压裂工艺技术在油田应用PPT课件.ppt

水力压裂技术 1 压裂液耐温抗剪切性能评价实验 QJ压裂液系列配方在不同温度下的粘度保持率较高 满足标准 剪切速率为170s 1 剪切3600秒后粘度大于等于30mPa s 压裂液技术 表面活性剂 清洁 压裂液 2 压裂液性能破胶性能 90摄氏度下破胶液粘度为4 34mpa S滤失性 该压裂液滤失系数为1 7 10 3m min 沉砂实验 压裂液的静态悬砂半衰期为35分钟 流变性 3 应用实例在准噶尔盆地边缘夏子街油区的气井施工两井次 准噶尔盆地西北缘五三东油田施工一井次夏子街X2703气井 使用表面活性剂压裂液作业一次成功 加砂20方 由于该井的地层压力系数很低 仅为0 76左右 液体的返排很困难 采取后压风气举 由压前的不出增加到日产气1 6万方 日产凝析油10吨 目前现场应用超过100井次 4 聚合物压裂液体系 该技术是采用很低含量的人工合成聚合物为增稠剂 通过经特殊工艺合成的交联剂交联而成的水基冻胶压裂液体系 由于增稠剂为人工合成所得 不象植物胶那样含有水不溶物 聚合物在压裂液原液中完全溶解 不含有固相成分 因此 也象表面活性剂压裂液一样在裂缝中不形成滤饼 破胶后不含有任何残渣 对地层的伤害也非常小 由于聚合物分子量较大 形成的冻胶较比常规聚合物携砂性能好 5 聚合物压裂液性能破胶性能 6 8小时完全破胶破胶水化后压裂液残液的粘度 5mpa S 残渣含量 0 08 滤失性能 6 沉砂实验 流变性 7 应用实例该压裂液目前已应用1230余井次 最高施工温度为120 尤其在准噶尔盆地彩南油田的20余井次施工中收到了良好的增产效果 与常规植物胶压裂液相比单井日增产量在2吨以上 8 以上压裂液具有以下特点 1 耐高温能力强 可以满足高温深井压裂的需要 2 摩阻低 为有效利用压裂设备的动力提供了保障 3 伤害小 完全适合深井致密油层改造的需要 4 破胶彻底 进一步减少了压裂液对地层的伤害 5 快速返排技术的应用将压裂液对地层的伤害降至最低 6 油基压裂液能有效的提高低压 水敏油层的改造效果 7 表面活性剂压裂液是目前对地层伤害最小的压裂液体系 9 超 深井压裂管柱设计 10 7 套管 特点 管柱结构简单 施工操作方便 由于油套环空相连 压裂时油管安全性能好 而套管承受高压 因此 对套管强度 固井质量和井口承压要求高 适用条件 套管强度高 固井质量好的低地层破裂压力井 光油管压裂管柱 11 特点 管柱结构较复杂 单 双封隔器 施工要求高 由于油 套不通 压裂时油管受力状况复杂 因此 对油管结构强度和封隔器性能要求高 注意防止砂卡 不能循环洗井 适用条件 适用于分层压裂井 中深井 较高地层破裂压力井 封隔器油管压裂管柱 人工井底 油层 油层 12 特点 结构相对简单 对套管 套管回接处强度要求高 管柱结构示意图适用条件 深井 高地层破裂压力 高摩阻损失 高泵压损耗等恶劣条件 非常规套管压裂管柱 5 套管 油管 7 封隔器 人工井底 5 套管 油管 7 套管 技套 13 深井压裂管柱油管 套管钢级材料选择套管 油管在无腐蚀性 H2S CO2 环境下 推荐使用API钢级 在腐蚀性 H2S CO2 环境下 选择抗硫 抗二氧化碳或抗硫抗二氧化碳共用钢级材料 要求 油 套管必须是新的 需经过探伤检验 保证无裂纹 缺陷 弯曲及损伤等 丝扣完好 保证无泄露 油管柱所配短节必须保证满足施工质量要求 14 深井压裂管柱的强度校核方法 套管的强度校核1 在进行生产套管强度校核时 要考虑两个主要问题 一是准确分析生产套管在井下的受力情况 二是选择合适的强度校核方法 2 套管强度校核的基础数据 井深结构 套管层次 生产 油层 套管是否单一 复合套管 各段下入深度等 3 分析方法 按最危险 恶劣的工况来确定套管柱受力大小4 内压力分析5 为保护压裂管柱的套管 可采用封隔器来保护套管 15 深井压裂管柱的强度校核方法 油管的强度校核1 设计原则 优化管柱结构 满足压裂施工 2 设计方法 节点分析法 3 设计内容 材力计算 