国外储层改造新技术-

,国外储层改造新技术,李宗田中国石化石油勘探开发研究院2013.6,提纲,一、储层改造技术现状二、储层改造最新技术三、储层改造发展趋势,一、储层改造技术现状水平井压裂技术带动了页岩油气的迅速发展低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展,4,美国页岩气成功开发对全球能源格局产生了重要影响，以水平井压裂为代表的工程技术进步在这一格局变化中起到了关键性作用,2005年美国页岩气技术突破，此后产量急剧增长，未来页岩气和致密气的产量占美国天然气总产量的一半以上,1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展,5,Source:BakerHughes,IHS,Source:HPDI,美国每年完钻并压裂页岩气井约20000口，85%以上为套管完井，主要依靠大型水力压裂,水平井是页岩气开发的主要井型，水平井成本为直井的1.52.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的34倍,1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展,6,在低渗透致密储层勘探开发过程中，水平井多级分段压裂技术已经成为主导，其技术的复杂程度、施工的规模及成本投入远远大于常规直井的压裂及酸化措施,国外大型压裂现场施工照片,丛式井生产模式示意图,1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展,7,水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工艺技术等方面不断进步,地质背景和地层特性的科学系统评价是储层改造的必要基础；系列室内评价实验与机理研究是开展储层改造技术研究的必要手段；成本控制和高技术引入是储层改造的必要途径。,1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展,8,水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工艺技术等方面不断进步,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,9,油气资源的不可再生性和高品质油气资源量的不断减少的事实，迫使人类必须开发类似于页岩气、页岩油的低渗难采的储量油气资源,油气资源三角图（据Bustin2005AAPG资料，修改）,共计：921.7万亿方,全球非常规油气资源量,煤层气：256.1万亿方页岩气：456.0万亿方致密砂岩气：209.6万亿方,（Rogner,1997）,共计：3558.5万亿方,煤层气：114.7万亿方页岩气：1406.8万亿方致密砂岩气：2037.1万亿方,（Dong,2011）,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,10,每一个大型油气田的发现都是通过钻井获得高产油气流而证实和宣告的,钻井在油气田的勘探和发现中的作用不会改变,但随着油气勘探范围的延伸,压裂技术将更显示出其对油气储量的发现与评价的重要支撑作用。,渗透性储层,烃源岩层系,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,11,降低勘探风险：更多地、合理地应用包括水力压裂技术在内的非地震勘探技术来提高勘探效益，降低勘探风险、提高探井效果,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,12,解放低效储层：目前所发现的资源品质变差，新增探明储量中低渗透储量的比例从30%左右上升到近70%，水力压裂可使低效油气藏获得大为可观的勘探成果,页岩气水平井分段压裂模式,页岩气水平井生产曲线,页岩气也被称为“人造气藏”，必须通过大型人工造缝（网）工程才能形成工业生产能力,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,13,解放低效储层：目前所发现的资源品质变差，新增探明储量中低渗透储量的比例从30%左右上升到近70%，水力压裂可使低效