国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展ppt课件.pptx

一 国外储层改造技术新进展二 未来技术发展建议 1 第2页 Barnett页岩分别采用冻胶压裂与滑溜水重复压裂时的微地震监测结果 提高SRV 水平井 分段改造 滑溜水低伤害 滑溜水低成本 滑溜水 高效多段改造工艺 同步压裂 工厂化作业 2 第3页 压裂井层和压裂液体系与工艺优选需求 直井分层 水平井分段 不同特征储层有与其适应的工艺技术 3 一 直井分层改造技术 国外直井分层压裂技术以 连续油管喷砂射孔环空加砂分层压裂 和 TAP套管滑套分层压裂技术 为主 技术成熟 国内通过引进 在长庆苏里格 四川须家河已应用 4 射孔方式 电缆传输 逐层上返射孔 投球憋压点火激发压裂方式 投球封堵 逐层压裂 一般5层以后桥塞封堵工艺参数 一般进行5层连续施工 最多可以连续施工12层 JITP just in timeperforating 实时射孔投球分层压裂技术实现单井分压40层 应用区域 美国西部的皮申斯盆地Rulison气田储层特征 深度3657 6 4572m 厚度1524m渗透率0 001mD 地层温度 130 160 施工参数 单井施工层数 40层 单日施工层数 20层液体类型 交联压裂液 滑溜水压裂平均排量4 7m3 min 最高施工压力65 5MPa支撑剂浓度 交联冻胶600 720kg m3 滑溜水240 360kg m3压后气井累积产量通常是传统压裂的3倍 SPE119757 一 直井分层改造技术 5 二 水平井分段改造技术 6 美国Bakken油层地层深度2745 3230m渗透率0 0001 1mD 0 005 0 1mD占优 孔隙度2 12 4 8 占优 水平段长度365 7 3962m采用裸眼封隔器分段压裂平均排量6 2m3 min 平均压力49 5Mpa最多分压18段 压后平均日产油130m3 加拿大Bakken油层完井方式 4 5 衬管完井水平段长825 1305m采用水力喷射分段压裂技术最多分压30段 66小时 施工排量 0 85 3 5m3 min每段加砂 5 0 11 3吨20 40目砂 北美致密油开发借助水平井分段压裂实现有效动用 二 水平井分段改造技术 7 北德克萨斯Barnett页岩井深 垂深2150 2450m 最深3050m斜深2745m 4575m水平段 610 1830m地层温度 71 93 地层压力系数 1 06 1 18渗透率 0 0001 0 0006mD孔隙度 2 6 施工方式水力泵送桥塞分段多簇射孔套管压裂压后效果压裂前 无产量压裂后 28300 56600m3 d 桥塞钻塞时间平均8 12min 快速可钻式桥塞分段压裂技术在北美页岩气储层改造中广泛应用 二 水平井分段改造技术 多分支井导向工具的完善 初步形成多分支井立体改造技术 储层岩性 碳酸盐岩 砂岩应用概况路易斯安那灰岩 深1828m 双分支 各分支压开7条缝 加入40 70目的渥太华砂102 5t 28 交联酸166 5m3沙特阿拉伯2A区的Arab D地层分支长度4160 4168m 分27段改造北美致密油也有所应用 多支井定向工具系统包括 可控制工具旋转的定向装置和可调节的弯曲接头 实现工具定位并进入分支进入分支控制方式 液体排量超过一个门限速度时 促使工具下部弯曲 Bakken双分支井HESS 2010 01 二 水平井分段改造技术 三 HiWAY通道压裂技术 HiWAY通道压裂技术特点 建立以支撑剂墩柱支撑的非连续铺置的大通道 深层油气高速公路 支撑裂缝的大通道大大提升了油气导流能力 消除了对充填层渗透率的依赖降低了压裂液残渣对导流能力的伤害 可进一步降低压裂液成本美国怀俄明州Jonah气田和阿根廷LomaLaLata气田进行了现场应用 平均单井产量增加10 15 稳产2年以上 初期产量 通道压裂井比传统压裂井平均高53 10 关键技术 射孔方案 射孔段非均匀分簇射孔泵注程序 支撑剂以短脉冲形式加入采用纤维压裂液 