国外水力压裂技术新发展(张士诚)ppt课件

1、国外水力压裂技术新进展张士诚.新方法水力压裂诊断技术及裂痕模型的标定 新工艺清水压裂及其进展 新资料高强度超低密度支撑剂ULW 主 要 内 容国外水力压裂技术新进展. 地下水力裂痕的几何尺寸、方位与位置？对进一步提高压裂技术程度是重要的关键问题之一！ 、新方法水力压裂诊断技术及裂痕模型的标定.间接方法直接的近井地带方法直接的远场地带方法新方法水力压裂诊断技术的方法.间接方法诊断方法主要限制能够估计工程长度高度宽度方位倾角体积导流净压力分析油藏描画提供的模拟假设试井需求准确的浸透率与压力消费分析需求准确的浸透率与压力.诊断方法主要限制能够估计工程长度高度宽度方位倾角体积导流放射性示踪剂探测深度1

2、2温度测井小层岩石的导温系数影响结果HIT对管柱尺寸改动敏感消费测井只能确定何层消费井眼成像测井只能由于裸眼井井下电视用于套管井，有孔眼的部分井径测井裸眼井结果，取决于井眼质量近井地带直接方法几英尺范围，察看射孔段的缝高、砂浓度和消费剖面！.远场直接方法诊断方法主要限制能够估计工程长度高度宽度方位倾角体积导流地面倾斜图像受深度限制周围井井下倾斜图像受井距限制微地震像图不能够运用与一切地层施工井倾斜仪像图要用缝高及缝宽计算缝长可以被确定数十到数百英尺，两大工具：倾斜仪和微地震图像可提供宏观尺寸.直接远场裂痕诊断技术处理的问题： 裂痕能否像设计的那样，曾经覆盖整个目的层？能否都在目的层以内？加砂量

3、的砂比能否恰当？构成的裂痕尺寸及与模型计算相比较的结果如何？产量预测情况如何？裂痕长度与方位能否影响了原设计的布井方案？.地层中构成裂痕后的岩体位移情况 原理水力压裂远场裂痕诊断方法之一压裂井井下倾斜仪成象TWTM. 可直接丈量水力裂痕缝高与缝宽；可用于不加砂的测试压裂和实践加砂压裂；压裂井井下倾斜仪成象技术与地面倾斜仪或周边井井倾斜仪相比，可获得高六个数量级的强信号。特点新方法水力压裂远场裂痕断方法之一TWTM.压裂作业前先在井中下入一串小尺寸1 11/16 2 7/8多达20个的倾斜仪，根据射孔段长度与能够的缝高，倾斜仪的布距约20 80英尺，用5/16的细电缆将实时采集到的信号，传送到地

4、面。可将倾斜仪偏心贴于套管壁上，或置于环形空间，以防止注液过程中，在井筒内紊流及支撑剂骚动所产生的噪音或对倾斜仪的损伤 。方法.TWTM运用实例新方法水力压裂远场裂痕断方法之一TWTM压裂过程，不同位置倾斜仪测出的缝高随时间的扩展倾角反响曲线 .微地震压裂成象MFM 目的确定裂痕的缝高、缝长和方位方法在察看井井下放入检波器，监测压裂过程中产 生的地震波运用东得克萨斯盆地的博西尔砂层组的清水压裂 砂层埋深： 4000米 ，细、粉砂与页岩互层砂层温度： 126平均孔隙度：6-10平均浸透率：0.005-0.05毫达西 新方法水力压裂远场裂痕断方法之二.A井与察看井的井筒布置图察看井下入12个三分量

5、检波器新方法水力压裂远场裂痕断方法之二MFM .A井压裂过程中的地震平面成像新方法水力压裂远场裂痕断方法之二MFM .A井压裂过程中的北向及西向地震成像新方法水力压裂远场裂痕断方法之二MFM .地点：东得克萨斯卡尔萨杰气田 方法：井下倾斜仪成象 CGU22-09Monitor WellCGU21-10Monitor WellCGU21-09Monitor WellPhase 2Treatment WellPhase 1Treatment WellEast(ft)North(ft)微地震裂痕监测实例1997年.CGU21-10常规冻胶压裂数据表CGU21-09清水压裂数据表2.4kg/m3线性胶

