压裂酸化改造技术的最新发展与应用

压裂酸化改造技术压裂酸化改造技术的最新发展与应用的最新发展与应用目目 录录一、压裂酸化技术发展概述一、压裂酸化技术发展概述 1 1、国外压裂酸化发展历史、国外压裂酸化发展历史 2 2、国内压裂酸化发展历史、国内压裂酸化发展历史 3 3、国内外技术比较、国内外技术比较二、压裂酸化改造技术最新发展二、压裂酸化改造技术最新发展 1 1、单项技术最新发展、单项技术最新发展 2 2、压裂酸化综合技术最新发展、压裂酸化综合技术最新发展三、结论与认识三、结论与认识一、压裂酸化技术发展概述一、压裂酸化技术发展概述n压裂技术开始：石油工业上的水压裂技术开始：石油工业上的水力压裂的概念是力压裂的概念是stanolindstanolind公司公司（现在的（现在的BP AMOCOBP AMOCO公司）提出的。公司）提出的。19471947年第一口现场压裂施工，美国年第一口现场压裂施工，美国的的kansaskansas州州houghtonhoughton气田气田4 4个碳酸个碳酸盐岩地层，压裂施工时用封隔器分盐岩地层，压裂施工时用封隔器分层改造，每层注入层改造，每层注入1000GAL 1000GAL 稠化凝稠化凝固汽油，并注入固汽油，并注入2000GAL2000GAL汽油作为汽油作为破胶剂。这些无支撑剂压裂未增加破胶剂。这些无支撑剂压裂未增加产量。产量。n5050多年的历史。多年的历史。1 1、国外压裂技术发展历史、国外压裂技术发展历史n压裂技术的发展压裂技术的发展分三个阶段：分三个阶段：n第一阶段：解堵第一阶段：解堵消除伤害消除伤害（damage bypassdamage bypass）n第二阶段：致密第二阶段：致密气藏的大型压裂气藏的大型压裂技术（技术（70S70S）n第三阶段：中、第三阶段：中、高渗透层的端部高渗透层的端部脱砂压裂技术脱砂压裂技术（90S90S）第一阶段：解堵消除伤害第一阶段：解堵消除伤害（damage bypassdamage bypass）&该阶段的技术发展现状在该阶段的技术发展现状在 Howard and Fast 1970 Howard and Fast 1970 专著中有系统的总结。专著中有系统的总结。&技术特点：选井技术、经济优化设计、裂缝形状认技术特点：选井技术、经济优化设计、裂缝形状认识、地应力状况、裂缝宽度方程模型、增产倍数的预识、地应力状况、裂缝宽度方程模型、增产倍数的预测、裂缝导流能力。测、裂缝导流能力。&特点：压裂规模是小型的，目的是解除近井地带的特点：压裂规模是小型的，目的是解除近井地带的钻井液的伤害，地层渗透率为毫达西级。钻井液的伤害，地层渗透率为毫达西级。n压后评估压后评估nMcGuireMcGuire与与SiKoraSiKora电模拟电模拟曲线曲线n发表裂缝导流能力的实际估计（发表裂缝导流能力的实际估计（CookeCooke，19751975）n裂缝高度增长（裂缝高度增长（Simonson1978,Harrison Simonson1978,Harrison 等）与等）与支撑剂输送（支撑剂输送（Novotny1977Novotny1977）n非稳态流时的油藏响应。非稳态流时的油藏响应。Agarwal1979Agarwal1979，Cinco-Cinco-LeyLey与与Samaniego-V1981Samaniego-V1981第一代与第二代压裂之间的转换第一代与第二代压裂之间的转换第二阶段：大型压裂第二阶段：大型压裂（Massive Hydraulic FracturingMassive Hydraulic Fracturing）&该阶段的技术发展现状在该阶段的技术发展现状在 SPESPE专著专著水力压裂新水力压裂新进展进展 中有系统的总结（中有系统的总结（Gidley1989Gidley1989）。）。&技术现状：测井技术推算地应力剖面技术现状：测井技术推算地应力剖面（RosepilerRosepiler）；压裂压力分析量化裂缝几何特征压裂压力分析量化裂缝几何特征(Nolte,Smith )(Nolte,Smith )；地球物；地球物理技术（地面倾斜仪、微地震波技术测绘裂缝轨迹理技术（地面倾斜仪、微地震波技术测绘裂缝轨迹(Veatch,Crowell(Veatch,Crowell) )）；施工设计与评估（将测试压裂与正）；施工设计与评估（将测试压裂与正式加砂压裂接合起来）。式加砂压裂接合起来）。&特点：压裂规模是大型的，目的是提高单井产量，特点：压裂规模是大型的，目的是提高单井产量，地层为致密气藏（微达西级）。水力压裂发展为可证地层为致密气藏（微达西级）。水力压裂发展为可证实的技术。实的技术。裂裂缝缝诊诊断断技技术术第三阶段：中、高渗透层的端部脱砂第三阶段：中、高渗透层的端部脱砂压裂技术（压裂技术（TSOTSO）&该阶段的技术发展现状在该阶段的技术发展现状在 Smith Smith 和和Hannah(1996) Hannah(1996) 文章中有系统的总结文章中有系统的总结。&技术现状：中、高渗储层端部脱砂；压裂与充填防技术现状：中、高渗储层端部脱砂；压裂与充填防砂；间接压裂进行油藏与产水管理。砂；间接压裂进行油藏与产水管理。&特点：压裂采用端部脱砂，裂缝宽度比常规压裂增特点：压裂采用端部脱砂，裂缝宽度比常规压裂增加加1010倍，单井产量提高倍，单井产量提高100100倍，地层为中、高渗储层倍，地层为中、高渗储层（达西级）。（达西级）。&应用范例：北海南部应用范例：北海南部RavenspurnRavenspurn气田脱砂压裂和气田脱砂压裂和PrudhoePrudhoe湾油田高渗层的应用湾油田高渗层的应用压裂充填防压裂充填防砂砂油藏管理的油藏管理的间接垂向裂间接垂向裂缝缝未来一代压裂：压裂与油藏工程结合未来一代压裂：压裂与油藏工程结合&油藏管汇优化：间接垂直裂缝完井以及有意的布置油藏管汇优化：间接垂直裂缝完井以及有意的布置射孔为将优化的管汇纳入油藏管理提供了一种方法，射孔为将优化的管汇纳入油藏管理提供了一种方法，在挪威在挪威GullfaksGullfaks 油田应用（油田应用（Bale1994Bale1994提出）提出）&发挥水平井和横向井的潜能发挥水平井和横向井的潜能&压裂试井。