LX-12井压裂方案研究.ppt

LX 12井压裂改造方案 钻采所酸化压裂室2014年7月 汇报提纲 一 基本情况二 压裂思路三 压裂液与支撑剂四 压裂管柱五 压裂设计六 总结 一 地理位置 LX 12井地理位置 山西省临县清凉寺乡梁家会村 一基本情况 地理位置 临兴地区石盒子组盒8段底面构造图 鄂尔多斯盆地晋西挠褶带西缘 LX 12井盒8段附近无断层 渤海钻探公司STC 3002钻井队承钻 一基本情况 构造位置 LX 12井地质分层表 一基本情况 地质分层 盒8段附近岩石矿物特征 录井 一基本情况 录井 千5段附近岩石矿物特征 录井 一基本情况 录井 一基本情况 气测 LX 12井测井曲线成果图 千5段 盒8段 一基本情况 测井解释 一基本情况 测井解释 一基本情况 完井数据 一基本情况 岩屑描述 一基本情况 矿物成分 一基本情况 粘土矿物 石千峰组 下石盒子 1 水敏 石千峰组 水敏损害程度强 下石盒子组 水敏损害强度中等偏强 2 酸敏 石千峰组 酸敏损害程度中等偏强 60 13 下石盒子组 酸敏损害强度中等偏强 50 63 6 速敏 石千峰组 速敏损害程度中等偏弱 临界流速 0 5ml min 下石盒子组 速敏损害程度弱 临界流速 0 5ml min 5 盐敏 石千峰组 临界盐度40000 下石盒子组 临界盐度40000 3 碱敏 石千峰组 碱敏损害程度中等偏弱 下石盒子组 碱敏损害强度弱 一基本情况 敏感性分析 参照LX 6井资料 岩石三轴试验结果 中国石油大学 北京 岩石力学参数 千5段 海油总院 岩石力学参数 盒8段 海油总院 一基本情况 岩石力学 生产套管试压20MPa合格 一基本情况 固井质量 油套 五吋半N80套管抗内压 53 5MPa 一基本情况 完井管柱 汇报提纲 一 基本情况二 压裂思路三 压裂工艺方案优化四 压裂施工方案五 结论 目的层1438 0 1440 2m 1440 9 1447 7m 8 0m 2n 1882 0 1883 2m 1888 0 1890 4m 3 6m 2n 探查千5段 盒8段致密砂岩的含气性确定储层发育及展布特征提供产能数据 为储量计算提供依据 LX 1井太原组 2061 4 2063 1 2064 0 2064 5m 2 2m 2n 压裂后测试无阻流量2 85 104m3 d 上石盒子组未产气 压力系数0 8205 裂缝半长59 1m 裂缝导流能力5987md mLX 6井上石盒子组 1466 5m 1472 1m 4 9m 2n 压裂后测试无阻流量9 58 104m3 d 压力系数1 0394 裂缝半长76 5m LX 6井下石盒子组 1641 80 1651 90m 10 1m 4n 压裂后测试20mm孔板稳定产量4 80 104m3 d 压力系数1 0146 裂缝半长109m LX6井石千峰组 1279 2m 1288 5m 9 3m 1n 压裂后测试20mm孔板稳定产量0 48 104m3 d 压力系数1 0349 裂缝半长28 4m 二压裂思路 目的 压裂目的 千5段1438 0m 1440 2m 1440 9m 1447 7m层位应力分析结果 应力大小23 0MPa 与上隔层应力差2 5MPa 与下隔层应力差3 7MPa 盒8段1882 0m 1883 2m 1888 0m 1890 4m层位应力分析结果 应力大小30 9MPa 与上隔层应力差4 5MPa 与下隔层应力差4 9MPa 千5段 千5段地层应力分析 盒8段地层应力分析 盒8段 二压裂思路 应力剖面 存在的优势 目的层气测显示较好 测井解释显示地层含气 有改造的物质基础 储层上下无水层 且上下隔层压差均较大 裂缝高度控制较容易 附近无断层 对裂缝延伸限制较小 井深较浅 预计施工压力和闭合应力较低 对压裂设备和支撑剂的要求不高 有一定参照价值的邻井 LX 1井 LX 6井 存在的劣势 地层致密 物性较差 盒8段为典型的薄差层 施工有一定风险 地层温度较低 不利于压裂液破胶 地层压力系数低 不利于压后返排 地层粘土含量较高 为中强水敏地层 同时也是酸敏地层 