体积压裂及缝网压裂技术

1、MI Energy Corporation 20122012年年1111月月 MI Energy Corporationa value added oil & gas partner 目录目录o 一、体积压裂o 二、缝网压裂o 三、压裂工艺o 四、DB22-3缝网压裂设计要点o 五、DB22-3缝网压裂实施要点o 六、初步评价o 七、下步建议MI Energy CorporationMI Energy Corporation 以水力压裂技术手段实施对油气储集岩以水力压裂技术手段实施对油气储集岩层的三维立体改造，形成人工裂缝立体网络，层的三维立体改造，形成人工裂缝立体网络，实现储层内压裂

2、裂缝波及体积的最大化，从实现储层内压裂裂缝波及体积的最大化，从而极大地提高储层有效渗透率，提高采油采而极大地提高储层有效渗透率，提高采油采气井的产量。气井的产量。 体积压裂一般应用分段多簇射孔技术和裂缝转向体积压裂一般应用分段多簇射孔技术和裂缝转向技术，压裂材料一般采用低黏度压裂液和裂缝转向控制技术，压裂材料一般采用低黏度压裂液和裂缝转向控制材料，并尽可能采用较大液体用量和较高的施工排量，材料，并尽可能采用较大液体用量和较高的施工排量，在主裂缝侧向强制形成次生裂缝，并实现次生裂缝继续在主裂缝侧向强制形成次生裂缝，并实现次生裂缝继续分枝，形成二级乃至多级次生裂缝，最终使主裂缝与多分枝，形成二级乃

3、至多级次生裂缝，最终使主裂缝与多级次生裂缝相互交织，形成立体的裂缝网络系统，实现级次生裂缝相互交织，形成立体的裂缝网络系统，实现储层内天然裂缝、岩石层理的大范围有效沟通。储层内天然裂缝、岩石层理的大范围有效沟通。MI Energy Corporation 体积压裂可以使垂直井纵向动用更多的层，体积压裂可以使垂直井纵向动用更多的层，水平井横向动用更多的段。目前体积压裂改造水水平井横向动用更多的段。目前体积压裂改造水平井段长一般可达到平井段长一般可达到10002000米，分段米，分段10段段20段，直井压裂段，直井压裂5层层10层。该技术在层。该技术在国外国外油气田油气田得到了有效应用。得到了有效

4、应用。在国内还处于试验应用在国内还处于试验应用阶段阶段MI Energy Corporationo 原理是利用储层两个水平主应力差原理是利用储层两个水平主应力差值与裂缝延伸净压力的关系，一旦实现值与裂缝延伸净压力的关系，一旦实现裂缝延伸净压力大于两个水平主应力的裂缝延伸净压力大于两个水平主应力的差值，就会产生分支缝，分支缝沿着天差值，就会产生分支缝，分支缝沿着天然裂缝继续延伸，最终可形成以主裂缝然裂缝继续延伸，最终可形成以主裂缝为主干的纵横交错的为主干的纵横交错的“网状缝网状缝”系统。系统。MI Energy Corporation 对于期望形成的人工裂缝和天然裂缝共同作对于期望形成的人工裂缝

5、和天然裂缝共同作用的形态，如果在直井实施称为缝网压裂，在水用的形态，如果在直井实施称为缝网压裂，在水平井实施称为体积压裂。平井实施称为体积压裂。 这种技术的实施对地应力的状况有一定的要这种技术的实施对地应力的状况有一定的要求，最大主应力和最小主应力差不能过大，转向求，最大主应力和最小主应力差不能过大，转向压裂一般不超过压裂一般不超过10兆帕，缝网压裂要求的应力差兆帕，缝网压裂要求的应力差就要更小些。同时与储层厚度、砂泥层之间的应就要更小些。同时与储层厚度、砂泥层之间的应力差也有一定的关系。力差也有一定的关系。MI Energy CorporationMI Energy Corporation

6、实施手段方面：一是采用变参数射孔、二是实施手段方面：一是采用变参数射孔、二是压裂时变排量变粒径加砂、三是适时停泵。压裂时变排量变粒径加砂、三是适时停泵。 这种技术目前的描述主要还停留在理论层面，这种技术目前的描述主要还停留在理论层面，因为缺乏有效的地下形态监测技术，现有的大地因为缺乏有效的地下形态监测技术，现有的大地电位法、微地震法、井温测试法都无法有效的监电位法、微地震法、井温测试法都无法有效的监测这种技术形成的裂缝形态，至少是精度很难达测这种技术形成的裂缝形态，至少是精度很难达到实际的需求。到实际的需求。 压裂工艺体现了压裂工艺体现了“两大、两小两大、两小”特征，特征，“两大两大”是指：大