利用裂缝闭合后的压力反映来认识储层，压裂试井。利用裂缝闭合后的压力反映来认识储层，如如GuGu（19931993）AbousleimanAbousleiman（19941994）MayerhofeMayerhofe（19931993）。）。n5 day PBU, k=0.24 md5 day PBU, k=0.24 md381013m(1)1947-81: 800,000井次井次/35年年 (2)1982-88: 200,000井次井次/7年年 平均每年平均每年5700井次井次/年年56%钻井数压裂投钻井数压裂投产，产，25-30%可采可采储量储量 由压裂获得由压裂获得 由压裂而增加由压裂而增加可采储量可采储量n压裂技术开始：压裂技术开始：19551955年第一口现场压裂施工，中国的年第一口现场压裂施工，中国的玉门气田。玉门气田。 n5050多年的历史。多年的历史。n压裂技术的发展分三个阶段压裂技术的发展分三个阶段n第一阶段：解堵消除伤害（第一阶段：解堵消除伤害（damage bypassdamage bypass）n第二阶段：低渗油藏整体压裂技术（第二阶段：低渗油藏整体压裂技术（80S80S末）末）n第三阶段：低渗透油藏开发裂技术（第三阶段：低渗透油藏开发裂技术（90S90S末）末）2 2、国内压裂技术发展历史、国内压裂技术发展历史n第二阶段：低渗油藏整体压裂技术（第二阶段：低渗油藏整体压裂技术（80S80S末）末）技术特点：低渗油藏整体压裂技术是水力压裂工艺技术技术特点：低渗油藏整体压裂技术是水力压裂工艺技术近期发展的重要特点，它是以整个低渗油藏为研究对象，近期发展的重要特点，它是以整个低渗油藏为研究对象，以油藏长期增产、稳产、最大限度地提高水驱油藏效率与以油藏长期增产、稳产、最大限度地提高水驱油藏效率与最终采收率和最大限度的获得经济效益为目标函数；最终采收率和最大限度的获得经济效益为目标函数；技术体系：其技术体系包括压前地层评估与工程论证；技术体系：其技术体系包括压前地层评估与工程论证；地应力场与井网研究；压裂材料的研究、评价与优选；施地应力场与井网研究；压裂材料的研究、评价与优选；施工参数的优化、分层压裂方式与方法；整体压裂方案的优工参数的优化、分层压裂方式与方法；整体压裂方案的优化设计、水力裂缝的监控与诊断；质量控制与压后评估等化设计、水力裂缝的监控与诊断；质量控制与压后评估等九项配套技术。九项配套技术。应用效果：该技术分别在辽河、吉林、吐哈等十几个油应用效果：该技术分别在辽河、吉林、吐哈等十几个油田田1212个油藏（区块）应用，取得了显著的经济效益。个油藏（区块）应用，取得了显著的经济效益。“油藏整体压裂技术油藏整体压裂技术”对低渗层经对低渗层经济开发的结果济开发的结果n鄯善油田特低渗鄯善油田特低渗J J2 2S S油层整体压裂取得了经济开发油层整体压裂取得了经济开发 增产后油量增产后油量79.0579.05104t104t，整体压裂，整体压裂NPV6.945NPV6.945亿元亿元 ke1ke13md3md (kh)e43md (kh)e43mdm m kh/=43 md kh/=43 mdm/mPam/mPas s 物物 (h)e1.54m(h)e1.54m 有控制压裂半缝长有控制压裂半缝长L Lf f75m75m，1/41/4井距井距 中强陶粒，砂液比中强陶粒，砂液比101055%55% k kf fw wf f45d45dcm Fcm FCDCD=3=3 对已形成开发井网系统下，在不利方位时，对已形成开发井网系统下，在不利方位时， 水力裂缝保持了不降低扫油效率的开发结果水力裂缝保持了不降低扫油效率的开发结果项项 目目1991.121992.121993.121994.121995.12采采 油油 速速 度度 (% )0.92.052.661.931.56采采 出出 程程 度度 (% )0.552.04.416.318.12综综 合合 含含 水水 (% )00.7512.7820.8814.44 n第三阶段：低渗透油藏开发裂技术（第三阶段：低渗透油藏开发裂技术（90S90S末）末）技术内容：低渗油藏开发压裂技术是在低渗油技术内容：低渗油藏开发压裂技术是在低渗油藏整体压裂技术基础上的进一步发展与完善，是藏整体压裂技术基础上的进一步发展与完善，是压裂工艺与油藏工程的进一步紧密结合，它以水压裂工艺与油藏工程的进一步紧密结合，它以水力压裂的油藏工程研究、压裂力学研究与压裂液力压裂的油藏工程研究、压裂力学研究与压裂液系统优化设计研究等三项主体技术为主。系统优化设计研究等三项主体技术为主。“开发压裂开发压裂”技术概要技术概要油藏描述油藏描述油藏非均质油藏非均质与各向异性程度的评估与各向异性程度的评估地应力场与地层破裂表征地应力场与地层破裂表征（水力裂缝与开发井网）优化组合设计，（水力裂缝与开发井网）优化组合设计，在矩形泄油面积长缝设置，减少排距、在矩形泄油面积长缝设置，减少排距、增加井距，抽稀井网密度增加井距，抽稀井网密度裂缝诊断技术裂缝诊断技术压后评估技术压后评估技术实施实施提高单井产量提高单井产量提高采收率提高采收率提高经济净现值提高经济净现值减少投入减少投入反九点正方形井网反九点正方形井网660m660m660m660m，9.189.18口井口井/km/km2 2，xy矩形井网矩形井网-1-1，960m960m360m, 8.7360m, 8.7口井口井/km/km2 2360m960mx变形反九点井网变形反九点井网1040(1200)m1040(1200)m460(400)m460(400)m均质、渗均质、渗透率各向异性透率各向异性, 8.36, 8.36口井口井/km/km2 