水平井压裂改造工艺技术

1、 提提 纲纲一、前言一、前言二、二、水平井压裂选井选层水平井压裂选井选层三、水平井产能预测与优化设计三、水平井产能预测与优化设计四、四、水平井分段压裂工艺与应用水平井分段压裂工艺与应用 注：单位为注：单位为亿吨亿吨，评价结果不包括南海南部，评价结果不包括南海南部 石油资源量石油资源量一、前一、前 言言品位分布品位分布常规油占常规油占61%，低渗油占，低渗油占27，重油占，重油占12%76 %76 %24 %24 %天然气资源量天然气资源量天然气：天然气：常规气占常规气占77%，低渗气占，低渗气占23% 品位分布品位分布1995-2003年中石化低渗透油藏储量图1995-2003年中石化低渗透油

2、藏储量图47873784393663094104490347214650470201000200030004000500060007000199519961997199819992000200120022003低渗透储量（万吨）近年来新增探明储量低渗油藏比重较大，1995-2003年新增低渗透油 藏储量占新增探明储量的20，平均年增加4655万吨；其中2003年新增4903万吨，占新增砂岩储量的29。原油产量低渗油藏比例越来越高，由1990年的315万吨增加到2003年的527万吨。315万吨527万吨1990年2003年年均增加年均增加1515万吨万吨中石化低渗油藏年产油量中国石化低渗透储量

3、动用情况中国石化低渗透储量动用情况1 1、国内外水平井应用状况、国内外水平井应用状况 渤海油田渤海油田2000年以来每年水平井数量增长年以来每年水平井数量增长20-30%，从从2个油田扩大至目前的个油田扩大至目前的14个油田，其中分支水平井占个油田，其中分支水平井占1/4。 应用状况应用状况 水平井数量已超过万口，其中美国水平井数量已超过万口，其中美国2005年以后每年以后每年超过年超过3100口，水平井数量占总井数的口，水平井数量占总井数的7.6；加拿大水；加拿大水平井数量超过总井数的平井数量超过总井数的10。 国外国外 从从2002年加大力度抓水平井发展，年加大力度抓水平井发展，2005年

4、突破年打年突破年打井井200口，口，2006年当年完钻年当年完钻522口，口，2007年计划完成水平年计划完成水平井井600口。口。 中石油中石油中海油中海油 中国石化水平井开采状况及效果中国石化水平井开采状况及效果270150100116869961115193245618512133243153164779710671742460100200300400500199119931995199719992001200320052007年年投投产产井井数数020040060080010001200累累计计投投产产井井数数年投产井数年投产井数累计投产井数累计投产井数“八五八五”攻关试验攻关试验投产

5、：投产：32口口“九五九五”快速发展快速发展投产：投产：142口口“十五十五”扩大应用扩大应用投产：投产：473口口“十一五十一五”创新发展创新发展首先在首先在热采稠油油藏热采稠油油藏开开展了技术攻关，初步形展了技术攻关，初步形成水平井配套技术。成水平井配套技术。应用领域应用领域扩展到多种油藏扩展到多种油藏类型，类型，应用阵地应用阵地由老区调由老区调整扩大到新区产能建设。整扩大到新区产能建设。应用阵地应用阵地进一步扩大，水进一步扩大，水平井开发技术日趋成熟。平井开发技术日趋成熟。1 1 1 1、总体应用状况、总体应用状况、总体应用状况、总体应用状况1 1 1 1）水平井发展历程）水平井发展历程

6、）水平井发展历程）水平井发展历程270150100116869961115193245618512133243153164779710671742460100200300400500199119931995199719992001200320052007年年投投产产井井数数020040060080010001200累累计计投投产产井井数数年投产井数年投产井数累计投产井数累计投产井数“八五八五”攻关试验攻关试验投产：投产：32口口“九五九五”快速发展快速发展投产：投产：142口口“十五十五”扩大应用扩大应用投产：投产：473口口“十一五十一五”创新发展创新发展150100116869961115

7、193245618512133243153164779710671742460100200300400500199119931995199719992001200320052007年年投投产产井井数数020040060080010001200累累计计投投产产井井数数年投产井数年投产井数累计投产井数累计投产井数“八五八五”攻关试验攻关试验投产：投产：32口口“九五九五”快速发展快速发展投产：投产：142口口“十五十五”扩大应用扩大应用投产：投产：473口口“十一五十一五”创新发展创新发展首先在首先在热采稠油油藏热采稠油油藏开开展了技术攻关，初步形展了技术攻关，初步形成水平井配套技术。成水平井配套