上部固井质量较差 施工存在一定风险 可以进行压裂改造 二压裂思路 条件 针对劣势的对策 压裂试气主要步骤 先压裂盒8段 完成该段试气 填砂至盒8段以上 压裂千5段 完成千5段试气 二压裂思路 思路 对目的层的岩心进行五敏伤害性评价 水锁 岩石力学实验 根据储层温度 五敏分析和致密砂岩气压裂特点 选择压裂液 针对LX 12井石千峰组压裂测试产能一般 本井压裂追求更长缝长 在追求裂缝长度基础上 控制裂缝高度 避免无效支撑 优化压裂设计参数和泵注程序 确保经济有效顺利施工 对盒8段 由于是薄差层 尽量降低施工规模 以降低施工风险 压前小型压裂测试 获取探井区域更多的地质参数 指导压裂施工 压裂管柱选择27 8 油管 压裂封隔器 避免砂堵地面风险 选用K344型封隔器 该工具座封解封极快 能很好地配合试气作业 根据储层闭合压力和导流能力要求 优选支撑剂 控制施工排量 确保压裂施工在油套管强度安全范围内实施 压裂伴注氮气 参照邻井资料制定返排制度 如果返排仍较慢 采用连续油管气举返排 二压裂思路 思路 汇报提纲 一 基本情况二 压裂基本思路三 压裂液与支撑剂四 压裂管柱五 压裂设计六 总结 三压裂液支撑剂 压裂液 一 压裂液体系选择 原则 悬砂能力强 携带支撑剂性能强 配制方便 性能稳定 保质期较长 压裂液与地层流体配伍性好 避免生成沉淀 保护储层 适合本井低温条件 破胶彻底 低伤害 适合低渗储层改造 优先选择同类储层的成熟压裂液体系 三压裂液支撑剂 压裂液 基液 0 25 0 28 HPG 杀菌剂 KCL 气井用降水锁处理剂 压裂酸化用粘土稳定剂 压裂用助排剂 纯碱 压裂用低温破胶激活剂交联剂 0 6 硼砂 0 4 0 7 APS 30 50 低浓度硼砂交联瓜胶压裂液体系 30 50 低浓度硼砂交联瓜胶压裂液体系基本性能 1 千5段适用压裂体系 30 50 三压裂液支撑剂 压裂液 流变性能 使用RS6000模块化数字流变仪 在170s 1 30 45 50 条件下 评价了该低浓度硼砂交联瓜胶压裂液体系的流变性能 其评价结果如下所示 该低浓度瓜胶压裂液经过170s 1连续90min充分剪切后 体系粘度仍然保持在50mPa s以上 显示出良好的流变性能 行业标准要求表观粘度 50mPa s 0 25 HPG 0 25 HPG 0 28 HPG 1 千5段适用压裂体系 30 50 三压裂液支撑剂 压裂液 0 25 HPG 30 0 25 HPG 40 0 28 HPG 50 对于不同温度的压裂液体系 通过选择适当浓度的破胶剂 即可实现压裂液彻底破胶 破胶液粘度小于5mPa s 行业标准要求破胶时间 720min 粘度 5mPa s 破胶性能 1 千5段适用压裂体系 30 50 三压裂液支撑剂 压裂液 气相渗透率改善结果 用高温高压岩心流动试验仪评价了水锁处理剂对饱和岩心气相渗透率的改善性能 试验结果如下 用水锁处理剂处理后的4块岩心气相渗透率提高了30 1 140 1 平均67 2 降水锁性能 通常低压致密气藏往往存在较强的水锁伤害 为降低储层水锁伤害 室内开发出了水锁处理剂 1 千5段适用压裂体系 30 50 三压裂液支撑剂 压裂液 低浓度硼砂交联瓜胶压裂液其他技术指标 其他性能 1 千5段适用压裂体系 30 50 三压裂液支撑剂 压裂液 50 70 低浓度有机硼交联瓜胶压裂体系 基液 0 25 0 30 HPG 杀菌剂 KCL 气井用降水锁处理剂 压裂酸化用粘土稳定剂 压裂用助排剂 纯碱交联剂 压裂用有机硼交联剂 G517 YJ 50 70 低浓度硼砂交联瓜胶压裂液体系基本性能 1 盒8段适用压裂体系 50 70 三压裂液支撑剂 压裂液 流变性能 使用RS6000模块化数字流变仪 在170s 1 50 60 70 条件下 评价了该低浓度硼砂交联瓜胶压裂液体系的流变性能 其评价结果如下所示 该低浓度瓜胶压裂液经过170s 1连续90min充分剪切后 体系粘度仍然保持在50mPa s以上 显示出良好的流变性能 行业标准要求表观粘度 50mPa s 2 盒8段适用压裂体系 50 70 三压裂液支撑剂 