水平井压裂工艺调研

水平井压裂工艺调研本次调研国内外水平井压裂工艺共13种，其中包括BJ、贝克、斯伦贝谢、哈里伯顿等公司的技术。

PSI系统是贝克休斯公司90年代初期研究完成的水平井完井系统。该系统可实现射孔压裂一次完成，在施工时，一次下入多级封隔器，依次分段射孔分段压裂，达到多段压裂的目的，同时，在压后若其中某一段出水，可使用封隔器对出水段进行封堵，在出现砂堵时封隔器胶筒可与压裂管柱脱离，防止卡死管柱的事故发生。技术特点：可对各压裂井段进行单独准确控制；可实现水平段分段生产；PSI系统可实现对出水段封堵。（1）贝克休斯分段压裂—PSI系统Frac-Point™封隔器系统是2006年贝克休斯公司发明的一项新的完井技术。该系统可以一次性放置到水平井裸眼井筒中并通过液压完成坐封，压裂或作业通道的开启通过安装在衬管鞋里的球座来控制。（2）Frac-Point™封隔器系统

Frac-Point™封隔器系统技术特点：一次性作业完成节约占用作业机架时间全封隔器及其附属系统具有旋转和扭矩通过能力可靠的封隔器和滑套技术全面的堵塞球和球座测试工作保证了施工过程中承受高压的能力专利抗挤压部件系统保证在任何井筒条件下解封彻底（2）Frac-Point™封隔器系统7寸套管内封隔器耐压差：10000PSI；温度：176度（2）Frac-Point™封隔器系统StageFRACTM增产系统是由PPES（PackersPlusEnergyServices）公司专门为裸眼完井和套管完井的砂岩和碳酸岩油藏水平井设计完成的。这套系统可以准确地在指定位置坐封，并分隔各个层段，以满足压裂增产作业要求。其工作原理与Frac-Point™封隔器系统类似。该系统耐温达到200℃（390℉）、耐压差达到70MPa（10000psi）。（3）StageFRACTM增产系统应用于：1、水平井和直井；2、裸眼井和套管完井3、砂岩、碳酸盐或非传统地层（3）StageFRACTM增产系统水平段裸眼完井，采用井下配套工具进行分层压裂，逐层投球打开滑套进行压裂，压裂完后钻开滑套进行生产。（4）BJ公司DirectStimFracSleeveSystem（4）BJ公司DirectStimFracSleeveSystem1998年，Surjaatmadja提出水力力喷射压压裂方法法，并应应用于水水平井压压裂。2002年前主要要应用于于裸眼水水平井，，之后推推广至套套管、筛筛管等多多种完井井方式的的水平井井，平均均增产40～60%。准确造缝缝、有效效隔离、、一趟管管柱多段段压裂（5）水力喷喷射压裂裂技术（5）水力喷喷射压裂裂技术2008年10月，西南南分公司司与石油油大学（（北京））合作在在川西水水平井不动管柱柱分段水力力喷射加加砂压裂裂首次试试验获得得成功。。新沙311H井完钻井井深3010m，水平段段长326.7m，衬管完完井后，，替喷测测试排液液困难。。新沙311H水平井成成功进行行了100m3陶粒的分分三段水水力喷射射加砂压压裂施工工，日获获天然气气无阻流流量16.1×104m3。2.国内现状状技术特点点不用封隔隔器及桥桥塞等隔隔离工具具，可实实现自动动封隔，，施工风风险小；；可用于裸裸眼、套套管等多多种完井井方式；；一次管柱柱拖动可可进行多多段压裂裂，缩短短施工周周期，有有利于降降低储层层伤害。。（5）水力喷喷射压裂裂技术水平井水水力射孔孔压裂试试排情况况区块井号层位水平段长m油层长度(m)钻遇率(%)压裂段数施工次数单段加砂量m3试排产量油m3/d水m3/d吴420吴平3井长611435398.391.6423033.60吴平1井长611430355.982.8323029.10吴平5井长611285180.863.4323014.113.5吴平6井长611335291.887.1323040.20吴平2井长612400.5259.464.84335/25/25/3530.30吴平4井长612510.423245.55335/25/30/25/3536.60区块井号初期产量目前产量累计生产时间(天)累计产油(t)液m3/d油t/d含水%液m3/d油t/d含水%动液面m吴420区吴平114.9910.4318.18.056.55.010931901426.81吴平216.412.599.79.06.1919.1124343412.54吴平322.1415.318.79.147.088.916352812489.5吴平415.5211.6611.612.09.596.0112243466.43吴平56.302.6949.81.441.0613.2144699132.08吴平620.1312.5926.44.683.687.514551861219.95水平井生生产动态态（5）水力喷喷射压裂裂技术2.