油气藏获得大为可观的勘探成果,2002年，Devon能源公司收购Mitchell能源公司,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,14,获取储层信息：水力压裂技术对油气层的描述及动态监测可以起到特殊的作用,可为勘探储层的含油气情况提供重要信息,压裂过程的动态监测和压后评价技术可以获取准确的地层压力及地应力场等参数,对油藏评价提供强有力的证据,主裂缝闭合前G函数曲线为斜直线,裂缝滤失恒定,主要表现为整体上无天然裂缝,裂缝监测结果判断地应力场，根据裂缝延伸情况判断储层岩石力学性质,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,15,美国天然气产量构成图,资料来源：Curtis等,2001；USGS，2009；EAI，2011；ARI，2010,产量/亿立方米,0,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,1950,1960,1970,1980,1990,2000,2010,1973年达高峰产量,2008年突破500,1990年突破500,2006年突破500,压裂技术进步改变了美国天然气的供应格局的同时，也意味着更多低渗难动用储量不断被发现并得到开发,2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步,16,2010年EIA资助ARI公司评价了全球33个国家48个盆地的70套页岩，估算的页岩气技术可采资源为188万亿立方米,技术可采资源量（万亿立方米）,资料来源：EIA,2011,17,常规油气勘探开发,非常规油气勘探开发,储层环境,纳米级孔隙中子散射-计算化学,毫米-微米级孔隙光学显微镜,成藏环境,浮力作用下流体分异，经历一次和二次运移,颗粒表面吸附，源内成藏，无二次运移,开发环境,达西流动,非达西流动和扩散,常规砂岩,非常规页岩,相差100倍,由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻井及压裂工程不断进步的过程,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,18,美国Bakken页岩：Medowark7-6H井深9571m，垂深6553.0m，水平段长度3018.0m中石油塔里木：塔里木塔北隆起轮南油田哈122H，井深7053.0m，水平段长487.43m。中石化塔河：塔河油田TP111井，井深7426.0m，垂深6735.52m，水平段长610.0m中石化元坝：元坝103H井深7861.0m，垂深6750.0m。元坝121H设计井深8158.0m，垂深7280.0m。,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,水平井开发的层位更深，水平段更长为压裂技术提出挑战,19,在整个非常规油气开发过程中，美国分别形成的主体压裂工艺包括：滑溜水压裂、多级分段压裂、重复压裂、同步压裂等,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,上述各项技术发展是压裂设备、压裂材料及压裂工具共同进步的结果,20,在整个非常规油气开发过程中，美国分别形成的主体压裂工艺包括：滑溜水压裂、多级分段压裂、重复压裂、同步压裂等,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,水：2000m3/段,水平井,页岩段,水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。水平井的产量是垂直井的34倍多，成本仅是直井的11.5倍。目前85%的开发井为水平井多段压裂。截止2010年底，FortWorth盆地累计钻井14790口，其中水平井10050口,水平井与直井比较其增产效果,21,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻井及压裂工程不断进步的过程,22,同步压裂技术能够缩短施工时间，降低压裂成本，同时也有利于形成缝网,水平井同步压裂技术示意图,同时对配对井（平行）进行压裂，即同时对两口(或两口以上)井进行压裂。