6、1.753.5%砂比3kg/m3交联冻胶135砂比施工参数及工艺.缝高向上延伸，缝长不对称！缝高向下延伸，缝长不对称！裂痕在产层延伸，缝长不对称！.CGU21-10常规冻胶压裂井测出缝长CGU21-09清水压裂井测出缝长东西向相差倍监测结果缝长不对称！.裂痕诊断结果的作用裂痕模拟结果与实践情况不一致的缘由 直观显示了裂痕的长度、高度、走向等重要信息为裂痕模拟提供了标定的根据 裂痕模拟软件未经与裂痕实践丈量及净压力动态结果相标定裂痕模拟软件没有与详细区块的真实压裂几何尺寸相结合裂痕诊断结果的运用标定裂痕模型.标定后的模型应满足的条件： 接近实践诊断的裂痕高度例如用TWTM方法接近察看到的压裂过程

7、的净压力值坚持原有的岩石性质对一切井的裂痕模拟具有相容性新方法裂痕模型的标定满足：.地应力剖面测定净压力和三维模拟根底小型压裂、地应力测试.施工压力拟合 确定裂痕延伸形状和几何参数.留意：在模型的标定中，要留意裂痕扩展模型经典实际以外的景象，例如在多层压裂中，裂痕的高度就不但受各小层的闭合应力及浸透率差别的控制，并且也受“多层效应的约束。 净压力历史的拟合.实例分析常规缝高与多层缝高扩展的差别新方法裂痕模型的标定.实例分析标定前标定后净压力拟合结果裂痕模型的标定. 所谓的清水压裂，除了早期用清水不带砂外，多数是用化学处置剂，如减阻剂、活性剂、防膨剂处置过的清水或线性胶，这种水也经常称作滑溜水s

8、lick water-frac)。作业中带有少量砂的，但也有加砂量较多的，砂比常为3.5%。用水量多，排量大是它们的共性，至于造缝导流才干的大小 与储层物性有关。、新工艺清水压裂技术及其进展低浸透油气藏高效开采的关键：降低压裂液对地层的损伤！降低开采本钱！.清水压裂技术清水压裂技术的开展历程两个砂岩地层的运用效果对比清水压裂对致密气藏损伤评价清水压裂增产机理及顺应性压裂液返排监测技术.70年代中期，在俄克拉荷马西北的密西西比裂痕性石灰岩地层进展了有规模的清水压裂；用大量的清水，每分钟排量为8 12方，砂比为1.75%，由于砂量及砂比都较低，难以长期支撑构成的裂痕。 1986 至1987年在吉丁

9、斯油田澳斯汀白垩石灰岩地层进展了清水压裂，基质岩石的浸透率为0.005至 0.2毫达西，地层厚度为50至 500英尺。压裂后，油井从平均日产油0.64方添加至6.4方。压裂规模平均2400方清水，排量平均7方，平均用浓度7.5至15%的盐酸500方。 清水压裂技术新进展1988年结合太平洋能源UPR公司在其第一口程度井中也进展了清水压裂，在作业中运用了蜡珠作为分流剂。95年以后，广泛运用于裂痕性致密砂岩气藏；提出了冻胶与滑溜水结合的混合清水压裂技术。 .1995年UPR公司东得克萨斯盆地棉花谷致密、低渗砂岩地层施工概略：泰勒段砂岩，对150口井进展了250次的清水压裂储层情况：浸透率0.001

10、至0.05毫达西无论纵向上和横向上都非常不均质，纵向上砂页岩交替，砂层总厚为1000到1500英尺清水压裂技术运用实例1压裂工艺：采用大量清水与少量的化学剂降阻剂、活性剂、防膨剂等20/40目的 Ottawa砂子，总砂用量在2273公斤到吨之间砂比3.5%，少数作业中运用砂比到达15%的尾随支撑剂排量为1.6方到13方，用水量约为64方到3180方，前置液占40%到50%.棉花谷泰勒砂层A气田大型清水压裂与常规压裂的比较 新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较.泰勒砂层气藏清水压裂与常规压裂产量对比 新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较.泰勒砂层C气田清水压裂与常规压裂产量的比较造缝后导流才干缺乏！所以

11、要根据地层物性设计合理的导流才干、选择施工工艺新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较.90 年代中期安纳达柯石油公司东得克萨斯棉花谷上侏罗纪博西尔砂层储层情况：博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下，是黑灰色页岩间夹有细砂、粉细泥质砂岩的大厚层粘土的主要成分是绿泥石与伊利石平均孔隙度与浸透率分别为610%及0.005 0.05毫达西 低渗储层的含水饱和度为50%，高浸透率储层为5% 清水压裂技术运用实例2混合清水压裂工艺技术混合清水压裂法：在工艺实际中发现，对某些储层清水压裂导流才干得不到保证，采用了混合清水压裂工艺：用清水造一定的缝长及缝宽后，继以硼交链的3.6 4.2 公斤/方的胍胶压裂液，带有20/40

