压裂充填所涉及的问题.ppt

压裂充填所涉及的问题 大纲 过滤理论 大多的过滤器采用在一定深度的过滤器和可以捕获颗粒的孔隙通道的统计变化 而不是做一个防止颗粒进入的筛网 过滤理论使你能选择更大粒径的支撑剂 同时是基于将微粒捕获在过滤器 裂缝 的某一深度 更高的导流能力 流动能力 地层颗粒粒径分布分析 注意 累计图对数座标上颗粒尺寸从大到小 地层颗粒粒径分布分析 Saucier准则JPTFeb1974 5到6倍粒径大小确保控制砂粒 dgr dgr15 6 5 dgr15 dgr Saucier准则提供了一个防止进入的筛网 绝对阻止 典型形状 低密度陶粒 PremiumWhite石英砂 支撑剂对比 形状 White石英砂 SEMscourtesyofFracTech 低密度陶粒 注意 即使和premium石英砂相比 陶粒的圆度和球度都提高了 支撑剂形状 APIRP60 FromStratigraphyandSedimentaion KrumbeinandSloss 高质量陶粒 Premium石英砂 很多石英砂 某些陶粒 圆度 球度 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 3 0 5 0 7 0 9 支撑剂对比 筛析分布 过滤理论综述 所有的地层都是不一样的 各种陶粒是不一样的 球度 圆度 粒径 粒径分布根据产出的砂和砾石充填确定粒径的常规准则对于压裂充填来说并不是最好的 将确定粒径的常规准则用于确定压裂充填中支撑剂 砾石的粒径是过于保守了 不同应力下的渗透率 atm 136 816 680 544 408 272 实验室测得的射孔孔眼处压力损失 粒径 球度一致时堆积效率也较一致 而且比最好的石英砂的压力损失少 即使是高质量的砾石充填用石英砂 压力损失也较大 而且堆积排列改变时压力损失差别较大 来源 SPE4030 Saucier 1973 计算得到的支撑剂充填孔眼后的压力损失 5 5m长 后来的研究 SPE59558 认为孔眼内支撑剂的有效渗透率范围为69到3441md 而不是180 000md 假设孔眼处石英砂的性能为 k 180darcies而且 2 3e4ft 1或0 00074atms2 g即使是单相液体时压力损失也很明显 来源 SPE4030 Saucier 1973 通过试井测得的砾石充填孔眼处的视渗透率 孔眼处支撑剂的视渗透率范围从69到3441md 平均值1156md 比Saucier参考值低99 94 Conoco对墨西哥海湾 东南亚 阿拉斯加和北海的34口砾石充填井进行了试井分析 来源 SPE59558 Burton 1999 环空及射孔孔眼处的导流能力 即使是不受应力的环空区域 非达西流的影响也是很大的 这些影响在孔眼处是非常显著的 分类不好的砾石造成的压力损失远远高于一致性较好的支撑剂 油田实践数据表明孔眼处支撑剂的渗透率会比Saucier准则求得的值低90 Saucier准则对于压裂充填是否过于保守了 即使地层砂粒径分布范围很宽 相当于d50大小的支撑剂也能控制住最小的地层砂颗粒吗 SPE23777 Hainey GOM Saucier准则 40 6016 20低密度陶粒防砂效果很好SPE26562 Hannah Missi Saucier准则 40 6020 40低密度陶粒防砂效果很好SPE36420 Jennings 实验室 不采用阻塞微粒的办法 如果封隔器能捕获微粒的话粒径可放大至6 8倍 SPE63110 Rovina 巴西 放宽了Saucier准则16 20低密度陶粒用于20 000桶 天的井 防砂效果很好SPE31112 Bruggeman 非洲 实验室和油田验证 20 40低密度陶粒 粒径比超过16 1 防砂效果很好而且产量提高一倍 其它实例见分发的资料 压裂防砂 未进行增产措施的井 基质内流速高地层砂粒发生运移 环空砾石充填 筛网 只是捕获运移的微粒 压裂防砂 改变流态 降低基质中的流速 压裂防砂 把基质中的流速降低1000倍是可能的 而且常常不需要筛网或砾石过滤器就能消除地层微粒的运移 高渗透地层的主要挑战是为长裂缝提供足够高的导流能力 可能需要回流添加剂 注意 除了最浅的地层 回流添加剂都会降低裂缝导流能力 回顾 为什么进行压裂充填 砾石充填一般表皮系数较大 压裂充填后微粒被保持在远离环空的地方 降低了表皮系数 支撑剂粒径的选择非常关键 导流能力 产能 与防砂 表皮系数 常规压裂充填在设计过程中必须综合考虑这两方面的因素 两个阶段的压裂充填相比砾石充填可以在裂缝中铺置不同粒径的支撑剂 当代石油工业发展趋势 压裂充填 高砂浓度注入大粒径陶粒努力减少井筒复杂情况及支撑剂添加剂 发表的文章介绍了在无筛网完井获得成功的地方 产量得到很大提高 在某些条件下 无筛网完井时采用非涂脂支撑剂的 压裂防砂 能获得成功 压裂充填油田成效 油田研究 压裂充填 分发的资料中汇集了24个公开发表的油田研究实例 油田研究结论 压裂充填和环空砾石充填相比 产量明显有很大的提高 非达西和多相流的影响通常很大 必须予以考虑 压裂充填通常是有限导流 提高支撑剂导流能力往往能使产量得到很大提高 用较大粒径的支撑剂可以达到防砂的目的 端部脱砂是压裂充填成功的关键 DaveNorman ChevronTexaco 压裂充填完井 为什么已成为防砂的标准策略 CourtesyDaveNorman SPEDLS 不同完井所占百分比 研究了275口井 其中 30 的井实施了大排量清水填砂 