该技术可以快速提高页岩气井的产量，且开始出现回流的时间短。最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂，目前已发展到3口甚至4口井间同时压裂。,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,23,地面条件及措施成本、压后管理控制等促进了“井工厂”压裂技术进步,原理：诱导应力干扰形成复杂裂缝特点：较大范围形成体积裂缝土地利用率高：在一个地区部署多个井场，在每一个井场部署多口水平井作业周期短：实现钻井、固井、射孔、压裂等作业的批量化、流程化、标准化，且各工序之间实现无缝衔接。作业低成本：流体循环利用，搬迁费少。,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,一个丛式井平台上钻探水平井、压裂22口井，极大提高效率，降低了成本,24,原理：无支撑剂的槽流，导流最大化。适合：脆性地层，单一裂缝模式。特点：脉冲式注入，混合纤维包裹。,优势：两高两低高导流能力（接近无限）产量提高（20-60%）降低支撑剂用量（降低40%）降低压裂液量（降低60%）,应用实例：LomaLaLatafield、jonahfield、EagleFord,EagleFord页岩应用效果,科技创新能够促进水平井压裂提高效率、降低成本（高通道压裂技术）,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,25,智能滑套压裂技术（电控滑套、可溶解滑套）,压力等级10,000PSI，温度150电传感器和滑套内芯片信号对应，开关滑套不受压裂层数限制，压后滑套遇油溶解,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,材料学、微电子等技术进步有利于水平井压裂技术的集成创新,26,3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力,集成创新决定了压裂的关键技术并不能够等待原始创新，市场需求决定了最新、最先进的技术在某个地区不一定适用，必须有针对性地选择,压前地质研究,裂缝模式判断,液体配方优选,泵注程序优化,提纲,一、储层改造技术现状二、储层改造最新技术三、储层改造发展趋势,储层改造最新技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计2、清水压裂及低密度支撑剂3、无水压裂技术（LPG）4、鱼骨分支井改造技术5、高能射孔技术（Gasgun）6、涡轮发动机压裂车组,28,1、分段压裂工具及体积压裂设计,29,国外目前水平井分段压裂工艺技术、工具及完井方式,1、分段压裂工具及体积压裂设计,30,（1）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术一球一段分段压裂技术,封隔悬挂器,裸眼封隔器,投球滑套,压差滑套,主要公司：PackerPlus、哈里伯顿、威德福、贝克休斯技术特点：一球打开一个滑套,投不同直径球压裂多段适用井眼：裸眼完井最新纪录：40级分段压裂（贝克休斯）工具系列：(41/2-95/8),1、分段压裂工具及体积压裂设计,31,技术能力741/2工具达44级95/851/2工具达60级,工具性能1/16级差球憋压球密度：1.8g/cm3封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：TAM耐高温自膨胀封隔器302。,低密度球,滑套,封隔器,（1）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术一球一段分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,32,主要公司：PackerPlus、哈里伯顿、威德福技术特点：一球打开2-6个滑套适用井眼：裸眼完井最高纪录：90级分段压裂（哈里伯顿）,（2）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术一球多段分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