压裂液 0 25 HPG 50 0 25 HPG 60 0 30 HPG 70 对于不同温度的压裂液体系 通过选择适当浓度的破胶剂 即可实现压裂液在120min内破胶 破胶液粘度小于5mPa s 行业标准要求破胶时间 720min 粘度 5mPa s 破胶性能 2 盒8段适用压裂体系 50 70 三压裂液支撑剂 压裂液 其他性能 低浓度有机硼交联瓜胶压裂液其他技术指标 2 盒8段适用压裂体系 50 70 三压裂液支撑剂 压裂液 使用AFS 870高温高压岩心流动仪 在60 的条件下对现场取心的岩心测试了破胶液对其基质渗透率的损害率 结果显示 该低浓度瓜胶压裂液体系储层伤害率平均19 4 低浓度瓜胶压裂液岩心伤害实验 永和17井山2 盒8 岩心渗透率损害率测定 2 盒8段适用压裂体系 50 70 一 压裂液体系选择 储层闭合压力在36MPa以内 对于探井 为保证支撑剂在地层中长期不破碎 从而长期保持较高导流能力 推荐20 40目低密度巩义天祥陶粒作为本井压裂支撑剂 支撑剂粒径的优选原则 根据地层闭合应力及生产压差 确定支撑剂种类应具备具有低破碎率 高导流能力的特点 三压裂液支撑剂 支撑剂 支撑剂抗破碎能力测试实验数据 支撑剂基本性能评价数据表 支撑剂短期导流能力数据表 三压裂液支撑剂 支撑剂 一 基本情况二 压裂基本思路三 压裂液与支撑剂四 压裂管柱五 压裂设计六 总结 四压裂管柱 压力预测 盒8段施工泵压预测 千5段施工泵压预测 由于目的层异常致密 物性较差 压裂施工时极有可能出现裂缝延伸困难 地层吃砂困难的情况 这时由于净压力上升 地面施工压力可能大大升高 参照邻井资料 地层吃砂困难时 泵压升至50MPa以上 排量3 5m3 min 因此 应考虑保护套管 参照邻井施工压力同时结合岩石力学分析 施工压力分析 四压裂管柱 压力预测 套管接箍位置 1820 94m1832 48m 管柱 采用2 7 8 N80外加厚油管 K344封隔器 扩张式 悬挂固定 液压座封 液压解封 四压裂管柱 1 管柱强度计算 油管 套管技术参数 强度校核安全系数界限 四压裂管柱 2 盒8段管柱强度校核 四压裂管柱 套管接箍位置 1387 65m1399 09m 管柱 采用2 7 8 N80外加厚油管 K344封隔器 扩张式 悬挂固定 液压座封 液压解封 四压裂管柱 1 管柱强度计算 油管技术参数 强度校核安全系数界限 四压裂管柱 2 千5段管柱强度校核 四压裂管柱 一 基本情况二 压裂基本思路三 压裂液与支撑剂四 压裂管柱五 压裂设计六 总结 压裂管柱 油补距4 05m 油管挂0 61m D73 02mm外加厚油管213根1994 3m 压力计托筒1 53m D62mm喇叭口0 12m 2000 61m 压裂设备 2500型压裂车4台 混砂车1台 仪表车1台 压裂液 水基瓜胶压裂液 支持剂 20 40目陶粒21 5m3 砂比19 压裂简述 于2013年11月8日15 16 31 13 压力计下深1980 50m 压裂 平均砂比19 0 压入地层总液量243 9m3 排量3 14 3 29m3 min 地面施工压力33 39 43 67MPa 破裂压力63 21MPa 停泵压力18 7MPa 排量0 1 3 29m3 min 对井下压裂监测资料分析 取得地层条件下破裂压力为36 45MPa 破裂梯度0 0184MPa m 破裂梯度在正常范围 施工过程中井下最高压力40 46MPa 根据破裂测试关井扩压压降时间平方根曲线图确定平均闭合压力35 72MPa 闭合梯度0 0180MPa m 地层破裂时油管摩阻为7 58MPa km 摩阻相对中等偏低 裂缝监测结果 LX 1井太原组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 压裂试气层位为下石盒子组 井段1641 8 1651 9m 有效厚度为10 1m 有效孔隙度为10 7 含水饱和度为50 5 有效渗透率0 0211 10 3 m2 压裂施工曲线 井下压力温度检测曲线 LX 