水力学计算 热力学计算 强度校核和优化设计4 深井压裂增产措施对于油管柱要求较高 需综合考虑油管材料强度因素 5 井下管柱油 套管基础数据 6 温度场计算 16 压裂设计参数的优化与实施及质量控制 17 设计参数的优化 地层需求压裂液的选用地层闭合压力下支撑剂的导流能力 地层孔渗与支撑剂的颗粒匹配关系及经济原则地层压裂前的预处理 18 工艺参数的优化 注入方式施工排量砂液比 泵注程序设备能力与井口承压压裂经济与风险评价 19 压裂实施及质量控制 压裂实施过程的质量控制 主要有两方面 一方面是实时过程监控 另一方面是物流监控 实时过程的监控 首先是安全与防范 高压作业 施工设备的每一个环节 都应做到防范于未然 将潜在的不安全隐患提前消化 二是施工设计与实际作业参数的符合程度 三是施工中监测手段 这主要依赖于监测条件与遇意外情况处理能力上 物流的控制 主要针对压裂液 交联液等添加剂配比的控制上 20 压裂后的地层评估技术 21 水力裂缝几何尺寸设计计算的水力裂缝长度和宽度一般可通过压裂压降分析和不稳定试井分析等方法验证本次采用Nolte方法和停泵后压降曲线二维分析方法对准噶尔盆地某井拟合求解 22 裂缝几何参数拟合 23 裂缝高度裂缝高度是压裂人工裂缝的重要参数 用测井方法 比如压后测井温变化 短期内测吸水剖面等 来验证水力压裂人工裂缝高度比较直观 测得的结果应进行综合对比分析加以验证 准噶尔盆地井第一层压裂后45分钟测得自然伽玛 井温 压力曲线根据井温变化差异显示 井温负异常段在3834m 3878m 总高44m 鼻祖效应 剧烈位置在3853m 以射孔中深计算 裂缝上半高度为19m 下半高度为25m 24 压裂前后井温测试曲线 井温法测试缝高 同位素 井温 井温 同位素测井曲线 25 射孔井段 3847 0m 3849 0m3853 0m 3855 0m3857 0m 3859 0m3860 0m 3861 5m测井系列 自然伽玛 压力 井温图左侧 CCLR mv 粗线 GR API 细线 图右侧 PRES MPa TEMP 第一层井温测试曲线 26 地面微地震波裂缝方位监测目前水力裂缝诊断技术中裂缝方位的测量有井下微地震 地面微地震波 地面电位等 在这里主要介绍近几年盆地用的较多的地面微地震波法测试裂缝方位的情况 其监测原理是在水力压裂 注水 过程中 地层破裂或裂缝延伸扩张产生的微地震波 微地震波在地层中以球面波的形式向四周传播 水平传播一定距离后遇到套管 沿套管传播到地面 检测装置接受到信号通过转换 放大后进行处理 即在监测井上求出原点相对位置 进而得到压裂裂缝的长度和走向 27 在压裂过程中 地层不断的开裂产生多次微地震波 微地震源点不断出现 监测并求出这些源点的位置 显示在坐标图上 根据压裂井与这些源点的相对位置 即可得出压裂裂缝的长度和走向 28 微地震监测过程微地震过程 29 其他压裂工艺技术 1 防砂压裂2 近底水压裂工艺 3 一趟管柱分压两层4 多薄层限流压裂工艺 控底水 30 不同温度下树脂砂固结情况 实验介质 水 防砂压裂 其他压裂工艺技术 31 32 屏蔽暂堵与转向压裂 对于老井常规螺旋射孔井 如果能够对垂直于最小地应力方向上的射孔孔眼和老裂缝实行有效封堵 使井底压力升高 则可以在同层中通过偏移于最小地应力方向上的射孔孔眼来产生新的裂缝 裂缝转向机理研究 室内试验结论 水平地应力差值越小 压裂液粘度越大 施工排量越高 裂缝转向半径越大 其他压裂工艺技术 33 屏蔽暂堵与转向压裂 对于多薄层合压 完善产出剖面 在同层堵老缝 新裂缝原有裂缝发生转向 形成新缝泄油面积区 微裂缝发育条件下的压裂 减少滤失 提高液体效率 提高作业成功率 根据储层认识 通过实验和方案设计模拟计算确定用量 实现转向和多裂缝 进一步提高剩余油的采收率 分两种 油溶性和水溶性 其他压裂工艺技术 34 近底水油层压裂 方法一 通过注入化学剂反应后在近底水带形成有效隔板 抑制底水上升 分别在陆梁等区块实施7井次取得初步认识和效果 方法二 防水