水平井分段压裂技术现状及对策

单击此处编辑母版标题样式,*,水平井分段压裂技术发展现状及对策,汇 报 提 纲,一、技术发展现状,二、主要技术问题,三、下步工作建议,一、,技术发展现状,经过,30,年的发展，国外已形成较为完善的不同完井条件下的水平井分段压裂改造技术；,国内水平井压裂改造技术专项研究是近几年的事，主要以试验为主；,目前我们与国外在水平井压裂工程技术各个方面都存在一定差距，尤其是在,工具方面,；总体技术不配套、不完善，需要进一步攻关与试验。,序号,水平井分段压裂主体技术,国外,中石油,中石化,1,裸眼封隔器,+,滑套分段压裂技术,2,泵送可钻式桥塞分段压裂技术,3,管内封隔器分段压裂技术,4,封隔器,双封单压分段压裂技术,5,水力喷砂分段压裂技术,一、,技术发展现状,斯伦贝榭,StageFRAC,多级封隔器压裂技术,贝克休斯,Frac-point,裸眼压裂技术,Frac-Point,封隔器系统,Packer Plus,s StackFRAC,分段压裂技术,1. 1,裸眼封隔器,+,滑套,分段压裂技术,技术特点,液压座封封隔器,不动管柱,投球打开滑套分压各段,兼做压裂管柱与生产管柱,施工快捷,技术能力,74,1,/,2,工具体系,25,级,9 5/85,1,/,2,工具体系,30,级,封隔器耐压差,:70.0MPa,封隔器耐温：,176 ,适用范围,4,1,/,2,-9,5,/,8,井眼,局限性,裂缝起裂位置无法控制,液压座封裸眼封隔器,+,滑套,分段压裂技术,案例,:,现场压裂,24,段（,2009.10,，,North Dakota,）,造斜点：,2968.0m,，井深：,6100.0m,，井眼直径,5.75,）,平均排量,4.2m,3,/min,，施工时间,25.75,小时,压裂液：,6435.2m,3,支撑剂：,1542.2t,1. 1,裸眼封隔器,+,滑套,分段压裂技术,技术特点,遇油膨胀座封，封隔环空,隔离系统无需机械操作,地面投球打开滑套,施工快捷,技术能力,封隔器耐压差：,70.0MPa,封隔器耐温：,204,适用范围,4,1,/,2,和,5,1,/,2,两种，分别用于,6,1,/,8,-6,1,/4,和,8,1,/,8,-8,1,/,4,裸眼井,局限性,封隔器膨胀时间长（,7-10,天）,封隔器无法解封,膨胀封隔器,滑套机构,哈里伯顿 遇油膨胀封隔器压裂技术,1. 1,裸眼封隔器,+,滑套,分段压裂技术,遇油膨胀封隔器,+,滑套分段压裂技术,主要用于美国、加拿大、墨西哥、中国、中东,7500,套压裂滑套,5500,套裸眼封隔器,2500,套遇油,/,遇水膨胀封隔器,1.1,裸眼封隔器,+,滑套,分段压裂技术,1.2,泵送可钻式桥塞分段压裂技术,技术特点,节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）,可进行大排量施工,分压段数不受限制,压裂后可快速钻掉，易排出（,4h,）,技术能力,桥塞耐压差,86.0MPa,，耐温,232,施工排量与规模依据需要而定,适用范围,适用于多种套管尺寸（,3,1,/,2,、,4,1,/,2,、,5,1,/,2,、,7),局限性,对套管和套管头抗压要求高,对电引爆座封等配套技术要求高,从环空注入反洗井,提供干净井筒,投小球、座封、打掉球座，压裂下段,投中球、开滑套甲、密封下段、压中段,投大球、开滑套乙、密封中部、压上段,开井排液、生产,1.3,管内封隔器分段压裂技术,技术特点,不动管柱，投球打开滑套分压各段,滚珠引鞋与旋转扶正器确保起下顺利与居中,施工快捷,技术能力,5,1,/,2,套管分压,5,数,封隔器耐温,120,，耐压差,50MPa,适用范围,5,1,/,2,套管完井,1.4,双封单压分段压裂技术,技术特点,封隔器外径上大、下小（下小于,105mm,）,卡距设置返循环通道,喷砂口距胶筒距离小,(,仅,200mm),，预防沉砂,设计有液压安全接头，可投球打压丢手,工具串留有标准内通道，便于后续打捞,技术能力,单趟管柱压裂可以压裂,8,段，最大加砂规模达到,145m,3,工艺管柱耐温,100,、耐压,70MPa,适用范围,适用,5,1,/,2,套管完井,局限性,拖动管柱,施工周期长,不适合气井,一次性射开所有待改造层段，压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱，采用上提的方式，一趟管柱完成各层的压裂。