8、技术。应用领域应用领域扩展到多种油藏扩展到多种油藏类型，类型，应用阵地应用阵地由老区调由老区调整扩大到新区产能建设。整扩大到新区产能建设。应用阵地应用阵地进一步扩大，水进一步扩大，水平井开发技术日趋成熟。平井开发技术日趋成熟。1 1 1 1、总体应用状况、总体应用状况1 1 1 1）水平井发展历程）水平井发展历程313 中国石化水平井开采状况及效果中国石化水平井开采状况及效果 中国石化水平井开采状况及效果中国石化水平井开采状况及效果1）高角度薄互层砂岩油气藏）高角度薄互层砂岩油气藏特点：特点：多层，一般油层较陡多层，一般油层较陡纵向上呈叠瓦状分布纵向上呈叠瓦状分布平面上呈条带状分布平面上呈条带

9、状分布选井选段类似直井选井选段类似直井含油气性；物性；厚度；压力；含油气性；物性；厚度；压力；流体性质；污染情况；储层动用流体性质；污染情况；储层动用情况等。情况等。# # # # 1 1、水平井选井选段影响因素、水平井选井选段影响因素二、水平井压裂选井选层技术二、水平井压裂选井选层技术韵律：正韵律好于反韵律；韵律：正韵律好于反韵律；临层条件：临层条件：含油气性、物性、压力、厚度、流体性质等。含油气性、物性、压力、厚度、流体性质等。选井选段重点考虑选井选段重点考虑该类油气藏储集空间存在严重的非均质性。该类油气藏储集空间存在严重的非均质性。水平井水平井缝、洞缝、洞含油气性；含油气性；裂缝发育：裂

10、缝发育：裂缝级别、裂缝级别、缝洞到井筒的距离缝洞到井筒的距离压力；压力；流体性质；流体性质；污染情况；污染情况；储层动用情况等。储层动用情况等。选井选段重点考虑选井选段重点考虑 2 2、水平井压裂选井选段原则、水平井压裂选井选段原则 1 1）根据储层条件选井根据储层条件选井 1) 1)储层应有足够的油气储量和能量。油气层的厚度、含油饱和度，供油储层应有足够的油气储量和能量。油气层的厚度、含油饱和度，供油 面积耍尽可能的大。压力系数、地层压力耍尽可能的高。面积耍尽可能的大。压力系数、地层压力耍尽可能的高。2 2）利用地层测试得出的参数定）利用地层测试得出的参数定 量判断分析。量判断分析。 一般认

11、为：一般认为： 表皮系数表皮系数S S 0 0 时压裂效果好；时压裂效果好；-0.5-0.5S S 0 0 时压裂效果一般；时压裂效果一般； S S -1.5 1.5 时压裂效果较差。时压裂效果较差。 堵塞比堵塞比DRDR 1 1 时压裂效果较好；时压裂效果较好；DR DR 1 1 时压裂效果时压裂效果 较差。较差。 流动效率流动效率FEFE 1 1 时压裂效果较好，时压裂效果较好，l l FE FE 1.5 1.5 时压裂效果较差。时压裂效果较差。 3 3） 利用压力恢复曲线形态判断。分析压裂效果。一般半对数曲线呈利用压力恢复曲线形态判断。分析压裂效果。一般半对数曲线呈 “ “ 厂厂 ” ”

12、字形，导数曲线出现较大驼峰的井。压裂效果好字形，导数曲线出现较大驼峰的井。压裂效果好; ;半对数曲线半对数曲线 呈弧线形上升，导数曲线驼峰不大的井。压裂效果一般呈弧线形上升，导数曲线驼峰不大的井。压裂效果一般; ;半对数曲半对数曲 线基本呈直线基本呈直 线形上升，导数曲线驼峰很小的井压裂效果较差。线形上升，导数曲线驼峰很小的井压裂效果较差。4 4）对于垂直裂缝区要警惕裂缝延伸至水层或气层。一般在压裂层与气）对于垂直裂缝区要警惕裂缝延伸至水层或气层。一般在压裂层与气 层或水层间的夹层较薄时层或水层间的夹层较薄时; ;附近有与水或气的接触面。而且位于裂缝附近有与水或气的接触面。而且位于裂缝 可能通

