压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况课件

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况2022/12/22压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况201压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性对压裂技术发展的历史回顾近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况认识与结论压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常2非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工3非常规油气储量应用

与发展相应技术的重要性<美>NationalPetroleumCouncil(NPC)于1992年提出未来石油能源供给

——深井、深水与非常规资源的动用<美>提出——非常规油气勘探开发：石油能源持续增长的需要▲致密砂层气、页岩气

▲低渗油

▲煤层甲烷

▲稠油呈三角形分布的油气资源非常规油气储量应用需发展的相应技术低渗可采储量有效动用与压裂技术发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用

与发展相应技术的重要性<美>Natio4三角形分布的油气资源Masters,J.A.:“DeepBasinGasTrap,WesternCanada,”AAPGBulletin(1979)63,No.2,152.压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况三角形分布的油气资源Masters,J.A.:“Dee5非常规油气储量应用需发展的相应技术

<美>专家提出应进行的专项研究与发展的技术----特殊的地层--评估方法----特殊的油气藏--工程方法----特殊的完井方法----大型水力压裂实施----蒸汽注入----水平井与多分支井----先进的钻井方法<美>专家认为关键问题：发展技术，降低成本，才能使那些资源投放市场低孔低渗层测井技术改进对含天然裂缝、多层、渗透率各向异性、煤层气与页岩气的解吸与扩散等的油气藏--工程分析方法多层完井、定向射孔、套管测井技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用需发展的相应技术<6低渗可采储量有效动用与压裂技术发展▲低渗可采储量有效动用需求▲对低渗层的认识▲（直井、水平井）压裂技术发展▲获得低渗可采储量有效动用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗可采储量有效动用与压裂技术发展▲低渗可采储量有效动7对压裂技术发展历史的回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层8对压裂技术发展历史的回顾<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段对国内压裂技术发展历史的回顾国内压裂技术水平总体上——接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新低渗层开发研究与压裂改造经济界限问题压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾<美>压裂技术发展历史的三个重要阶91,解堵压裂2,大型压裂3,端部脱砂压裂4,未来压裂技术发展估计,压裂与油藏工程的组合<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况1,解堵压裂<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技10

《LowPermeabilityProgram》计划

《MWX》,《M-Site》,《SFE》,《AST》等计划《西部致密气砂层研究计划》

研究目的——使<美>工业界认识主要低渗含气盆地中天然气的产量潜力，对主要生产层位的选择研究，应发展的相应技术，经济评估

<美>DOE进行的致密气砂层开发规划研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况《LowPermeabilityProgram》计划11《LowPermeabilityProgram》计划实施目标：通过技术发展，从低渗气层中实现增加产量与储量，保证在未来对天然气的足够的供给重点是发展技术，集中于：▲成象技术与诊断技术→探测与表征低渗层天然裂缝网状系统▲生产技术的验证性试验→取得试验区结论，有助于动用未开发与未充分开发低渗储量▲技术的商业化应用3D地震与地质力学模型，研究天然裂缝网状系统现场与井筒观测裂缝遥感与非地震地球物理方法理论与建模研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况《LowPermeabilityProgram》计划实施1212000010000080000600004000020000011890m3255m31058m21134m3153m3661m

3680m392m3450m4162m315m3132m051015202530时间（月）产量(m3/d)在致密砂岩气藏开发上，水力压裂发展为大型水力压裂技术（MHF）应用典型实例大型水力压裂技术（MHF）要求液量:约1,136m3支撑剂量:约333,390kgΦh=0.9mk=0.05~0.005mdkh=0.45~0.045md.m席状砂岩单层均匀介质单一裂缝压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况12000011890m313多、薄低渗层储层物性：例如基质φg0.04,he40ft,km1μd,以及储层含天然裂缝储层介质类型：双孔介质压裂：多裂缝形态陆相沉积——透镜体多种压裂工艺研究单层储层物性:例如Φh=0.9mk=0.05~0.005mdkh=0.45~0.045md.m储层介质类型：均匀介质压裂：单一裂缝形态席状砂岩大型水力压裂《MWX》,《M-Site》,《SFE》,《AST》等计划《LowPermeabilityProgram》计划西部致密气砂层研究计划压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层单层《MWX》,《M-Site》,《SFE14对国内压裂技术发展历史回顾1990’s低渗砂岩油藏整体压裂、开发压裂、重复压裂、致密超深气层压裂、煤层气压裂：压裂技术系统继续发展优化设计评估实施1970’s～1980’s水平裂缝砂岩油层多层分压、’低渗砂岩油层深穿透压裂改造’1955.～1960’s解堵性压裂处理1955.玉门油田第一次压裂2000.～2004.低渗气砂层压裂、泡沫压裂、复杂岩性低渗油层酸压裂、碳酸盐岩低渗油层压裂/酸压裂、火山岩低渗气层压裂油藏工程压裂力学酸岩反应动力学压裂酸化材料开发压裂酸化工具、设备压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对国内压裂技术发展历史回顾1990’s低渗砂岩油藏整体压裂15国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发