,常规管柱拖动式水力喷砂压裂技术,工具串：,引鞋,+,筛管,+,下扶正器,+,单流阀,+,喷枪,+,上扶正器,用油管,或连续油管下入带喷枪的工具串，在完成一段水力喷砂压裂后，放喷压井后拖动管柱到下一井段进行施工。,1.5,水力喷砂分段压裂技术,技术特点,井下工具简单，长度短,工具外径小,有反洗通道,砂卡管柱几率小,技术能力,一趟管柱嘴加砂,30-50m,3,工艺管柱耐温,120,、耐压,50MPa,适用范围,4,、,5,1,/,2,、,7,套管、裸眼或筛管完井,井深,4000m,以内,局限性,一趟管柱施工段数,2-3,段,施工周期长,Halliburtons CobraMax H,技术特点,连续油管喷砂射孔，环空加砂压裂,砂塞留置，封堵已压井段,连续油管兼做冲砂洗井管柱,施工安全,技术能力,分压段数可依据需要,可进行大排量施工,适用范围,4,1,/,2,、,5,1,/,2,、,7,套管完井,局限性,对套管和套管头抗压以及井场道路要求高,要求配套带压作业井口,连续油管拖动水力喷砂分段压裂技术,1.5,水力喷砂分段压裂技术,Fort Worth,盆地页岩气井连续油管拖动水力喷砂分段压裂实例,斜深,2755m,垂深,1696m,水平井段长度,878m,4.5,套管完井,压裂段数,43,段,每段裂缝间距,15m-18m,每段加砂量,43.1t,施工排量,2.2m,3,/min,1.5,水力喷砂分段压裂技术,不动管柱式水力喷砂压裂技术,将带滑套的水力喷砂压裂工具一次性下井，第一段施工结束等裂缝闭合后，从井口旋塞阀投球，待球落座后，打开套放闸门，压裂第二段。依次压裂待压井段。,技术特点,不动管柱,工具外径小,有反洗通道,技术能力,不动管柱分压,4,段，与拖动相结合压裂,4-5,段,工艺管柱耐温,120,、耐压,50MPa,适用范围,5,1,/,2,、,7,套管,裸眼或筛管完井,井深,4000m,以内,局限性,井口施工压力高,深井受限,1.5,水力喷砂分段压裂技术,国内应用,150,口井以上，最大井深,4400m,，单段最大加砂规模,50.0m,3,。,1.5,水力喷砂分段压裂技术,名 称,分压段数,（段）,工具耐压差,（,MPa,）,工具耐温,（）,国外,中石油,中石化,国外,中石油,中石化,国外,中石油,中石化,裸眼封隔器,+,滑套分段压裂技术,24,10,/,70,50,/,204,120,/,泵送可钻式桥塞分段压裂技术,不限,/,/,86,/,/,232,/,/,套管射孔管内封隔器分段压裂技术,/,5,/,50,/,120,封隔器,双封单压分段压裂技术,/,8,/,70,100,水力喷砂压裂技术,/,4-5,4-5,50,50,50,120,120,120,一、,技术发展现状,.,水平井分段,压裂设计软件应用情况,软件名称,公司名称,主要功能,压裂模拟,自动设计,小型压裂,压裂防砂模拟,酸化压裂模拟,产能预测,净现值优化,Stimplan,NSI,FracproPT,Pinnacle,MFrac,Meyer,FracCADE,Schlumberger,Gohfer,Lab,Marathon,一、技术发展现状,3.,水平井水力裂缝测试技术,3.1,井下微地震波测试技术,一、,技术发展现状,水平井微地震测试图象,3.,水平井水力裂缝测试技术,3.2,水力裂缝测斜仪测试技术,一、,技术发展现状,3.,水平井水力裂缝测试技术,3.3,零污染示踪剂测试技术,一、技术发展现状,3.,水平井水力裂缝测试技术,3.4,连续油管测井温技术,一、,技术发展现状,近年来，国内在水平井压裂改造方面进行了一些有益的探索，开展了机械封隔、水力喷射、限流等分段压裂工艺现场试验，为今后发展积累了宝贵的经验。