压裂充填所涉及的问题.ppt

压裂充填所涉及的问题/大纲,过滤理论,大多的过滤器采用在一定深度的过滤器和可以捕获颗粒的孔隙通道的统计变化，而不是做一个防止颗粒进入的筛网。 过滤理论使你能选择更大粒径的支撑剂，同时是基于将微粒捕获在过滤器（裂缝）的某一深度。 更高的导流能力/ 流动能力,地层颗粒粒径分布分析,注意: 累计图 对数座标上颗粒尺寸 从大到小,地层颗粒粒径分布分析,Saucier准则 JPT Feb 1974,5到6倍粒径大小 确保控制砂粒,dgr / dgr15 = 6.5,dgr15,dgr,Saucier准则提供了一个防止进入的筛网（绝对阻止）,典型形状,低密度 陶粒,Premium White 石英砂,支撑剂对比 形状,White 石英砂,SEMs courtesy of FracTech,低密度陶粒,注意：即使和premium石英砂相比，陶粒的圆度和球度都提高了。,支撑剂形状,API RP60, From Stratigraphy and Sedimentaion, Krumbein and Sloss,高质量 陶粒,Premium 石英砂,很多 石英砂,某些 陶粒,圆度,球度,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,0.3,0.5,0.7,0.9,支撑剂对比 筛析分布,过滤理论综述,所有的地层都是不一样的。 各种陶粒是不一样的： 球度, 圆度, 粒径, 粒径分布 根据产出的砂和砾石充填确定粒径的常规准则对于压裂充填来说并不是最好的。 将确定粒径的常规准则用于确定压裂充填中支撑剂/砾石的粒径是过于保守了。,不同应力下的渗透率,(atm),(136),(816),(680),(544),(408),(272),实验室测得的射孔孔眼处压力损失,粒径、球度一致时堆积效率也较一致，而且比最好的石英砂的压力损失少。,即使是高质量的砾石充填用石英砂，压力损失也较大，而且堆积排列改变时压力损失差别较大。,来源: SPE 4030, Saucier, 1973,计算得到的支撑剂充填孔眼后的压力损失（5.5m长）,后来的研究 (SPE 59558) 认为孔眼内支撑剂的有效渗透率范围为 69 到 3441 md，而不是 180,000 md!,假设孔眼处石英砂的性能为: k= 180 darcies 而且 =2.3e4 ft-1 或 0.00074 atm s2/g 即使是单相液体时压力损失也很明显。,来源: SPE 4030, Saucier, 1973,通过试井测得的砾石充填孔眼处的视渗透率,孔眼处支撑剂的视渗透率范围从69到3441 md，平均值1156 md. (比Saucier参考值低99.94%!),Conoco 对墨西哥海湾、东南亚、阿拉斯加和北海的34口砾石充填井进行了试井分析,来源: SPE 59558, Burton, 1999,环空及射孔孔眼处的导流能力,即使是不受应力的环空区域，非达西流的影响也是很大的。 这些影响在孔眼处是非常显著的。 分类不好的砾石造成的压力损失远远高于一致性较好的支撑剂。 油田实践数据表明孔眼处支撑剂的渗透率会比Saucier 准则求得的值低90%。,Saucier准则对于压裂充填是否过于保守了?,即使地层砂粒径分布范围很宽，相当于d50大小的支撑剂也能控制住最小的地层砂颗粒吗？！ SPE 23777 Hainey, GOM: Saucier准则 = 40/60 16/20 低密度陶粒防砂效果很好 SPE 26562 Hannah, Missi.: Saucier准则 = 40/60 20/40 低密度陶粒防砂效果很好 SPE 36420 Jennings, 实验室: 不采用阻塞微粒的办法。如果封隔器能捕获微粒的话粒径可放大至6-8倍。 SPE 63110 Rovina, 巴西: 放宽了Saucier准则 16/20 低密度陶粒用于 20,000 桶/天的井 -防砂效果很好 SPE 31112 Bruggeman, 非洲: 实验室和油田验证。 20/40 低密度陶粒，粒径比超过 16:1 - 防砂效果很好而且产量提高一倍。 其它实例见分发的资料。,压裂防砂,未进行增产措施的井: 基质内流速高 地层砂粒发生运移,环空砾石充填/筛网: 只是捕获运移的微粒,压裂防砂: 改变流态，降低基质中的流速,压裂防砂,把基质中的流速降低1000倍是可能的，而且常常不需要筛网或砾石过滤器就能消除地层微粒的运移。 