——3种类型低渗砂岩油藏（区块）实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发

16基本单元分析：不同的“缝长与井网单元”组合，压后采出程度的差别，

抽稀井网密度可用有足够的缝长来补偿采出程度的减少压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况基本单元分析：不同的“缝长与井网单元”组合，压后采出程度的差17对压裂技术发展历史的回顾（续）国内压裂技术水平总体上——

接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾（续）国内压裂技术水平总体上——

接18压裂技术发展与改变传统的技术概念

▲压裂从单井增产措施发展成为油藏管理手段▲创新的工艺技术应用于低渗边际油气藏开发，可取得低成本、高效开发的结果，工艺技术上的组合研究与发展——油藏工程、钻完井技术、压裂技术（井下工具、工作液、施工方法）等的组合应用研究▲在压裂造缝与裂缝导流能力机理的试验研究上的新概念——重复压裂、水压裂、多裂缝压裂、水平井无水泥固结完井的水力喷射分段压裂等压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展历史回顾与近19技术发展要求改变传统的压裂方法与模型《AST》（《AdvancedStimulationTechnologyDeploymentProgram》）计划实施提出：先进压裂技术实施研究结果，对传统的压裂方法与模型提出了挑战▲实际净压力高于常规理论与实验室实验预测净压力▲压裂液作用▲质量控制▲支撑剂铺置▲近井地带的裂缝弯曲▲远场多条裂缝延伸压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况技术发展要求改变传统的压裂方法与模型《AST》（《Adv20压裂工艺技术发展的特点▲工程与地质的组合▲压裂与油藏工程组合▲技术概念+专用设备+井下工具+材料+实验室支持+软件支持→→压裂实施工艺→技术整合→技术系统▲压裂技术近期发展特点压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂工艺技术发展的特点▲工程与地质的组合压裂技术发展历21

对类似上述已获得开发的储层条件，可应用成熟技术对未动用储量实施开发对未开发或未充分开发的难采低渗储量——压裂实施面临的难度：

▲低孔渗、特低孔渗油层物性，复杂岩性，复杂就地应力场与异常高净压力▲多、薄低孔渗储层、含不同程度发育的天然裂缝、储层透镜状岩体、严重非均质与各向异性等

面对未开发或未充分开发难采低渗储量，必须发展（直井、水平井）完井压裂、重复压裂等增产（注）工艺技术，实施低成本开发与进一步提高储量动用程度对未开发或未充分开发的难采低渗压裂井层的选择、技术实施与压后效果，面临着高难度，加强先导性试验研究的重要性

进一步提高低渗储量动用程度与发展压裂技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况

对类似上述已获得开发的储层条件，可应用成熟技术对未22近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期23近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层压裂改造的难度与近期低渗层压裂国外工艺技术发展的特点多、薄低渗层完井与分层压裂工艺技术多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液(RPM)增产改造工艺技术低渗层严重非均质与含天然裂缝系统——多裂缝压裂重复压裂技术的应用与研究注水井注水反应特性与增注研究低渗层水压裂（Waterfracs）技术应用与效果水平井非固结完井与压裂工艺技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层压裂改造的难度与近期24多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术概况连续油管压裂设计原则与方法应用实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术概况压裂技术发展历史25多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）连续油管作业应用——现已形成一个热点，于短暂时间内：一种单项的修井服务工具，发展成为多种井下业务的组成部份早期应用：诱喷、排液、酸化近期发展：▲连续油管钻井▲连续油管完井▲连续油管井下作业▲连续油管装备系统显著的减少作业时间与经费的投入，提高工业卫生与安全▲减少直接费用，如较低的搬迁费▲减少依赖于时间的费用▲减少钻机拆、装费用，成为小型、可动、整装的连续油管组合▲提高了HSE水平▲提高了实时采集数据水平压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