6井下石盒子组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 第一压裂试气层位为太原组 井段2061 4 2063 1 2064 0 2064 5m 有效厚度为2 2m 有效孔隙度为3 5 4 5 含水饱和度为26 4 32 0 有效渗透率0 0164 10 3 m2 泥质含量7 4 8 9 压裂施工曲线 井下压力温度检测曲线 LX 1井太原组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 压裂管柱 油补距4 05m 油管挂 D73 02mm外加厚油管168根 压力计托筒 D62mm喇叭口0 12m 1591 9m 压裂设备 2500型压裂车4台 混砂车1台 仪表车1台 压裂液 水基瓜胶压裂液 支持剂 20 40目陶粒55 1m3 砂比17 5 压裂简述 2013年10月10日18 02开始进行主压裂施工 总的入井液量351 7m3 陶粒55 1m3 液氮13 7m3 设计21 1m3 施工排量3 0 3 65m3 min 最高施工压力53 8MPa 液氮伴注排量150 200L min 地面瞬时停泵压力16 6MPa 压裂施工结束后测压降1h 最终地面油管压力为13 2MPa 主压裂施工曲线如图2所示 液氮伴注导致地面施工起伏较大 施工过程中为了降低施工风险 完成设计的加砂量 对液氮伴注排量进行了调整 由200L min调整为150L min 最终按照设计完成了加砂量 由小型压裂数据分析得到了地层的闭合压力26 16MPa 闭合压力梯度0 016MPa m 压降分析显示裂缝近井筒地带摩阻较小 为0 51MPa 表明设计的射孔方式及实际射孔完善程度高 分析得到储层有效渗透率为0 03mD LX 6井下石盒子组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 井段1279 2m 1288 5m 有效厚度为9 3m 有效孔隙度为13 7 含水饱和度为55 0 有效渗透率0 0204 10 3 m2 压裂施工曲线 井下压力温度检测曲线 LX 6井石千峰组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 压裂管柱 油补距4 05m 油管挂 D73 02mm外加厚油管130根 压力计托筒1214 59 D62mm喇叭口0 12m 1233 21m 压裂设备 2500型压裂车4台 混砂车1台 仪表车1台 压裂液 水基瓜胶压裂液 支持剂 20 40目陶粒34 3m3 砂比14 7 压裂简述 2013年11月14日17 49开始进行主压裂施工 总的入井总液量312 7m3 陶粒34 3m3 液氮17 7m3 施工排量2 6 3 8m3 min 最高施工压力36 5MPa 液氮伴注排量150 300L min 地面瞬时停泵压力12 8MPa 压裂施工结束后测压降1h 最终地面油管压力为11 6MPa 由小型压裂数据分析得到了地层闭合压力取平均值为23 1MPa 闭合压力梯度0 018MPa m 压降分析显示射孔有效进液孔眼数为140个 实际射孔共计148个 射孔完善程度高 得到的孔眼摩阻为0MPa 近井筒摩阻为3 38MPa 分析认为射孔完善程度高 压裂施工在近井筒产生的裂缝不规则 分析得到储层有效渗透率为0 02mD LX 6井石千峰组压裂基本情况 五压裂设计 邻井的压裂施工 1 射孔数据 LX 12井小层预测数据及设想射孔层段表 射孔枪 枪型102mm 孔密16孔 m 相位60 螺旋布孔射孔弹 127mm 五压裂设计 LX 12井射孔 千5段储藏模拟及压裂优化储藏输入参数 盒8段储藏模拟及压裂优化储藏输入参数 五压裂设计 设计优化 盒8段 排量3 0m3 min 砂比20 砂量21m3 裂缝半长与一年累计产量的关系在缝长为137 2m时出现拐点 此后 虽缝长增加 产量的增加也不明显 故定裂缝半长为140m左右 产量 支撑剂量 五压裂设计 缝长优化 产能模拟 盒8段施工排量优化 当施工排量大于4 