高渗透地层的主要挑战是为长裂缝提供足够高的导流能力。 可能需要回流添加剂。注意，除了最浅的地层，回流添加剂都会降低裂缝导流能力。,回顾-为什么进行压裂充填?,砾石充填一般表皮系数较大。 压裂充填后微粒被保持在远离环空的地方，降低了表皮系数。 支撑剂粒径的选择非常关键： 导流能力（产能）与防砂（表皮系数） 常规压裂充填在设计过程中必须综合考虑这两方面的因素。 两个阶段的压裂充填相比砾石充填可以在裂缝中铺置不同粒径的支撑剂。,当代石油工业发展趋势 压裂充填,高砂浓度注入大粒径陶粒 努力减少井筒复杂情况及支撑剂添加剂。 发表的文章介绍了在无筛网完井获得成功的地方，产量得到很大提高。 在某些条件下，无筛网完井时采用非涂脂支撑剂的“压裂防砂”能获得成功。,压裂充填油田成效,油田研究 压裂充填,分发的资料中汇集了24个公开发表的油田研究实例。,油田研究结论,压裂充填和环空砾石充填相比，产量明显有很大的提高。 非达西和多相流的影响通常很大，必须予以考虑。 压裂充填通常是有限导流。提高支撑剂导流能力往往能使产量得到很大提高。 用较大粒径的支撑剂可以达到防砂的目的。 端部脱砂是压裂充填成功的关键。,Dave Norman, ChevronTexaco,压裂充填完井,“为什么已成为防砂的标准策略”,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,不同完井所占百分比,研究了275口井，其中+/-30%的井实施了大排量清水填砂。 主要研究了完井后的最低表皮系数 压裂填砂=85%5 表皮系数,但为什么要研究表皮系数？,砾石充填,大排量清水填砂,压裂充填,表皮系数,表皮系数,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,产能系数比较,KH与表皮系数,砾石充填,压裂充填,大排量清水填砂,表皮系数,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,生产情况,生产情况,完井类型,产量,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,随时间井的报废率(或幸存率),防砂能力,幸存率,时间(年),大排量清水填砂,压裂充填,砾石充填,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,端部脱砂施工过程中最重要的表现形式,端部脱砂(TSO)施工过程中最重要的表现形式 每天都努力在对该方法进行改进。 忽视校核试验资料 在筛网中产生一个摩擦力增加的环境：套管环空 裂缝被充填得很紧密（筛网间隙） 压裂液“很稠”以到达层位底部（胶液强度，稳定性） 支撑剂浓度很高 压裂液“很稠”，滤失正常,实例研究 委内瑞拉 Mongas 油田北部SPE 36461, Ortega (Corpoven),3,500 至 6,000 ft 深度 井的产量150 至 1200 桶油/天 PTA: 表皮系数范围 +4 至 +80 出砂量: 每100方油出砂30公斤 沥青沉淀 侵蚀严重：几口井因为出砂导致套管和管线损坏。,实例研究 委内瑞拉 Mongas 油田北部SPE 36461, Ortega (Corpoven),选择了一口原来产量较高、早期生产显示有沥青堵塞、由于出砂而停产的井 压裂注入了55,000磅陶粒 表皮系数降为 4.8 压裂后30个月，产量稳定，没有沥青堵塞及出砂。 基于这些良好的效果，进行了大量的压裂施工，平均每月有4到5次施工。生产过程中出砂的问题得到解决。,实例研究压裂充填对高渗透层的适用性 SPE 30470,对35口压裂充填井和29口砾石充填井进行了压力分析。 压裂充填井和砾石充填井中都有油藏和气藏。 K = 3 到 4000 md 井底压力梯度 = 0.17 到 0.84 psi/ft,SPE 30470,平均表皮系数: 压裂充填井=+0.4 砾石充填井 = +21,井数,表皮系数,SPE 30470,高 k, 高压油藏,压裂充填,砾石充填,差别,钻井时间,油压,井底压力,射孔,返排,桶油/天,千立方英尺,没有,天,天,天,天,天,实例研究砾石充填与压裂充填的效果比较SPE 38592,墨西哥海湾的3个气田 分析评价了5口压裂充填井及5口砾石充填井 kh = 1,421 到 124,314,SPE 38592,压裂充填,大排量清水填砂,压裂充填设计优化过程中其它的问题,是否可接受微粒产出？ 