26多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）概况

▲连续油管压裂（CTF）,施工现已>5,000口井（如于<加>、<美>、<英>）用于多、薄层井/低渗边际井，深度如应用于<美>东Texas气层8,900ft,应用于<加>东南Alberta气层2,400~2,600ft,以及1,300~2,000ft

▲施工层典型厚度3~20ft，单井CTF及应用配套的封隔器分压可达14个射孔层段▲CTF分压快速施工：在欠平衡条件下可实现快速多次移位（常规压裂需用钻机在过平衡条件下，上卸起下连接油管实现移位）▲应用CTF分压实施多次加砂，可满足对多、薄低渗层压裂分层改造要求▲应用无电缆套管接箍定位器(WirelessCasingCollarLocators)→计量校正CT的深度

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

27多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）▲

实施范围与设计应用考虑：举例如下

◆多、薄层井分压改造◆小直径井的分压改造◆

VES压裂液+支撑剂+连续油管+封隔器◆压裂液低伤害性能◆优化砂液比设计：满足所需的导流能力◆低摩阻：一般约1/3水基冻胶压裂液的摩阻压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

28压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况29压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况30多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）连续油管压裂设计原则

▲设计时应考虑的2个独立目标：1）优化压裂所需的排量与支撑剂浓度2）由于地面压力的限制应对参数设计必须的限制

▲在方法上不同于常规压裂设计与实施的考虑

1）实施的安全性成为更重要的考虑

2）连续油管压裂，额定压力不超过10,000psi（应用高钢级别时）

3）压裂液应优先选择粘弹性液体系统（VES）：

——低摩阻→1/3常规聚合物摩阻——低伤害性能→允许在低砂液比时仍可获得所需的导流能力——提高排液性能

4）应用考虑VES压裂液+足够强度的支撑剂进行连续油管压裂压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

31多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）连续油管压裂设计工序▲皮碗跨隔式双封隔器连续油管多层分层压裂▲单封隔器连续油管多层选压单层

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

32压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况33压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况34多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）应用实例1：连续油管封隔器多层分层压裂▲（加）西部，大量的天然气储量存在于白垩系多、薄低渗砂层中，用常规限流压裂完井，很多层在操作上与经济上受到限制，为暂放置层▲应用连续油管压裂——连续油管、封隔器、压裂设备等组合应用，完成了对多、薄低渗砂层的经济有效增产改造▲多、薄低渗砂层与泥岩层间互的浅层，在一些井中含13个单层，深度范围1,300~2,400ft，主要分布于：MilkRiver砂岩MedicineHat砂岩SecondWhiteSpecks砂岩▲多、薄低渗砂层单层厚度3~6ft，渗透率0.2~3md

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

35多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）应用实例1（续）：连续油管封隔器多层分层压裂▲连续油管分层压裂工艺

——单井一次射孔，2孔/ft，小单层全射——使用23/8”CT与新型可取式连续油管压裂封隔器（RCTF）——RCTF可对单井14个射孔段，进行多次封隔压裂，通过封隔器加砂总量已达到200,000lbm——使用混气（N2或CO2）交联压裂液，施工排量10bpm、最高砂液比15ppg、20/40目砂——已施工约200口井，如其中2口井分压8层，早期效果比常规限流压裂提高60%压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

36多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）应用实例1（续）：多、薄低渗层连续油管分压与常规压裂比较▲<加>Alberta东南MedicineHat浅气田，为<加>西部最大气藏之一，约4百万acres，最终储量约9Tcf，已开发井约为45,000口井▲主要气层为上白垩系MilkRiver（在上部）与MedicineHat（在下部）砂岩层，其中含多、薄低渗层，埋藏深度1000~2000ft▲两种压裂工艺：连续油管压裂与常规压裂，于加密井多、薄低渗层进行这两种压裂工艺试验与效果比较——增产量——可采储量——NPV压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

