徐永高长庆致密砂岩气藏多层多段压裂技术研究及试验中文终版PPT课件

中国石油长庆油田分公司二 一一年九月 长庆气田致密砂岩气藏多层多段压裂改造技术 报告内容一 基本概况二 直井多层压裂改造技术研究及试验三 水平井多段改造技术研究及试验四 结论 1 盆地资源丰富 鄂尔多斯盆地油气资源丰富 天然气资源量10 7 1012m3 气田发育上 下古生界两套含气层系 以苏里格气田为代表的致密砂岩储层占总资源量61 7 近年来 长庆气区进入大规模勘探开发阶段 天然气产量达到210 108m3 其中上古致密砂岩占51 9 一 基本概况 上古生界砂岩气藏普遍具有低孔 低渗 低压的特征 储层致密 孔喉结构差 启动压力高 单井产量低 气藏埋深 2800 0 3800 0m孔隙度 5 0 12 0 渗透率 0 1 3 10 3 m2含气饱和度 44 0 66 1 压力系数 0 8 0 9MPa 100m 2 储层物性差 自然产能低 鄂尔多斯盆地致密气典型井压汞曲线特征 苏里格气田典型井吼道分布 3 普遍发育多套含气层系 具有一井多层的特征 苏里格气田储层纵向多层现象比较普遍 一井多层比例高 苏里格气田各区块多层井占总井数比例 4 压裂是提高单井产量的有效手段 多年来 以提高单井产量为目标 大力开展压裂新技术攻关与试验 形成了长庆致密砂岩气藏压裂技术系列 两大技术系列 致密砂岩气藏直井改造技术系列 致密砂岩气藏水平井改造技术系列 六项主体技术 机械分层压裂 多薄层压裂 低伤害压裂液 控缝高压裂 不动管柱水力喷射分段压裂 裸眼封隔器分段压裂 六项配套技术 压裂优化设计 支撑剂优选 液氮伴注排液 分层压裂同步破胶 裂缝监测技术 深穿透射孔 1 岩矿特征室内研究表明 长庆致密砂岩气藏岩性总体上以石英砂岩为主 但区域上岩性存在明显差异 苏里格气田中区以岩屑石英砂岩 石英砂岩为主 东区以岩屑砂岩为主 则西区以石英砂岩为主 二 直井多层压裂改造技术研究及试验 苏里格气田各区块岩性数据对比表 2 岩石力学及地应力研究室内岩心测试表明 盒8 山1砂岩杨氏模量为18400 34200MPa 泊松比为0 2 0 4 砂岩最小主应力为50 4MPa 泥岩为56 6MPa 岩心分析地应力大小 岩心分析岩石力学参数 3 导流能力研究为深入研究支撑剂导流能力随时间长周期条件下变化规律与产量递减的关系问题 从模拟生产实际条件出发 开展了 定压定温 长周期 导流能力实验 认识 长期导流能力约为短期的14 25 随时间延长导流能力呈下降趋势 300h时降为初期的12 14 4 低伤害压裂液体系研究针对致密储层微观孔喉细 启动压力高的特点 在 核磁共振 岩芯流动实验 的试验确定压裂液伤害主控因素的基础上 形成了适用不同区块储层的多套低伤害压裂液体系 近年气田新开发的压裂液体系 1 阴离子表面活性剂压裂液从降低分子结构 降低破胶液表面张力的角度出发 开发了新型阴离子表面活性剂压裂液体系 成本降低40 应用33口井 平均无阻流量8 87 104m3 d 阴离子表面活性剂压裂液体系 压裂液性能对比表 阴离子表面活性剂压裂液原理图 2 羧甲基低伤害压裂液从提高压裂液稠化剂水溶性 降低稠化剂浓度的角度出发开展羧甲基压裂液体系试验 应用29口井 见到较好效果 苏里格东区羧甲基压裂液试验井效果 压裂液性能对比表 5 机械封隔器分层压裂工艺 一次下入分压合采完井管柱 通过投球座封 逐级打开滑套 实现多层压裂 合层排液生产 两套分压管柱 Y241 K344两种适用规格 51 2 套管 7 套管耐温能力 120 承受压差 70MPa分压段数 51 2 套管井最高分压7段 Y241分压管柱K344分压管柱 桃2 10 30C2井采用机械封隔器分层压裂实现一次分压6层 压后测试产量达8 95 104m3 d 桃2 10 30C2井6层分压曲线 截至目前 机械封隔分层压裂工艺在苏里格气田累计应用超过2000余口井 分压5层以上试验15口井 平均无阻流量达12 2 104m3 d 取得了较好的效果 苏里格气田机械分压多层改造工艺效果 6 引进试验了TAP 连续油管分压裂技术 1 TAP分层压裂技术通过将滑套与套管连接一同下入到目的层段 逐级投入飞镖打开滑套实现分层压裂 球座通过前一级压裂时压力传递缩径而形成 避免了常规分层压裂工具球座逐级缩径对压裂级数的限制 盆地东部4口井 米35 米37 苏东35 57 