国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展讲义PPT课件

.,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,.8页,北德克萨斯Barnett页岩井深：垂深21502450m,最深3050m斜深2745m-4575m水平段:610-1830m地层温度：7193地层压力系数：1.06-1.18渗透率：0.00010.0006mD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,.9页,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：10300nm，或者更小超低表面张力，20mN/m接触角：6089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：5395%,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0.02470.1md，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200375,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23min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,关井时间返排控制资料录取分析总结,质量,效果,室内数据为基础现场实用为原则,29,.,.,三、未来技术发展建议,5、将裂缝实时监测及压后评估有机结合，提高施工水平和改造效果,发展与提高微地震、微形变裂缝监测技术分布式光纤监测技术（DTS、DAS等）远程现场数据实时监测分析技术推广,3