37单井连续油管压裂与常规压裂施工参数比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况单井连续油管压裂与常规压裂施工参数比较压裂技术发展历史回顾与38单井连续油管压裂与常规压裂压后效果比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况单井连续油管压裂与常规压裂压后效果比较压裂技术发展历史回顾与39多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）●应用实例2：深井连续油管单封隔器多层选压未动用边际单层储层▲（美）东Texas气层，已开发多年大部分井几乎无经济生产价值，需动用未动层（bypassedpayzones），但应用常规压裂在操作上与经济上受到限制▲东Texas气层未动用边际储层，低渗砂岩K=0.2md，深度8,041~8,048ft/套管27/8”

▲现应用连续油管压裂，可开发未动用边际储层1,连续油管选择：OD=13/4”（δ=0.188”）2,封隔器总成：封隔目的层的上层，封隔器J形槽机构，总成长度4ft，OD=21/4”3，液体与支撑剂选择：VES与中强陶粒4，施工：排量8bpm，最高砂液比4PPA,最高P=9,800psi（8.2bpm,4PPA）中强陶粒▲压后生产效果：压后产量比压前提高5倍，投资回收期约17天

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

40压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况41压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况42多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

（续）应用实例3：重复压裂——连续油管封隔器多级分压（CTF）与不压井起下的油管封隔器多级分压（SF）比较▲<加>Alberta东南MilkRiver与MedicineHat砂岩浅气层，深度984~1641ft，对井层实施重复压裂▲应用CTF实施复压多、薄层，4~7层/井，厚度3~20ft/单层，加砂量20/40目2,600~22,800kg▲应用SF实施复压多、薄层，2~4层/井，厚度9.8~45.9ft/单层，加砂量20/40目5,200~28,900kg

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术

43压后效果与经济评估比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压后效果与经济评估比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压44含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺技术在含水低渗多层油藏中，相渗调节压裂液增产改造工艺技术是重要的技术研究RPM技术的发展典型实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺45含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺技术（续）在多层油藏中，控水研究是长期以来石油开采的重要技术研究项目；RPM处理——多油层间含较高渗条带水层、油水同层、含底水层的油井RPM技术的发展▲RPM技术概念的提出：如何有效降低生产井水油比，提高产油量▲In-SituRPM研究--开发PCS(PolymerConformanceSystem)化学剂,1995.1）就地聚合2）不堵塞孔隙3）有效降低水相渗透率4）类似水的粘度5）无需对层实施封隔典型实例：(美)NewMexico，LosMedanos油田BrushyCanyon油层的应用：

▲

BrushyCanyon油层—带有多个含水层的多油层系，生产含水60~70%

▲早期应用常规压裂效果差，液体产量迅速下降，裂缝垂向延伸时，油水层之间无遮挡层压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液（RPM）增产改造工艺46压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况47低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究多条水力裂缝同时延伸现象——多裂缝压裂概念的提出

水力压裂形成多裂缝条件与观测水力压裂多裂缝模拟压裂压力历史拟合与压后试井水力压裂作业减少多裂缝的基本方法压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究多条水力48压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况49水力裂缝多裂缝几何形态的复杂性压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水力裂缝多裂缝几何形态的复杂性压裂技术发展历史回顾与近期低渗50低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)水力压裂形成多裂缝条件与观测▲储层系统的严重非均质性与存在天然裂缝系统

▲完井时长射孔井段，形成多个压裂造缝起始点▲压裂造缝起始——趋向于由天然裂缝或射孔诱发的裂隙▲造缝起始后在延伸过程中将形成若干裂缝聚合，多个聚合裂缝▲多裂缝观测：净压力历史拟合——由净压力研究可表示多裂缝状况——滤失行为可认识多裂缝的增加裂缝面状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)51低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)水力压裂压力历史拟合▲水力压裂多裂缝：使用水力裂缝“当量”数

▲多裂缝的条数、几何尺寸压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)52多裂缝压裂压力历史拟合压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多裂缝压裂压力历史拟合压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压53低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)水力多裂缝压裂实施的基本注意事项，限制引发多条裂缝▲限制射孔井段长度▲使用高粘度压裂液▲正确使用支撑剂段塞▲使用小粒径支撑剂▲使用在实施上允许的最高排量▲定向射孔，与最大水平应力方向一致▲射孔井段设定于天然裂缝密度相对较低处压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗层严重非均质与含天然裂缝系统

——压裂多裂缝研究(续)54重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的商业性应用重复压裂技术的研究与发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的商业性应用压裂技术发55重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的商业性应用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的商业性应用压裂技术发展56重复压裂技术的应用与研究(续)