13、过的方向时可能通过的方向时; ;高油气比井或含水井，除非出气层或出水层可以高油气比井或含水井，除非出气层或出水层可以 堵住时，均不宜压裂。堵住时，均不宜压裂。2 2）根据井身结构及井眼方位选井根据井身结构及井眼方位选井 1)1)压裂选井时还要注意压裂井的井身条件，套管程序、套管压裂选井时还要注意压裂井的井身条件，套管程序、套管 直径、强度、固井质量和完井方式等必须符合施工要求直径、强度、固井质量和完井方式等必须符合施工要求; ; 2) 2)如果压开纵向裂缝，水平段最好垂直于最小水平主应力如果压开纵向裂缝，水平段最好垂直于最小水平主应力 方向方向; ; 3) 3)如果压开横向裂缝，水平段最好平行

14、于最小水平主应力如果压开横向裂缝，水平段最好平行于最小水平主应力 方向。方向。3 3）从经济效益方面考虑选井从经济效益方面考虑选井 选层选层 和一般的直井压裂相比，压裂水平井的费用是末压裂和一般的直井压裂相比，压裂水平井的费用是末压裂水平井的水平井的1.4倍。如果压裂后油气增量在某一界限以上时，倍。如果压裂后油气增量在某一界限以上时，增油量获得的收益扣除压裂措施费用后是正值，压裂才增油量获得的收益扣除压裂措施费用后是正值，压裂才有经济效益。因此，这个增油气量收益经济界限可作为有经济效益。因此，这个增油气量收益经济界限可作为压裂的选井原则。压裂的选井原则。 三、水平井压后产能预测与优化设计三、水

15、平井压后产能预测与优化设计1、水平井压裂水力裂缝形态水平井压裂水力裂缝形态 根据水平井压裂裂缝造缝机理研究成果，水平井压裂裂缝有三种形态：根据水平井压裂裂缝造缝机理研究成果，水平井压裂裂缝有三种形态：横向缝、纵向缝、水平缝。最佳裂缝形态与水平井段横向缝、纵向缝、水平缝。最佳裂缝形态与水平井段正交横向缝正交横向缝。最佳裂缝配置最佳裂缝配置2、压裂水平井的渗流特点压裂水平井的渗流特点 横向裂缝水平井的流态示意图横向裂缝水平井的流态示意图 3、压裂水平井产能预测压裂水平井产能预测 结合水平井压裂后的裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机结合水平井压裂后的裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机理，

16、应用复位势理论和势叠加原理理，应用复位势理论和势叠加原理, ,推导了压裂水平井多条裂缝相互干推导了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测新模型。扰的产能预测新模型。4、裂缝条数优化裂缝条数优化 随着裂缝条数( N) 的增加,压裂水平井的日产油量总体上逐渐增加,但在相同生产时间内,随着裂缝条数的增加,日产量增幅随着裂缝条数的进一步增加逐渐减小。水平井中的多条裂缝之间将产生干扰，那么裂缝的最佳条数为35 条。 5、裂缝长度优化裂缝长度优化 随着裂缝长度( Lf ) 的增加,压裂水平井的日产量逐渐增加，随着裂缝长度的进一步增加，产量的增幅变小。优化裂缝长度应控制在100-125m较合适。 6、裂缝导流

17、能力优化裂缝导流能力优化 随着裂缝导流能力随着裂缝导流能力( Df ) 的增加，压裂水平井日产量增加，但是随着裂缝导的增加，压裂水平井日产量增加，但是随着裂缝导流能力的进一步增加，产量增幅逐渐变小，这与裂缝长度对产量的影响结果很流能力的进一步增加，产量增幅逐渐变小，这与裂缝长度对产量的影响结果很相似。对于不同的储层渗透率、产层有效厚度存在最佳的裂缝导流能力范围，相似。对于不同的储层渗透率、产层有效厚度存在最佳的裂缝导流能力范围，一般在一般在50 m2左右比较合适。左右比较合适。7、裂缝间距优化裂缝间距优化 情形情形：取等间距：取等间距 情形情形：间距从小到大：间距从小到大 情形情形：从大到小：

18、从大到小情形情形)：两端小中间大：两端小中间大情形情形：两端大中间小：两端大中间小 不同裂缝间距组合情形下压裂水平井累计产量统计表不同裂缝间距组合情形下压裂水平井累计产量统计表 计算结果表明，不同的裂缝间距组合对水平井的累计产量有较大影响。模拟结果计算结果表明，不同的裂缝间距组合对水平井的累计产量有较大影响。模拟结果表明，表明，当水平井筒根部和端部的裂缝间距小、内部的缝间距大时产量最高当水平井筒根部和端部的裂缝间距小、内部的缝间距大时产量最高( (情形情形)，反之产量最低反之产量最低( (情形情形) ) ，其他几种组合情形下的累计产量居中，其他几种组合情形下的累计产量居中，这说明可以通过减少这