12、、40/70目砂子，从而产生较高导流才干的水力裂痕。.EXT-4气井清水压裂加少量砂子压后采气曲线.EXT-9气井清水压裂加大量砂子压后采气曲线.EXT-15气井混合清水压裂压后采气曲线.研讨的目的 在上侏罗系砂岩的博西尔地层进展了清水压裂，施工中泵入大量清水并在裂痕扩展过程中又毫无防滤措施，在这样致密的砂层内毛管力自吸景象又严重地存在；同时思索到泵入水在裂痕扩展过程中，也会遭到应力依赖的浸透率的影响。所以采用数值模拟方法研讨这些要素对气井产能的影响。清水压裂对致密砂岩地层损伤评价.压裂施工及监测情况滑溜水1590方40/70目涂层砂RCS50方 平均排量12方 井口平均作业压力53 MPa

13、微地震成象监测 有 效 厚 度：169ft孔 隙 度：8.89%程度浸透率：0.0297 md垂向浸透率：0.00297md新工艺清水压裂中水锁及岩石物性应力依赖性的影响. 采用油藏地质力学压裂模拟的综合模型进展拟合，拟合时的限制条件如下： 压裂压力约在8184.5 MPa之间;裂痕微震成像的半长约为106 米，垂直于缝的宽度很大每边可达15米地层变形的范围！;返排期间水产量递减很快，到消费晚期根本为常数;不稳定试井得出的缝长较短，缝导流才干约为1.523dc。 研讨方法数值模拟方法地层裂痕模型，单相与气水两相.拟合时的计算参数1 渗 透 率：0.030.0107 md2 导流才干：1.52

14、dc3 填砂缝长： 67 m压裂作业拟合结果.QgQw排液与消费时间的拟合.停泵时，滤失区到达了15英尺停泵时辰裂痕壁面附近地层含水饱和度分布.平均进水深度5-10英尺停泵时井筒附近地层含水饱和度分布.水侵入区域在井底周围已大大减少，但在缝端部的含水饱和度依然很高，此处的排液程度较低，排液的初速度与井底周围的水饱和度、滤失区的厚度有关，并受控于随应力而变化的浸透率。消费10天后裂痕附近地层含水饱和度的分布.水锁和水相浸透率对产量影响单相气与气水两相流对产量影响不大！因此，水锁影响并不大！.浸透率损伤粘土膨胀、堵塞等对产量影响裂痕附近地层浸透率降低2，产量降低1015！因此，清水压裂也应针对性地

15、选择添加剂，以减少对储层的损伤！.岩石中的天然裂痕多半是外表粗糙，闭合后仍能坚持一定的缝隙，这样构成的导流才干，对低渗储层来说曾经足够了。这种情况已在实验室中察看到。 常规冻胶压裂，由于排液不完善，裂痕的导流才干受残渣损伤等有所降低，清水压裂根本上不存在不易排液的问题。 清水线性胶易于使砂子沉到垂直缝周边较细的天然裂痕中，扩展了渗滤面积。压裂过程中岩石零落下来的碎屑特别是在页岩地层中它们能够构成“自撑式的支撑剂。 清水压裂增产机理常规解释. 以为剪切力能使裂痕壁面从原位置上挪动，从而产生不重合并出现许多粗糙泡体外表，由于存在剪切滑移，在裂痕延伸过程中也能使已存在的微隙裂开，并使断层面及其它弱面

16、张开，这些景象可以发生在水力裂痕的端部或裂痕周围的滤失带中。 剪切膨胀扩展裂痕根本假设清水压裂增产机理新解释.剪切膨胀扩展裂痕物理过程当裂痕周边的岩石在压力超越门槛压力后，即发生“滑移破坏，两个裂痕粗糙面的滑动，使垂直于缝面的缝隙膨胀。停泵后，张开了的粗糙面使它们不能再滑回到原来的位置，从而剪切膨胀的裂痕浸透率得到坚持。 . 清水压裂在这种情况下的胜利与否，取决于能否存在着有利的天然裂痕系统以及它们对压力及原有的就地应力的呼应程度。质地强硬的岩石有许多粗糙的节理，很高的抗剪程度，很好的剪切 与裂痕导流才干的耦合性，清水压裂适用裂痕性致密砂岩、灰岩 地层等；强度较弱的岩石如泥质砂岩就不适宜清水压

17、裂；储层的裂痕网状分布及流体流动过程都可以用以评价能否应该采用 清水压裂。清水压裂增产的顺应性.由于清水压裂可免去制备冻胶所耗费的化学剂量，包括成胶剂、交链剂与破胶剂，不含残渣，不会堵塞地层；减少了砂支撑剂的用量及运砂的费用所以 清水压裂与常规冻胶压裂在一样规模的作业中可节省费用40% 60%。对于那些浸透率很低的边沿油气田，清水压裂将是开采这类油气田的重要措施，也是降低采油本钱，添加动用储量的有效途径。 清水压裂技术结论.、记录泵入水的回采率，但是此值受地层产出水的影响很大。、计量排液中的聚合物浓度，此方法操作上非常复杂，测试结果也不非常确切，由于滤失而使聚合物浓度提高，在泵入水回采率的计算