,33,工具性能封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：177,技术能力41/2和51/2两种尺寸分隔段数：15段每段滑套数：6个最多压裂点数：90级,RapidFrac系统,（2）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术一球多段分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,34,主要公司：威德福、哈里伯顿技术特点：整个完井管柱滑套大小相同，滑套可开可关适用井眼：裸眼完井,工具性能封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：160,技术能力41/2和51/2两种尺寸无限级分段压裂,（3）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术等通径开关滑套分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,35,下入完井管柱，坐封悬挂器，注水泥,坐封封隔器,固井后、用HWB工具打开最底部压裂滑套,停泵后HWB锁块缩回、把开关工具提到位于顶部封隔器上部工具腔内,等通径开关滑套分段压裂技术施工步骤：,（3）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术等通径开关滑套分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,36,开关工具就位后，压裂最下部地层,底部地层压裂结束后，用HWB开关工具关闭,打开上面一层的压裂滑套、压裂直至所有地层压裂结束并关闭所有滑套,用HWB开关工具开启相应层位的滑套，投产,（3）裸眼封隔器+滑套分段压裂技术等通径开关滑套分段压裂技术,1、分段压裂工具及体积压裂设计,37,主要公司：哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福技术特点：工具泵送入井，套管压裂，桥塞封隔，大排量、大砂量施工适用井眼：套管完井最新纪录：42级分段压裂,（4）泵送可钻桥塞分段压裂技术,工具性能桥塞最高耐压差:103.4MPa桥塞最高耐温：232,1、分段压裂工具及体积压裂设计,38,主要公司：斯伦贝谢技术特点：多级滑套工具与套管连接下入井，压裂管串通径相同，压裂段数不受限制，飞镖可溶解，C环易钻磨适用井眼：套管完井最新纪录：13段,（5）固井滑套一体化分段压裂技术（飞镖TAP技术）,1、分段压裂工具及体积压裂设计,39,（5）Viking多级分段压裂技术（猫鼬技术）,主要功能特点：Viking分段压裂技术可以用于直井或水平井中；可以用于裸眼完井也可以用于水泥固井；可以下入任意多个，每个可利用连续油管上的TrytonViking驱动工具单独打开；井眼能够保持全通径；,1、分段压裂工具及体积压裂设计,40,主要公司：哈里伯顿、贝克休斯技术特点：连续油管喷砂射孔，环空加砂压裂，强制脱砂砂塞封堵适用井眼：套管完井,HalliburtonsCobraMaxH,（7）连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术,水力喷砂分段不拖动压裂示意图,水力喷砂分段拖动压裂示意图,1、分段压裂工具及体积压裂设计,41,“压裂体积“（SRV）与产量及压力分布关系（Barnett）,SRV与水平井产量的关系,1年、15年后SRV裂缝网络模拟压力分布,SRV与Barnett页岩气藏产量正相关，而15年后由于页岩极低的渗透率，使得泄流区域并没有超过压裂体积波及的范围,“人造油藏/气藏”的核心问题是通过“体积压裂”设计形成“压裂体积”,1、分段压裂工具及体积压裂设计,42,需要大幅度提高储层的渗透性大规模压裂（压碎地层）极容易形成裂缝缝网充分利用缝网的大排量压裂技术水平井多分段可以显著提高压裂缝网覆盖率储层与外部进入流体大面积接触储层保护技术,“人造油藏/气藏”的核心问题是通过“体积压裂”设计形成“压裂体积”,1、分段压裂工具及体积压裂设计,43,几乎所有页岩气藏都存在天然裂缝，有些岩心观察不到天然裂缝一般不产出气，除非被张开或与