但在基础研究、水力裂缝优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水力裂缝动态监测等方面与生产实际需求还有巨大差距，主体技术尚未形成，整体技术远未配套，与国际先进水平的差距进一步加大，我们应全方位地开展技术引进、技术攻关、技术试验与推广。,二、主要技术问题,酸压,酸化,水力压裂,总数,72,38,2375,2,中石化水平井加砂压裂改造井数少，截止,2010,年,10,月，水平井加砂压裂仅,40,口井左右。,油田,改造井数,改造方式,胜利,6,加砂压裂,西南,4,加砂压裂,华北,12,加砂压裂,中原,10,加砂压裂,江汉,3,2,口酸化,河南,4,加砂压裂,江苏,5,4,口酸压,西北,68,酸压,合计,112,二、主要技术问题,1.,技术发展无法满足技术需求,名称,国外,中石油,中石化,应用,单位,贝克休斯、,斯伦贝榭、哈里伯顿,川庆钻探工程公司,工程院,技术,指标,24,段、,70MPa,，,204,10,段、,50MPa,120,正在研制,技术,特点,定点压裂，球及座可钻，下工具开关滑套；压裂完井一体化管柱,工具和国外类似,工具和国外类似,技术,对比,段数多，耐温、耐压高,工具系列化程度高,段数少，耐压、耐温低；工具缺乏系列化,室内研究,2.,主体技术尚未形成,2.1,裸眼封隔器,+,滑套连续性分段压裂能力弱,二、主要技术问题,名称,国外,中石油,中石化,应用,单位,哈里伯顿、,BJ,西南油气田,胜利油田,技术,指标,150,；深度,3000m,；油管直径,60.3mm,；施工层数,43,层,油管直径,50.8mm,，深度,1105m,，施工层数,3,层,试验,技术,特点,连续油管射孔，套管压裂技术,;,填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间,连续油管射孔，套管压裂技术,;,填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间,/,技术,对比,工具先进，性能好，相关配套设备齐全,工具性能有待提高，配套设备不齐全,缺乏工具,与装备,有专业化的服务队伍,专业队伍较少,缺乏设备、专业队伍,2.2,连续油管水力喷砂射孔环空加砂压裂技术未配套,二、主要技术问题,2.,主体技术尚未形成,名称,国外,中石油,中石化,应用,单位,BJ,、哈里伯顿,西南油气田,2009,年,11,月引进技术进行了,6,段试验,工程院、江汉井下,技术,指标,桥塞耐压,86MPa,，耐温,232,，施工层数不限,/,正在研制,技术,特点,连续压裂，一次钻塞，合层投产；易钻桥塞钻除时间短,/,/,技术,对比,工具系列化,没有相关工具,没有相关工具,2.3,泵送可钻式桥塞分段压裂技术研究刚起步,二、主要技术问题,2.,主体技术尚未形成,名称,国外,中石油,中石化,应用,单位,哈里伯顿,长庆油田、廊坊分院,工程院,技术,指标,耐温,120,，耐压差,50MPa,，单喷嘴过砂量,20-30m,3,耐温,120,，耐压差,50MPa,，单喷嘴过砂量,5-10m,3,耐温,120,，耐压差,50MPa,，单喷嘴过砂量,5-10m,3,技术,特点,管柱简单，定点压裂，施工安全,管柱简单，定点压裂，施工安全,管柱简单，定点压裂，施工安全,技术,对比,工具系列化,工具系列化,工具系列化,2.4,水力喷射压裂喷嘴耐磨能力差，加砂规模受限,二、主要技术问题,2.,主体技术尚未形成,水平井水力裂缝优化设计技术,水平井井下压裂管柱及工具,水平井连续油管作业技术,水平井水力裂缝监测技术,水平井压后压力测试与解释,3.,水平井分段压裂配套技术研究不够,二、主要技术问题,上述差距仅仅是表面现象，其实质反映的是我国基础工业（包括高新材料、精工制造等）的差距，同时也折射出我们科技攻关工作中的不足。