国内现状状（5）水力喷喷射压裂裂技术新疆油田田BJHW601井是我国国第一口口采用自自主开发发工具、、自主设设计和组组织施工工的水力力喷射压压裂工艺艺井，也也是新疆疆油田第第一口水水平井分分段压裂裂井。BJHW601井是六区区石炭系系的一口口水平井井，套管管固井完完井。分分三次进进行分段段压裂，，并按设设计要求求共加砂砂66m3。获得日日产37.2t的高产油油流。2008年12月28日，辽河河油田首首次应用用水力喷喷射分段段加砂压压裂技术术，顺利利完成冷冷10－H2井第3层的压裂裂施工，，各项参参数达到到设计要要求。2.国内现状状（6）大庆双双封隔器器分段压压裂技术术工艺特点点针对性强强：双封封单卡（（封隔器器耐温70℃、耐压50MPa）效率高高：一一趟管柱柱上提可可压3～4段，效率率提高10倍以上安全性高高：工具具短、小小，加砂砂量可达达到60m3，可液压压解卡平均单井井压裂5.2段一次下井井压裂4段，两次次下井最最多压8段施工时间间1-3天最大卡距距44m单趟管柱柱最大加加砂量60m32.国内现状状投球丢手手结构示示意图双封隔器器分段压压裂已占占水平井井压裂总总井数的的75.6%，共81口，约已已成为水水平井压压裂的主主要手段段。（6）大庆双双封隔器器分段压压裂技术术>>>初期期分段压裂裂/直井普压压=4.28>>>目前前分段压裂裂/直井普压压=4.71采油八厂厂水平井压压裂效果果：>>>初期期分段压裂裂/直井普压压=6.30>>>目前前分段压裂裂/直井普压压=4.58采油七厂厂水平井压压裂效果果：（6）大庆双双封隔器器分段压压裂技术术2.国内现状状（7）长庆双双封隔器器分段压压裂技术术工作原理理：利用用封隔器器及配套套工具可可对目的的层位强强制分段段，通过过导压喷喷砂器的的节流压压差坐封封压裂封封隔器，，压裂目目的层，，完成后后上提压压裂管柱柱重新坐坐封另一一目的层层，实现现一趟管管柱完成成多层段段的压裂裂。针对性强强：双封封单卡目目的层，，可控制制各层段段处理规规模加砂量大大：应用用耐磨导导压喷砂砂器，应应用了低低摩阻支支撑剂，，单趟管管柱最大大115m3（常规管管柱过砂砂量小于于45m3）喷砂器磨磨损对比比南230-平257井磨损严严重朝85-葡平33井无明显显磨损加陶粒45m3加覆膜砂砂115m3特点：（7）长庆双双封隔器器分段压压裂技术术施工要求求：1、射孔段段不宜过过长，一一般3-5m2、一般0°不射孔3、布缝要要有一定定间隔，，隔层厚厚度大于于30m，尽量均均布4、施工排排量3m3/min左右5、施工压压力不大大于50MPa6、设备要要求要满满足连续续加砂要要求，加加砂后不不能停泵泵7、若套管出液液要立即反洗洗8、砂堵时要立立即反洗（7）长庆双封隔隔器分段压裂裂技术靖平6井位于第三采采油厂塞392井区（陕西省省吴旗县五谷谷城乡白草沟沟村营家沟组组）。层位：长6井网：米字形形完井：51/2″J55套管固井完井井井筒与最大主主应力夹角：：61.7°井深(m)：2707.0水平段长(m)：518.4钻遇油层(m)：307.7设计压裂六段段，依次为：：2592-2596m，2500-2504m，2390-2393m，2289-2292m，2178-2181m，2079-2083m。（7）长庆双封隔隔器分段压裂裂技术压裂管柱结构构φ116mm导向丝堵+27/8"外加厚油管短短节1根+K344-110封隔器+φ114mm导压喷砂器+27/8"外加厚油管及及短节+压力计托筒(带压力计)+K344-110封隔器+27/8"外加厚油管短短节+φ114mm水力锚+27/8"外加厚油管1根+φ116mm导流扶正器+φ95mm安全接头+27/8"外加厚油管至至井口（7）长庆双封隔隔器分段压裂裂技术阶段射孔段厚度砂量（m3）砂比（%）油管排量（m3/min）设计实际设计实际设计实际第一段2592.56-2596.564.03532.63533.72.01.8-2.0第二段2500.52-2504.524.030283530.71.81.8-2.0第三段2390.35-2393.353.0202036.437.51.81.8第四段2289.16-2292.163.025253535.82.02.0第五段2178.11-2181.113.0202036.436.61.81.8-2.0第六段2079.19-2083.194.030303535.12.02.0现场施工参数数与设计参数数对比表由于天气、地地层起裂困难难等因素影响响，该井施工工周期较长，，共计18天(2009.7.1-7.18)（7）长庆双封隔隔器分段压裂裂技术水平井机械工工具分段压裂裂的施工工序序为：通洗井井－下桥塞至至预定位置坐坐封－释放桥桥塞－井筒试试压－射孔－－压裂－试油油求产－打捞捞桥塞。