2, ,660m660my矩形井网矩形井网-2-2，480m480m360m, 11.6360m, 11.6口井口井/km/km2 2，360m480myx( (水力裂缝与井网水力裂缝与井网) )系统示意图，系统示意图，X X方向为最大主地应力方向方向为最大主地应力方向y400460m10401200mX X480m 12.4% 12.4%K Ke e 0.15-0.50.15-0.51010-3-3 m m2 2he 15.2mhe 15.2m压力系数压力系数 0.7, 0.7,自然产能自然产能00靖安靖安ZJ60ZJ60试验区物性试验区物性试验区储量试验区储量483483万吨，丰度万吨，丰度33.333.310104 4t/kmt/km2 2“压裂开发技术压裂开发技术”对低渗层经济对低渗层经济开发的结果开发的结果ZJ60ZJ60试验区面积试验区面积6.5 km26.5 km2，比，比原方案少部署原方案少部署3 3口井口井长庆 ZJ60 井区井位图（2.62.5=6.5km2，井网密度 8.3 口井/km2）已钻生产井 未钻生产井 已钻注水井 未钻注水井024681012012345试采月份（月）单井产油量( t / d )开发压裂试验区靖南一区试验井周围邻井一次采油期比较：单井产量比一次采油期比较：单井产量比邻区提高邻区提高2 23t/d3t/dn试验区注水见效快，见效程度高试验区注水见效快，见效程度高 注水注水4-54-5个月后见效，见效程度达个月后见效，见效程度达81%81%以上以上 区外反九点井网，注水区外反九点井网，注水4-54-5个月后，个月后，见效程度为见效程度为50%50%左左 右右n试验区见效后增产潜力大试验区见效后增产潜力大 试验区见效后平均单井产油量提试验区见效后平均单井产油量提高高2.65t/d2.65t/d 区外反九点见效后平均单井产油区外反九点见效后平均单井产油量提高量提高1 1.65t/d.65t/d二次采油期比较二次采油期比较中国近14年来压裂酸化井次与增油效果曲线0500010000150001985199019952000时间（年）年压裂酸化井次02004006008001000年增油量（万吨）年压裂酸化井次年增油从从19551955年至年至20002000年底，全国压裂酸化作业年底，全国压裂酸化作业18.818.8万井次，共增万井次，共增油油95709570万吨以上万吨以上近近1010年来年压裂酸化作业井次年来年压裂酸化作业井次80008000左右，年增油量左右，年增油量560560万吨万吨压裂酸化技术在增加产量和储量方面起到了重要的作用，成压裂酸化技术在增加产量和储量方面起到了重要的作用，成为油田一项标准的作业措施。为油田一项标准的作业措施。16001638.5141045.4648.739.81200130014001500160017001995年1997年1999年时间年产油量（万吨）0102030405060708090100占总产量百分数年产量 （万吨）占总产量的百分数n压裂酸化增产量在低渗油藏总产量中的地位压裂酸化增产量在低渗油藏总产量中的地位3 3、国内在压裂酸化技术方、国内在压裂酸化技术方面已接近国际先进水平面已接近国际先进水平n设计软件：目前为国际先进水平设计软件：目前为国际先进水平 Terra FracTerra Frac、FracProFracPro、Stimplan(F3DStimplan(F3D与与P3DP3D裂缝模拟）裂缝模拟） DeskTop DeskTop VIP VIP、Work BenchWork Bench（3D3P3D3P油藏模拟）油藏模拟） 开发方案经济评价（经济模型）开发方案经济评价（经济模型）n实验室：国外引进，国际实验室：国外引进，国际9090年代水平年代水平 包括：岩石力学、支撑剂、压裂液流变滤失与伤害、压裂液包括：岩石力学、支撑剂、压裂液流变滤失与伤害、压裂液与酸液化学、酸化工程与酸液化学、酸化工程 ，集团公司重点实验室，集团公司重点实验室n压裂施工设备：引进压裂施工设备：引进3535套套100010002000HHP2000HHP压裂车组压裂车组 差距：连续加砂与压裂液连续混配装置差距：连续加砂与压裂液连续混配装置 n材料：接近国际先进水平，并存在差距材料：接近国际先进水平，并存在差距水基冻胶压裂液（胍水基冻胶压裂液（胍胶、有机硼、胶囊破胶、有机硼、胶囊破胶剂）、泡沫压裂液胶剂）、泡沫压裂液与稠化酸等与稠化酸等与与 差距：低分差距：低分子压裂液、高温酶子压裂液、高温酶破胶、地下交联酸破胶、地下交联酸等等支撑剂：支撑剂：低、中强陶粒低、中强陶粒与与 差距：差距：高强陶粒高强陶粒n施工技术指标：施工技术指标：o最大井深：最大井深：5910m5910m； 最高井温：最高井温：175175o 最大规模：最大规模：352352吨支撑剂，吨支撑剂，767m767m3 3压裂液压裂液o 最高砂液比：最高砂液比：12 lb/gal12 lb/gal；一般：；一般：6 610 lb/gal10 lb/galo 平均砂液比：最高平均砂液比：最高6.5 lb/gal 6.5 lb/gal ； 一般：一般：3 35 lb/gal5 lb/galo 单井最高使用水马力：单井最高使用水马力：8000HHP8000HHPo 单井一般使用水马力：单井一般使用水马力：3000 HHP3000 HHPn裂缝诊断与现场实施监测、分析：接近国际先裂缝诊断与现场实施监测、分析：接近国际先进水平进水平n压后试井与压后试井与3D3D模拟分析：接近国际先进水平模拟分析：接近国际先进水平n技术系统的创新：达到国际先进水平技术系统的创新：达到国际先进水平 整体压裂技术系统整体压裂技术系统 开发压裂技术系统开发压裂技术系统 超深井压裂技术超深井压裂技术 