我们应整体规划，分步实施，优化资源，贴近生产，满足需求，超前储备，迎头赶上，努力形成有自主知识产权的配套技术。,三、下步工作建议,顺序,主体分段压裂技术,备注,优先发展,套管射孔管内封隔器分段压裂技术,改进完善,封隔器双封单压分段压裂技术,改进完善,水力喷砂分段压裂技术,改进完善,同步攻关,封隔器,+,滑套封分段压裂技术,攻关研究,泵送可钻式桥塞分段压裂技术,攻关研究,1.,加快形成主体技术,三、下步工作建议,压裂工具,封隔器,+,滑套,耐磨喷嘴,连续油管作业,井口与保护装置,易钻桥塞,1.,加快形成主体技术,三、下步工作建议,序号,主体分段压裂技术,“,十二五,”,前三年,“,十二五,”,后二年,1,管内封隔器分段压裂技术,5,1,/,2,套管分压,6,段,5,1,/,2,套管分压,8,段,2,水力喷砂分段压裂技术,5,1,/,2,井眼分压,6,段,5,1,/,2,井眼分压,10,段,3,连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术,压裂井口、连续油管保护装置配套，现场试验,达到工业化应用水平,4,封隔器,+,滑套分段压裂技术,6,裸眼分压大于,7,段,6,裸眼分压大于,10,段,5,泵送可钻式桥塞分段压裂技术,可钻式桥塞定型、耐温,120,耐压差,35,MPa,达到工业化应用水平,1.,加快形成主体技术,三、下步工作建议,水平井水力裂缝起裂与延伸机理研究,2.,加大科技攻关力度,V,h,min,H,max,Z,井筒方位角,三、下步工作建议,水平井井眼与完井方式优化设计技术,直井,水平井纵向缝,水平井横向缝,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,水平井同步压裂技术,两口以上水平井沿最小主地应力方位平行钻进,同时进行压裂施工，,增加水力裂缝相互连通的机会，产生更复杂裂缝，提高压后效果,减少泵注设备准备与时间作业时间,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,水平井注采井网与整体压裂技术,水平井采，直井注（,混合五点）,水平井采，直井注（,混合七点）, 水平井采，水平井注,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,水平井及复杂结构井分段压裂管柱及配套工具,不限级数分段压裂技术（,TAP,技术）,多分支井压裂工具,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,水平井压裂新型材料研究,超低密度支撑剂（,1.05g/cm,3,）,低摩阻、超低浓度压裂液,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,水平井水力裂缝监测技术,2.,加大科技攻关力度,三、下步工作建议,3.,加强专项技术管理,三、下步工作建议,加快储层改造重点实验室建设。开展应用基础、工艺方法、压裂监测与诊断以及新材料等方面的研究；,加快各类工具研制。建议采取分工协作的方式,裸眼封隔器,+,滑套和泵送可钻式桥塞工具以工程院为主，封隔器双封单压以胜利油田为主，套管射孔管内封隔器以西南油气分公司为主，连续油管分段压裂以华北分公司为主；,设立总部层面上的可持续性的重大先导性试验专项，安排,专门力量负责技术引进与国产化，合理分工,，各有侧重，自主,/,引进,/,集成创新相结合，努力形成配套的工业化能力。,汇报结束,敬请各位领导、专家批评指正！,