压裂裂缝延伸控制技术

压裂裂缝延伸控制技术 压裂过程中裂缝延伸形态 重复 压裂过程中裂缝形态 原缝张开 新缝张开 单一的原缝重复张开 缝长缝宽等参数变化 平面上裂缝方向发生转向 裂缝的倾角发生变化 纵向上中低渗透层压开新缝 裂缝方向与最小主应力方向垂直 ,一定净压力下纵向上高渗层及最小主应力相对小的层先张开 首次压裂 提高砂比砂量 堵老缝造新缝 裂缝延伸控制技术思路 裂缝延伸控制技术可以分成两个方面： 一种是促进主裂缝的延伸 。 同粒径段塞技术则是 利用其本身的高导流能力构造好的主裂缝 ， 从而使次要裂缝不再延伸 。 一种是抑制主裂缝的进一步延伸 ,利用可降解的裂缝延伸抑制剂主要是 暂堵主裂缝 ， 抑制高导流能力裂缝进一步延伸 ,从而压开新缝 延伸成为新的油流通道 。 停泵同粒径段塞技术 操作方式 : 在主压裂前根据小型压裂的分析结果，设计 一定砂比的支撑剂段塞 去处理近井地带问题，停泵分析段塞进入地层后的曲线变化，根据结果决定是否进一步处理。 要解决的问题 :多裂缝 ， 弯曲摩阻 ,较高的岩石模量等造成的压裂施工困难 一般方法 :提高前置液量、增大压裂液粘度、粉陶段塞技术等方法 停泵同粒径段塞 : 是指与主压裂具有相同粒径段塞（ 20/40为处理近井 多裂缝，弯曲摩阻 的主要手段。 同粒径段塞理论依据 延伸方向接近于垂直最小主应力方向的裂缝的最容易开启，因此更容易被支撑剂填充。停泵等裂缝闭合后重新启泵，支撑剂填充多的裂缝由于导流能力高于其它裂缝，在重新开启时首先张开，而其它裂缝不会再张开，通过这种方式促进主裂缝的延伸，保证足够的缝宽。 由于该技术必须保证主裂缝的导流能力，因此必须采用较大粒径的支撑剂作为段塞。 缝平均缝宽 发生砂堵时，砂比与裂缝的缝宽并不是线性关系，而是存在临界值的关系，它的存在意味着： 如果通过某种技术使裂缝平均缝宽超过该临界值，砂比可以大幅度提高，甚至成倍的提高。这一点在多裂缝储层更加明显。 砂 比 （ 桥桥堵发生在 W/实际统计 桥堵发生在 W/实验室结果 2 生桥堵时砂比与缝宽的对比关系 典型案例 多裂缝储层的压裂 腰英台油田应当属于国内近几年发现的典型的 低渗透裂缝性油气藏 ， 其地质条件的特殊性给压裂改造带来了一定的难度 ，地质条件的特殊性主要表现： 压裂主要难点： 天然裂缝发育 ， 压裂液滤失大 ， 易脱砂 以至压裂失败； 由于储层物性差 ， 造缝困难 ， 提高裂缝的导流能力有一定难度； 压裂规律不好确定 ， 给整体压裂改造带来一定的难度 。 由于该区块地质构造特点 ， 导致加砂难度大 ， 加砂规模小 ，砂比低 。 在采用该技术之前 ， 该区块采用过 提高前置液量 、 增大压裂液粘度 、 粉陶段塞技术等方法效果都不理想 ， 最高混砂比在25%左右 。 一般加砂 7 部分井最高混砂比不超过 10% 通过同粒径段塞技术后，该井平均混砂比26% 最高混砂比 40%（ 7 最低混砂比 12% 加砂 低渗气藏的压裂 大 49井鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡东段塔巴庙低幅鼻状构造带上的一口探井 ,渗透率 10孔隙度 属低渗油气藏 。 该区块 裂缝延伸较难 ， 即使冻胶不加砂注入 ， 压力仍然一直攀升 。 变排量分析结果表明近井地带摩阻与排量指数关系约为 1。 该区块 高砂比加砂较难 ， 最高砂比 一般在 33%左右 ， 部分井可以提高到 40%。 采用同粒径段塞技术后 ， 最高砂比提到 52%。 地层压力等值线 新的转向裂缝 旧裂缝 油井 地层压力等值线新的转向裂缝油井对裂缝方向的控制 裂缝转向平面示意图 旧裂缝 油井 地层压力等值线 新的转向裂缝 d 地层压力等值线 对裂缝方向的控制 裂缝转向剖面示意图 应力变化值与新裂缝产生附加条件 A B C D E F 07 隙弹性重复压裂新的造缝方向 A: 不形成方向变化 B：堵老缝，原生裂缝发育或采用特殊工艺 C： 堵老缝 （同时）开启堵老缝 F：近 90度垂直缝 同一条件下 :渗透率、弹性模量、围压、孔隙弹性系数等储层岩石 性质。 