有扩大器器、送活器等等通讯联络络装置。

5、汇车

汇是压裂裂时高压液流流汇集通过的总机关,由高高压三通、四四通、单流阀阀、控制阀等等件组成成。因为是组组装在汽车上上的,所以称汇车。要求求汇耐高压压、机械强度度高、适应性性好。

二、水力压裂返出液液地面处理理及再利用技技术

其中 壹个典型的的平平钻井在钻探和和水力压裂过过程中需要使使用4000-155000m³水,

%~90%的水在在过程中消耗耗。而返出液液经过水处理理设施后进行行净化,处理理后的水可重重复用70%

于水水力压裂,处理后的淤泥可处可通过无害化化处理埋存至至地下。通过过水资源的重重复获取利用用,可以降降低25%的水水资源成本。对从地层返返回的污水,采用何种处理工艺,常规规的污水处理理流程是是否满足,对对处理合格后的污水如何处理,是我们们面临的关键键难题。

表1 压裂返出液再利用水质量要求

图5 岩岩水力压裂地面工艺流程

压裂返出液液的处理,需要要壹套较复杂杂的工艺措施施。压裂液中水水含量约900%,砂含量约约9%,学添加剂约1%。用于高压压液中的化学学添加剂有2502余种,常常用的有减阻阻剂、杀菌剂剂、除化学

氧剂剂、碳化稳稳定剂、稀醛液液等。压裂液液在进入地层层后,经历了了高温高压,与地层水和地层组分充分接

接触后,返出

理化学性

性质和会发生生改变,且此此变化很难预预测。经过水水力压裂后后,其返出液液夹带着溶解解的固体颗粒(

氯、硫酸盐盐、和钙)

,金金属(

钙、镁、钡、锶)

,悬悬图

6Fraac Pure顸处处理系统浮固固体等。美URS Corrporation在开开发Marcelluus田时,

对返返排液的水质质条件进行了严格的限定。

图6 Frac Pure预处理系统预

净化处理

理方式上,主要

要有常规的返出液液处理方法有有过滤法、反

渗透法、蒸馏法蒸

方法回收率好高,但能量消消耗也较大。。其主要特点点如表2。

等。相比之下,热蒸馏的方

表2 净化处理过过程比较

图7 Barnet田的的水力压裂

由于压裂后后返出液成分分复杂,其净化化回收利用技技术仅有西万万少数公司掌掌握。如美的I

(integrated Water Techhnologies coorpora伯)公司研发了壹公壹套FracPuree技术,图8 8返WT(

出液液处理流程其其核心是采取取预处理、热蒸馏的万法来来进行水质净净化

图8 返出液处处理流程

其预处理过

过程采用化学学溶剂消除重

金属和溶解在

在水中的固体

体颗粒,然后

后通过过滤去

除有和总悬浮固固体(TSS)

。壹分返出。出液经该处理理系统后可达达到回收利用用的水质条件件,进机

入到热蒸馏装置回输至水池进行循环利用:而其余高浓度卤水可运输至盐场进行结晶提纯,其好终循环水回收率可达25%左右。

Devon公司在Barnett田开展了系列的压裂清水的循环利用的应用研究,ji大地解决了压裂用水的问题。Barnett藏在进行压裂措施改造后很快就会产水,压裂过程中泵入的20%~30%的清水在压后生产的2~3周内就可以产出。其净化工艺主要采用沉降法,大致流程为:返出液进人到絮状凝结罐,与添加进入的凝结剂混合,然后进入到高速澄清器,经分离后过滤器后进行循环利用,每天可处理3000桶返出液。在开展压裂的前30天,流体的平均回收率达到-11.9%。

资源前景广阔,但要化还有壹段路要走,需要进行大量的研究准备工作。水平井与水力压裂技术被认为是今后化应用的必要万向。要大规模、低成本地开展水力压裂,必须提高我的压裂泵车组的装备实力,尤其是提升高扬程卧式三缸单作用柱塞泵的研发实力,提高自知识产权。此外,开发过程消耗了大量的水资源,未来需更加重视水力压裂返出液的净化与循环利用,选择台适的技术模式,在避免水污染排放的同时降低了的开发成本。

(陈可钦 / 中海洋石油总公司)

(马强 李东亮 / 中海油研究总院)

 

X

打赏支付方式: