压裂技术新进展一

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新技术追踪会议,压裂酸化领域几个热点问题,（一）,压裂酸化领域几个热点问题,目 录,1,、水力压裂机理及工艺模拟研究,2,、水平井分段压裂技术,3,、压裂裂缝实时测量技术,4,、压裂工艺及新材料,1,、水力压裂机理研究,水力压裂机理的研究给油田开发和工艺技术带来了巨大的推动作用，国外研究结构非常重视大型物理模拟试验研究。目前国内在超深高温储层、复杂岩性储层改造方面面临着一系列的矛盾，也迫切需要开展该项研究：,以大庆油田为代表的火成岩储层,以胜利油田为代表的砂砾岩储层,以塔里木盆地为代表的碳酸盐岩储层,以鄂尔多斯盆地为代表的低压致密气藏,以四川盆地为代表的高压酸性致密气藏,1,、水力压裂机理研究,编号,研究单位,试样尺寸,(mm),三轴应力,(MPa),孔隙压力,试样岩性,裂缝,监测,1,Delft University of Technology,300,300,300,37.5,水泥,位移传感器,2,Hallibuton Energy Services,153,457,305,153,153,254,25,砂岩,无,3,The University of New South Wales,400,400,400,30,砂岩,无,4,Rock Mechanics Inc.,Science Applications Inc,300,300,300,20.7,泥页岩,石膏岩,无,5,Sandia Natl.Laboratories,203,152.4,152.4,无,6,University of California,Berkeley and Shell,460,460,460,55,砂岩,灰岩,声发射,系统,7,中国石油大学（北京）,300,300,300,27,水泥,砂岩,声发射系统,8,中石油勘探开发研究院,300,300,300,56,大理石,全球大尺寸真三轴压裂物理模拟系统,Delft University of Technology,（,1992,、,1999,、,2002,）,地点,:,荷兰,试样尺寸：,300,300,300mm,的立方体干试样,地应力模拟加载：最大,37.5MPa,，相对于地层,3500m,的直井,监测方式：试样表面加载线性位移传感器（,LVDT,），监测在地应力状态下试样的变形量,研究内容,:,1,）砂岩的起裂研究；,2,）射孔状态下的水力裂缝形态研究；,3,）地应力和裂缝尖端区域对水力裂缝的粗糙度影响；,4,）射孔对水力裂缝扭曲的影响；,1,、水力压裂机理研究,实验装置的部分照片及流程示意图,1,、水力压裂机理研究,设备实验流程,注入管线,液压泵,压力表,位移传感器,封隔器,液体前缘,夹板,切口,树脂,Hallibuton Energy Services,（,1973,、,1987,、,1992,、,1995,）,地点,:Dunken Oklahema,最大试样尺寸：,153,457,305mm,和,153,153,254mm,的矩形试样,地应力模拟加载：最高加载记录,21MPa,研究内容,:,1,）直井情况下水力裂缝的起裂研究：点起裂和线起裂；,2,）斜井情况下，水力裂缝的扩展形态研究,;,3,）水平井的水力裂缝的非平面扩展研究；,4,）射孔段起裂多裂缝的研究；,5,）应力变化情况下水力裂缝的扩展；,6,）水平井水力裂缝的非平面扩展研究；,1,、水力压裂机理研究,实验装置流程示意图,上部夹板,加压装置头,压力传感器,聚轴试验台,注入管线增压器,底部夹板,宽度记录仪,液压管线,部分多裂缝实验结果,垂向应力,水平应力,水平应力,The University of New South Wales,（,1997,、,2002,、,2000,）,地点,:,悉尼,试样尺寸：,400,400,400mm,的立方体试样,地应力模拟加载：最大可达,30MPa,，,研究内容,:,1,）水平井横向（单个和多个）裂缝的起裂研究；,2,）射孔状态下的水力裂缝形态研究；,1,、水力压裂机理研究,实验装置流程示意图,泵注模拟控制系统,多裂缝测试辅助泵注系统,活塞泵,关闭阀,液压油,高粘注入液体,上游压力传感器,上游压力传感器,温度传感器,附加应力传感器,附加应力,数据采集,大尺寸实验装置,顶盖,顶部平板,上部注入管线,岩石试件,下部注入管线,外部平板,底座,内部平板,试样内部结构示意图,Schlumberger Perforating&Testing Center,（,1991,）,试样尺寸：,686,686,813mm,的矩形试样，水泥试样，砂岩等，前者没有考虑孔隙压力，后者考虑了孔隙压力；,三向地应力模拟,:,最高可以达到,8000psi,56MPa,；,研究内容,:,射孔因素对水力裂缝的影响,1,、水力压裂机理研究,部分实验结果照片,射孔孔眼,岩屑,端部裂缝,压裂液滤失带,Rock Mechanics Inc.,Science Applications