纵向上中低渗透层压开新缝 地应力条件 暂堵滤饼所引起的静压力提高值大于不同渗透层的纵向上最小主应力差值或渗透率的反转 渗透率差异 地应力差异 压裂裂缝控制剂 对裂缝方向的控制 对支撑剂铺置方向的控制 对有效缝长的控制 在同层中堵老缝 ,造新缝 在套变井 落物井上的应用 转向控制技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝端部或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，使后续工作液不能向裂缝和高渗透带进入，从而压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生和支撑剂的铺置发生变化。 产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。 控制机理 转向剂样品 编号 控制剂在压裂液中溶解性 : 控制时间范围： 1 4小时 3 0 小 号 转 向 剂 溶 解 曲 线0204060801001200 （ h ）%水10% 大 号 转 向 剂 溶 解 曲 线0204060801001200 （ h ）%水10%小号转向剂溶解曲线0204060801001200 （ h ）%水10%大号转向剂溶解曲线0204060801001200 时 间 （ h ）%水10%小号转向剂溶解曲线0204060801001200 10 20 30 40 50 60时间（ m i n ）%水10%解曲线0204060801001200 平流泵 中间容器 烧杯 砂段 药剂 顶替液 天平 一级压力传感 二级压力传感 三级压力传感 恒温箱 控制剂主要性能 承受压力： 10 85技术特点 在地层可以形成滤饼 很好的封堵率 所需的压力和封堵时间，可以通过应用量剂大小 在压裂液中可以完全溶解 内含含 利于返排 投入方法简单，不会给压裂工艺带来新的负担。 高强度 很高的承压能力 控制压裂裂缝平面转向技术在中原油田、大庆油田、吉林油田进行了 20多口井施工实验 ，从压力变化、产量变化并参考微地震测试结果分析，转向压裂效果是令人鼓舞的。 现场试验：对裂缝方向的控制 110次压裂 ,前三次无效 ,本次压裂日增液 增油 与其出产水平相当 . 朝 1109兆帕：第二次压力 35兆帕，相对第一次压裂，压力有明显增高 ,微地震方位由 中原油田采油二厂卫 357井转向压裂 砂层厚度声波时差 孔隙度含油饱和度 综 合m s / m % % 解 释砂三中3 44 48 干层砂三中3 45 2 层砂三中3 46 3 232 层砂三中3 47 4 238 层砂三中4 50 16 干层砂三中4 51 7 层砂三中4 52 2 层砂三中4 53 0 层砂三中4 54 3644 3645 1 16 层砂三中4 55 5 237 8 油层砂三中4 56 8 层砂三中4 57 4 层孔数以上 2层 已射待压裂层位 层号井 段m压裂同时进行了微地震监测 ,以判断该井在压裂转向施工过程中是否出现转向 ,是否出现新缝 57井 2004年 8月 12日压裂 。 首先监测了前置压裂 ，该压裂的目的是打开老缝 。 加入暂堵剂堵住老缝后 ， 再次压裂 ，以图压开新缝 . 卫 3 5 7 施 工 曲 线010203040506070809010014:08:56 14:25:35 14:42:15 14:58:55 15:15:35 15:32:15 15:48:55 16:05:35 16:22:15油 压 , ( 0 - 1 0 0 ) M P , ( 0 - 1 0 0 ) M P , ( 0 - 1 0 ) m 3 / m i , ( 0 - 2 0 0 0 ) k g / m 3液 量 , ( 0 - 3 0 0 ) m 3沙三中3 沙三中4 测试过程 1 小型压裂，测原缝 2停泵 30分钟 3 停泵时连入加控制剂管线 4 正式压裂阶段，测新缝 井名 层 方位 ( 度 ) 长度 ( 米 ) 高度 ( 米 ) 倾角 ( 度 ) 倾向上层 前置 - 6 8 . 9 3 3 9 6 . 5 7 . 2 23 东北砂三中3 再次 - 7 0 . 2 319 1 0 . 