重复压裂技术的商业性应用▲对复压作业的增产预期要求▲复压井层选择主要考虑—物性、厚度—初始压裂裂缝对提高单井供油气面积动用程度的作用—复压井供油气面积潜力评估—复压压裂裂缝对提高单井剩余储量动用程度的作用评估▲复压工艺优于初始压裂的改进▲复压在增储上产中的作用应用实例：WattenbergField—Muddy“J”与Codell致密气砂层复压应用

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究(续)重复压裂技术的商业性应用压57实例：WattenbergFieldTightCodell气砂层

重复压裂作业Codell致密气砂层重复压裂▲复压储层研究：Codell致密气砂层为边际储层，复压储层条件——首要考虑是孔隙容积条件φh1.5~>2ft,φh<1.5ft为非产层——k<0.1md▲井网的单井供给面积40acres，初始压裂后井的排驱仅动用15~30acres▲用复压提高储量动用程度▲已复压750口井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况实例：WattenbergFieldTightC58实例：WattenbergFieldTightCodell气砂层

重复压裂作业（续）Codell致密气砂层复压工艺改进▲对初始压裂分析—初始压裂实施的主要问题：——完井时压裂裂缝缺乏足够的半缝长，约300ft——使用高浓度聚合物，有效激化不够▲复压工艺改进——复压前评估—井生产动用的供给面积，如wellC，初始压裂半缝长262ft(79.8m)，裂缝影响供给面积20acres，井网的单井供给面积40

acres——压裂液改进—低浓度CMG的Zr交联压裂液（1998年推出）(22~20lb/1000gal)，复压实施结果更有效地满足施工与低伤害要求，已应用350口井以上——复压施工改进—确定了规范化的复压施工程序—应用实时3D压裂模拟—复压半缝长600~700ft

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况实例：WattenbergFieldTightC59

▲复压效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况▲复压效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工60重复压裂技术的应用与研究重复压裂技术的研究与发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的应用与研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压61

重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展：复压裂缝重新取向▲就地应力场变化基本概念:数模研究结果——在围绕井点与初始裂缝的椭圆区域内，在孔隙压力降低时平行于初始压裂裂缝的水平应力分量的递减速率大于垂直的水平应力分量——在这椭圆区域内，诱发的应力变化达到足够大以克服初始的水平向的差应力时，最小与最大水平应力转向▲复压裂缝重新取向——数模研究，复压裂缝与初始裂缝方位正交，90o

——现场试验研究，复压裂缝与初始裂缝方位斜交▲BarnettShale复压现场试验研究:致密气页岩储层、含天然裂缝、初始压裂已为深穿透裂缝，如B井射孔深度7,004~7,242ft,复压工艺使用water-fracs压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的研究与发展重复压裂技术的研究与发展：复压裂62压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况63重复压裂技术的研究与发展（续）重复压裂技术的研究与发展：BarnettShale复压现场试验研究

▲以往复压现场试验研究是在软、浅地层▲BarnettShale复压现场试验条件——致密气页岩储层、含天然裂缝、初始压裂已为深穿透裂缝——射孔深度，如B井7,004~7,242ft,▲复压裂缝的转向观测—应用Tiltmeter,Microseismic数据▲复压前以1200相位再射孔▲复压施工工艺——复压工艺使用water-fracs，节约成本60%