19、说明可以通过减少根部和端部的裂缝间距来提高压裂水平井的产量。根部和端部的裂缝间距来提高压裂水平井的产量。生产时间(月） 情形情形情形情形情形d1 - 2d2-3d3-4d1 - 2d2-3d3-4d1 - 2d2-3d3-4d1 - 2d2-3d3-4d1 - 2d2-3d3-4100m100m100m50m100m150m150m100m50m75m150m75m125m50m125m21736. 861617. 831617. 831787. 281474. 5863862. 213674. 303674. 303938. 453433. 22105732. 655491. 325491.

20、 325828. 805173. 64126620. 466355. 046355. 046725. 576002. 689、裂缝位置裂缝位置 位于水平井段两端的裂缝产量大于内部裂缝的产量。位于水平井段两端的裂缝产量大于内部裂缝的产量。这是因为经过这是因为经过一段较长的时间后，由于裂缝的干扰一段较长的时间后，由于裂缝的干扰,两条外部裂缝之间的流动区域的压两条外部裂缝之间的流动区域的压力下降大，而外部裂缝具有更大的泄油区域，所以两条外部裂缝的贡献将力下降大，而外部裂缝具有更大的泄油区域，所以两条外部裂缝的贡献将会占主导地位。会占主导地位。生产时间(mont h)日产油量(m3)裂缝1裂缝2裂缝3

21、裂缝4裂缝5裂缝6裂缝726.666.336.166.116.166.336.6646.255.955.795.745.795.956.2566.045.755.595.555.595.756.0485.905.615.465.425.465.615.90105.795.515.365.325.365.515.79125.715.435.295.245.295.435.71 不同位置裂缝的日产油量统计表 6、裂缝分布裂缝分布 对称(情形) 、左翼大右翼小(情形) 、左翼小右翼大(情形) 、错开(情形) 各条裂缝沿水平井筒两翼错开排列时各条裂缝沿水平井筒两翼错开排列时(情形情形) 产量最高。产量

22、最高。而各条裂缝两翼分布形式相同时(情形、) ,左右两翼哪个长一些对产量没有影响。这说明,在水力压裂的过程中,如果条件允许,压开的多条裂缝最好能够错开分布,这样有利于提高压裂水平井的产量。 四、水平井分段压裂工艺技术四、水平井分段压裂工艺技术水平井限流压裂技术水平井限流压裂技术水平井双卡上提压裂多段技术水平井双卡上提压裂多段技术水平井分段环空压裂技术水平井分段环空压裂技术液体胶塞隔离分段压裂技术液体胶塞隔离分段压裂技术机械桥塞隔离分段压裂技术机械桥塞隔离分段压裂技术水力喷射分段压裂技术水力喷射分段压裂技术1、液体胶塞隔离分段压裂技术液体胶塞隔离分段压裂技术 国内外在国内外在20 20 世纪世纪

23、90 90 年代初采用该技术，主要用于套管井。年代初采用该技术，主要用于套管井。其基本做法是其基本做法是: : 射开第一段，油管压裂；射开第一段，油管压裂； 用液体胶塞和砂子隔离已压裂井段；用液体胶塞和砂子隔离已压裂井段； 射开第二段，通过油管压裂该段，再用液体胶塞和砂子隔离；射开第二段，通过油管压裂该段，再用液体胶塞和砂子隔离； 采用这种办法，依次压开所需改造的井段；采用这种办法，依次压开所需改造的井段； 施工结束后冲砂冲胶塞合层排液求产。施工结束后冲砂冲胶塞合层排液求产。优点：优点： 施工安全性高。施工安全性高。缺点：缺点：作业周期长、冲胶塞施工易造成伤害作业周期长、冲胶塞施工易造成伤害使