酸压与闭合酸化技术酸压与闭合酸化技术二、压裂酸化改造技术最新发展二、压裂酸化改造技术最新发展单单项项技技术术的的发发展展实验室机理研究实验室机理研究新材料研究新材料研究现场应用研究现场应用研究软件方面研究软件方面研究n裂缝模拟研究裂缝模拟研究n支撑剂长期导流能力研究支撑剂长期导流能力研究n含砂液流变性含砂液流变性n压裂液伤害机理压裂液伤害机理n应力敏感性应力敏感性n清洁压裂液清洁压裂液n低分子压裂液（可重复使用）低分子压裂液（可重复使用）n缔合压裂液缔合压裂液nVDAn改变相渗特性的压裂液改变相渗特性的压裂液n地面交联酸地面交联酸n清洁泡沫压裂液清洁泡沫压裂液n裂缝诊断技术裂缝诊断技术n支撑剂回流控制技术支撑剂回流控制技术n新的压裂优化设计技术新的压裂优化设计技术n利用压裂压力降落曲线认识储层技术利用压裂压力降落曲线认识储层技术n大型压裂控制缝高技术大型压裂控制缝高技术n支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术n考虑应力敏感性的油藏模拟技术考虑应力敏感性的油藏模拟技术压压裂裂酸酸化化新新的的工工艺艺技技术术n开发压裂技术开发压裂技术n重复压裂技术重复压裂技术n连续油管压裂酸化技术连续油管压裂酸化技术n低伤害或无伤害压裂酸化技术低伤害或无伤害压裂酸化技术n压裂防砂与端部脱砂压裂技术压裂防砂与端部脱砂压裂技术n井下混配压裂技术井下混配压裂技术n水平井压裂酸化技术水平井压裂酸化技术n清洁压裂液压裂清洁压裂液压裂技术技术n泡沫清洁压裂液泡沫清洁压裂液压裂技术压裂技术n水压裂技术水压裂技术n低分子压裂液压低分子压裂液压裂技术裂技术1.实验室机理研究实验室机理研究n裂缝模拟研究裂缝模拟研究n支撑剂长期导流能力研究支撑剂长期导流能力研究n含砂液流变性含砂液流变性n压裂液伤害机理压裂液伤害机理n应力敏感性应力敏感性(一一)、单项技术的发展、单项技术的发展WARPINSKIWARPINSKI试验的结果与认识图试验的结果与认识图l天然裂缝性油藏水力压裂形成的裂缝延伸机天然裂缝性油藏水力压裂形成的裂缝延伸机理研究理研究DELFTDELFT技术大学实验室试验的结果图技术大学实验室试验的结果图天然裂缝对水力裂缝的延伸有很大影响天然裂缝对水力裂缝的延伸有很大影响n白色：水力裂缝白色：水力裂缝n红色：流体充实红色：流体充实的裂缝的裂缝n黑色：天然裂缝黑色：天然裂缝n天然裂缝性油藏水力压裂形成的裂缝延天然裂缝性油藏水力压裂形成的裂缝延伸机理研究受天然裂缝影响，同时与形成伸机理研究受天然裂缝影响，同时与形成的压力速率有关，一般形成的是多裂缝系的压力速率有关，一般形成的是多裂缝系统统n支撑剂长期导流能力研究支撑剂长期导流能力研究n非达西流动对导流能力的影响非达西流动对导流能力的影响n多相流和非达西流动对导流能力的综合影响多相流和非达西流动对导流能力的综合影响2、新材料研究、新材料研究n清洁压裂液清洁压裂液n低分子压裂液（可重复使用）低分子压裂液（可重复使用）n缔合压裂液缔合压裂液nVDAVDA（清洁自转向酸）（清洁自转向酸）n改变相渗特性的压裂液改变相渗特性的压裂液n地面交联酸地面交联酸n清洁泡沫压裂液清洁泡沫压裂液l新型缔合压裂液新型缔合压裂液n 通过室内合成和化学体系研究，研制开发新型无残渣聚通过室内合成和化学体系研究，研制开发新型无残渣聚合物合物FA-200AFA-200A、FA-200BFA-200B和高温酸性交联剂和高温酸性交联剂AC-12AC-12，研究形，研究形成了新型缔合酸性压裂液和清洁泡沫压裂液体系。成了新型缔合酸性压裂液和清洁泡沫压裂液体系。n 降低了压裂液成本，提高了压裂液性能。在弱酸性（降低了压裂液成本，提高了压裂液性能。在弱酸性（pHpH为为3 35 5）介质中，仍然具有良好的流变性能，耐温能力达到）介质中，仍然具有良好的流变性能，耐温能力达到150150，破胶彻底，低残渣（降低压裂液残渣，破胶彻底，低残渣（降低压裂液残渣9090以上），以上），同时压裂液体系减少了杀菌剂和粘土稳定剂的使用，简化同时压裂液体系减少了杀菌剂和粘土稳定剂的使用，简化了配方和配液工序，降低了压裂成本。了配方和配液工序，降低了压裂成本。n 可以满足温度为可以满足温度为4040140140地层的常规压裂和二氧化碳地层的常规压裂和二氧化碳泡沫压裂施工，特别适合于碱敏、低压储层的压裂改造。泡沫压裂施工，特别适合于碱敏、低压储层的压裂改造。这是植物胶压裂液所不具备的，是新一代压裂液体系。这是植物胶压裂液所不具备的，是新一代压裂液体系。缔合酸性交联冻胶压裂液缔合酸性交联冻胶压裂液基液配方：基液配方：0.2-0.40.2-0.4FA-200(A)FA-200(A)酸性交联稠化剂酸性交联稠化剂0.1%FA-200(B)0.1%FA-200(B)酸酸性交联稠化剂性交联稠化剂+ 0.3%DL-12+ 0.3%DL-12助排剂破胶剂助排剂破胶剂酸性交联剂酸性交联剂AC-12AC-12交联比：交联比：100:0.6100:0.6n基液：粘度基液：粘度30mPa.s30mPa.s；冻胶；冻胶pH=4.5pH=4.5；粘弹性好可挑挂冻胶；粘弹性好可挑挂冻胶n酸冻胶耐温能力达到酸冻胶耐温能力达到153153；n低残渣，残渣含量为常规压裂低残渣，残渣含量为常规压裂液的液的10102020；n具有很好的粘土稳定能力，不具有很好的粘土稳定能力，不使用粘土稳定剂和杀菌剂。使用粘土稳定剂和杀菌剂。140140高温缔合压裂液耐温耐剪切性能高温缔合压裂液耐温耐剪切性能n 清洁压裂液体系完善清洁压裂液体系完善n VESVES7070粘弹性清洁压裂液：粘弹性清洁压裂液：n在吉林油田前在吉林油田前4-64-6井（两井次）应用成功，井（两井次）应用成功，6060、加砂、加砂21m21m3 3，增产有效明显。，增产有效明显。n压裂液成本压裂液成本: 800: 800元元/m/m3 3，国外，国外32003200元元/m/m3 3n 双极性高效清洁压裂液体系双极性高效清洁压裂液体系n提高压裂液的耐温能力，达到提高压裂液的耐温能力，达到9090n 新型耐新型耐高温高温清洁压裂液体系清洁压裂液体系n清洁、弱酸性介质清洁、弱酸性介质n耐温达到耐温达到120120l清洁泡沫压裂液（清洁泡沫压裂液（ClearfoamClearfoam）清洁泡沫压裂液取得新突破清洁泡沫压裂液取得新突破可形成稳定、可形成稳定、丰富的泡沫！