压裂交流材料

压裂工艺研究室概况 压裂工艺研究室是从事压裂技术研究、新技术推广和化学剂和支撑剂评价主要科研室。负责有关压裂重点科研项目的研究与推广，重点井的压裂设计，现场监督与技术服务。主要工作是科研项目研究、压裂优化设计、压裂现场监督、裂缝监测、化学剂检测及支撑剂评价。现有职工 35人，其中高级工程师12人，工程师 19人，主要科研组 3个：压裂工艺、压裂液、支撑剂与地应力 压裂工艺研究室现有 量压裂液性能）， 价压裂液和预前置液的界面性能）， 20旋转粘度计、伤害仪（测量压裂液的伤害性能），滤失仪（测量压裂液的滤失性能）。 拥有三维压裂优化设计软件， 满足压裂设计要求。 、重点仪器与软件 通过几年的科技攻关在压裂工艺及配套技术方面取得较大突破，形成了系列成熟技术 1、系列压裂液技术 40系列水基压裂液，油基压裂液，清洁压裂液完成室内研究，配套压前预前置液处理，压后缝面处理得到完善。 2、压裂工艺技术 在区块整体压裂，水井短宽缝压裂，斜井压裂，重复压裂，分层压裂等方面技术成熟，取得较好应用效果。 3、系列支撑剂及评价技术 开发了树脂胞衣支撑剂，形成了系列支撑剂 完善了以裂缝监测为主的裂缝评价技术 成熟技术 可承担的项目及开展工作涉及内容 压裂优化设计 压裂新技术推广与应用 压裂施工优化技术； 压裂液配方研究与性能评价； 支撑剂研究与性能评价； 压裂化学添加剂研究； 化学剂技术分析与监测； 压裂液模拟流动试验； 地应力技术研究与测试分析。 压裂液 及配套技术 适应不同类型油藏 条件下的系列水基压裂液技术 该压裂液体系主要由低残渣羟丙基胍胶和延缓交联剂组成，可以满足中原油田各种温度段 (40 170 )储层的需要 。 中原油田压裂目的层可以划分为五种储层类型： 强水敏性储层、低渗易水锁储层、碱敏性储层、微裂缝发育储层、凝析气藏储层 。采取不同的储层保护技术，形成了适应各类储层要求的压裂液。 (1) 不同体系的延迟交联剂性能指标 交联剂类型 温度 交联 交联时间 稳定性 s 无机硼 40 90 9100 有机硼 90 135 9100 复合交联剂 135 150 9100 有机锆 150 170 7100 (170 有机硼交联剂在低 有自动破胶特性，该技术获河南省科技成果二等奖。 有机锆交联剂在低 其是克服了固体交联剂交联不均匀，破胶不彻底 的缺点。 (2)不同压裂液体系性能指标 压裂液残渣含量低 压裂液名称 破胶温度 压裂液 水化液 残渣含量 无机硼压裂液 90 10 有机硼压裂液 135 20 复合交联压裂液 150 80 有机锆压裂液 170 20 破胶彻底，对储层伤害小 40 90 无机硼交联体系 85,12h 水化液粘度 下 90 135 有机硼交联体系 115,12h 水化液粘度 35 150 复合交联体系 140,12h 水化液粘度 50 170 有机锆交联体系 160,12h 破胶化水粘度 有机硼体系 压裂液热剪切稳定性1002003004000 20 40 60 80 100 120时间/ m i 9511 512 513 5有机锆体系 压裂液热剪切稳定性01002003004005006000 20 40 60 80 100时间/ m i 裂液热剪切稳定性0501001502002503003500 50 100 150时间/ m i 裂液体系热剪切稳定性01002003004005000 20 40 60 80 100 120时间/ m i s 系列压裂液热剪切稳定性好 名 称 表面张力 mN/m 界面张力 mN/m 自来水 注 活性剂用量 低渗易水锁储层 毛细管阻力影响，返排困难 表面活性剂性能指标 采用 低成本含氟 复合表面活性剂 (3)针对不同储层开发的化学保护技术性能指标 采用小分子 粘土稳定剂 强水敏性储层 粘土膨胀、运移，堵塞油气流通道 有机酸调节， 缓冲剂调节， 碱敏储层 产生沉淀、凝胶，堵塞油气流通道 短期 防膨率， 长期 防膨率， 采用 