24、用范围：使用范围：不太适用于低渗致密气藏不太适用于低渗致密气藏 2、水平井双卡上提压裂多段技术水平井双卡上提压裂多段技术 可以一次性射开所有待可以一次性射开所有待改造层段，压裂时利用导压改造层段，压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂喷砂封隔器的节流压差压裂管柱管柱,采用上提的方式，一趟采用上提的方式，一趟管柱完成各层的压裂。管柱完成各层的压裂。 v封隔器外径上大、下小（下小于封隔器外径上大、下小（下小于105mm105mm）v控制射孔段长度控制射孔段长度v卡距设置返循环通道卡距设置返循环通道v喷砂口距胶筒距离小（仅喷砂口距胶筒距离小（仅200mm200mm），预），预防沉砂防沉砂 优点：优点

25、：分层改造目的性强，提高井筒隔分层改造目的性强，提高井筒隔 离效果离效果 缺点：缺点：容易砂卡封隔器，造成井下事故容易砂卡封隔器，造成井下事故 使用范围：使用范围：套管完井的水平井套管完井的水平井3、封隔器封隔器 +机械桥塞分段压裂技术机械桥塞分段压裂技术 射开第一段，油管压裂，机械桥塞座封封堵；再射开第一段，油管压裂，机械桥塞座封封堵；再射开第二段，油管压裂，机械桥塞座封封堵，按照该射开第二段，油管压裂，机械桥塞座封封堵，按照该方法依次压开所需改造的井段，打捞桥塞，合层排液方法依次压开所需改造的井段，打捞桥塞，合层排液求产。求产。优点：优点：封隔器封隔器 +机械桥塞分段压裂技术虽然机械桥塞分

26、段压裂技术虽然 在具备双封分压的优点。在具备双封分压的优点。缺点：缺点：压后需下入工具打捞桥塞、存在砂埋压后需下入工具打捞桥塞、存在砂埋 或砂卡的风险。或砂卡的风险。使用范围使用范围:不太适用于高压气藏不太适用于高压气藏4、环空封隔器分段压裂环空封隔器分段压裂 首先把封隔器下到设计位置，从油管内加一定压力坐封环首先把封隔器下到设计位置，从油管内加一定压力坐封环空压裂封隔器，从油套环空完成压裂施工，解封时从油管加压空压裂封隔器，从油套环空完成压裂施工，解封时从油管加压至一定压力剪断解封销钉，同时打开洗井通道没，洗井正常后至一定压力剪断解封销钉，同时打开洗井通道没，洗井正常后起出压裂管柱，重复作业

27、过程，实现起出压裂管柱，重复作业过程，实现分射分压分射分压。 优点：优点：该工艺技术下井工具少，一旦出现砂卡事故，该工艺技术下井工具少，一旦出现砂卡事故， 处理难度要比双封和封隔器桥塞分层压裂管柱处理难度要比双封和封隔器桥塞分层压裂管柱 小，另外还具有液体摩阻小、利于提高施工排小，另外还具有液体摩阻小、利于提高施工排 量、降低施工压力等优点。量、降低施工压力等优点。缺点：缺点：现场试验结果表明，环空封隔器分段压裂技术现场试验结果表明，环空封隔器分段压裂技术 已成功地应用于浅层油藏，套管质量高、固井已成功地应用于浅层油藏，套管质量高、固井 质量好的井，且对套管有一定的影响，在深井质量好的井，且对

28、套管有一定的影响，在深井 应用中还需改进与完善。应用中还需改进与完善。 使用范围：使用范围：套管完井的水平井、浅层、不太适用于高套管完井的水平井、浅层、不太适用于高 压气藏。压气藏。5、限流分层压裂技术限流分层压裂技术 限流压裂技术机理是在压裂过程中，当压裂液高速通过射孔孔眼限流压裂技术机理是在压裂过程中，当压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大，带动井底压进入储层时会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大，带动井底压力的上升，当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力，即在每一力的上升，当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力，即在每一个层段上压开裂缝。个层段上压

29、开裂缝。 水平井压裂节点压力分析示意图水平井压裂节点压力分析示意图求系统求系统总摩阻总摩阻求油管求油管和套管和套管摩阻摩阻求炮眼求炮眼摩阻摩阻求单孔求单孔排量排量确定压开确定压开孔数排量孔数排量 应用小型压裂应用小型压裂测试摩阻分析法法测试摩阻分析法法判断压开孔数判断压开孔数20062006年施工年施工8 8口限流法井诊断结果表口限流法井诊断结果表优点：优点：无工具下入，无风险，灵活方便。无工具下入，无风险，灵活方便。缺点：缺点：1、分段的针对性相对较差、分段的针对性相对较差 ； 2、各裂缝启裂和延伸不均衡，影响增产效果；、各裂缝启裂和延伸不均衡，影响增产效果； 射孔眼少，打开程度不完善，产量