18、方面，能够产生误导。、分析注入前后的聚合物溶液以确定碳水化合物的总含量，从而计算水的回采率。此方法同样受缝中滤失的影响。 压裂液排液或回排的监测常规方法返排率？.问题获得的水回采率都不是从作业中各个压裂液段中得到，是笼统的整个作业过程中的情况。有时返排率很高，但压后消费动态很差！往往是最后注入的一段液体未排出堵塞了裂痕！？.特点：示踪剂具有独特性质，各不一样：它们彼此不起反响，与岩层或金属管类也没有化学反响；不随时间或温度的变化而发生降解，示踪剂在极低浓度50ppt下仍可被觉察。无论在运输、泵入或废弃时，都是平安的。易溶于水，滤失后也不会浓集。性质各异的压裂用化学示踪剂CFT压裂液排液或回排的

19、监测新方法方法：在泵的低压部分注入，浓度是1ppm。压裂后返排每隔15分钟采样一次不断到有天然气突破，可以分析到样品中1 ppb的含量。由于分层分液段泵入性质独特的CFT，可用物质平衡方法计算分层，分液段回排效率，从而获得每口井的回排效率。 .一是井底附近 从井底附近地域回排是由于井底附近的滤失量太大，前置液阶段的液体滤失于此地。当作业井回排时，井底附近滤失液先排出来。二是从裂痕端部 当井筒附近的浸透率低或没有滤失时，前置液回流至井中并将它前面的液段推向井底，先泵入的最后排出。 压裂液的两种回排类型.常规冻胶压裂液与滑溜水压裂液回排区别冻胶液可以看作全悬浮液，靠粘度和排量携砂，液段和支撑剂分布

20、亲密，最后注入的最先回排！受破胶剂的影响滑溜水靠排量携砂，砂子沉降后液体在砂堤构成漩涡流，使先后参与的液段混合在一同，在一样的时间以一样的浓度排出！.博西尔砂层冻胶压裂的回排剖面化学压裂示踪剂技术的运用冻胶.博西尔砂层滑溜水基清水压裂的回排剖面化学压裂示踪剂技术的运用清水.高密度 支撑剂资料强度的提高，密度也随着加大，颗粒密度的添加，直接导致了输砂的难度，也很难做到在水力裂痕内均匀的布砂。沉降速度过快，也会导致压裂过程中在地层中出现桥堵。 低密度 低密度支撑剂可以在低排量下保证支撑剂的保送，能提供在绝大部分裂痕面积上得到支撑剂的时机，降低支撑剂密度还可以减少配制压裂液系统的复杂性从而减少了对填

21、砂裂痕的损伤。 高强度超低密度支撑剂ULW、新资料高强度超低密度支撑剂.美国BJ效力公司2003年两种ULW支撑剂ULW 1.25支撑剂被树脂浸透并涂层的化学改性核桃壳ULW 1.75 支撑剂树脂涂层的多孔陶粒新资料高强度超低密度支撑剂ULW.ULW 1.25支撑剂化学改性核桃壳.ULW 1.75 支撑剂树脂涂层的多孔陶粒.新资料ULW1.25支撑剂制造工序：先将粒径比较接近的核桃壳微粒20/30目用强树脂浸渍，然后将浸透的核桃壳用酚醛树脂涂层，后一步与现今用的涂层砂的工艺类似。主要特点：视密度为0.85克/毫升(是石英砂的一半)79摄氏度下能接受41.4 MPa的闭合应力，温度升高那么强度降低，107时仅为27.6MPa；可破碎到恣意API泰勒网目的大小，6100目。.新资料ULW1.75支撑剂 为树脂涂层的多孔陶粒，制造过程与常规低比重的陶粒支撑剂LWP类似，二者性能也比较接近，密度有较大的差别。 ULW的密度约在1.75 到1.9克/毫升之间，与制造过程中控制颗粒的孔隙度有关。涂层的多孔陶粒，一方面添加了它的强度并封锁了颗粒外部的孔隙，防止了外部液体的入浸从而也坚持了低密度的特点。.经1#树脂处置后，产生了共价键构造，不仅添加了颗粒变形尺寸的才干，并且提高了抗压强度。 用2#树脂处置后，由于产生了宏大的共价键力及在核桃壳基质内