碱敏储层压前预处理液 进行地层预处理 采用 中性或弱碱性压裂液 进行压裂施工 微裂缝发育储层 滤失严重 ，影响施工 成功率 及 压裂 效果 采用 速溶型油溶性降滤失剂 降低压裂液滤失量 凝析气藏储层 因素更复杂，伤害严重 1510 的水，温度升高 105 ； 对压裂液粘度基本无影响 (粘度保留率下降 用量在煤油中 20 用量 ，控制滤失效果最佳 采用 自生气热剂 产生大量的热和气体，减小气藏损害 类别 名称 浓度， % 适应条件 基本组成 低残渣羟丙基胍胶 应 40储层压裂施工 交 联 剂 无机硼 应 40储层压裂施工 有机硼 应 90储层压裂施工 复合交联体系 应 135储层压裂施工 有机锆 应 150储层压裂施工 破胶剂 于 40储层压裂施工 添加剂 于各种压裂液体系压裂施工 特殊组成 高活性复合活性剂 于一般储层压裂施工 于低渗易水锁储层压裂施工 复合粘土稳定剂 于一般储层压裂施工 于强水敏储层压裂施工 油溶性降滤失剂 于微裂缝发育储层压裂施工 缓冲剂、酸性压裂液 于碱敏储层压裂施工 自生气热剂 于凝析气藏压裂施工 2004年，在应用系列压裂液现场试验的 25口井中，其中油井 5口，气井 20口。压前日产油 104后日产油 然气 104均日增油 然气 104然气 104 列压裂液在天然气产销厂、采油一厂、四厂、五厂现场试验应用 25井次，取得了良好的增产效果。其中油井 6口，气井 19口。压前日产油 104后日产油 然气 104 低伤害压裂预前置液 技术原理 压裂预前置液进入地层后，易滞留在孔隙喉道并与岩石表面矿物以及地下流体发生水锁、粘土矿物扩散、运移和油水乳化等不良反应。导致地层原始渗透性降低，影响整体压裂改造效果。 采用新型复合粘土稳定剂、高活性表面活性剂、防乳破乳剂等措施，提高预前置液对储层的保护性能，达到提高压裂增产效果的作用。 技术指标 80 下 98% 表面张力 m 界面张力 .1 mN/m 粘土防膨率 90% 对地层岩心伤害率： 适用条件 适用于压裂、酸化等多种增产措施的预处理部分。 应用情况 系列压裂液现场试验井、探井上应用40井次，取得了良好的效果。 支撑裂缝处理技术 技术原理 压裂液在支撑裂缝滞留，其残渣和滤饼对油气流通道造成了严重阻塞，因而应向了压裂效果。 该技术采用 三元复合氧化剂、催化剂、增效剂 复合使用，在较低的温度下，有效地溶解压裂液残渣及聚合物滤饼，达到提高压裂增产效果的作用。 技术指标 滤饼降解率为 100% 压裂液残渣降低率 70% 80 下破胶时间 水化液粘度 s 适用条件 适用于压裂施工前或压裂施工后对裂缝处理，也可以在压后返排效果不好的情况下使用该技术，疏通油气流通道。 应用情况 系列压裂液现场试验井、探井上应用27井次，取得了良好的效果。 长井段产层改善产气剖面技术 技术原理 中原油田文 23、户部寨气田存在剖面跨度长、层数多、层间物性与生产状况差异大等问题。 通过采用压前、压后剖面测试技术、施工测试技术、分压技术、压裂优化设计技术以及高粘度低伤害压裂液技术，使之一次性施工压开较大的产气剖面或全部低产层产气剖面，从而有效地提高了长井段气井的整体生产能力。 技术指标 耐温性： 130 ， 170 2h， 延缓交联时间达 4 破胶时间 10h （未采用强化破胶手段） ， 水化液粘度 s 。 表面张力 22mN/m ，界面张力 m 。 对地层损害率 10% 。 优化设计符合率 100%。 压开产气剖面程度 70% 。 适用条件 适用于压裂井段大于 50 油 基 压 裂 液 一定浓度的磷酸酯凝胶剂在原油或柴油基液中形成胶束，加入交联剂后，交联剂进入凝胶剂分子中，磷酸酯分子中的H+被交联剂中的 代，使小分子的磷酸酯交联而形成具有三维网状结构的 n 液变成油基冻胶，粘度大幅上升。 该压裂液造缝能力强，对地层不产生伤害，返排较快 。 基液粘度 80 100； 120 下， 6060； 破胶时间 6h； 滤失系数 10 返排时间平均 4天； 摩阻比清水小 40%； 砂比 28%； 被分公司列为储备项目，有待以后进入现场。 