压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况重复压裂技术的研究与发展（续）重复压裂技术的研究与发展：Ba64“Waterfracs”技术应用与效果“Waterfracs”，一个重要研究动向与技术概念的提出“Waterfracs”技术应用：低成本、高效益，实施对边际低渗储层开发有着重要作用与应用远景“Waterfracs”作用机理研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况“Waterfracs”技术应用与效果“Waterfr65“Waterfracs”技术应用与效果（续）<美>“Waterfracs”技术始于1995年应用在EastTexas,CottonValley致密气砂岩，现已进行了很多试验研究与应用▲“Waterfracs”，一个重要研究动向：用很少支撑剂或无支撑剂，裂缝实际上还保持着合适的导流能力▲“Waterfracs”技术概念的提出▲“Waterfracs”设计与实施：泵注大量含有最少量化学剂的水，20/40目支撑剂，含支撑剂浓度0.5ppg，尾追时2ppg，pad百分数40~50%，排量10~80bpm▲“Waterfracs”技术为致密气砂层造长缝，提供经济优化的实施基础压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况“Waterfracs”技术应用与效果（续）<美>66“Waterfracs”技术应用与效果（续）<美>“Waterfracs”技术应用：低成本、高效益，实施对边际低渗储层开发有着重要作用与应用远景▲UnionPacificResourcesCo.:于1995年首次实施，已进行250次作业，从早期效果分析，比常规压裂降低成本30%~70%；在1997年统计160次作业节约$4.5百万▲Pennzoil勘探与生产公司▲Amoco▲ValenceOperating▲MitchellEnergyCorporation：在与上述致密气砂岩储层岩性很不相同的BarnettShale(含天然裂缝)成功实施，节约成本60%▲ARCO：在注水井增注成功，于KuparukRiver油田注水井103井次已取得增注效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况“Waterfracs”技术应用与效果（续）<美>“W67“Waterfracs”技术应用与效果（续）“Waterfracs”作用机理▲水力压裂形成粗糙裂缝面，即使裂缝闭合后或高闭合压力下，裂缝的3个维度仍存在导流通道▲岩石破裂机理，残余变形与剪切（滑移型破裂）作用，可能导致比常规压裂更高的导流通道▲近期研究，可能实际上是多个裂缝带而不是如设计模型描述的一条主裂缝▲早期文献，曾讨论过“自身支撑”与“部分单层支撑”裂缝▲低粘压裂液更易于水力裂缝延伸、返排与低伤害▲近期提出，天然裂缝的水力力学响应研究，正向应力与切应力对裂缝的影响，支配着裂缝导流能力压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况“Waterfracs”技术应用与效果（续）“Water68压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况69压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况70水平井与直井水力压裂效果比较水平井裸眼、衬管完井与分段压裂工艺水平井裸眼、衬管完井与纵向压裂工艺水平井非固结完井与水力压裂压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井与直井水力压裂效果比较水平井非固结完井与水力压裂压裂技71水平井与直井压裂效果比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井与直井压裂效果比较压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压72水平井压裂裂缝2种型式压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井压裂裂缝2种型式压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压73水平井压裂产量高于直井压裂的现场效果比较实例Monterey层为页岩，he50ft,k<1md压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井压裂产量高于直井压裂的现场效果比较实例Monterey74压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况75水平井裸眼、衬管完井与分段压裂工艺水平井裸眼、衬管完井水力喷射压裂（HydrajetFracturing）应用于水平井裸眼、衬管完井的分段压裂改造

▲水力喷射压裂基本概念的提出与试验应用▲水力喷射分段压裂施工基本工序▲水平井裸眼、衬管完井水力喷射分段压裂应用实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井裸眼、衬管完井与分段压裂工艺水平井裸眼、衬管完井压76水平井裸眼完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井裸眼完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技77水平井衬管完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井衬管完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技78水平井衬管完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井衬管完井压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技79水平井水力喷射压裂应用的提出压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井水力喷射压裂应用的提出压裂技术发展历史回顾与近期低渗层80水平井水力喷射压裂概念的提出喷射速度>400ft/s环空井底压力保持略低于裂缝延伸压力压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井水力喷射压裂概念的提出喷射速度>400ft/s压81水平井水力喷射压裂概念的提出与试验应用喷射速度>400ft/s环空井底压力保持略低于裂缝延伸压力压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井水力喷射压裂概念的提出与试验应用喷射速度>400f82Bernoulliequation的应用在高压与高流速时，可忽略重力效应，而得上式压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况Bernoulliequation的应用在高压与高流速时83压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况84水力喷射工具压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水力喷射工具压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术85压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况86水平井裸眼、衬管完井水力喷射分段压裂

应用实例水平井裸眼、衬管完井水力喷射分段压裂近期已应用于油气田+酸压裂分段压裂油气层应用实例水平井裸眼、衬管完井水力喷射+加砂压裂分段压裂油气层应用实例+水压裂分段压裂页岩气层应用实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井裸眼、衬管完井水力喷射分段压裂