压裂裂第二段时重重复以上工序序，依次完成成全井压裂。。（8）桥塞机械封封隔分段压裂裂技术1、机械桥塞工工作原理坐封：从油管内泵泵入的液体，，经桥塞中心心管上的进液液孔推动单向向阀下行，进进入到内胶筒筒使之外张，，使外胶筒密密封套管，同同时骨架芯子子叠片锚定套套管；坐封后后油管卸压，，单向阀在弹弹簧的推动下下复位，将内内胶筒中的注注入液封闭，，从而使桥塞塞始终处于密密封、锚定状状态。解封：上提管柱，，带动桥塞中中心管上移，，剪断解封剪剪钉，密封活活塞对准中心心管上溢流槽槽，胶筒内液液体卸压，使使骨架芯子叠叠片、胶筒收收缩。（8）桥塞机械封封隔分段压裂裂技术-SJBJ公司采用套管完井井全井段固井井的方式，应应用连续油管管喷砂射孔、、进行油套环环空压裂施工工。根据压裂层数数要求，通过过施工中上提提连续油管进进行连续多层层压裂，确保保水平段多个个裂缝的全部部压开，避免免全井段限流流合压所带来来的压裂缝数数难以确定的的弊端。技术（9）连续油管分分段压裂技术术2.国内现状（9）连续油管分分段压裂技术术BJ公司的连续油管压裂裂技术，在胜利梁8－P1、樊147-平2井，华北大12-10井、大66-4井进行了试验。。施工工艺：从连续油管进进行喷砂射孔孔，从套管进进行压裂。（9）连续油管分分段压裂技术术优势：分段可靠，安安全性高；局限性：施工周期长（（14天）；返排不不及时；不适用已射孔孔的套管井和和裸眼井；填砂需要较长长水平段。2.国内现状（10）投球选择性性压裂技术（（西南、华北北、玉门油田田）2008年9月15日，华北油田田第一口水平平井西柳10平3井压裂告捷，，并创首次使使用双路双管管汇施工，首首次采用多次次多规格投球球和不同规格格加砂技术等等记录。水平井胶塞隔隔离分段压裂裂工艺是自井井筒末端开始始，逐段封堵堵逐段压裂，，在前一级压压裂完成之后后，对求产结结束的井段进进行填砂，替替入超粘完井井液，这种完完井液一旦就就位就会胶凝凝成一种橡胶胶式的胶塞。。胶塞在试油油压裂过程中中只起临时封封堵作用，胶胶塞可定时软软化易于清除除。（11）液体胶塞分分段压裂技术术国内外在20世纪90年代初采用该该技术，主要要用于套管井井。其基本做做法是:①射开第一段，，油管压裂；；②用液体胶塞塞和砂子隔离离已压裂井段段；③射开第二段段，通过油管管压裂该段，，再用液体胶胶塞和砂子隔隔离；④采用这种办办法，依次压压开所需改造造的井段；⑤施工结束束后冲砂冲冲胶塞合层层排液求产产。优点：液体胶塞和和填砂分隔隔分段压裂裂方法施工工安全性高高。缺点：作业周期长长、冲胶塞塞施工易造造成伤害使用范围：：不太适用于于低渗致密密气藏（11）液体胶塞塞分段压裂裂技术共施工7口井19段，单段加加砂21~30m3,施工排量1.8~2.3m3/min。采用填砂＋＋液体胶塞塞分段压裂裂实施结果果表（11）液体胶塞塞分段压裂裂技术（12）环空封隔隔器分段压压裂技术在吉林油田田，由于井井比较浅，，大部分水水平井采用用环空分段段压裂技术术，已在扶扶平1井、扶平2井等23口井上实施施分段环空空压裂施工工41段，施工均均达到设计计要求，施工成功率率100%。用该工艺艺压裂投产产的水平井井，压后初初期产量10.8-14.2m3/d，稳定产量量是周围直直井产量的的3-5倍。优点：该工工艺技术下下井工具少少，一旦出出现砂卡事事故，处处理难度要要比双封和和封隔器桥桥塞分层压压裂管柱小小，另外还还具有液体体摩阻小、、利于提高高施工排量量、降低施施工压力等等优点。缺点：现场场试验结果果表明，环环空封隔器器分段压裂裂技术已成成功地应用用于浅层油油藏，套管管质量高、、固井质量量好的井，，且对套管管有一定的的影响，在在深井应用用中还需改改进与完善善。使用范围：：套管完井井的水平井井、浅层、、不太适用用于高压气气藏。（12）环空封隔隔器分段压压裂技术首先把封隔隔器下到设设计位置，，从油管内内加一定压压力坐封环环空压裂封封隔器，从从油套环空空完成压裂裂施工，解解封时从油油管加压至至一定压力力剪断解封封销钉，同同时打开洗洗井通道，，洗井正常常后起出压压裂管柱，，重复作业业过程，实实现分射分压。限流流压压裂裂技技术术机机理理是是在在压压裂裂过过程程中中，，当当压压裂裂液液高高速速通通过过射射孔孔孔孔眼眼进进入入储储层层时时会会产产生生孔孔眼眼摩摩阻阻且且随随泵泵注注排排量量的的增增加加而而增增大大，，带带动动井井底底压压力力的的上上升升，，当当井井底底压压力力一一旦旦超超过过多多个个压压裂裂层层段段的的破破裂裂压压力力，，即即在在每每一一个个层层段段上上压压开开裂裂缝缝。。水平井压裂节点压力分析示意图求系统