7、排量，施工排量是指：大排量，施工排量10m3/min 以上；以上； 大液量，单井用液量大液量，单井用液量2 0005000m3 。“两小两小”是指：是指： 小粒径支撑剂，支撑剂一般采小粒径支撑剂，支撑剂一般采用用70/100目和目和40/70目陶粒，目陶粒， 小小砂比，砂比，平均砂液比为平均砂液比为3%5%，最高砂液比不超过，最高砂液比不超过10.0%。MI Energy Corporation 压裂液体系以滑溜水为主，滑溜水可以压裂液体系以滑溜水为主，滑溜水可以采用阴离子聚合物，也可以用低浓度瓜胶。采用阴离子聚合物，也可以用低浓度瓜胶。 水平井为了压裂形成网状裂缝、提高改水平井为了压裂形成网

8、状裂缝、提高改造体积，采用分簇射孔技术，每级分造体积，采用分簇射孔技术，每级分46 簇射孔，每簇长度簇射孔，每簇长度0.460.77m ，簇间距，簇间距2030m ，孔密，孔密1620 孔孔/m ，孔径，孔径13mm ，相位角，相位角60或者或者180 。MI Energy CorporationMI Energy Corporation 分段压裂技术施工参数：分段压裂技术施工参数： 施工排量为施工排量为12.712.719.0m3/min 19.0m3/min 每段用量每段用量2 0002 0005 000m3 5 000m3 ；支撑剂单井用量为支撑剂单井用量为6060190m3 190m3

9、 ，100 100 目（目（0.150.15毫米）支撑剂毫米）支撑剂3030360 kg/m3 360 kg/m3 斜坡递增浓度，斜坡递增浓度，40/70 40/70 目（目（0.45/0.250.45/0.25毫米）支撑剂毫米）支撑剂3030600 600 kg/m3 kg/m3 斜坡递增浓度。斜坡递增浓度。 MI Energy Corporation MI Energy Corporation油井基础数据油井基础数据MI Energy Corporation地理位置地理位置吉林省大安市联合乡刘围子屯西约吉林省大安市联合乡刘围子屯西约0.40.4千千米米开钻日期开钻日期2006.6.2006

10、.6.1010固井质量固井质量合格合格不同壁不同壁厚厚mmmm下深下深m mP110P110* *7.72 2117.23-7.72 2117.23-2119.972119.97；P110P110* *7.72 2118.84-7.72 2118.84-2121.562121.56；套套 管管 鞋鞋 2385.512385.51；完钻日期完钻日期2006.6.2006.6.1616套管规范套管规范mmmm139.70139.70完钻井深完钻井深m m2386.02386.0射孔枪型射孔枪型102102水泥返深水泥返深m m1678.01678.0孔孔 密密1616套管套管接箍接箍m m人工井底

11、人工井底m m2373.562373.56套管头至补心套管头至补心距距m m4.84.8射孔层段数据射孔层段数据MI Energy Corporation序号序号层号层号射孔井段射孔井段(m)厚厚 度度(m)孔孔 密（孔密（孔/m）孔孔 数数自自至至夹层夹层射开射开有效有效应射应射实射实射21022192.72191.7 11.61.0 1.0 1616163922190.12189.1 1.61.0 1.0 1616164822181.92180.7 7.21.2 1.2 1619195612156.12154.4 24.61.7 1.7 1627272154.1 2152.7 0.31.4

12、 1.4 162222压裂层段压裂层段MI Energy Corporation层序层序层号层号井井 段段(m)砂岩厚度砂岩厚度(m)有效厚度有效厚度(m)上隔层厚度上隔层厚度(m)下隔层厚下隔层厚度度(m)1q4122208.72204.38.44.411.6-以往生产简况以往生产简况 2006年年9月压裂投产，初期产液月压裂投产，初期产液3.9吨吨/天，产油天，产油2.1吨吨/天天，产量较高。截至到，产量较高。截至到2012年年4月份，提捞产液量月份，提捞产液量0.2吨吨/天，产天，产油油0.2吨吨/天，稳定产量基本不变。生产情况见下图天，稳定产量基本不变。生产情况见下图1。MI Ener