侵蚀、环境、安全风险、材料处理费、井的损失？ 相对于 防砂设备/辅助设备的费用及产量损失 - 必须做风险/回报评估！ 最大的不出砂产量是多少? 防砂设备/辅助设备是否只提供了井下油嘴?是否可在地面用油嘴达到控制的目的? 井的产量是否会随支撑剂的产出而发生变化? 有几家作业公司提到随着石英砂和/或支撑剂的产出，产量也提高了。 其它需要考虑的？ 定向射孔、限流、只射开主力产层，端部脱砂设计，树脂或支撑剂添加剂，见水时的减产（返排和水突破），地面处理砂设备。,有关高导流能力优点的SPE文章 SPE 77675,1993年以来有关文章超过80篇,35 个地区 Alaska, Algeria, Angola, Appalachians, Australia, Bolivia, Borneo, Brazil, California, China, Colorado, Colombia, Europe, Germany, Gulf of Mexico, Illinois, Iowa, Indonesia, Java Sea, Louisiana, Malaysia, Nebraska, New Mexico, North Sea, Norway, Ohio, Oklahoma, Oman, Siberia, Sumatra (Indonesia), Texas, Venezuela, Vietnam, Wyoming, Zaire (W Africa),油井、气井、非凝析油藏及凝析油藏 碳酸岩、砂岩及煤层 产量 井深 1 到 25,000 桶/天100 到 20,000 英尺 0.25-100 百万立方英尺/天,超过70家公司 AGL Petroleum, Amoco, Andina-Bolivia, ARCO, ARI, Baker Oil Tools, Bannon Energy, Barrett Resources, BEB, Bergeson and Assoc., BJ Services, Black Sea Energy, British Gas, BP, CARBO Ceramics, Chevron, CJSC Tura Petroleum, Completion Eng., Corpoven, Crown Central Petro, Ely & Assoc., East Ohio Gas, Esso/Exxon, Falcon, Forest Oil Corp., Gidley, GRI/GTI, Gulf, Halliburton, Holditch-Reservoir Technologies, Imperial, Insight Consulting, JOB P-Gulf, Kinder Morgan, Koninklijke, Langfang Branch of RIPED, Mitchell Energy, Mobil, Norsk Hydro, Norton, NSI, Oil and Gas Journal editors, Pennzoil, PERTAMINA, Petrobras, Petrofina, Petroleum Development-Oman, Petronas, RPI-Scandpower, Repsol-YPF, Santos, Saudi Aramco, (Dowell) Schlumberger, Shell, Sohio, Sonatrach, Standard Oil, Statoil, Stim-Lab, Sun E&P, Tejas Gas, Texaco, Texas A&M, Total-Fina-Elf, The Western Company, U.S. DOE, U.S. National Energy Technology Lab, Unocal, Vastar Resources, Vietsovpetro, and various consultants,在CD或网页的地图上可搜索到有关文章,