该压裂液体系特别适用于强水敏性、低渗、低压储层。 采油工程技术研究院 采油工程技术研究院 压裂作为一个系统工程，从选井选层、参数录取、优化设计到现场实施和压后评估。 以油藏工程为基础注重压裂选井选层，采用多个模拟软件进行模拟计算，经过分析、对比、论证确定最优的设计方案。 采油工程技术研究院 压裂优化设计软件 水力压裂缝高控制软件 采油工程技术研究院 2004年压裂室进行压裂优化设计 102口井 采油一厂 6井次 采油二厂 41 井次 采油四厂 22井次 探井 6井次 天然气井 20井次 华东局 2井次 华北局 1井次。 可对比 87口井，累计增油 60204吨，平均单井增油 692吨。 采油工程技术研究院 项目 一厂 二厂 四厂 天然气产 销厂 探井 内蒙事 业部 华北 局 华东局 合计 完成工作量（井次） 6 41 25 20 6 1 1 2 102 完成产值 （万元） 15 0 40 12 2 15 5 计增油（吨） 3384 24682 18525 折合油12769 750 94 60204 2004年压裂效果 采油工程技术研究院 通过室内水力压裂模拟试验，得出重复压裂在水平应力差达到一定数值时可以产生新缝 重复压裂产生新缝，优化裂缝参数，延长有效期； 重复压裂不产生新缝，突破原有施工规模，提高裂缝导流能力。 1、重复压裂技术取得突破 设计原则 (1)重复压裂 采油工程技术研究院 (1)重复压裂 小型压裂 第一时间 第二时间 第三时间 第四时间 初始裂缝 采油工程技术研究院 岩样号 1 2 3 4 5 6 2大水平应力（ 小水平应力（ 直应力（ 裂压力（ 伸压力（ 缝形态 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 通过室内水力压裂模拟试验，得出重复压裂在 水平应力差 (1)重复压裂 采油工程技术研究院 岩样号 7 8 9 10 1 2 1 2 3 1 1 2 最大水平应力 ( 小水平应力 直应力（ 裂压力（ 伸压力（ 缝形态 老缝 老缝 老缝 老缝 老缝 新缝 新缝 新缝 重复压裂产生新缝，优化裂缝参数，延长有效期； 重复压裂不产生新缝，突破原有施工规模，提高裂缝导流能力， (1)重复压裂 采油工程技术研究院 多裂缝 有效裂缝稳定性与裂缝的关系曲线01234560 2 4 6 8 10裂缝条数归一化后的有效裂缝稳定性 =10 =20 =30 =40 =50(2)大斜度井压裂 采油工程技术研究院 优化射孔技术 支撑剂段塞技术 变排量、变粘度施工技术 井斜最大 60 平均砂比 前置液用量 50% (2)大斜度井压裂 采油工程技术研究院 典型井例 部 1 最大井斜 采取 避射措施 ， 优选射孔井段 ， 射孔井段由 7层改为 层； 支撑剂段塞 ：两个 实施变粘度 、 变排量施工 ： 前置液：粘度 排量 携砂液：粘度 排量 (2)大斜度井压裂 现场应用情况 2004年 60井次 油井 57井次，累计增油 均单井累计增油 气井 3井次，累计增气 104均单井累计增气 1042005年 22井次 油井 21井次，压后平均单井日增油 气井 1井次，压后日增气 104 采油工程技术研究院 上层 下层 加 压 加 压 压裂下层 压裂上层 封隔器 水力锚 滑套 喷砂器 封隔器 水力锚 割缝 喷砂器 适用范围： 跨度大、具有一定隔层的两套目的层的井。 (3)分层压裂 采油工程技术研究院 双封工具达到的技术指标 井斜 井温 140 适用套管内径 裂层段总跨度 100m 单层跨度 54m 地面施工泵压 (3)分层压裂 采油工程技术研究院 (3)分层压裂 在文 72块沙三中分层压裂共实施 14口井。 施工成功率 100； 有效率 100； 平均单井增油 累计增油 6336t。 