13、gy CorporationMI Energy Corporation 地质状况地质状况 该井位于吉林省大安市联合乡刘围子屯西约该井位于吉林省大安市联合乡刘围子屯西约0.4千米处，是松辽盆千米处，是松辽盆地南部中央坳陷区红岗阶地大安构造的一口开发生产井。改造的目的地南部中央坳陷区红岗阶地大安构造的一口开发生产井。改造的目的层为泉头组层为泉头组12-6号层，测井解释储层号层，测井解释储层平均有效孔隙度平均有效孔隙度6.8，渗透率，渗透率0.2mD，平均泥质含量平均泥质含量21.3，属于低渗储层。，属于低渗储层。 大安油田大安油田22口取心井口取心井中共观察到裂缝中共观察到裂缝508条，对裂缝的观

14、察分析如下条，对裂缝的观察分析如下 根据岩心观察本区张裂缝占根据岩心观察本区张裂缝占29.0，张剪性裂缝占，张剪性裂缝占34.17，剪切裂，剪切裂缝占缝占36.75，反映本区裂缝以剪性和张剪性裂缝为主，其次为张裂缝，反映本区裂缝以剪性和张剪性裂缝为主，其次为张裂缝该区以高角度裂缝为主，其中倾角大于该区以高角度裂缝为主，其中倾角大于45的占的占64.6。而倾角小。而倾角小于于30的裂缝多分布于泥岩之中，为近水平的滑脱缝。的裂缝多分布于泥岩之中，为近水平的滑脱缝。MI Energy Corporation解释解释层号层号射开井射开井段段 m射开射开厚度厚度 m压前压前停泵停泵mpa前置液前置液 （

15、m3/min；m3）携砂液携砂液 （m3/min；m3）平均平均砂比砂比%替挤液替挤液 （m3/min；m3）陶粒陶粒 （m3）排量排量实际实际排量排量实际实际排量排量实际实际设设计计实实际际12122210-2210-2205.62205.64.44.415.315.33.03.019.719.73.03.043.543.520.720.73.03.05.25.29.09.09.09.010-810-82194-2194-218221823.23.217.017.03.23.231.231.23.23.262.762.719.619.63.23.26.66.612.12.0 012.12.3

16、 36 62157.4-2157.4-2154.02154.03.43.418.318.33.23.224.724.73.23.247.347.318.218.23.23.25.45.48.08.08.68.62006年年8月月30日压裂，通过分层改造，三个层施工参数见下表日压裂，通过分层改造，三个层施工参数见下表：压裂液选择压裂液选择MI Energy Corporation液体液体名称名称编号编号产品名称产品名称单位单位用量用量压裂液压裂液I型型1220m31Z_PJXkg24402kclkg122003JZ_ Pkg2440压裂液压裂液II型型600m34Z_PJXkg12005kclk

17、g6000冻胶压裂液冻胶压裂液200m36改性瓜胶改性瓜胶kg8007助排剂助排剂kg2008破乳剂破乳剂kg1009碳酸钠碳酸钠kg36010碳酸氢钠碳酸氢钠kg7211防膨剂防膨剂kg2000交联液交联液12有机膨有机膨kg400现场准备现场准备13过硫酸钾过硫酸钾kg300 14高温破胶剂高温破胶剂kg50MI Energy Corporation 支撑剂选择支撑剂选择 依据本井地质情况及目的层的埋藏深度依据本井地质情况及目的层的埋藏深度并按照石油天然气行业标准并按照石油天然气行业标准SY/T5108-2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法，并结合该井工

18、艺需求，经过筛选确定并结合该井工艺需求，经过筛选确定100目目粉砂粉砂2.0m3和和0.425-0.85mm抗压抗压52MPa（20-40目）陶粒目）陶粒20 m3（目数=25.4/直径*0.65）MI Energy Corporation步步施工时间（施工时间（min）工工 序序排量排量(m3/min)压裂液用量压裂液用量(m3)骤骤阶段阶段累积累积阶段阶段累积累积111测试压裂测试压裂221212测试压裂测试压裂334313测试压裂测试压裂448414测试压裂测试压裂5513515测试压裂测试压裂6619616测试压裂测试压裂7726739测试压裂测试压裂824508110测试压裂测试压裂

19、55559111测试压裂测试压裂2257106071停泵测压降停泵测压降备注：选用压裂液备注：选用压裂液I型进行小型压裂测试型进行小型压裂测试DB22-3井井q412层测试压裂施工工序表层测试压裂施工工序表MI Energy Corporation步步施工时间施工时间工工排量排量支支 撑撑 剂剂压裂液压裂液阶段阶段累积累积类型类型砂比砂比用量用量累积累积用用 量量累积累积骤骤minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m31108.3108.3I I型液型液6.0650.0650.02120.0228.3IIII型液型液5.0600.01250.03110.0338.3I I型液型液5