丰富的泡沫！清洁泡沫压裂液流变特性清洁泡沫压裂液流变特性n该清洁泡沫压裂液流变学特征该清洁泡沫压裂液流变学特征n粘弹性流体，弹性大于粘性粘弹性流体，弹性大于粘性n弹性好，具有良好的携砂能力弹性好，具有良好的携砂能力n成胶速度快，具有较高的粘度成胶速度快，具有较高的粘度n是假塑性流体，复合是假塑性流体，复合HBHB模型模型n具有良好的剪切稳定性具有良好的剪切稳定性粘弹性清洁流体耐温特性粘弹性清洁流体耐温特性n 常温粘度可达常温粘度可达300-500mPas300-500mPas，但随着温度的增加，但随着温度的增加，粘度降低；粘度降低；n 低温：低温： 6060配方粘度：配方粘度：60-80mPa.s60-80mPa.s（60min60min，170s170s-1-1）n 中温：中温：8080配方粘度：配方粘度：70-100mPa.s70-100mPa.s（60min60min，170s170s-1-1）n 高温：高温：120120配方粘度：配方粘度：75-160mPa.s75-160mPa.s（90min90min，170s170s-1-1）清洁泡沫压裂液的现场试验清洁泡沫压裂液的现场试验n苏里格气田苏里格气田n完成压裂液配方试验和材料准备完成压裂液配方试验和材料准备n完成了苏完成了苏39-14-439-14-4井压裂设计井压裂设计n准备现场实施准备现场实施n吉林油田吉林油田n开展了吉林油田压裂液配方试验开展了吉林油田压裂液配方试验nCOCO2 2清洁泡沫压裂液压裂设计清洁泡沫压裂液压裂设计n准备在准备在1111月月2121日施工日施工( (前前1-91-9井井) )？l地面交联酸液体系地面交联酸液体系研究合成了研究合成了新型阴离子酸液新型阴离子酸液可交联稠化剂可交联稠化剂阳离子体系阳离子体系阴离子体系阴离子体系非离子体系非离子体系两性离子体系两性离子体系确定了阴离子与确定了阴离子与非离子聚合物非离子聚合物合成路线合成路线研究合成了新型研究合成了新型有机酸性交联剂有机酸性交联剂AC-20AC-20在优选络合剂（多碳在优选络合剂（多碳酰胺基）、络合离子酰胺基）、络合离子和工艺条件下和工艺条件下未交联酸液液体的流变参数未交联酸液液体的流变参数n稠化酸（未交联酸液）稠化酸（未交联酸液）n 稠化酸液，粘度较低稠化酸液，粘度较低n 耐温能力差（耐温能力差（9090：101020mPa.s20mPa.s）n 携砂能力差，沉降速率快携砂能力差，沉降速率快n 不能满足酸液加砂改造要求不能满足酸液加砂改造要求酸液配方：15%HCl+0.8%胶凝剂t(min)0.351.393.837.6519.612631.563959T()27.730.540.650.560.272.180.190.690.1(mPa.s)39.9641.3936.8335.5632.529.1725.1217.6711.8715%HCl+0.8%胶凝剂粘温曲线05101520253035404550010203040506070t（min）（mPa.s)0102030405060708090100T()T地面交联酸液体系的流变参数地面交联酸液体系的流变参数n交联酸液交联酸液CrossAcidCrossAcidn 交联酸液（交联酸液（15%HCl15%HCl），可挑挂的酸冻胶，粘度高），可挑挂的酸冻胶，粘度高n 耐温能力高（耐温能力高（120120：60-90mPa.s60-90mPa.s）n 携砂能力强，全悬浮，沉降速率慢携砂能力强，全悬浮，沉降速率慢n 能够满足酸液加砂改造要求能够满足酸液加砂改造要求酸液配方：15%HCl+0.8%胶凝剂+1.0%酸液交联剂t(min)0.343.056.18.4710.212.213.916.930.533.236.361.3T()28.130.539.950.659.771.580.790.4100110110120(mPa.s)42423191.62354113032381745962759815%HCl+0.8%胶凝剂+1.0%酸液交联剂0100200300400500600020406080t(min)(mPa.s)020406080100120T()Tl低分子压裂液技术（低分子压裂液技术（LMWFLMWF）瓜尔胶分子结构及低分子设计瓜尔胶分子结构及低分子设计改性的瓜尔胶材料（改性的瓜尔胶材料（modified guar-modified guar-based materialsbased materials）Application of New Viscoelastic Fluid Technology Results in Enhanced Fracture Productivity低分子瓜尔胶压裂液流变与伤害性能低分子瓜尔胶压裂液流变与伤害性能低分子压裂液岩心滤失性能低分子压裂液岩心滤失性能返排与效果对比返排与效果对比对低分子瓜尔胶压裂液的认识对低分子瓜尔胶压裂液的认识n 这种分子断链与缔合化学技术（分子设计）已经开发出了优这种分子断链与缔合化学技术（分子设计）已经开发出了优质先进的粘弹性压裂液体系（质先进的粘弹性压裂液体系（HPFHPF）n 这种体系具备了交联瓜尔胶压裂液的流变性能和低滤失特性，这种体系具备了交联瓜尔胶压裂液的流变性能和低滤失特性，以及无聚合物压裂液的低导流能力损害特性以及无聚合物压裂液的低导流能力损害特性n 短链分子、化学离子和短链分子、化学离子和pHpH值实现压裂液分子缔合与破胶，无值实现压裂液分子缔合与破胶，无需其它压裂液化学破胶添加剂需其它压裂液化学破胶添加剂n 