水平井分段压裂技术现状及对策

关于水平井分段压裂技术现状及对策第1页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三汇报提纲一、技术发展现状二、主要技术问题三、下步工作建议第2页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三一、技术发展现状经过30年的发展，国外已形成较为完善的不同完井条件下的水平井分段压裂改造技术；国内水平井压裂改造技术专项研究是近几年的事，主要以试验为主；目前我们与国外在水平井压裂工程技术各个方面都存在一定差距，尤其是在工具方面；总体技术不配套、不完善，需要进一步攻关与试验。第3页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三序号水平井分段压裂主体技术国外中石油中石化1裸眼封隔器+滑套分段压裂技术2泵送可钻式桥塞分段压裂技术3管内封隔器分段压裂技术4封隔器双封单压分段压裂技术5水力喷砂分段压裂技术一、技术发展现状第4页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三②斯伦贝榭StageFRAC多级封隔器压裂技术①贝克休斯Frac-point裸眼压裂技术Frac-Point™封隔器系统③PackerPlus’sStackFRAC分段压裂技术1.1裸眼封隔器+滑套分段压裂技术●技术特点液压座封封隔器不动管柱,投球打开滑套分压各段兼做压裂管柱与生产管柱施工快捷●技术能力7″×41/2″工具体系25级95/8″×51/2″工具体系30级封隔器耐压差:70.0MPa封隔器耐温：176℃●适用范围41/2″-95/8″井眼●局限性裂缝起裂位置无法控制⑴液压座封裸眼封隔器+滑套分段压裂技术第5页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三●案例:现场压裂24段（2009.10，NorthDakota）☆造斜点：2968.0m，井深：6100.0m，井眼直径5.75″）☆平均排量4.2m3/min，施工时间25.75小时☆压裂液：6435.2m3☆支撑剂：1542.2t1.1裸眼封隔器+滑套分段压裂技术第6页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三●技术特点遇油膨胀座封，封隔环空隔离系统无需机械操作地面投球打开滑套施工快捷●技术能力封隔器耐压差：70.0MPa封隔器耐温：204℃●适用范围41/2″和51/2″两种，分别用于61/8-61/4″和81/8-81/4″裸眼井●局限性封隔器膨胀时间长（7-10天）封隔器无法解封膨胀封隔器滑套机构哈里伯顿遇油膨胀封隔器压裂技术1.1裸眼封隔器+滑套分段压裂技术⑵遇油膨胀封隔器+滑套分段压裂技术第7页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三●主要用于美国、加拿大、墨西哥、中国、中东●＞7500套压裂滑套●＞5500套裸眼封隔器●＞2500套遇油/遇水膨胀封隔器1.1裸眼封隔器+滑套分段压裂技术第8页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三1.2泵送可钻式桥塞分段压裂技术

●技术特点节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）可进行大排量施工分压段数不受限制压裂后可快速钻掉，易排出（<10min钻掉，常规铸铁>4h）●技术能力桥塞耐压差86.0MPa，耐温232℃施工排量与规模依据需要而定●适用范围适用于多种套管尺寸（31/2″、41/2″、51/2″、7″)●局限性对套管和套管头抗压要求高对电引爆座封等配套技术要求高第9页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三从环空注入反洗井,提供干净井筒投小球、座封、打掉球座，压裂下段投中球、开滑套甲、密封下段、压中段投大球、开滑套乙、密封中部、压上段开井排液、生产1.3管内封隔器分段压裂技术●技术特点不动管柱，投球打开滑套分压各段滚珠引鞋与旋转扶正器确保起下顺利与居中施工快捷●技术能力51/2″套管分压5数封隔器耐温120℃，耐压差50MPa●适用范围51/2″套管完井第10页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三1.4双封单压分段压裂技术●技术特点封隔器外径上大、下小（下小于105mm）卡距设置返循环通道喷砂口距胶筒距离小(仅200mm)，预防沉砂设计有液压安全接头，可投球打压丢手工具串留有标准内通道，便于后续打捞●技术能力单趟管柱压裂可以压裂8段，最大加砂规模达到145m3工艺管柱耐温100℃、耐压70MPa●适用范围适用51/2″套管完井●局限性拖动管柱,施工周期长不适合气井

一次性射开所有待改造层段，压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱，采用上提的方式，一趟管柱完成各层的压裂。

第11页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三⑴常规管柱拖动式水力喷砂压裂技术工具串：引鞋+筛管+下扶正器+单流阀+喷枪+上扶正器