桃2 9 2 TAP压裂试验 取得以下认识 TAP技术可以实现无限级压裂可实现套管滑套关闭 降低了产水影响技术成熟度有待进一步提高多层改造后无阻流量达到5 6 104m3 d 2 连续油管分层压裂工艺 连续油管水力喷砂射孔及套管压裂流程图 工艺原理 使用连续油管喷砂射孔通过环空进行主压裂通过砂桥进行封隔下层作业后连续油管冲砂关键技术 连续油管精确定位技术连续油管井下工具组合连续油管分层压裂施工工艺连续油管井口配套设备 完成了3口井17层现场试验 单井最高分压8层 最快实现了一天连续分压4层 围绕水平井开发的瓶颈技术 加大了关键工具的自主研发 扩大技术合作与试验 水平井多段压裂技术取得突破 苏里格气田水平井规模应用 实现了开发方式由直井为主向水平井和定向井为主的转变 三 水平井多段改造技术研究及试验 1 不动管柱水力喷射分段压裂技术 1 开展了大型物模实验 对水力喷砂射孔机理取得关键性认识传统认识喷孔形态为纺锤形 试验发现靶件呈椭圆形和剑形两种形态受非均质性和地应力影响 不同方位喷射射孔深度有较大差异与常规火力射孔不同 喷孔直径大 无破碎和压实带 更有利于减少井筒附近油气流动阻力 裂缝未起裂时喷孔形态 六喷咀水力喷砂孔到图 靶件产生裂缝后喷孔形态 2 开展了水力喷砂参数室内模拟实验 建立了实验图版采用810个靶件 针对9个方面 喷距 喷嘴直径 围压 喷射速度 靶件 孔眼形状 射孔孔眼 射孔时间 不同岩样 完成了90组不同条件水力喷射参数实验 建立了实验图版 水力喷砂孔内压力分布实验台架 对累计获得的3126个关键数据进行了图版化处理 获得水力喷射增压和喷射参数两个方面的图版49个 建立了相对完善的实验图版 3 建立了理论模型 在室内模拟实验的基础上 形成了理论图版 在室内物理模拟实验的基础上 对射流增压 孔内压力分布 喷射速度等建立了数学模型 开展了150余组模拟研究 建立理论图版17个 为优化设计奠定了基础 喷嘴压降公式 紊流方程 冲量方程 孔内速度云图 孔内静压云图 研发了多级滑套 喷射器等关键工具 形成系列配套工具 已获国家专利7项 不动管柱水力喷射分段压裂示意图 4 研发了水力喷砂分段压裂工具 苏里格气田不动管柱水力喷射分段压裂施工井汇总表 5 现场试验 截至目前 在苏里格气田致密砂岩气藏共应用32口井 平均无阻流量44 2 104m3 d 最高无阻流量125 1 104m3 d 与压裂直井相比平均增产倍数达到5倍以上 单井实例 苏平14 19 09该井投产480天 平均产量10 9 104m3 d 累计采气5234 0 104m3 苏平14 19 09井开采曲线 压恢试井 2 裸眼封隔器分段压裂技术 1 技术原理裸眼封隔器 悬挂封隔器和完井管柱一体下入封隔器坐封后起出钻杆 下入直井段压裂回接管柱通过投入大小不同的钢球 控制各级滑套打开 实现多段压裂 自主研发6 井眼裸眼封隔器工具最大工作压差达70MPa 工作温度120 最高压裂改造段数为13段 已接近国外同类技术水平 6 井眼条件下裸眼封隔器工艺关键技术指标对比 2 技术性能 裸眼封隔器实物照片 截至目前 长庆气区裸眼封隔器分压工艺应用120口井 平均试气井口产量7 0 104m3 d 平均无阻流量54 2 104m3 d 达到直井3倍以上 苏里格气田水平井裸眼封隔器分段压裂试验情况表 3 试验效果 单井实例苏平36 6 23 压缩式裸眼封隔器 目前该井投产530天 平均产量9 6 104m3 d 累计采气5100 104m3 苏平36 6 23井开采曲线 桃2 12 27H 遇油膨胀裸眼封隔器 目前该井投产242天 平均产量8 8 104m3 d 累计采气2140 104m3 桃2 12 27井开采曲线 3 引进试验了快钻桥塞分段压裂技术为探索低渗气田水平井不限压裂段数的新型工艺技术 在苏里格气田引进试验了国外先进的快钻桥塞分段压裂技术 工艺特点 水平段41 2 套管固井完井多级点火射孔 桥塞座封一体化水力泵送桥塞对压裂级数无限制连续油管钻除桥塞 苏里格气田苏东13 65H2井水平段长 1400m 压裂液 3800方 砂量 310方 作业时间 12天压裂15段 国内气田第一口水平井压裂段数达到15段分段可靠性强 各段桥塞试压合格对配套设备要求高 大尺寸连续油管 2 钻塞 带压的射孔和泵送桥塞装备等 苏东13 65H2井水力桥塞15段压裂曲线 四 结论 1 针对长