应用实例水平井裸眼、衬87概况：<加>低渗碳酸盐岩气层，3口井，深度约11,000~12,500ft，水平段2,200~4,600ft裸眼完井，进行喷射酸压分段压裂与常规增产试验比较试验比较：▲well1使用连续油管与喷射短节，环空加压用CO2，挤酸。用酸量26,000gal20%HCl,10%formic酸▲well2使用连续油管酸洗8,300gal15%HCl，后使用连续油管挤酸13,500galHCl▲well3使用连续油管（1.75”）喷射酸压裂分段压裂，3段分压，每段平均酸量约5,000gal28%胶化HCl，环空用CO2形成泡沫酸水平井裸眼完井喷射酸压裂分段压裂气层应用实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况概况：<加>低渗碳酸盐岩气层，3口井，深度约11,0088效果比较水平井裸眼完井喷射酸压裂分段压裂气层应用实例

（续）压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况效果比较水平井裸眼完井喷射酸压裂分段压裂气层应用实例

89水平井衬管完井水力喷射分段加砂压裂油层应用实例水平井完井概况水平井衬管完井水力喷射分段加砂压裂效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井衬管完井水力喷射分段加砂压裂油层应用实例水平井完井概况90

水平井完井概况：于<巴西>的海上的水平井，衬管完井，基本数据如下表压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井完井概况：于<巴西>的海上的水平井，衬管完井，91水平井衬管完井水力喷射分段加砂压裂：设计5段分压，实施了3段分压作业，设计工序如下表压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井衬管完井水力喷射分段加砂压裂：设计5段分压，压裂技92压后效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压后效果压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术93水平井完井水力喷射—水压裂组合分段压裂工艺概况：<美>BarnettShale气层，NorthTexas，试验与应用水平井完井水力喷射—水压裂组合（hydrajet-WF）分段压裂工艺试验结果认为：▲可提高储层天然气供给可动用范围与提高经济采收率▲可减少完井费用与减少完井时间压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况水平井完井水力喷射—水压裂组合分段压裂工艺压裂技术发展历史回94演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain2022/12/22压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain202295压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况2022/12/22压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况2096压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性对压裂技术发展的历史回顾近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况认识与结论压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常97非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工98非常规油气储量应用

与发展相应技术的重要性<美>NationalPetroleumCouncil(NPC)于1992年提出未来石油能源供给

——深井、深水与非常规资源的动用<美>提出——非常规油气勘探开发：石油能源持续增长的需要▲致密砂层气、页岩气

▲低渗油

▲煤层甲烷

▲稠油呈三角形分布的油气资源非常规油气储量应用需发展的相应技术低渗可采储量有效动用与压裂技术发展压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用

与发展相应技术的重要性<美>Natio99三角形分布的油气资源Masters,J.A.:“DeepBasinGasTrap,WesternCanada,”AAPGBulletin(1979)63,No.2,152.压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况三角形分布的油气资源Masters,J.A.:“Dee100非常规油气储量应用需发展的相应技术

<美>专家提出应进行的专项研究与发展的技术----特殊的地层--评估方法----特殊的油气藏--工程方法----特殊的完井方法----大型水力压裂实施----蒸汽注入----水平井与多分支井----先进的钻井方法<美>专家认为关键问题：发展技术，降低成本，才能使那些资源投放市场低孔低渗层测井技术改进对含天然裂缝、多层、渗透率各向异性、煤层气与页岩气的解吸与扩散等的油气藏--工程分析方法多层完井、定向射孔、套管测井技术压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况非常规油气储量应用需发展的相应技术<101低渗可采储量有效动用与压裂技术发展▲低渗可采储量有效动用需求▲对低渗层的认识▲（直井、水平井）压裂技术发展▲获得低渗可采储量有效动用压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况低渗可采储量有效动用与压裂技术发展▲低渗可采储量有效动102对压裂技术发展历史的回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾压裂技术发展历史回顾与近期低渗层103对压裂技术发展历史的回顾<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段对国内压裂技术发展历史的回顾国内压裂技术水平总体上——接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新低渗层开发研究与压裂改造经济界限问题压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾<美>压裂技术发展历史的三个重要阶1041,解堵压裂2,大型压裂3,端部脱砂压裂4,未来压裂技术发展估计,压裂与油藏工程的组合<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况1,解堵压裂<美>压裂技术发展历史的三个重要阶段压裂技105