配制简便，可回收再利用，降低成本，减少污染，具有很好配制简便，可回收再利用，降低成本，减少污染，具有很好的应用前景的应用前景清洁自转向酸清洁自转向酸(Viscoelastic(Viscoelastic Diverting Acid) Diverting Acid)n基于基于schlumbergerschlumberger公司的清洁压裂液技术公司的清洁压裂液技术n改善碳酸盐岩储层基质酸化酸的转向改善碳酸盐岩储层基质酸化酸的转向; ;n基于就地粘度的变化进行转向基于就地粘度的变化进行转向, ,泵入期间泵入期间, ,流体粘度低流体粘度低, ,随着酸与地层的反应随着酸与地层的反应, ,流体粘度流体粘度增加增加, ,从而达到自转向的目的从而达到自转向的目的. .nVDA VDA 在鲜酸中在鲜酸中nVDA VDA 在残酸中在残酸中n试验结果试验结果n现场效果现场效果n应用范围应用范围n碳酸盐岩储层；碳酸盐岩储层；n油井或水井；油井或水井；n长生产井段和多层长生产井段和多层油藏；油藏；n剖面上渗透率变化剖面上渗透率变化的油藏；的油藏；n水平井或直井；水平井或直井；n可以通过连续油管可以通过连续油管注入注入3、现场应用研究方面、现场应用研究方面n裂缝诊断技术裂缝诊断技术n支撑剂回流控制技术支撑剂回流控制技术n新的压裂优化设计技术新的压裂优化设计技术n利用压裂压力降落曲线认识储层技术利用压裂压力降落曲线认识储层技术n大型压裂控制缝高技术大型压裂控制缝高技术n支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术n裂缝诊断技术裂缝诊断技术1.1.产层是否全部压开？产层是否全部压开？2.2.裂缝能否控制在产层内裂缝能否控制在产层内3.3.裂缝是否延伸至气顶或低水层？裂缝是否延伸至气顶或低水层？4.4.厚产层优化裂缝条数及规模？厚产层优化裂缝条数及规模？5.5.压裂规模与裂缝的长高及产能的关系？压裂规模与裂缝的长高及产能的关系？ 支撑剂的优选支撑剂的优选. .6.6.裂缝是否沿着主要的天然裂缝扩展？裂缝是否沿着主要的天然裂缝扩展？7.7.水平井钻井方位与水平井压裂？水平井钻井方位与水平井压裂？8.8.井网布置是否有利于提高扫油效率？井网布置是否有利于提高扫油效率？n回答如下问题回答如下问题n裂缝诊断技术原理裂缝诊断技术原理（microseismic and downhole tiltmeter fracture mapping)现场应用现场应用n支撑剂回流控制技术支撑剂回流控制技术nSchlumbergerSchlumberger公司开发了纤维素产品公司开发了纤维素产品PROPNET;PROPNET;nBJBJ公司公司开发研制了一种新的颗粒产品，其粒径开发研制了一种新的颗粒产品，其粒径与支撑剂粒径相当，目前有与支撑剂粒径相当，目前有12/2012/20和和20/4020/40目的产目的产品，该产品相对于支撑剂来说，强度较低，易变品，该产品相对于支撑剂来说，强度较低，易变形，在施工过程中按照一定的比例加入，施工结形，在施工过程中按照一定的比例加入，施工结束后对支撑剂回流起到非常好的固定作用；束后对支撑剂回流起到非常好的固定作用； n HalliburtonHalliburton研制开发了在线液体树脂系统研制开发了在线液体树脂系统（on-the-flyon-the-fly，Liquid Resin System(LRS)Liquid Resin System(LRS)），）， nSchlumbergerSchlumberger公司公司PROPNETPROPNETn控制支撑剂回流控制支撑剂回流n 改善支撑裂缝改善支撑裂缝带导流能力带导流能力n降低施工摩阻降低施工摩阻n在美国东德克萨在美国东德克萨斯碳酸盐岩气藏斯碳酸盐岩气藏（温度（温度177177，）、，）、中东、北海、拉丁中东、北海、拉丁美洲、西伯利亚美洲、西伯利亚nBJBJ公司产品公司产品nBJBJ公司公司开发研制了一开发研制了一种新的颗粒产品，其种新的颗粒产品，其粒径与支撑剂粒径相粒径与支撑剂粒径相当，目前有当，目前有12/2012/20和和20/4020/40目的产品，该产目的产品，该产品相对于支撑剂来说，品相对于支撑剂来说，强度较低，易变形，强度较低，易变形，在施工过程中按照一在施工过程中按照一定的比例加入，施工定的比例加入，施工结束后对支撑剂回流结束后对支撑剂回流起到非常好的固定作起到非常好的固定作用；用；nHalliburtonHalliburton研制开发了在线液体树脂系统研制开发了在线液体树脂系统（on-the-flyon-the-fly，Liquid Resin System(LRS)Liquid Resin System(LRS)）该项技术与树脂与包裹支撑剂技术（该项技术与树脂与包裹支撑剂技术（RCPRCP）相比较具）相比较具有以下优点：有以下优点：1 1所有支撑剂都是可固化的；所有支撑剂都是可固化的；2 2所有的支所有的支撑剂具有较低的固化速率；撑剂具有较低的固化速率；3 3该体系中有一种添加剂该体系中有一种添加剂可以除去支撑剂表面的压裂液膜，使得支撑剂在没有可以除去支撑剂表面的压裂液膜，使得支撑剂在没有闭合压力的条件下也可以固结，达到控制支撑剂回流闭合压力的条件下也可以固结，达到控制支撑剂回流的目的。的目的。n新的压裂优化设计技术新的压裂优化设计技术 压裂优化设计的新标准，即以通过增加井的采压裂优化设计的新标准，即以通过增加井的采油指数的压裂优化设计。油指数的压裂优化设计。 引进了无因次支撑剂系数，它的定义是裂缝渗透率引进了无因次支撑剂系数，它的定义是裂缝渗透率与地层渗透率比值的与地层渗透率比值的2 2倍与支撑裂缝带的支撑剂体积倍与支撑裂缝带的支撑剂体积与油藏的泄油体积比值的乘积。与油藏的泄油体积比值的乘积。