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页岩气水平井分段大型压裂实践

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页岩 水平 分段 大型 实践
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2012年 9月中国 · 克拉玛依曾雨辰中国石化中原石油勘探局井下特种作业处页岩气水平井分段大型压裂实践目录引言1 工艺方案2 泵送易钻桥塞分段压裂技术3 压裂液4 支撑剂5 连续油管作业6 压裂准备7 压裂施工8 压后钻塞9 存在问题10 认识与建议 我国页岩气勘探开发还刚起步,采取了引进国外先进技术的途径。作为国内最具实力的压裂施工队伍之一, “ 中原井下 ” 积极投身到中国页岩气革命的浪潮当中,已完成了 3口页岩气水平井分段大型压裂施工。艺方案压裂工艺 井号 岩性 水平段长 ( m ) 压裂 段数 隔离 + 射孔方式 压裂液 支撑剂 涪页 1 页岩 、 夹薄层灰岩 1 1 3 6 . 7 5 10 桥塞 + 射孔联作 滑溜水 + 冻胶 100 目 + 3 0 /5 0 目陶粒 彭页 1 页岩、粉砂质页岩 1 0 1 4 . 4 8 12 桥塞 + 射孔联作 滑溜水 + 线性胶 100 目 + 4 0 /7 0 目石英砂 延页平 1 泥页岩 6 0 5 6 桥塞 + 射孔联作 滑溜水 + 清洁压裂液 100 目 + 4 0 /7 0 目 + 2 0 / 4 0 目陶粒 页岩气水平井压裂工艺压裂工艺• 泵送易钻桥塞分段压裂技术、光套管注入。• 多家专业施工队伍协同施工。艺方案 采用簇式射孔,即在每一级压裂井段中采用多点射孔的方式。射孔方案井号 压裂段数 射孔簇数 簇长 ( m ) 簇距 ( m ) 枪型 孔密 ( 孔 / m ) 孔径 ( 相位角 ( ° ) 涪页 1 10 2 1 . 2 17 - 46 89 20 15 60 彭页 1 12 3 0 . 7 6 11 - 50 89 19 14 60 延页平 1 6 4 0 . 5 1 1 . 5 - 2 6 . 5 1 0 2 24 60 各井压裂段射孔参数艺方案 第 1段小型压裂试验 ,每段先注酸预处理 ,再进行主压裂施工。 涪页 段泵注程序一致 ,滑溜水 → 段塞加砂 ,冻胶 → 连续加砂。 彭页 段泵注程序不同 ,滑溜水 → 段塞加砂 ,线性胶 → 连续加砂。 延页平 1:各段泵注程序不同 ,全程均为段塞加砂。压裂方案井号 层位 压裂井段 ( m ) 压裂 段数 压裂管柱 施工排量 ( m 总液量 ( 支撑剂量 施工砂比 ( % ) 涪页 1 大安寨段 2 4 3 3 . 2 5 - 3 5 7 0 10 Ø 1 3 9 . 7 m m 套管 10 1 4 3 7 5 每段 8 0 . 1 t ,全井 8 0 1 t 2 . 5 5 - 1 5 . 9 2 彭页 1 龙马溪组 2 4 3 1 . 5 2 - 3 4 4 6 12 Ø 1 3 9 . 7 m m 套管 8 . 5 1 2 7 0 0 每段 5 9 . 1 9 - 8 8 . 9 8 t ,全井 8 3 7 . 1 6 t 0 . 7 - 1 8 . 7 5 延页平 1 长 7 1 7 3 8 . 0 - 2 3 2 3 . 0 6 Ø 1 3 9 . 7 m m 套管 12 1 3 2 0 2 . 8 每段 60 - 70井 3 9 0 10 压裂主要设计参数送易钻桥塞分段压裂技术 泵送易钻桥塞分段压裂技术作为一项新兴的水平井压裂技术近年来在国外页岩气藏及致密气藏开发中得到广泛应用。贝克休斯公司 → “ 哈里伯顿公司 → “ 德福公司 → “ 斯伦贝谢公司 → “ 塞坐封工具射孔枪 桥塞 射孔枪 桥塞电缆 桥塞坐封工具 裂缝桥塞泵送示意图 桥塞封隔及射孔示意图2 泵送易钻桥塞分段压裂技术工艺过程⑴井筒准备⑵第一段射孔⑶第一段压裂⑷下入桥塞 +射孔联作管串⑸坐封桥塞,预定位置射孔⑹第二段压裂⑺同样方式,完成其余段的桥塞封隔、射孔、压裂。⑻采用连续油管钻除桥塞,排液、生产。适合大排量注入(光套管)。