《LowPermeabilityProgram》计划

《MWX》,《M-Site》,《SFE》,《AST》等计划《西部致密气砂层研究计划》

研究目的——使<美>工业界认识主要低渗含气盆地中天然气的产量潜力，对主要生产层位的选择研究，应发展的相应技术，经济评估

<美>DOE进行的致密气砂层开发规划研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况《LowPermeabilityProgram》计划106《LowPermeabilityProgram》计划实施目标：通过技术发展，从低渗气层中实现增加产量与储量，保证在未来对天然气的足够的供给重点是发展技术，集中于：▲成象技术与诊断技术→探测与表征低渗层天然裂缝网状系统▲生产技术的验证性试验→取得试验区结论，有助于动用未开发与未充分开发低渗储量▲技术的商业化应用3D地震与地质力学模型，研究天然裂缝网状系统现场与井筒观测裂缝遥感与非地震地球物理方法理论与建模研究压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况《LowPermeabilityProgram》计划实施10712000010000080000600004000020000011890m3255m31058m21134m3153m3661m

3680m392m3450m4162m315m3132m051015202530时间（月）产量(m3/d)在致密砂岩气藏开发上，水力压裂发展为大型水力压裂技术（MHF）应用典型实例大型水力压裂技术（MHF）要求液量:约1,136m3支撑剂量:约333,390kgΦh=0.9mk=0.05~0.005mdkh=0.45~0.045md.m席状砂岩单层均匀介质单一裂缝压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况12000011890m3108多、薄低渗层储层物性：例如基质φg0.04,he40ft,km1μd,以及储层含天然裂缝储层介质类型：双孔介质压裂：多裂缝形态陆相沉积——透镜体多种压裂工艺研究单层储层物性:例如Φh=0.9mk=0.05~0.005mdkh=0.45~0.045md.m储层介质类型：均匀介质压裂：单一裂缝形态席状砂岩大型水力压裂《MWX》,《M-Site》,《SFE》,《AST》等计划《LowPermeabilityProgram》计划西部致密气砂层研究计划压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况多、薄低渗层单层《MWX》,《M-Site》,《SFE109对国内压裂技术发展历史回顾1990’s低渗砂岩油藏整体压裂、开发压裂、重复压裂、致密超深气层压裂、煤层气压裂：压裂技术系统继续发展优化设计评估实施1970’s～1980’s水平裂缝砂岩油层多层分压、’低渗砂岩油层深穿透压裂改造’1955.～1960’s解堵性压裂处理1955.玉门油田第一次压裂2000.～2004.低渗气砂层压裂、泡沫压裂、复杂岩性低渗油层酸压裂、碳酸盐岩低渗油层压裂/酸压裂、火山岩低渗气层压裂油藏工程压裂力学酸岩反应动力学压裂酸化材料开发压裂酸化工具、设备压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对国内压裂技术发展历史回顾1990’s低渗砂岩油藏整体压裂110国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发

——3种类型低渗砂岩油藏（区块）实例压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发

111基本单元分析：不同的“缝长与井网单元”组合，压后采出程度的差别，

抽稀井网密度可用有足够的缝长来补偿采出程度的减少压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况基本单元分析：不同的“缝长与井网单元”组合，压后采出程度的差112对压裂技术发展历史的回顾（续）国内压裂技术水平总体上——

接近国际先进水平，部分达到国际先进水平，并有重要的创新压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况对压裂技术发展历史的回顾（续）国内压裂技术水平总体上——

接113压裂技术发展与改变传统的技术概念

▲压裂从单井增产措施发展成为油藏管理手段▲创新的工艺技术应用于低渗边际油气藏开发，可取得低成本、高效开发的结果，工艺技术上的组合研究与发展——油藏工程、钻完井技术、压裂技术（井下工具、工作液、施工方法）等的组合应用研究▲在压裂造缝与裂缝导流能力机理的试验研究上的新概念——重复压裂、水压裂、多裂缝压裂、水平井无水泥固结完井的水力喷射分段压裂等压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况压裂技术发展与改变传统的技术概念压裂技术发展历史回顾与近114技术发展要求改变传统的压裂方法与模型《AST》（《AdvancedStimulationTechnologyDeploymentProgram》）计划实施提出：先进压裂技术实施研究结果，对传统的压裂方法与模型提出了挑战▲实际净压力高于常规理论与实验室实验预测净压力▲压裂液作用▲质量控制▲支撑剂铺置▲近井地带的裂缝弯曲▲远场多