30、较大时一定程射孔眼少，打开程度不完善，产量较大时一定程 度上影响后期生产；度上影响后期生产； 3、返排时流速快，更易出砂。、返排时流速快，更易出砂。使用范围：使用范围： 1、适用套管完井；、适用套管完井； 2、只适用于破裂压裂相近的储层；、只适用于破裂压裂相近的储层； 3、摩阻大，深井应用受限、摩阻大，深井应用受限6、水力喷射加砂分段压裂技术水力喷射加砂分段压裂技术 1998年，年，Surjaatmadjadia第一次提出了水力喷射分段压裂思想和方法第一次提出了水力喷射分段压裂思想和方法 。 水力喷射分段压裂技术就是将水力喷射技术和压裂技术相结合。水力喷射分段压裂技术就是将水力喷射技术和压裂技

31、术相结合。 水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平井中进行加砂压裂水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平井中进行加砂压裂,也可以也可以在套管井上进行在套管井上进行 。 技术原理技术原理 根据伯努利方程，将压力能转换为动能，油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速根据伯努利方程，将压力能转换为动能，油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速射流射流( (喷嘴喷射速度大于喷嘴喷射速度大于190 m/ s) 190 m/ s) 在地层中射流成缝，通过环空注入液体使井底压在地层中射流成缝，通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，射流出口周围流体速度最高，其压力最低，环空泵力刚好控制在裂缝延伸压

32、力以下，射流出口周围流体速度最高，其压力最低，环空泵注的液体在压差作用下进入射流区，与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层，驱使裂缝注的液体在压差作用下进入射流区，与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层，驱使裂缝向前延伸，因井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下一层段时，已压开层段向前延伸，因井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下一层段时，已压开层段不再延伸，因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，实现自动封隔。通过拖动管柱，将不再延伸，因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，实现自动封隔。通过拖动管柱，将喷嘴放到下一个需要改造的层段，可依次压开所需改造井段。喷嘴放到下一个需要改造的层段，可依次压开所需改造井

33、段。 水力喷射压裂原理示意图水力喷射压裂原理示意图 试验现场试验现场试验结果试验结果 套管壁面上孔眼形态套管壁面上孔眼形态 地层中孔眼形态地层中孔眼形态 水力喷砂射孔在地层中形成的纺锤形孔眼最大直径可超过水力喷砂射孔在地层中形成的纺锤形孔眼最大直径可超过5Omm、深、深度可达到近度可达到近0.8-2m。 实内实验和现场数据显示：水力喷肘孔眼直径一般为喷嘴直径的实内实验和现场数据显示：水力喷肘孔眼直径一般为喷嘴直径的4-8倍，倍，每一个水力喷射孔眼的过液面积是用射孔枪获得孔眼的每一个水力喷射孔眼的过液面积是用射孔枪获得孔眼的5-10倍。倍。 水力喷砂射孔和聚能弹射孔对比图水力喷砂射孔和聚能弹射孔

34、对比图现场施工工序现场施工工序：1 1、将连续油管准确下入施工层位、将连续油管准确下入施工层位; ;2 2、维持连续油管内一定排量顶替基液、维持连续油管内一定排量顶替基液; ;3 3、进行加砂射孔，几分钟后套管压力会突然下降，说、进行加砂射孔，几分钟后套管压力会突然下降，说 明套管已被射穿，继续喷砂射孔，获得较为完善的明套管已被射穿，继续喷砂射孔，获得较为完善的 射孔孔眼射孔孔眼; ;4 4、顶替弱交联液、顶替弱交联液; ;5 5、关闭套管进行试挤、关闭套管进行试挤; ;6 6、提高连续油管排量高挤前置液、提高连续油管排量高挤前置液; ;7 7、向环空中泵入液体，同时按照设计加砂程序通过连、向

35、环空中泵入液体，同时按照设计加砂程序通过连 续油管高挤携砂液。此过程为防止连续油管和套管续油管高挤携砂液。此过程为防止连续油管和套管 超压，需根据情况不断调整环空和油管排量超压，需根据情况不断调整环空和油管排量; ;8 8、加砂完毕，油管和环空停泵、加砂完毕，油管和环空停泵; ;9 9、将连续油管下入下一施工层位，重复以上、将连续油管下入下一施工层位，重复以上2-92-9步步 骤，完成连续油管水力喷射逐层压裂施工。骤，完成连续油管水力喷射逐层压裂施工。 20052005年年1212月引进哈里伯顿公司水力喷砂压裂技术，在长庆油田庄月引进哈里伯顿公司水力喷砂压裂技术，在长庆油田庄平平3 3井、庄平