用油管或连续油管下入带喷枪的工具串，在完成一段水力喷砂压裂后，放喷压井后拖动管柱到下一井段进行施工。

1.5水力喷砂分段压裂技术●技术特点井下工具简单，长度短工具外径小有反洗通道砂卡管柱几率小●技术能力一趟管柱嘴加砂30-50m3工艺管柱耐温120℃、耐压50MPa●适用范围4″、51/2″、7″套管、裸眼或筛管完井井深4000m以内●局限性一趟管柱施工段数2-3段施工周期长第12页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三Halliburton’sCobraMaxH

●技术特点连续油管喷砂射孔，环空加砂压裂砂塞留置，封堵已压井段连续油管兼做冲砂洗井管柱施工安全●技术能力分压段数可依据需要可进行大排量施工●适用范围41/2″、51/2″、7″套管完井●局限性对套管和套管头抗压以及井场道路要求高要求配套带压作业井口⑵连续油管拖动水力喷砂分段压裂技术1.5水力喷砂分段压裂技术第13页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三●FortWorth盆地页岩气井连续油管拖动水力喷砂分段压裂实例★斜深2755m,垂深1696m,水平井段长度878m,4.5″套管完井★压裂段数43段,每段裂缝间距15m-18m★每段加砂量43.1t,施工排量2.2m3/min1.5水力喷砂分段压裂技术第14页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三⑶不动管柱式水力喷砂压裂技术

将带滑套的水力喷砂压裂工具一次性下井，第一段施工结束等裂缝闭合后，从井口旋塞阀投球，待球落座后，打开套放闸门，压裂第二段。依次压裂待压井段。●技术特点不动管柱工具外径小有反洗通道●技术能力不动管柱分压4段，与拖动相结合压裂4-5段工艺管柱耐温120℃、耐压50MPa●适用范围51/2″、7″套管裸眼或筛管完井井深4000m以内●局限性井口施工压力高深井受限1.5水力喷砂分段压裂技术第15页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三

国内应用150口井以上，最大井深4400m，单段最大加砂规模50.0m3。1.5水力喷砂分段压裂技术第16页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三名称分压段数（段）工具耐压差（MPa）工具耐温（℃）国外中石油中石化国外中石油中石化国外中石油中石化裸眼封隔器+滑套分段压裂技术2410/7050/204120/泵送可钻式桥塞分段压裂技术不限//86//232//套管射孔管内封隔器分段压裂技术/5/50/120封隔器双封单压分段压裂技术/8/70100水力喷砂压裂技术/4-54-5505050120120120一、技术发展现状第17页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三２.水平井分段压裂设计软件应用情况软件名称公司名称主要功能压裂模拟自动设计小型压裂压裂防砂模拟酸化压裂模拟产能预测净现值优化StimplanNSIFracproPTPinnacleMFracMeyerFracCADESchlumbergerGohferLabMarathon一、技术发展现状第18页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂缝测试技术

3.1井下微地震波测试技术一、技术发展现状水平井微地震测试图象第19页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂缝测试技术3.2水力裂缝测斜仪测试技术一、技术发展现状第20页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂缝测试技术3.3零污染示踪剂测试技术一、技术发展现状第21页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂缝测试技术3.4连续油管测井温技术

一、技术发展现状第22页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三近年来，国内在水平井压裂改造方面进行了一些有益的探索，开展了机械封隔、水力喷射、限流等分段压裂工艺现场试验，为今后发展积累了宝贵的经验。但在基础研究、水力裂缝优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水力裂缝动态监测等方面与生产实际需求还有巨大差距，主体技术尚未形成，整体技术远未配套，与国际先进水平的差距进一步加大，我们应全方位地开展技术引进、技术攻关、技术试验与推广。二、主要技术问题第23页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三酸压酸化水力压裂总数723823752●中石化水平井加砂压裂改造井数少，截止2010年10月，水平井加砂压裂仅40口井左右。油田改造井数改造方式胜利6加砂压裂西南4加砂压裂华北12加砂压裂中原10加砂压裂江汉32口酸化河南4加砂压裂江苏54口酸压西北68酸压合计112二、主要技术问题1.技术发展无法满足技术需求第24页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三名称国外中石油中石化应用单位贝克休斯、斯伦贝榭、哈里伯顿