2004年应用情况 采油工程技术研究院 (3)分层压裂 分层压裂在其他区块共实施 16口井 施工成功率 100 有效率 100 其中油井口 10井次 平均单井增油 计增油 6264t 气井 6井次 平均单井增气 1546510计增气 928 104 采油工程技术研究院 筛选适合于注水井压裂的压裂液。特别是压裂用降滤失剂 改性淀粉，性能良好。 应用滤饼处理剂，有效的清除压裂液残渣等固相物含量。 采用 50大裂缝导流能力。 (4)水井压裂 (4)水井压裂 技术达到国际先进水平 采油工程技术研究院 (4)水井压裂 文 13 采油工程技术研究院 对应油井 13产液 产油 t 含水 压前 后 计增液 036 累计增油 t 467 13产液 产油 t 含水 压前 后 计增液 058 累计增油 t 385 (4)水井压裂 采油工程技术研究院 达到指标 措施有效率 100 平均单井日增注 计增注 104均单井累计增注 10643效期 228天 (4)水井压裂 采油工程技术研究院 针对区块构造，考虑地应力场分布及剩余油分布，根据油藏现有的井网类型和地质条件，优选适合的水力裂缝参数，以产油量、采油速度、采收率等多目标优化整体压裂方案，优化井网中注水井及生产井的注水压差、生产压差，并确定合理井距进行井网调整，进而确定进行单井实施的方案。 (5)区块整体压裂 效果显著 (5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 多指标集优化 指标集 1： 产量、最大采油速度、 30天产量、无水采收期、无水采收率、净现值、注入孔隙体积倍数、最大贷款利率限度、贷款偿还期、贷款总额。 指标集 2： 最大采油速度（加权）、净现值。 指标集 3： 最大采油速度、无水采收率、净现值、第五年产量。 指标集 4： 最大采油速度、无水采收率、最终采收率（加权）。 针对不同区块的不同开发阶段，采用多指标集进行优化。 (5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 综合决策曲线 05101520251 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21决策排序05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案决策排序指标集 1 指标集 2 (5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案决策排序05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案决策排序指标集 3 指标集 4 综合决策曲线 (5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 优化结果 方案 井网 (米 *米 ) 注水井 缝长比 生产井 缝长比 注水 压力 (采油 压力 （ 导流 能力 (指标集 1 排序 指标集 2 排序 指标集 3 排序 指标集 4 排序 序号 总和 综合 排序 1 350350 0 0 16 11 0 19 21 2 21 63 18 2 350350 0 6 11 30 4 17 3 17 41 10 3 350350 0 6 11 30 2 16 4 16 38 7 4 350350 6 11 30 9 11 15 11 46 13 5 350350 6 11 30 14 10 19 10 53 15 6 350350 6 11 30 13 9 17 9 48 14 7 350350 16 11 30 20 20 7 20 67 20 8 350350 16 11 30 21 19 10 19 69 21 9 350350 6 11 30 16 13 21 13 63 18 10 350350 6 11 30 11 8 18 8 45 12 11 350350 6 11 5 12 6 20 6 44 