36、井、庄平7 7井、靖平井、靖平1 1井和中石化华北分公司井和中石化华北分公司DP1DP1井开展了现场试井开展了现场试验，并验，并获得圆满成功。获得圆满成功。 水力喷砂压裂井下配套工具组成示意图水力喷砂压裂井下配套工具组成示意图 水力喷射压裂水平井现场应用水力喷射压裂水平井现场应用井井 深深（m m）视厚视厚度度（m m）压裂点（m）深电阻率深电阻率（m m）泥质含泥质含量量（% %）孔隙度孔隙度（% %）渗透率渗透率（1010- -3 3mm2 2）含气饱含气饱和度和度（% %）解释结论解释结论3076.003076.003123.883123.8847.947.93099.94 54.854

37、.86.16.110.310.32.062.0655.355.3气层气层3225.123225.123258.383258.3833.333.33253.035.035.05.05.012.512.59.2559.25553.453.4气层气层3396.503396.503409.753409.7513.313.3340258.758.77.37.310.110.11.3991.39956.056.0气层气层 DP1井井是华北分公司最早的一口水平井，于是华北分公司最早的一口水平井，于2002年年8月开钻，月开钻，2003年年5月月8日日钻至井深钻至井深3600m完钻，层位为山完钻，层位为山1层

38、，裸眼段长层，裸眼段长673.5米；砂岩米；砂岩594.5m，在裸眼段，在裸眼段的钻遇率的钻遇率88.3，气层和差气层气层和差气层299.2m 在水平段的钻遇率在水平段的钻遇率48.89%，与哈里伯顿，与哈里伯顿合作进行了水力喷砂射孔分段压裂合作进行了水力喷砂射孔分段压裂 射孔采用瓜胶基液携40/70目粉砂进行水力喷砂射孔。 压裂采用油管注入交联液携支撑剂、油套环空注入瓜胶基液，实施水力喷砂压裂。层次加砂量砂比排量入地净液量返排液量破裂压力工作压力停泵压力m3m3/minm3m3MPaMPaMPa设计实际设计实际117.1617.4241.911.9215.844.222.339.941.51

39、5.5219.2818.824.51.911.9225.895.222.740.941.815.7319.2822.828.91.912.0136.462.338.635.243.416.6水平段长m作业气产量无阻流量备注612压前0.490.6120030.660.692008压后3.37大于102008优点：优点： 可在需要压裂的任意井段进行施工，同时对于裂缝条数没可在需要压裂的任意井段进行施工，同时对于裂缝条数没 有限制；有限制； 不下机械隔离工具，极大地减少了工具砂埋或砂卡的风不下机械隔离工具，极大地减少了工具砂埋或砂卡的风 险；险； 对同一井不同井段可采取不同液体体系进行改造缺点：在

40、目对同一井不同井段可采取不同液体体系进行改造缺点：在目 前情况下，得到压裂点以上和以下部分环空流体的滤失前情况下，得到压裂点以上和以下部分环空流体的滤失缺点：缺点： 环空需要泵注液体；环空需要泵注液体； 施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压 气井需在井口安装防喷器；气井需在井口安装防喷器； 施工后需要起出施工管柱，重新下入完井管柱。施工后需要起出施工管柱，重新下入完井管柱。 使用范围：使用范围： 对于裸眼井分段压裂尤其适合；对于裸眼井分段压裂尤其适合； 喷嘴节流作用明显，泵注压力比一般的压裂约高喷嘴节流作用明显，泵注压力比一般

41、的压裂约高20MPa20MPa，不，不 适用于深井压裂适用于深井压裂 水平井分段压裂技术应用水平井分段压裂技术应用吉林油田吉林油田 在吉林油田，由于井比较浅，大部分水平井采用在吉林油田，由于井比较浅，大部分水平井采用环空分环空分段压裂技术段压裂技术，已在扶平，已在扶平1井、扶平井、扶平2井等井等23口口井上实施分段环井上实施分段环空压裂施工空压裂施工41段，施工均达到设计要求，施工成功率段，施工均达到设计要求，施工成功率100%。用该工艺压裂投产的水平井，压后初期产量用该工艺压裂投产的水平井，压后初期产量10.8-14.2m3/d，稳定产量是周围直井产量的稳定产量是周围直井产量的3-5倍。倍。