纤维的加入改变了支撑剂段塞流变性 延缓支撑剂的分散和沉降 非均匀分簇射孔 左图 传统笼统射孔 右图 支撑剂段塞脉冲式泵注 HiWAY混合间断性注入方法 三 HiWAY通道压裂技术 11 零污染示踪剂和井温测井可大致判断裂缝形态与高度大地电位法仅能大致识别裂缝方位地面地下测斜仪和井下微地震测试可以认识裂缝形态 方位 长度和高度以及不对称性 测试结果相对更可靠 四 裂缝检测技术 12 第13页 注容比R 分量体积差异率D 裂缝复杂指数 Ve 模型拟合的裂缝容积 m3Vi 施工注入体积 m3Vv 模型解释垂直分量体积 m3Vh 模型解释水平分量体积 m3 与砂岩和煤岩相比 页岩有注容比大 分量体积差异率小 复杂指数 高的特征 页岩 2 9煤岩 2 2砂岩 1 3 压裂酸化中心自主建立了新的表征参数 发展了测斜仪微形变技术对压裂复杂裂缝的解释方法 13 国外近年又研发了新型分布式光纤温度测试技术 DTS 利用光纤感应器对全井段温度变化进行监测 实现对分段改造有效性和缝高延伸的认识 并可进行流体流动监测 流体分布评价 分布式光纤温度测试技术 DTS 与微地震的结合 可回收式光纤 永久式油管光纤 永久式套管光纤 四 裂缝检测技术 14 五 压裂酸化材料 1 新型支撑剂材料超低密度支撑剂 沉降速度低 对压裂液粘度要求低树脂包裹砂 控制回流 提高裂缝导流能力选择性润湿支撑剂 亲水不亲油 裂缝导流的选择性 热塑性纳米化合物制成的超轻质支撑剂 用树脂浸泡和覆膜的核桃壳制成的超轻质支撑剂 LWC支撑剂 ISP支撑剂 比重 prop 分别为2 02 1 50和1 054 位于威斯康星州西北部的渥太华砂生产现场 低密度 高强度 表面改性是支撑剂发展新动向 15 组成 油 水 表面活性剂在特定条件下形成多面微小液珠基本特征及参数 粒径 10 300nm 或者更小超低表面张力 20mN m接触角 60 89 储层改造中的作用 降低毛管阻力 比常规表活剂低50 提高渗透率恢复率 74 常规40 降低滤失 比传统表活剂降低50 提高返排和驱替效率 53 95 2 新型微乳液 应用于致密气 低渗透油 页岩气 煤层气 五 压裂酸化材料 16 3 新型化学材料组合转向剂 应用实例 北科威特U井 层系 侏罗系埋深 4267 4572m温度 135 压力 76MPa孔隙度 0 22 平均1 8 3 渗透率 0 119mD 平均1 2mD断层发育 纵 横向非均质性强 技术特点化学转向与机械转向组合 VES转向酸 纤维组合 VES转向酸实现均匀布酸 加入纤维后实现天然裂缝暂堵或降滤 且纤维在停泵后随时间和温度能完全降解 无残渣伤害 技术关键 滤失控制 转向相结合 五 压裂酸化材料 17 应用HPH破胶剂体系 低温下快速破胶和返排 聚合物有效破胶而降低压裂伤害应用微乳助排剂 提高气相渗透率完全交联的体系更易于泵注和进行质量控制适合环境法案的要求稠化剂 粘土稳定剂和破胶剂 4 SliverStim压裂液体系 应用新的硼交联压裂液体系优化 应用于低温煤层气和非常规气层 有稳定的流体性能 嵌入型的粘土控制和破胶机理 五 压裂酸化材料 18 2008年为ZnBr 密度1 38 实验数据耐温82 180 TahitiField基础数据 水深1219 2103m 最大深度7620 8534m 垂深7010 8534m 地层温度109 113 地层压力131 136MPa 施工排量15to45bbl min 砂量50 000to490 000lb 最高施工压力74MPa 不加重95MPa 2009年为NaBr 密度1 37 1 49g cm3 实验流变曲线耐温93 200 Deimosfield 深度6706 7925m 水深914m 温度96 105 最大钻井深度8534m 破裂压力梯度0 0176 0 0192 施工压力96 25MPa 压裂液为HGP体系 5 高密度压裂液 五 压裂酸化材料 19 2008年 加重压裂液第一次用于深层致密气藏 沙特 F 2井 储层深度5547 1 