11 12 350350 6 11 15 18 18 5 18 59 15 13 350350 6 11 30 17 14 14 14 59 15 14 350350 6 11 45 10 7 16 7 40 9 15 350350 6 11 60 8 5 12 5 30 4 16 350350 1 11 60 5 15 1 15 36 5 17 350350 9 11 60 6 12 9 12 39 8 18 350350 1 6 60 7 3 11 3 24 3 19 350350 1 13 60 15 4 13 4 36 5 20 350350 1 11 60 1 1 6 1 9 1 21 350350 1 16 60 3 2 8 2 15 2 (5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 文 13北块整体压裂 文 33块沙三上油藏整体压裂 卫 360块低渗油藏整体压裂 卫 42 文 13西南块整体压裂 文 72块沙三中整体压裂（ 2004） 卫 22块整体压裂（ 2004） 现场实施 压裂 87井次，成功率 累计增油 66607t 平均单井累计增油 5)区块整体压裂 采油工程技术研究院 文 33块沙三上： 共实施压裂 17井次 整体压裂后，区块日产油由 22276t，增加 54t； 平均地层压力上升 区块综合递减和自然递分别下降 卫 360块： 共实施压裂 22井次 区块改造后，采油速度从 提高到 水驱控制程度提高 水驱动用程度提高 采收率由 15 到 25； 增加可采储量 38 104t。 (5)区块整体压裂 中 原 油 田 分 公 司 中原油田采油工程技术研究院 系列支撑剂研究 中 原 油 田 分 公 司 支 撑 剂 系 列 研 究 低密度支撑剂研究； 中密度支撑剂研究； 高强度支撑剂研究； 树脂包衣支撑剂研究 。 中 原 油 田 分 公 司 低、中密度和高强度支撑剂机理 成 中 原 油 田 分 公 司 合氧化铝在空气中脱水流程（见图 1）。 由图 1示出不管什么形态的氧化铝只要适应它生长条件，并加热到1200 时就开始形成 在1200 1300 恒温 34小时基本上可全转化为 低、中密度和高强度支撑剂机理 中 原 油 田 分 公 司 铝 硅酸盐二元相图 低、中密度和高强度支撑剂机理 中 原 油 田 分 公 司 低、中密度和高强度支撑剂机理 铝 硅酸盐的形成机理很复杂，追踪机理需要做许多方面的实验，如 热或热重分析，电子显微镜以及各种力学，热力学材料力学等性能测试。 际上就 、图 3。 中 原 油 田 分 公 司 技术关键 技术特点 技术指标 低、中密度和高强度支撑剂研究内容 中 原 油 田 分 公 司 低 、 中密度和高强度支撑剂研究内容 技术关键： 原料选择； 相转剂的选择； 烧结温度的确定； 生产工艺研究。 中 原 油 田 分 公 司 技术特点： 相对密度低； 破碎率低； 酸溶解度低； 圆球度高； 粒径分布均匀； 导流能力高 。 低、中密度和高强度支撑剂研究内容 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撑剂技术指标 支撑剂 粒径 盘 0 0 美） 0 0 江苏东方 低密度支撑剂粒径分布对比表 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撑剂技术指标 支撑剂 体积密度（ g/ 视密度（ g/ 浊度（ 圆、球度 破碎率（ %） 酸溶解度 （ %） 导流能力 2(6 美） 0 苏东方 7 密度支撑剂技术指标测试对比表 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撑剂技术指标 低密度支撑剂导流能力测试对比表 闭合压力（ 导流能力 m2） 江苏东方 10 0 0 0 0 0 中 原 油 田 分 公 司 低密度陶粒导流能力