水力裂缝沟通有时天然裂缝被钙质充填，但胶结强度较低，因无化学作用分多级提高排量有助于沟通天然裂缝（水力脉冲）滤失越大，天然裂缝扩展越充分，因水难以进入基质,体积压裂形成网络裂缝的基础条件SPE133456,1、分段压裂工具及体积压裂设计,44,大型体积压裂工艺优化设计技术,低粘度滑溜水压裂液多粒径支撑剂组合阶梯式脉冲式加砂,1、分段压裂工具及体积压裂设计,45,胍胶和滑溜水对形成裂缝模式的影响,2、清水压裂及低密度支撑剂,70年代中期，在俄克拉荷马西北的密西西比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水压裂；用大量的清水，每分钟排量为812方，砂比为1.75%，由于砂量及砂比都较低，难以长期支撑形成的裂缝。,1986至1987年，在吉丁斯油田（澳斯汀白垩石灰岩地层）进行了清水压裂，基质岩石的渗透率为0.005至0.2毫达西，地层厚度为50至500英尺。压裂后，油井从平均日产油0.64方增加至6.4方。压裂规模平均2400方清水，排量平均7方。,1988年，联合太平洋能源（UPR）公司在其第一口水平井中也进行了清水压裂，在作业中使用了蜡珠作为分流剂。,95年，广泛应用于裂缝性致密砂岩气藏；提出了冻胶与滑溜水联合的混合清水压裂技术。,46,清水压裂技术发展历程,2000年，广泛应用非常规储层体积压裂技术，2010年后在我国页岩气压裂中得到广泛应用。,2、清水压裂及低密度支撑剂,47,传统认识1：岩石中的天然裂缝多半是表面粗糙，闭合后仍能保持一定的缝隙，这样形成的导流能力，对低渗储层来说已经足够了，这种情况已在实验室中观察到；传统认识2：常规冻胶压裂，由于排液不完善，裂缝的导流能力受残渣伤害等有所降低，清水压裂基本上不存在不易排液的问题；传统认识3：清水（线性胶）易于使砂子沉到垂直缝周边较细的天然裂缝中，扩大了渗滤面积；传统认识4：压裂过程中岩石脱落下来的碎屑（特别是在页岩地层中）它们可能形成“自撑”式的支撑剂；最新认识：剪切力能使裂缝壁面从原位置上移动，从而产生不重合并出现许多粗糙泡体表面，由于存在剪切滑移，在裂缝延伸过程中也能使已存在的微隙裂开，并使断层面及其它弱面张开，这些现象可以发生在水力裂缝的端部或裂缝周围的滤失带中；,清水压裂增产机理,2、清水压裂及低密度支撑剂,48,清水压裂的技术优势,可免去制备冻胶所消耗的化学剂量，不含残渣，不会伤害储层；减少了砂（支撑剂）的用量及运砂的费用清水压裂与常规冻胶压裂在相同规模的作业中可节省费用40%60%，是降低采油成本，增加动用储量的有效途径。,冻胶、清水、混合清水压裂对比分析,2、清水压裂及低密度支撑剂,49,清水压裂成功与否，取决于是否存在着有利的天然裂缝系统以及它们对压力及原有的就地应力的响应程度；质地强硬的岩石有许多粗糙的节理，很高的抗剪程度，很好的剪切与裂缝导流能力的耦合性，清水压裂适用（裂缝性致密砂岩、灰岩地层等）；强度较弱的岩石如泥质砂岩就不适合清水压裂；储层的裂缝网状分布及流体流动过程都可以用以评价是否应该采用清水压裂。,清水压裂增产的适应性,某气井清水压裂加少量砂压后采气曲线,某气井清水压裂加大量砂压后采气曲线,2、清水压裂及低密度支撑剂,50,UPR公司东得克萨斯盆地棉花谷致密、低渗砂岩地层，对150口井进行了250次的清水压裂储层特点：渗透率0.001至0.05毫达西，无论纵向上和横向上都非常不均质，纵向上砂页岩交替，砂层总厚为1000到1500英尺压裂工艺：采用大量清水与少量的化学剂（降阻剂、活性剂、防膨剂等）20/40目的Ottawa砂子，总砂用量在2.3-136吨之间砂比3.5%，少数作业中使用砂比达到15%的尾随支撑剂排量为1.6方到13方，用水量约为64方到3180方，前置液占40%到50%,应用实例：棉花谷泰勒砂层,2、清水压裂及低密度支撑剂,51,应用实例1：棉花谷泰勒砂层B气田大型清水压裂与常规压裂的比较,清水压裂,常规压裂,2、清水压裂及低密度支撑剂,52,应用实例2：棉花谷泰勒砂层C气田大型清水压裂与常规压裂的比较,清水压裂,常规压裂,造缝后导流能力不足！