5895 4m 3小层 射孔段长30 48m 渗透率0 0247 0 1md 孔隙度5 15 地层压力75 90MPa 地层温度157 191 应力梯度0 0248 天然裂缝发育该地层富含石英 有大量的伊利石和石英胶结新NaBr加重体系 密度1 47g cm3 耐温177 瓜胶体系为CMHPG 用量0 6 这个体系可以应用于150 但要用于177 以上地层且具有良好的交联性能和长的耐温时间 稠化剂用量将超过0 6 五 压裂酸化材料 20 6 其它液体新技术 针对页岩气压裂研发了在井筒中具有一定的悬砂粘度 进入地层10分钟后 液体快速降解 呈类似滑溜水的粘度 更易形成复杂裂缝的特殊液体 Shalexcel1000 该压裂液体系由于减少了聚合物的加量 聚合物加量减少了35 以上 从而减少了对地层和裂缝的伤害 油气层使用温度200 375 使用的黏土稳定剂为KCl 在较少的聚合物加量的情况下就能达到guar和CMG所能达到的流体黏度 该体系适用于生态环境敏感地区 如英国北海 墨西哥湾等 它由快速水化 80 在2 3min以内水化 高回收率的聚合物构成 其中 水化时间与聚合物加量没有关系 PrimeFRAC GreenSlurry Shalexcel1000 五 压裂酸化材料 21 Halliburton公司的GasPerm1000SM产品 降低液相圈闭的伤害提高天然气包括凝析油的产能帮助气体渗透率恢复率提高液体的返排率替代甲醇解除水锁改善环境和安全操作应用 致密气 页岩气和煤层气微乳表面活性剂改变接触角达到900应用温度达到165 与酸和压裂液互溶对储层渗透率伤害小 7 表面活性剂更新换代 五 压裂酸化材料 主要研究是降低储层的伤害 主要是降低裂缝壁面的伤害 减少裂缝壁面的伤害主要是通过润湿性的改变 能有效的提高非常规储层渗透率恢复率 22 添加GasPerm1000添加剂的体系在更低的压力下获得了高出常规100个百分点的气体渗透率 使用GasPerm1000Service技术处理的井产提高1 7倍 井底压力提高14倍 五 压裂酸化材料 23 北美页岩气压裂发展大大促进了压裂技术的变革 对我国常规和非常规油气藏改造具有重要的借鉴作用 纳达西的页岩气藏开发经历了 实践先行 监测验证 工具与液体技术配套 体积改造理论完善 工厂化应用 的发展过程 突破了传统理念 裂缝监测在技术的发展中发挥了重要的作用 国内目前微地震监测与解释的自主技术还不完善 测斜仪微形变技术可进一步发挥作用 大液量 多井多段集中作业的 工厂化 模式在北美效果显著 但这种作业模式对国内的水资源 地貌特征来讲是极大的挑战 应探索规模受限条件下的高效作业机制和提高改造体积的新方法 宏观与微观结合的压裂力学与流变反应动力学是储层改造的学科基础 液体 工具与装备是手段 工艺优化是实现 绿色 高效改造的核心 国外非常规压裂的新认识 24 一 国外储层改造技术新进展二 未来技术发展建议 25 四 未来技术发展建议 1 加强低成本低伤害压裂液体系的研究 满足不同储层和压裂工艺要求 2012年中国石油因瓜尔胶价格上涨压裂成本增加23 5亿 超低浓度瓜尔胶体系合成聚合物压裂液体系降低伤害降低压裂液成本环境友好型压裂液体系 26 三 未来技术发展建议 2 加强装备研制 配套及推广应用 提高大型施工能力 撬装式大功率泵车研制 适应小井场施工需要完善连续混配车和连续加砂装置段塞式加砂混砂车等 连续混配装置 容积113方 连续输砂车 27 第28页 三 未来技术发展建议 3 注重改造前的资料录取和多学科结合 为储层改造优化设计奠定基础 加强压前储层地质评估 最大限度取全资料 做好工艺与储层的结合 为储层改造优化设计奠定基础 提高改造设计针对性 28 第29页 三 未来技术发展建议 4 应高度重视压裂酸化全程质量控制 强化设计方案的执行力 上述措施是保证施工安全和效果的重要手段 施工前工程准备的质量控制 施工过程的质量控制 施工后的质量控制 压裂设计压裂设备仪器仪表井下管柱施工材料 施工材料性能试压及测试正式压裂 关