川庆钻探工程公司工程院技术指标24段、70MPa，204℃10段、50MPa,120℃正在研制技术特点定点压裂，球及座可钻，下工具开关滑套；压裂完井一体化管柱工具和国外类似工具和国外类似技术对比段数多，耐温、耐压高工具系列化程度高段数少，耐压、耐温低；工具缺乏系列化室内研究2.主体技术尚未形成2.1裸眼封隔器+滑套连续性分段压裂能力弱二、主要技术问题第25页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三名称国外中石油中石化应用单位哈里伯顿、BJ西南油气田胜利油田技术指标150℃；深度3000m；

油管直径60.3mm；施工层数43层油管直径50.8mm，深度1105m，施工层数3层试验技术特点连续油管射孔，套管压裂技术;填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间连续油管射孔，套管压裂技术;填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间

/技术对比

工具先进，性能好，相关配套设备齐全工具性能有待提高，配套设备不齐全缺乏工具与装备有专业化的服务队伍专业队伍较少缺乏设备、专业队伍2.2连续油管水力喷砂射孔环空加砂压裂技术未配套二、主要技术问题2.主体技术尚未形成第26页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三名称国外中石油中石化应用单位BJ、哈里伯顿西南油气田2009年11月引进技术进行了6段试验工程院、江汉井下技术指标桥塞耐压86MPa，耐温232℃，施工层数不限

/正在研制技术特点连续压裂，一次钻塞，合层投产；易钻桥塞钻除时间短

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技术对比工具系列化没有相关工具没有相关工具2.3泵送可钻式桥塞分段压裂技术研究刚起步二、主要技术问题2.主体技术尚未形成第27页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三名称国外中石油中石化应用单位哈里伯顿长庆油田、廊坊分院工程院技术指标耐温120℃，耐压差50MPa，单喷嘴过砂量20-30m3耐温120℃，耐压差50MPa，单喷嘴过砂量5-10m3

耐温120℃，耐压差50MPa，单喷嘴过砂量5-10m3

技术特点管柱简单，定点压裂，施工安全管柱简单，定点压裂，施工安全管柱简单，定点压裂，施工安全技术对比工具系列化工具系列化工具系列化2.4水力喷射压裂喷嘴耐磨能力差，加砂规模受限二、主要技术问题2.主体技术尚未形成第28页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三①水平井水力裂缝优化设计技术②水平井井下压裂管柱及工具③水平井连续油管作业技术④水平井水力裂缝监测技术⑤水平井压后压力测试与解释3.水平井分段压裂配套技术研究不够二、主要技术问题第29页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三上述差距仅仅是表面现象，其实质反映的是我国基础工业（包括高新材料、精工制造等）的差距，同时也折射出我们科技攻关工作中的不足。我们应整体规划，分步实施，优化资源，贴近生产，满足需求，超前储备，迎头赶上，努力形成有自主知识产权的配套技术。三、下步工作建议第30页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三顺序主体分段压裂技术备注优先发展套管射孔管内封隔器分段压裂技术改进完善封隔器双封单压分段压裂技术改进完善水力喷砂分段压裂技术改进完善同步攻关封隔器+滑套封分段压裂技术攻关研究泵送可钻式桥塞分段压裂技术攻关研究1.加快形成主体技术三、下步工作建议第31页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三压裂工具封隔器+滑套耐磨喷嘴连续油管作业井口与保护装置易钻桥塞1.加快形成主体技术三、下步工作建议第32页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三序号主体分段压裂技术“十二五”前三年“十二五”后二年1管内封隔器分段压裂技术51/2″套管分压6段51/2″套管分压8段2水力喷砂分段压裂技术51/2″井眼分压6段51/2″井眼分压10段3连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术压裂井口、连续油管保护装置配套，现场试验达到工业化应用水平4封隔器+滑套分段压裂技术6″裸眼分压大于7段6″裸眼分压大于10段5泵送可钻式桥塞分段压裂技术可钻式桥塞定型、耐温120℃,耐压差35MPa达到工业化应用水平1.加快形成主体技术三、下步工作建议第33页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三①水平井水力裂缝起裂与延伸机理研究2.加大科技攻关力度σV

σh—minσH—maxσZ

β井筒方位角

三、下步工作建议第34页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三②水平井井眼与完井方式优化设计技术直井水平井纵向缝水平井横向缝2.加大科技攻关力度三、下步工作建议第35页，讲稿共42页，2023年5月2日，星期三③水平井同步压裂技术●两口以上水平井沿最小主地应力方位平行钻进●同时进行压裂