要根据地层物性设计合理的导流能力、选择施工工艺,2、清水压裂及低密度支撑剂,53,支撑剂的类型、用量的选择主要考虑支撑剂自身性能特点、储层特性、支撑剂回流控制及其施工规模与成本,与闭合应力有关的支撑剂选择,低密度体密为1.2g/cm3超轻覆膜支撑剂密度为常规陶粒的60%相同体积所需支撑剂质量比常规陶粒减少40%,2、清水压裂及低密度支撑剂,54,BJ服务公司研发的新型水力压裂工艺，结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂部分单层分布技术，在多区域页岩气水平井的压裂增产中得到了成功应用，在选定的43口8或9级压裂的水平井中进行对比试验，产量比同条件对比井增加15%60%，累积产量平均增加45%。,采用超低密度支撑剂，将为低伤害、低成本、大规模压裂提供有力支撑，国外低密度支撑剂的应用效果良好,2、清水压裂及低密度支撑剂,55,低密度支撑剂将减小支撑剂颗粒密度与压裂液密度的差异，保障施工顺利，提高压裂铺砂效果,2、清水压裂及低密度支撑剂,56,支撑剂的发展方向是低密度高强度圆球度越圆越好、密度越低越好、承受的闭合压力越高越好、酸溶解度越低越好、浊度越小越好、导流能力越高越好,降低现场施工对压裂液粘度和流变性等方面的要求降低对排量和设备功率等泵送条件的要求降低改造过程对储层的伤害改善支撑剂在缝内铺置状态，提高裂缝导流能力提高储层改造的效果,低密度支撑剂将减小支撑剂颗粒密度与压裂液密度的差异，保障施工顺利，提高压裂铺砂效果,3、无水压裂技术（LPG）,57,无水压裂(LPG)在是现有技术集成能力和水资源缺乏条件下的技术进步,3、无水压裂技术（LPG）,58,LPG运输车辆,LPG存储罐车,3、无水压裂技术（LPG）,59,LPG压裂施工技术及LPG压裂液回收再利用,LPG压裂实行全自动化施工模式设备组成主要包括压裂车、添加剂运载和泵送系统、LPG罐车、液氮罐车、砂罐、管汇车、仪表车等不需要混砂车，支撑剂和液体在低压管线中混合输送,水基压裂液返排处理,LPG压裂液返排处理,LPG压裂施工现场,3、无水压裂技术（LPG）,60,设备运转前后温度红外监测对比效果图,红外成像采集监测器,LPG压裂用压裂车一定要确保密封性，现场安全监测格外重要,3、无水压裂技术（LPG）,61,LPG压裂效果优于水基压裂效果,4、鱼骨分支井改造技术,62,4、鱼骨分支井改造技术,63,5、气体射孔技术（Gasgun）,64,传统水力压裂,GasGun,爆炸压裂,5、气体射孔技术（Gasgun）,65,GasGun技术应用范围,水平井改造,近井解堵,层间控水,压前预处理,5、气体射孔技术（Gasgun）,66,酸化前预处理,GasGun技术应用范围,水井增注预处理,沟通天然裂缝,裸眼井改造,5、气体射孔技术（Gasgun）,67,GasGun技术与常规水力压裂效果对比,井数,井下压力（Psi）,表皮系数,半缝长（ft）,有效渗透率（md）,产量（103ft3/d）,5、气体射孔技术（Gasgun）,68,6、涡轮发动机压裂车组,69,国内初步具备了大型压裂机组及配套工具制造能力，单机输出功率2500型压裂车已投入批量生产与应用，3000型压裂车工业试验成功,6、涡轮发动机压裂车组,70,2号动力涡轮机,1号压缩机单元（气体供给）,空气入口,油箱,变速箱,排气口,重约800lbs（400kg）,TF-40涡轮,涡轮发动机的基本结构,6、涡轮发动机压裂车组,71,美国的军用飞机更新换代周期短，退役飞机性能良好，发动机等完全满足飞行以外的其他工业用途,6、涡轮发动机压裂车组,72,涡轮压裂泵装配的压裂车组更轻便、对施工井场要求更易满足,6、涡轮发动机压裂车组,73,传统柴油泵压裂井场分配布局,涡轮压裂泵装配的压裂车组更轻便、对施工井场要求更易满足,涡轮发动机压裂车组井场分配布局,6、涡轮发动机压裂车组,74,装配涡轮发动机的压裂车组已经广泛应用于全球各大石油公司,提纲,一、储层改造技术现状二、储层改造最新技术三、储层改造发展趋势,1、将发展形成一个独立的“压裂工程”专业技术体系,76,储层改造技术未来发展趋势,钻井液泥浆泵井下动力钻具井口防喷器固相控制装备随钻测量仪器参数仪表钻井液回收利用氮气制备,与“钻井工程”相比，“压裂工程”装备及工具要求相近,压裂液压裂泵压裂井下工具高压压裂井口混砂车压裂动态监测参数仪表车压裂液回收利用氮气罐车,组建一支压裂队伍和组建一支钻井队伍费用相当,1、将发展形成一个独立的“压裂工程”专业技术体系,水平井钻井和水平井压裂作业成本上相当，均属于高投入高效益,中石化某非常规气田开发预算,78,水平井钻井和压裂属于多个学科技术密集高投入、高效益、高风险的作业。