20、.0550.01800.082.7341.0I I型液型液6.016.01816.092.8343.8I I型液型液6.0100100目粉目粉砂砂3630.50.516.71832.7101.7345.5I I型液型液6.0100100目粉目粉砂砂6050.51.010.01842.71512.5358.0冻胶冻胶4.050.01892.71610.3368.3冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒8652.03.040.01932.71718.6386.9冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒12075.08.071.42004.11821.3408.2冻胶冻胶4.020-4020-

21、40陶陶粒粒172108.016.080.02084.1197.8416.0冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒241144.020.028.62112.7201.6417.6冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒310181.021.05.62118.3212.5420.1替挤液替挤液4.010.12128.4备注：压后测瞬时停泵压力。备注：压后测瞬时停泵压力。平均砂比平均砂比%9.31清水比例清水比例%84.57DB22-3井井q412号层主压裂施工工序表号层主压裂施工工序表 表表2-1 步步施工时间施工时间工工排量排量支支 撑撑 剂剂压裂液压裂液阶段阶段累积累积类型类型砂比砂比

22、用量用量累积累积用用 量量累积累积骤骤minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m3192.992.9I I型液型液7.0650.0650.02120.0212.9IIII型液型液5.0600.01250.03110.0322.9I I型液型液5.0550.01800.082.3325.2I I型液型液7.016.01816.092.4327.6I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂3630.50.516.71832.7101.5329.1I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂6050.51.010.01842.71512.5341.6冻胶冻胶4.050.01892.71

23、610.3351.9冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒8652.03.040.01932.71718.6370.5冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒12075.08.071.42004.11821.3391.8冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒172108.016.080.02084.1197.8399.6冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒241144.020.028.62112.7201.6401.2冻胶冻胶4.020-4020-40陶陶粒粒310181.021.05.62118.3212.5403.7替挤液替挤液4.010.12128.4备注：压后测瞬时停泵

24、压力。备注：压后测瞬时停泵压力。MI Energy CorporationDB22-3井井q412号层主压裂施工工序表号层主压裂施工工序表 表表2-2步步施工时间施工时间工工排量排量支支 撑撑 剂剂压裂液压裂液阶段阶段累积累积类型类型砂比砂比用量用量累积累积用用 量量累积累积骤骤minmin序序m3/minkg/m3%m3m3m3m3181.381.3I I型液型液8.0650.0650.02120.0201.3IIII型液型液5.0600.01250.03110.0311.3I I型液型液5.0550.01800.082.0313.3I I型液型液8.016.01816.092.4315.7

25、I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂3630.50.516.71832.7101.5317.2I I型液型液7.0100100目粉砂目粉砂6050.51.010.01842.71512.5329.7冻胶冻胶4.050.01892.71610.3340.0冻胶冻胶4.020-4020-40陶粒陶粒8652.03.040.01932.71718.6358.6冻胶冻胶4.020-4020-40陶粒陶粒12075.08.071.42004.11821.3379.9冻胶冻胶4.020-4020-40陶粒陶粒172108.016.080.02084.1197.8387.7冻胶冻胶4.020-402

26、0-40陶粒陶粒241144.020.028.62112.7201.6389.3冻胶冻胶4.020-4020-40陶粒陶粒310181.021.05.62118.3212.5391.8替挤液替挤液4.010.12128.4备注：压后测瞬时停泵压力。备注：压后测瞬时停泵压力。平均砂比平均砂比%9.31清水比例清水比例%84.57MI Energy CorporationDB22-3井井q412号层主压裂施工工序表号层主压裂施工工序表 表表2-3 2012年年11月月 01日施工日施工 动用动用8台台2500型泵车，型泵车，50方拖罐方拖罐18台，台，40方软体方软体罐罐10部，其他罐车部，其他罐

27、车5台，合计罐台，合计罐33台（部），全部罐容台（部），全部罐容积积1400方。方。 实现总液量实现总液量1910.5方、最高排量方、最高排量7.67方、最高压力方、最高压力59.2兆帕、停泵压力兆帕、停泵压力17.3兆帕、加兆帕、加陶粒陶粒7.4方。方。 施工教训是老井井况差，需要事先做好一切准备，由施工教训是老井井况差，需要事先做好一切准备，由于储液罐有限（设计液量于储液罐有限（设计液量2128方）施工排量高，配液、方）施工排量高，配液、供液不但要保证速度还要保证质量。冬季施工由于液罐阀供液不但要保证速度还要保证质量。冬季施工由于液罐阀门、管线、井口等需要加温，施工时间延长。门、管线、井口等需要加温，施工时间延长。MI Energy CorporationMI Energy Corpo