国内外水平井分段压裂技术进展-成都讲座

主讲：陈作汇报内容一二三四一、水平井应用简况一、水平井应用简况全世界的水平井井数超过60000口，占总井数的10%，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家。目前页岩气大量使用水平井,每年钻数千口水平井。中国为第三个钻水平井的国家,1965年第一口水平井：磨-3。中石油：从2004年加大力度开展水平井，2021年突破水平井1000口，截止到2021年12月，水平井总数到达5100口。一、水平井应用简况一、水平井应用简况●向深层与超深水平井方向开展☆美国Bakken页岩：Medowark7-6H井深9571m，垂深6553.0m，水平段长度3018.0m☆塔里木：塔里木塔北隆起轮南油田哈122H，井深7053.0m，水平段长487.43m。☆塔河：塔河油田TP111井，井深7426.0m，垂深6735.52m，水平段长610.0m☆元坝：元坝103H井深7861.0m，垂深6750.0m。元坝121H设计井深8158.0m，垂深7280.0m。一、水平井应用简况水平井的完井方式：〔1〕裸眼完井；〔2〕套管完井；〔3〕筛管完井〔打孔、割缝〕；〔4〕套管封隔器完井；〔5〕组合完井;〔6〕多分支井等。碳酸盐岩等裂缝性油藏底水油藏、低渗透油藏、疏松易出砂油藏〔1〕裸眼完井〔2〕套管完井〔3〕筛管〔割缝〕完井〔3〕筛管〔打孔〕完井一、水平井应用简况〔4〕管外封隔器完井〔5〕组合完井〔5〕组合完井〔6〕多分支完井一、水平井应用简况〔1〕水力裂缝形态复杂(纵向裂缝→横向裂缝→复杂裂缝〕〔一〕水平井压裂改造与直井的差异水平缝

水平井水平段优化目标:①裂缝条数；②裂缝长度；③裂缝导流能力；④裂缝间距离。直井优化目标:①裂缝长度；②裂缝导流能力。裂缝长度导流能力〔2〕水力裂缝优化复杂〔裂缝几何尺寸→裂缝条数、裂缝间距、裂缝几何尺寸〕〔3〕改造井段长，分段改造工艺要求高〔选段选位、一段一策〕〔4〕完井方式多样，分段压裂工具要求高〔起下顺畅、施工快捷、平安可靠〕〔5〕施工时间长，对压裂施工设备、压裂液性能要求高〔低摩阻、长效防膨、低伤害〕〔一〕水平井压裂改造与直井的差异油藏工程水力裂缝匹配分段压裂工艺与配套工具裂缝间距、几何尺寸优化裂缝取向分段隔离方法、工具水力裂缝监测地应力场与裂缝形态水平井段多裂缝渗流机械、化学或其它优化目标横向缝、纵向缝、斜交缝？到达目标？最大油藏接触(MRC)油藏改造面积(SRA)---双翼裂缝油藏改造体积(SRV)---复杂裂缝1.水平井压裂多裂缝油藏模拟ECLIPES软件裂缝网格处理水力裂缝处理油水两相模型2.水平井压裂裂缝模拟裂缝条数及布放方式对产量的影响裂缝几何尺寸与压裂规模的关系经济评价①裂缝形态；②裂缝条数；③裂缝支撑长度与导流能力；④裂缝间距。水平井压裂不同裂缝长度油藏模拟裂缝几何尺寸对生产的影响评价模型评价参数评价指标施工风险3.经济优化(1)当储层物性到达一定值时，纵向裂缝效果好于横向裂缝。Ke=0.3×10-3μm2Ke=1.00×10-3μm2K=5.0×10-3μm2K=10.0×10-3μm2

13254(2)外裂缝对产量奉献率高(35-40%),优先改造好外裂缝K=0.3md裂缝长度=100.0m导流能力=30μm2外裂缝

(3)裂缝长度、导流能力等裂缝参数应随渗透率、水平井段长度等储层条件变化。(4)低渗透储层裂缝间干扰是有限的400m400mK=0.5mdK=0.5md(5)储层非均质性越强，对产量影响越大，压裂条数相应增加kvKh(6)物性越差，需要的裂缝条数越多(7)裂缝间距依据储层特征确定(8)综合实际井眼轨迹、储层分布、裂缝干扰优选布缝位置和裂缝条数分段压裂主体工艺技术裸眼套管筛管裸眼封隔器+滑套分压技术

簇射孔+泵送桥塞联作分压技术

固井滑套分段压裂技术

连续油管水力喷射射孔环空压裂技术

封隔悬挂器裸眼封隔器投球滑套压差滑套工具性能1/16″级差球憋压球密度：1.8g/cm3封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：TAM耐高温自膨胀封隔器302℃。低密度球滑套封隔器FracPoint™压裂实例