,钻井地质研究钻井地质设计钻井工程设计水平井优快钻井技术钻头优化设计页岩井壁稳定技术水平井地质导向钻井技术水平井钻井液技术页岩气水平井固井技术,压裂地质研究压裂地质设计压裂工程设计区域可压性评价压裂裂缝扩展规律压裂分段工具技术压裂液优选技术压裂过程储层保护技术裂缝监测技术,涉及学科和专业：数学、物理、化学、地质、地球物理、石油工程、流体力学、岩石力学、材料学、高分子化学、胶体化学、机械仪表自动化、生物学、管理学等,1、将发展形成一个独立的“压裂工程”专业技术体系,79,水平井钻井和水平井压裂均面临共同的技术挑战,向深层、“三高”气藏、低压低渗透、稠油、非常规等难动用储量延伸特殊工艺井数量不断增长关键技术装备、井下工具的国产化提高技术效率，降低施工周期需要尽快突破关键技术，通过自主创新实现低成本化,1、将发展形成一个独立的“压裂工程”专业技术体系,80,优化设计技术可压性评价裂缝起裂及延伸压裂参数设计,水平井多级分段压裂完井配套技术体系,裂缝监测技术井间微地震地面微地震测斜仪,设备配套压裂车组压裂井口投球器,压裂完井技术裸眼压裂完井泵送桥塞压裂,1、将发展形成一个独立的“压裂工程”专业技术体系,水平井多级分段压裂完井配套技术体系,2、设备小型化、提高机动性、操控智能化、成本经济化、环境友好化是压裂技术的发展方向,81,储层改造技术未来发展趋势,压裂设备逐步向小型化改进，减少占地面积，增加机动能力，提高工作效率压裂工具也向智能可控型改进，通过技术进步降低作业成本,82,单井压裂向多井、整体压裂和规模化（井工厂）压裂发展，提高现场施工压裂施工效率与采收率，降低压裂成本,2、设备小型化、提高机动性、操控智能化、成本经济化、环境友好化是压裂技术的发展方向,浮动式储液罐与钢制罐比较，购置费降50，运输费降75，占地降50%,返排液处理费用高、环保压力大，胍胶成本不断攀升等问题，形成压裂返排液的分子重构和二次交联核心技术，并配套形成返排液收集及处理工艺，交联压裂液每方节约400元,2、设备小型化、提高机动性、操控智能化、成本经济化、环境友好化是压裂技术的发展方向,84,压裂液重复利用技术,典型配方：降阻剂+助排剂（表面活性剂）+粘土稳定剂+絮凝剂+杀菌剂+KCl+破胶剂+清水,2、设备小型化、提高机动性、操控智能化、成本经济化、环境友好化是压裂技术的发展方向,压裂液返排液组分复杂，环保达标处理难度大：返排液具有量大、浊度高、粘度大、含盐量高和COD浓度高等特点。重复利用节约水资源：页岩气单井压裂液的用量是常规压裂井的几倍甚至几十倍。处理与利用：固液分离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等处理，用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水。,3、储层改造技术的主要对象是非常规储层领域,85,储层改造技术未来发展趋势,非常规油气资源泛指在地质条件或开采工艺有别于常规油气，通过常规开采手段不能得到经济产量的石油天然气资源。主要包括：油砂、油页岩、稠油、页岩油、致密砂岩气、煤层气、页岩气、天然气水合物、深源气、浅层生物气等。,全球非常规石油资源量合计4495亿吨，与常规石油资源量(4582亿吨)基本相当(据Rogner等),86,油气资源的不可再生性和高品质油气资源量的不断减少的事实，迫使人类必须开发类似于页岩气、页岩油的低渗难采的储量油气资源,共计：921.7万亿方,全球非常规油气资源量,煤层气：256.1万亿方页岩气：456.0万亿方致密砂岩气：209.6万亿方,（Rogner,1997）,共计：3558.5万亿方,煤层气：114.7万亿方页岩气：1406.8万亿方致密砂岩气：2037.1万亿方,（Dong,2011）,3、储层改造技术的主要对象是非常规储层领域,87,1.资源量(TRR，据中国工程院，2012),致密气14万亿方；煤层气12万亿方；页岩气11万亿方,共计37万亿方，为常规气的2倍,致密油1326亿吨,油砂油22.58亿吨,页岩油84.42亿吨,共计120133亿吨为常规油的4752,非常规天然气资源量比常规气大一倍；非常规石油资源量只有常规油的1/2左右。,3、储层改造技术的主要对象是非常规储层领域,6%,常规油,常规气,非常规气,非常规油