主要研究了完井后的最低表皮系数压裂填砂 85 5表皮系数 但为什么要研究表皮系数 砾石充填 大排量清水填砂 压裂充填 表皮系数 表皮系数 CourtesyDaveNorman SPEDLS 产能系数比较 KH与表皮系数 砾石充填 压裂充填 大排量清水填砂 表皮系数 CourtesyDaveNorman SPEDLS 生产情况 生产情况 完井类型 产量 CourtesyDaveNorman SPEDLS 随时间井的报废率 或幸存率 防砂能力 幸存率 时间 年 大排量清水填砂 压裂充填 砾石充填 CourtesyDaveNorman SPEDLS 端部脱砂 施工过程中最重要的表现形式 端部脱砂 TSO 施工过程中最重要的表现形式每天都努力在对该方法进行改进 忽视校核试验资料在筛网中产生一个摩擦力增加的环境 套管环空裂缝被充填得很紧密 筛网间隙 压裂液 很稠 以到达层位底部 胶液强度 稳定性 支撑剂浓度很高压裂液 很稠 滤失正常 实例研究委内瑞拉Mongas油田北部SPE36461 Ortega Corpoven 3 500至6 000ft深度井的产量150至1200桶油 天PTA 表皮系数范围 4至 80出砂量 每100方油出砂30公斤沥青沉淀侵蚀严重 几口井因为出砂导致套管和管线损坏 实例研究委内瑞拉Mongas油田北部SPE36461 Ortega Corpoven 选择了一口原来产量较高 早期生产显示有沥青堵塞 由于出砂而停产的井压裂注入了55 000磅陶粒表皮系数降为 4 8压裂后30个月 产量稳定 没有沥青堵塞及出砂 基于这些良好的效果 进行了大量的压裂施工 平均每月有4到5次施工 生产过程中出砂的问题得到解决 实例研究压裂充填对高渗透层的适用性SPE30470 对35口压裂充填井和29口砾石充填井进行了压力分析 压裂充填井和砾石充填井中都有油藏和气藏 K 3到4000md井底压力梯度 0 17到0 84psi ft SPE30470 平均表皮系数 压裂充填井 0 4砾石充填井 21 井数 表皮系数 SPE30470 高k 高压油藏 压裂充填 砾石充填 差别 钻井时间 油压 井底压力 射孔 返排 桶油 天 千立方英尺 没有 天 天 天 天 天 实例研究砾石充填与压裂充填的效果比较SPE38592 墨西哥海湾的3个气田分析评价了5口压裂充填井及5口砾石充填井kh 1 421到124 314 SPE38592 压裂充填 大排量清水填砂 压裂充填设计优化过程中其它的问题 是否可接受微粒产出 侵蚀 环境 安全风险 材料处理费 井的损失 相对于防砂设备 辅助设备的费用及产量损失 必须做风险 回报评估 最大的不出砂产量是多少 防砂设备 辅助设备是否只提供了井下油嘴 是否可在地面用油嘴达到控制的目的 井的产量是否会随支撑剂的产出而发生变化 有几家作业公司提到随着石英砂和 或支撑剂的产出 产量也提高了 其它需要考虑的 定向射孔 限流 只射开主力产层 端部脱砂设计 树脂或支撑剂添加剂 见水时的减产 返排和水突破 地面处理砂设备 有关高导流能力优点的SPE文章 SPE77675 1993年以来有关文章超过80篇 35个地区Alaska Algeria Angola Appalachians Australia Bolivia Borneo Brazil California China Colorado Colombia Europe Germany GulfofMexico Illinois Iowa Indonesia JavaSea Louisiana Malaysia Nebraska NewMexico NorthSea Norway Ohio Oklahoma Oman Siberia Sumatra Indonesia Texas Venezuela Vietnam Wyoming Zaire WAfrica 油井 气井 非凝析油藏及凝析油藏碳酸岩 砂岩及煤层产量井深1到25 000桶 天100到20 000英尺0 25 100百万立方英尺 天 超过70家公司AGLPetroleum Amoco Andina Bolivia ARCO ARI BakerOilTools BannonEnergy BarrettResources BEB BergesonandAssoc BJServices BlackSeaEnergy BritishGas BP CARBOCeramics Chevron CJSCTuraPetroleum CompletionEng Corpoven CrownCentralPetro Ely Assoc EastOhioGas Esso Exxon Falcon ForestOilCorp Gidley GRI GTI Gulf Halliburton Holditch ReservoirTechnologies Imperial InsightConsulting JOBP Gulf KinderMorgan Koninklijke LangfangBranchofRIPED MitchellEnergy Mobil NorskHydro Norton NSI OilandGasJournaleditors Pennzoil PERTAMINA Petrobras Petrofina PetroleumDevelopment Oman Petronas RPI Scandpower Repsol YPF Santos SaudiAramco Dowell Sch