42、 长庆油田长庆油田 自自19931993年在安塞油田第一口水平井年在安塞油田第一口水平井塞平塞平1 1井成功实施分段压裂以来，井成功实施分段压裂以来，已利用已利用填砂打胶塞分段填砂打胶塞分段压裂技术改造了压裂技术改造了7 7口口井井1717层段层段。这批水平井投产后，。这批水平井投产后，液体胶塞分压的井试采产量、累计产量均高于常规直井。按相同开采时间液体胶塞分压的井试采产量、累计产量均高于常规直井。按相同开采时间比较，比较，塞平塞平1 1井增油量最大。该井一、二段日产油分别为井增油量最大。该井一、二段日产油分别为49.149.1吨、吨、52.252.2吨，吨，三、四两段合计日产三、四两段合计日

43、产64.464.4吨；吨；塞平塞平2 2井增产倍数最大为邻井直井的井增产倍数最大为邻井直井的4.44.4倍。倍。 封隔器封隔器+ +桥塞隔离井筒技术桥塞隔离井筒技术成功实现了水平井的分段压裂成功实现了水平井的分段压裂 。在对。在对塞平塞平5 5井分段实施改造后，产量为邻井直井日产量的井分段实施改造后，产量为邻井直井日产量的3 3倍左右。倍左右。 在在20052005年引进哈里伯顿公司年引进哈里伯顿公司水力喷射分段压裂技术水力喷射分段压裂技术基础上，基础上，20062006年年在在4 4口口井实施了水力喷射分段压裂，其中井实施了水力喷射分段压裂，其中庄平庄平7 7井井投产后日产油投产后日产油7

44、7吨，取得吨，取得了较好的改造效果。了较好的改造效果。塞平1井与邻井产量对比图02468101214161820222417131925313743495561677379859197103109115121127133生产时间(第n月)日产油能力(t)塞平1候23-16倍数塞平塞平1 1井产量初期是相邻压裂直井产量的井产量初期是相邻压裂直井产量的4 46 6倍，后期为倍，后期为2 2倍左右。倍左右。大庆油田大庆油田 在葡萄花油田实施在葡萄花油田实施8 8口水平井限流压裂口水平井限流压裂，投产，投产2 2口口井平均日产井平均日产量达到量达到43.743.7吨，未压裂水平井日产为吨，未压裂水平井

45、日产为9.79.7吨，压裂增产吨，压裂增产3.43.4倍。倍。 20072007年年封隔器分段压裂封隔器分段压裂占水平井压裂总井数的占水平井压裂总井数的75.6%75.6%，增，增产效果是直井压裂的产效果是直井压裂的4.54.5倍，是水平井限流压裂的倍，是水平井限流压裂的1.4 1.4 2.52.5倍。倍。 将将分段压裂与限流压裂分段压裂与限流压裂相结合，开展水平井分段限流工艺研相结合，开展水平井分段限流工艺研究，试验究，试验8 8口井，降低了施工成本与风险，并取得较好的增产效口井，降低了施工成本与风险，并取得较好的增产效果。果。七厂水平井分段压裂、限流压裂、直井普压效果对比表压裂方式压裂方式

46、统计统计井数井数水平水平段长段长(m)(m)钻遇钻遇砂岩砂岩(m)(m)射孔射孔段长段长(m)(m)初期生产情况初期生产情况目前目前(200712)(200712)日产液日产液(t)(t)日产油日产油(t)(t)含水含水(%)(%)日产液日产液(t)(t)日产油日产油(t)(t)含水含水(%)(%)直井普压直井普压27277.67.67.67.61.371.371.371.370 01.261.261.261.260 0水平井限流水平井限流3 36816813923921.91.96.976.976.976.970 02.242.242.242.240 0水平井分段水平井分段1313752752334.3334.336.036.08.638.638.638.630 05.775.775.775.770 0 初 期分段压裂/限流压裂=1.24分段压裂/直井普压=6.30 目 前分段压裂/限流压裂=2.58分段压裂/直井普压=4.58 注：水平井分段压裂未投产1口井（南233-平314井待大修）压裂方式压裂方式统计统计井数井数水平水平段长段长(m)(m)钻遇钻遇砂岩砂岩(m)(m)射孔射孔段长段长(m)(m)初期生产情况初期生产情况目前目前(