7 15 东北下层 前置 - 7 4 . 7 4 9 3 . 6 3 1 . 4 8 2 东北砂三中4 再次 7 6 . 4 5 2 4 . 4 26 1 东北卫 357 井卫 357井人工裂缝监测结果 357微地震测试结果分析 1、 原缝小规模测试阶段，两个层的 原缝方向基本相同 ，说明在上次压裂过程中，两段已经被同时压开，反映出在纵向上的最小应力差值不大，原始的水平最小应力方向也相同，各层已经全部压开，本次压裂在纵向上不可能有新缝。 2、分析在笼统压裂条件下， 平面上沙三中 3与沙三中 4方向产生差别 的原因是由于沙三中 4有相对良好的物性使之成为主要的出液层，本井已经产液 6973吨，在沙三中 4层附近产生了有利于裂缝平面转向的附加应力，所以在暂堵老缝的条件下，新缝偏转了。中原油田大部分井初产高，液量大，压力下降快，差值大，为重复压裂裂缝转向带来有利条件。主力油层多数会发生平面上的转向，增大泄油面积，与老缝一同成为主力产油通道。 3、沙三中 3在平面上没有转向，但在倾角上发生变化 ,分析原因是在老缝被堵住后 ,由于压裂液的转向对于天然多裂缝斜井，多为压裂液转向天然裂缝造成的，同时反映此区块地层平面上存在一定的非均质性的。 沙三中3 沙三中4 加入控制剂后反方向铺置 压裂有效缝长控制技术 典 型 井 实 例 民 38口油井（ +38+3836+38液量较高，平均，含水较高，平均达 70%。而该井产液量、产油量、含水均较低，压前日产液 d，d， 压裂有效缝长控制技术 民 382号小层上次压裂时间是 97年 3月，至本次压裂时隔 5年 7个月，压裂周期较长，原裂缝已不适应该井区地质和井网条件下的生产要求。 压裂有效缝长控制技术 民38次压裂施工压力曲线02040600 10 20 30 40 50 60时间（m i n )压力（ 382号小层投控制剂后压裂裂缝延伸方向及缝长 +38368883838 民 38井号 小层号 压裂井段(m) 压裂次序 裂缝方位 观测缝长 (m) 有效缝长 (m) 西翼 东翼 西翼 东翼 382 55 测 成果表明：第一次压裂人工裂缝方位为 西翼有效缝长为 东翼有效缝长为 第二次压裂人工裂缝方位为 东翼有效缝长为 压后测试结果分析东翼有效缝长增长了为 要的达到了 。 两次压裂产生的人工裂缝延伸方向在近井地带附近出现一定的夹角，夹角约为 30。后一次压裂的裂缝延伸方位，从井筒开始以约 30的夹角延伸到 30缝很快又按前一次压裂裂缝的方向延伸。由压后生产动态分析，压后取得了理想的增产效果，达到了压裂改造的目的。 民 38991年 9月 13日投产。其中投产的 12号小层为主力油层，该层自投产以来历经三次压裂，本次压裂为第三次压裂。第一次压裂是19991年 8月 29日投产压裂，加砂 12后日产液 产油 二次压裂是 1997年 3月 10日，因套串加砂 8后日增液 3t,日增油 本次是第三次压裂 , 日增液 16t,日增油 本次压裂与以往压裂对比分析 东翼对应水井 3820030 分 3 0 分 3 3 1 分 3 5 分 3 0 分 3 14 1 分 3 9 分 3 520041 分 3 14 号 注水天数 注水方式 分注层段 泵压 油压( M P a ) 套压( M P a ) 平均日注压裂裂缝控制剂 对裂缝方向的控制 对支撑剂铺置方向的控制 对有效缝长的控制 层间造新缝 在同层中堵老缝 ,造新缝 在套变井 落物井上的应用 压裂裂缝控制剂 对裂缝方向的控制 对支撑剂铺置方向的控制 对有效缝长的控制 多裂缝压裂上的应用 在同层中堵老缝 ,造新缝 在套变井 落物井上的应用 套变井分层压裂技术应用 应用高强度的控制剂，可以在混压管柱状态下达到分层压裂效果。并可以对非压裂层套管进行保护 . 因套变无法应用机械分隔器可以在套内形成暂堵段起到药物分隔器的作用来替代上封 队别 日期 井号 生产天数 月产液 月产油 月产水 日产液 日产油 含水( % )2 2 0 0 3 年9 月 17 13 0 0 3 年1 0 月 17 17 2 0 0 3 年1 1 月 17 27 0 0 3 年1 2 月 17 14 0 0 4 年1 月 17 31 0 0 4