0m3 min时 缝高增加幅度明显 有失控风险 同时裂缝长度减小 对压后效果产生会不良影响 而当排量小于1 5m3 min时 则由于排量较小 裂缝延伸会受到一定限制 施工安全难以保证 造成压后效果较差 故根据软件模拟结果 结合类似储层和现场施工规律 优选压裂施工排量以2 5 3 0m3 min为宜 缝高的模拟结果 综合考虑控制缝高和施工安全 优选LX 12井盒8段压裂施工排量为2 5 3 0m3 min 1 5m3 min 2 5m3 min 4 0m3 min 五压裂设计 排量优化 常规施工的理想工序是前置液耗尽时支撑剂达到裂缝端部 并且这时恰好达到所需的裂缝穿透深度 Nolte 1986年 认为 前置液比例与液体效率有关 其关系式如下 其中 为液体效率 fpad为前置液比例 前期施工井LX 6井对应层段压裂液效率为50 0 带入上式计算前置液比例 33 3 同时综合考虑施工安全及施工中可能出现的异常情况 考虑优化LX 12井盒8段压裂前置液比例为40 盒8段前置液比例 五压裂设计 前置液优化 盒8段裂缝参数模拟 盒8段压后产能变化曲线 盒8段裂缝形态图 五压裂设计 盒8段裂缝参数 盒8段小型压裂测试 五压裂设计 小型压裂测试 盒8段正式压裂 注 1 正式压裂压裂液为50 70 低浓度胍胶压裂液体系 2 推荐施工排量2 5 3 0m3 min 运用变排量控制缝高技术 阶梯提升排量 从0 5m3 min开始 每次提0 5m3 min 泵压有稳定趋势再提排量 施工参数可根据现场施工情况调整 3 正式压裂结束后 测1h压降 五压裂设计 泵注程序 千5段 排量3 5m3 min 砂比19 0 砂量35m3 裂缝半长与一年累计产量的关系在缝长为170m时出现拐点 此后 虽缝长增加 产量的增加也不明显 故定裂缝半长为170m左右 五压裂设计 缝长优化 产能模拟 千5段压裂施工排量优化 当施工排量大于4 5m3 min时 缝高增加幅度明显 有失控风险 同时裂缝长度减小 对压后效果产生会不良影响 而当排量小于1 5m3 min时 则由于排量较小 裂缝延伸会受到一定限制 施工安全难以保证 造成压后效果较差 故根据软件模拟结果 结合类似储层和现场施工规律 优选压裂施工排量以2 5 3 5m3 min为宜 缝高的模拟结果 综合考虑控制缝高和施工安全 优选LX 12井千5段压裂施工排量为2 5 3 5m3 min 1 5m3 min 3 0m3 min 4 5m3 min 五压裂设计 排量优化 千5段压后产能变化曲线 千5段裂缝参数模拟 五压裂设计 千5段裂缝参数 前期施工井LX 6井对应层位压裂液效率为45 0 带入公式计算前置液比例 37 9 同时综合考虑施工安全及施工中可能出现的异常情况 考虑优化LX 12井盒8段压裂前置液比例为40 千5段前置液比例 千5段小型压裂测试 五压裂设计 小型压裂测试 千5段正式压裂 注 1 正式压裂压裂液为30 50 低浓度胍胶压裂液体系 2 推荐施工排量2 5 3 5m3 min 运用变排量控制缝高技术 阶梯提升排量 从0 5m3 min开始 每次提0 5m3 min 泵压有稳定趋势再提排量 施工参数可根据现场施工情况调整 3 正式压裂结束后 测1h压降 五压裂设计 泵注程序 功率计算 施工压力按50MPa 施工排量按3 5m3 min计算 需要3955HHP 即需4台2000型压裂泵车或3台2500型压裂泵车 设备清单 五压裂设计 压裂设备 材料清单 五压裂设计 压裂施工材料 1 前期准备安装井口 安装KY70 65型压裂井口 压裂井口用绷绳固定 通井 通井规mm 下至1900m 射孔 盒8段 射孔测试联作 2 压裂液的配制备液 储液罐内需清洁无杂质 按设计数量要求备足压裂所需清水 配液 充分循环配制合格的压裂液 3 压裂施工 盒8段 连接高低压管汇 循环排空 关井口闸门 高压部分试压50MPa不刺不漏为合格 小型压裂测试 压后测瞬时停泵压力 并测压降曲线60分钟 正式压裂 压后测瞬时停泵压力 并测压降曲线60分钟 4 返排 盒8段试气5 填砂 砂面16