reservoirkVproppedwingVfkpropN,22在确定压裂施工支撑剂量以后，利用公式非常方便的在确定压裂施工支撑剂量以后，利用公式非常方便的计算出优化的缝长和缝宽，即计算出优化的缝长和缝宽，即2/1hkCkVxfDffpf2/ 1ffpfDphkkVCw由该优化设计理论得出一下结论：压裂由该优化设计理论得出一下结论：压裂井的动态主要由压裂规模确定；表征压井的动态主要由压裂规模确定；表征压裂规模的最好的单一变量是无因次支撑裂规模的最好的单一变量是无因次支撑剂系数；通过优化无因次支撑剂系数就剂系数；通过优化无因次支撑剂系数就可以确定最大的采油指数。可以确定最大的采油指数。 n利用压裂压力降落曲线认识储层技术利用压裂压力降落曲线认识储层技术n19931993年年MayerhoferMayerhofer et al et al建立了新的压裂过程得流体建立了新的压裂过程得流体滤失模型，为利用压裂压力滤失模型，为利用压裂压力分析求出地层的参数打下了分析求出地层的参数打下了基础。基础。 n闭合期间总压力变化为闭合期间的压力值减闭合期间总压力变化为闭合期间的压力值减去注入期间的压力值：去注入期间的压力值： nP Pi i: :原始油藏压力原始油藏压力nq qijij: :泵入期间滤失系数泵入期间滤失系数nq qFjFj闭合期间滤失系数闭合期间滤失系数ntntn裂缝延伸的开始时间裂缝延伸的开始时间ntmtm泵注时间泵注时间n油藏流体粘度油藏流体粘度n滤液粘度滤液粘度nRoRo裂缝面阻抗裂缝面阻抗nR RD D规格化阻抗规格化阻抗n诊断图诊断图n排量规格化的排量规格化的压力变化图和它压力变化图和它的导数图的导数图n特殊化图特殊化图-确定油藏渗透率，裂缝面确定油藏渗透率，裂缝面阻抗阻抗nm斜率nb截距n解释方法解释方法n采集测试压裂过程中的压力降落数据；采集测试压裂过程中的压力降落数据；n绘制压力与时间以及压力导数与时间的双对数曲线，确定闭绘制压力与时间以及压力导数与时间的双对数曲线，确定闭合压力或验证闭合压力；合压力或验证闭合压力；n根据方程预计裂缝面积；根据方程预计裂缝面积；n绘制排量规格化的压力与时间以及导数与时间双对数图以评绘制排量规格化的压力与时间以及导数与时间双对数图以评价油藏压降与裂缝面阻抗压降的相对重要性；价油藏压降与裂缝面阻抗压降的相对重要性；n用预计的裂缝面积和用预计的裂缝面积和R0R0和和K K模拟压力导数函数，通过拟合早期模拟压力导数函数，通过拟合早期的压力导数来校正初始预计的裂缝面积；的压力导数来校正初始预计的裂缝面积；n绘制特殊化曲线，计算裂缝面阻抗和油藏渗透率；绘制特殊化曲线，计算裂缝面阻抗和油藏渗透率；n模拟并拟合压力变化、导数并与实际值相互比较。模拟并拟合压力变化、导数并与实际值相互比较。压压裂裂酸酸化化新新的的工工艺艺技技术术n开发压裂技术开发压裂技术n重复压裂技术重复压裂技术n连续油管压裂酸化技术连续油管压裂酸化技术n低伤害或无伤害压裂酸化技术低伤害或无伤害压裂酸化技术n压裂防砂与端部脱砂压裂技术压裂防砂与端部脱砂压裂技术n井下混配压裂技术井下混配压裂技术n水平井压裂酸化技术水平井压裂酸化技术n清洁压裂液压裂清洁压裂液压裂技术技术n泡沫清洁压裂液泡沫清洁压裂液压裂技术压裂技术n水压裂技术水压裂技术n低分子压裂液压低分子压裂液压裂技术裂技术(二）、压裂酸化新的工艺技术二）、压裂酸化新的工艺技术1 1、低渗透油气藏压裂开发技术、低渗透油气藏压裂开发技术n低渗、特低渗透油藏的改造技术发展方向是油藏工程低渗、特低渗透油藏的改造技术发展方向是油藏工程与压裂工艺技术进一步相结合与压裂工艺技术进一步相结合-开发压裂技术开发压裂技术nPemex勘探和生产公司（勘探和生产公司（Pemex Exploration & Production(PEMEX)）在开发墨西哥的）在开发墨西哥的Arcabuz-Culebra低渗气藏时，与美国天然气研究院低渗气藏时，与美国天然气研究院(GRI)、GeoMechanics 国际公司、国际公司、Pinnacle技术公司、技术公司、Brabagan & Associates公司相结合，采用油藏工程研公司相结合，采用油藏工程研究、地质力学研究与压裂工艺技术（包括水力裂缝诊断究、地质力学研究与压裂工艺技术（包括水力裂缝诊断技术）相结合技术路线，来优化井网方式、井网密度和技术）相结合技术路线，来优化井网方式、井网密度和水力压裂优化设计，以提高低渗油气藏的总体开发效果。水力压裂优化设计，以提高低渗油气藏的总体开发效果。 国内压裂中心与长庆油田开展低渗油藏国内压裂中心与长庆油田开展低渗油藏开发压裂技术（开发压裂技术（9090年代末）年代末）技术内容：技术内容：低渗油藏开发压裂技术是在低渗油藏整体低渗油藏开发压裂技术是在低渗油藏整体压裂技术基础上的进一步发展与完善，是压裂工艺与油压裂技术基础上的进一步发展与完善，是压裂工艺与油藏工程的进一步紧密结合，它以水力压裂的油藏工程研藏工程的进一步紧密结合，它以水力压裂的油藏工程研究、压裂力学研究与压裂液系统优化设计研究等三项主究、压裂力学研究与压裂液系统优化设计研究等三项主体技术为主。体技术为主。反九点正方形井网反九点正方形井网660m660m660m660m，9.189.18口井口井/km/km2 2，x xy矩形井网矩形井网-1-1，960m960m360m, 8.7360m, 8.7口井口井/km/km2 2360m360m960m960mx x变形反九点井网变形反九点井网1040(1200)m1040(1200)m460(400)m460(400)m均质、渗均质、渗透率各向异性透率各向异性, 8.36, 8.36口井口井/km/km2 2, ,660m660m660m660my矩形井网矩形井网-2-2，480m480m360m, 11.6360m, 11.6口井口井/km/km2 2，360m360m480m480my yx x( (水力裂缝与井网水力裂缝与井网) )系统示意图，系统示意图，X X方向为最大主地应力方向方向为最大主地应力方向y y400460m400460m10401200m10401200mX