封隔器外径5.75″1/16″投球滑套级差24小时压完压裂40段工具性能封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：177℃RapidFrac系统工具性能封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：160℃①下入完井管柱，坐封悬挂器，注水泥②坐封封隔器③固井后、用HWB工具翻开最底部压裂滑套④停泵后HWB锁块缩回、把开关工具提到位于顶部封隔器上部工具腔内⑤开关工具就位后，压裂最下部地层⑥底部地层压裂结束后，用HWB开关工具关闭⑦翻开上面一层的压裂滑套、压裂直至所有地层压裂结束并关闭所有滑套⑧用HWB开关工具开启相应层位的滑套，投产

用连续油管或爬行器带射孔枪入井，进行第一段射孔，起出射孔枪,从套管进行第一段压裂，压裂完成后用电缆带桥塞和射孔枪入井

坐封桥塞，射开第二段，从套管压裂第二段，压完第二段后用电缆带桥塞和射孔枪入井

依次类推，压开所有压裂井段所有井段压裂结束后下入磨铣工具，将桥塞钻掉，留下干净井筒，排液求产工具性能桥塞最高耐压差:103.4MPa桥塞最高耐温：232℃工具性能工具外径：6.75″

工具内径：3.75″最高耐压差:70.0MPa最高耐温：160℃Halliburton’sCobraMaxH

●实例★FortWorth盆地页岩气井★斜深2755m,垂深1696m,水平井段长度878m,4.5″套管完井★压裂段数43段,每段裂缝间距15m-18m★每段加砂量43.1t,施工排量2.2m3/minHalliburton’sCobraMaxH方法Fayette-villeBarnettWood-fordMarcellusBakkenNiobraraHaynes-villeEagleFord桥塞/射孔联作75%97%98%99%40%20%100%99%滑套/封隔器25%2%2%1%60%80%

1%水力喷射定点压裂

1%

水平段>3000米水平段>2000米

分段压裂主体工艺技术裸眼套管筛管裸眼封隔器+滑套分压技术

水力喷射分段压裂技术

双封单卡分段压裂技术

套管射孔管内封隔器分段压裂技术

泵送桥塞分段压裂技术

封隔悬挂器裸眼封隔器投球滑套压差滑套井下隔离阀工具性能1/8″级差球憋压球密度：1.8g/cm3封隔器耐压差:70.0MPa封隔器最高耐温：170℃双孔球座单孔球座高分子低密度球工具性能1/8″级差球憋压球密度：1.8g/cm3封隔器耐压差:60.0MPa封隔器最高耐温：120℃序号钢球直径滑套芯子内径滑套芯子外径1Ф28.575Ф26Ф522Ф31.75Ф30Ф523Ф34.925Ф33Ф524Ф38.1Ф36.5Ф605Ф41.275Ф39.5Ф606Ф44.45Ф42.5Ф707Ф47.625Ф46Ф708Ф50.8Ф49Ф709Ф55Ф52.5Ф7010Ф60.325Ф57Ф75工具性能1/8″级差球憋压球密度：1.8g/cm3封隔器耐压差:50.0MPa封隔器最高耐温：120℃工具性能坐封力：115KN丢手力：50KN封隔器耐压差:75.0MPa封隔器最高耐温：120℃钻除时间：30min桥塞电缆坐封工具射孔枪名称分压段数（段）工具耐压差（MPa）工具耐温（℃）国外中石油中石化国外中石油中石化国外中石油中石化裸眼封隔器+滑套分段压裂技术401310707070302170/泵送可钻式桥塞分段压裂技术42//86/70232/75套管射孔管内封隔器分段压裂技术//10//50//120封隔器双封单压分段压裂技术/12//70//100/水力喷砂压裂技术5（拖动）117505050120120120一体化、标准化、配套化压裂工具可控与智能化高效率低本钱压裂重视环保四、开展趋势〔一〕标准化、一体化、配套化四、开展趋势四、开展趋势62□电控滑套□压力等级10,000PSI□温度150℃□电传感器和滑套内芯片信号对应，开关滑套□不受压裂层数限制2.智能压裂工具〔电控滑套〔威德福RFID〕四、开展趋势四、开展趋势

支撑剂以支撑剂骨架的形式非均匀的铺置在开启通道周围，此时支撑剂不再充当导流介质，而是作为支撑结构，产生高导流〔三〕高效低本钱压裂单井压裂向多井、整体压裂和规模化〔井工厂〕压裂开展，提高现场施工压裂施工效率与采收率，降低压裂本钱四、开展趋势三分支水平井改造系统四、开展趋势四、开展趋势压裂液返排液组分复杂，环保达标处理难度大：返排液具有量大、浊度高、粘度大、含盐量高和COD浓度高等特点。重复利用节约水资源：页岩气单井压裂液的用量是常规压裂井的几倍甚至几十倍。处理与利用：固液别离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等处理，用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水。典型配方：降阻剂