Inc.,（,1982,、,1986,）,试样尺寸：,300,300,380mm,的矩形试样，泥页岩和石膏岩，没有考虑孔隙压力；,三向地应力模拟：最高可以达到,20.7MPa,；,研究内容,:,天然裂缝对水力裂缝扩展的影响,1,、水力压裂机理研究,设备结构剖面图,实验设备照片,University of Texas at Austin,（,2002,）,试样尺寸：,686,686,813mm,的立方体试样，考虑了孔,隙压力；,三向地应力模拟：最高模拟地应力为,14MPa;,研究内容,:,研究注水情况下，水力裂缝的扩展机理,1,、水力压裂机理研究,设备平面结构示意图,University of Oklahoma in Norman,Oklahoma,Fracturing Fluid Characterization Facility(FFCF),；（,1992,2000,）,由混合泵压系统、预处理系统、数据采集系统和流变测量系统组成；,工程造价：,DOE Contribution:$6,900,000,（基础设施建设）,Performer Contribution:$4,057,674,（试验操作控制系统）,研究内容,:,预测压裂流体在井下的真实状态，压裂液流变特性，支撑剂输送与反排及流体滤失等；,1,、水力压裂机理研究,美国,MTS,公司拟三轴岩石材料实验装置,（成都理工大学、四川大学）,94,年,10,月引进,价值约,55,万美元。,系统主要参数：最高轴压：,1000KN,。最高围压：,140MPa,，最高环境温度：,200,；孔隙流体介质：水,100mm（d,）,200mm（h）,该系统主要由岩石力学、超声波参数、储层参数三大测试系统组成，可以在温度、压力（轴压、围压、孔压）组合（无级调试）控制条件下测试岩石力学参数（抗压强度、弹性模量、泊松比、岩石变形全过程曲线）超声波参数（运动学特征,-P,、,S,1,、,S,2,波的波速，动力学特征,-,振幅、衰减、主频等）、储层参数（渗透率、孔隙体积变化率）。该设备上配置有高精度压力、位移、体积变化、温度等传感器和超声波换能器，由计算机进行实验条件控制和数据采集。,SLOPE,Stimulation Laboratory for Oil Production Enhancement,MU,THETA,DARCYS,ARC,000,000,RPM,TEMP,PRESSURE,REGULATOR,125,000,TEMP,PRESSURE,PRESSURE,000,TEMP,000,TEMP,000,TEMP,ACES,DATA,pulse dampener,tank1,tank 2,blending,tank,stirrer,mixing pump,(centrifugal),motor,controller,crosslinker,cylinder,crosslinker,pump,intensifier,pump,混配单元,Shear loop,loop length,manifold,connection,to heat transfer,system,tube-in-tube,heat,exchanger,strut support,system,Connect to conductivity system or rheometer,(dynamic,loading),skid-mounted,unit,THETA-Tubing Heat Exchange and Test Apparatus,剪切系统,DARCY,大尺寸,100 in,2,酸压系统,流变仪,VGA monitor,cpu case,keyboard,speed indicator,temp indicator,pressure,regulator,bob and cup,high-temp,bath,试验室规模的流变系统,全尺寸管式流变系统,大尺度试验,:,裂缝剪切流变系统,轨道式录像可视观察,Slot size from:,0.5 ft(0.15 m)by 6 ft(1.8 m),To 4 ft(1.2 m)by 16 ft(4.9 m),With 5/16”gap;Shear rates from 10 sec,-1,to 60 sec,-1,at flow rates from 1 to 6 gal.Min-1(4 to 23 l.Min,-1,)can be determined,Specifications,Max.Pressure 500 psig,Temperature 300 degree F,Transducers 20 psid,ACES With Optional Shear Loop,旋转岩盘装置,大型压裂泵注设备,1,、水力压裂机理研究,胜利油田目前在深层勘探方面面临着,5000-6000m,、温度高达,200-260,度左右的储层，岩性复杂，并且储层存在较强的塑性，在今后的勘探开发中水力压裂技术必将成为关键技术，因此非常有必要建立并开展大型物理模拟试验装置，促进勘探开发技术的创新。,