X480m480m“开发压裂开发压裂”技术概要技术概要油藏描述油藏描述油藏非均质油藏非均质与各向异性程度的评估与各向异性程度的评估地应力场与地层破裂表征地应力场与地层破裂表征（水力裂缝与开发井网）优化组合设计，（水力裂缝与开发井网）优化组合设计，在矩形泄油面积长缝设置，减少排距、在矩形泄油面积长缝设置，减少排距、增加井距，抽稀井网密度增加井距，抽稀井网密度裂缝诊断技术裂缝诊断技术压后评估技术压后评估技术实施实施提高单井产量提高单井产量提高采收率提高采收率提高经济净现值提高经济净现值减少投入减少投入长庆 ZJ60 井区井位图（2.62.5=6.5km2，井网密度 8.3 口井/km2）已钻生产井 未钻生产井 已钻注水井 未钻注水井井网方向井网方向 NE70NE70“压裂开发技术压裂开发技术”对低渗层经济开发的结果对低渗层经济开发的结果y矩形井网矩形井网-1-1，960m960m360m, 8.7360m, 8.7口井口井/km/km2 2360m960mx480m024681012012345试采月份（月）单井产油量( t / d )开发压裂试验区靖南一区试验井周围邻井n 试验区注水见效快，见效程度高试验区注水见效快，见效程度高 注水注水4-54-5个月后见效，见效程度达个月后见效，见效程度达81%81%以上；区外反九点井网，注水以上；区外反九点井网，注水4-54-5个个月后，见效程度为月后，见效程度为50%50%左右左右n 试验区见效后增产潜力大试验区见效后增产潜力大 试验区见效后平均单井产油量提高试验区见效后平均单井产油量提高2.65t/d2.65t/d；区外反九点见效后平均单井；区外反九点见效后平均单井产油量提高产油量提高1 1.65t/d.65t/dn试验区储量试验区储量483483万吨，万吨，丰度丰度33.333.310104 4t/kmt/km2 2n 12.4% 12.4%nK Ke e 0.150.150.50.51010-3-3 mm2 2nhe 15.2mhe 15.2mn压力系数压力系数 0.7, 0.7,n自然产能自然产能00nZJ60ZJ60试验区面积试验区面积6.5 6.5 km2km2，比原方案少部署，比原方案少部署3 3口井口井2 2、重复压裂新技术、重复压裂新技术n新的选井选层技术新的选井选层技术l数据库数据库l神经网络神经网络l模糊逻辑技术模糊逻辑技术n重复压裂机理研究取得突破重复压裂机理研究取得突破l裂缝转向：裂缝转向： 重复压裂时机的选择重复压裂时机的选择a)a)应力差，应力差，b)b)最小主应力方位：初始应力差最小主应力方位：初始应力差=400Psi,=400Psi,渗透率各向异性为渗透率各向异性为4 4，生产井，生产井水环境水环境(亲水亲水 - 在孔喉处增加对水的阻力在孔喉处增加对水的阻力)岩石表面岩石表面岩石表面岩石表面油环境油环境 ( (在油存在时变形，不产生对油的阻力）在油存在时变形，不产生对油的阻力）n新的压裂液体系：加入相对渗透率调整剂（新的压裂液体系：加入相对渗透率调整剂（RPMRPM）达到控水增油的目的达到控水增油的目的3 3、低伤害或无伤害压裂新技术、低伤害或无伤害压裂新技术低伤低伤害或害或无伤无伤害压害压裂新裂新技术技术n水压裂技术水压裂技术n泡沫清洁压裂液压裂技术泡沫清洁压裂液压裂技术n清洁压裂液压裂技术清洁压裂液压裂技术n低分子压裂液压裂技术低分子压裂液压裂技术n水压裂技术（水压裂技术（waterfracwaterfrac）n为什么开展水压裂液体系研究：为什么开展水压裂液体系研究：l主要是为了进一步降低压裂改造的费用，使得低渗致密油气主要是为了进一步降低压裂改造的费用，使得低渗致密油气藏得到有效开发。藏得到有效开发。2020世纪世纪9090年代中期，美国开始研究并现场年代中期，美国开始研究并现场使用该项技术，取得非常好的效果，如在东、南德克萨斯盆使用该项技术，取得非常好的效果，如在东、南德克萨斯盆地、地、Fort WorthFort Worth盆地。盆地。l工艺技术称为工艺技术称为WaterfracWaterfrac，或者，或者Light sand fracLight sand frac，类似于以，类似于以前的前的Slick water treatmentSlick water treatment。l典型的施工：压裂液：水典型的施工：压裂液：水+ +降阻剂降阻剂+ +表面活性剂表面活性剂+ +粘土稳定剂；粘土稳定剂；l 前置液前置液50%+0.550%+0.5ppgppg支撑剂；施工后期用支撑剂；施工后期用0.5-20.5-2ppgppg浓度支浓度支撑剂尾追，总液量撑剂尾追，总液量1000-25001000-2500桶桶/ /英尺，高排量。英尺，高排量。n清水压裂技术支撑剂作用与机理清水压裂技术支撑剂作用与机理n水压裂技术的优点水压裂技术的优点l施工费用低（降低施工费用低（降低50%50%）；）；l易返排、低伤害；易返排、低伤害；l裂缝在产层延伸；裂缝在产层延伸；l缝高易控制。缝高易控制。n水压裂技术适应的地层条件水压裂技术适应的地层条件l低渗透油气藏；低渗透油气藏；l薄层；薄层；l硬地层（支撑剂嵌入不是硬地层（支撑剂嵌入不是主要问题）；主要问题）；l天然裂缝对交联液体伤害天然裂缝对交联液体伤害敏感的地层。敏感的地层。0123456789100102030405060时间（天）日产油量（m3/d)a组8-8井8-4井水压裂在吉林油田地应用水压裂在吉林油田地应用n试验地点：吉林油田试验地点：吉林油田n试验井数：试验井数：2 2口井（口井（5 5井次）井次）n采用低砂比、低排量的施工参数采用低砂比、低排量的施工参数n裂缝长度为裂缝长度为50m50m左右左右表 注 水 井 压 裂 施 工 参 数 井 号 井 段 排 量 m3/min 前 置 液 m3 携 砂 液 m3 后 置 液 m3 总 液 量 m3 支 撑 剂 m3 平 均 砂 比 % 破 裂 压 力 Mpa 停 泵 压 力 Mpa 8-8 125