• 桥塞与射孔联作,带压作业,施工快捷,井筒隔离可靠。• 桥塞易钻可排,留下全通径井筒。• 套管固井完井,受井眼稳定性影响相对较小。• 压裂段数不受限制。• 工具风险相对较小,施工砂堵井筒易处理。2 泵送易钻桥塞分段压裂技术技术特点送易钻桥塞分段压裂技术井号 厂商 材质 耐压(耐温(℃) 最大外径 (备注涪页 克休斯 复合材料 49 心和空心(投球式) 2种彭页 里伯顿 复合材料 04 心(投球式)延页平 1 斯伦贝谢 铝质材料 77 心(单流阀式)桥塞性能指标裂液• 根据岩石矿物含量及脆性 , 选择了复合压裂液 。• 滑溜水在前期使用作为前置液及小粒径 、 低砂比支撑剂的携砂液 。• 交联凝胶 、 线性胶或清洁压裂液在后期使用以携带较大粒径及较高砂比的支撑剂 。裂液• , 延迟交联压裂液, 适用温度 , 交联时间 具有低摩阻 、 抗剪切 、 携砂能力强 、 低伤害等特点 。添加剂名称 产品代号 使用浓度 ‰ 备注 杀菌剂 M a g 7 5 0 . 0 5 配液加入 粘土稳定剂 C L A Y T R E A T 3 C 2 . 0 配液加入 长效粘土稳定剂 C L A Y M A R 5 C 2 . 0 配液加入 降阻剂 F R W - 16 0 . 5 配液加入 助排剂 I N F L O - 2 5 0 W 1 . 0 配液加入 添加剂名称 产品代号 使用浓度 ‰ 备注 杀菌剂 X - C I D E 1 0 2 0 . 5 配液加入 粘土稳定剂 C L A Y T R E A T 3 C 2 . 0 配液加入 长效粘土稳定剂 C L A Y M A R 5 C 2 . 0 配液加入 稠化剂 27 3 . 0 配液加入 助排剂 I N F L O - 2 5 0 W 1 . 0 配液加入 节剂 7L 1 . 0 配液加入 胶囊破胶剂 H ip e r m C R B 0 . 1 5 在线加入 生物酶破胶剂 G B W - 1 2 ( 1 : 3 3 ) 1 . 0 在线加入 氧化型破胶剂 G B W - 5 0 . 3 在线加入 延迟交联剂 X L W - 30 0 . 7 5 在线加入 快速交联剂 X L W - 32 0 . 2 在线加入 X L W - 30 稀释剂 白油 1 : 1 配液加入 涪页 贝克休斯公司化学剂滑溜水组成及配比凝胶液组成及配比• 滑溜水降阻率达 70且具有较好的防膨效果。裂液• 滑溜水降阻率可达 70%左右。 0秒左右,特别适合在线混配。• 考虑到储层岩石的脆性不足,选择了线性胶作为高支撑剂浓度的携砂液。添加剂名称 产品代号 使用浓度 ‰ 备注 杀菌剂 9 0 . 7 配液加入 防水锁剂 G a s m 1 1 0 0 0 . 5 - 2 . 0 配液加入 降阻剂 66 0 . 7 5 在线加入 降阻剂的破胶剂 O pt ik le e n W F 0 . 0 9 在线加入 线性胶组成及配比滑溜水组成及配比彭页 哈里伯顿公司化学剂添加剂名称 产品代号 使用浓度 / ‰ 备注 杀菌剂 3S 0 . 0 1 8 配液加入 抑菌剂 6 0 . 0 1 8 配液加入 稠化剂 11 3 . 4 配液加入 表面活性剂 L o s 3 0 0 L 2 . 0 配液加入 破胶剂 B r e a 0 . 1 在线加入 裂液• 延长石油研究院的滑溜水和清洁压裂液。• 清洁压裂液为成品,施工时按 1%的比例在线加入,同时加入 过硫酸铵作为破胶剂。滑溜水组成及配比延页平 1井: 国产化学剂添加剂名称 产品代号 使用浓度( ‰ ) 备注杀菌剂 液加入粘土稳定剂 0 配液加入破乳剂 液加入降阻剂 液加入助排剂 液加入撑剂井号 种类 阶段 备注前期 中期 后期涪页 粒 100目 40/70目 30/50目彭页 英砂 100目 40/70目延页平 1 陶粒 100目 40/70目100目 40/70目 20/40目 最后 1段各井使用的支撑剂涪页 页 (续油管配合压裂作业及钻塞。 延页平 1井使用了 2〞 (外径 续油管配合压裂作业及钻塞。5 连续油管作业裂准备井号 额定压力( 材料级别 主通径( 页 05 “级 Ø18005 “ Ø150 105 “ Ø130使用采气树和油管头作为压裂井口各井压裂井口裂准备• 涪页 井现场配制浓缩液,施工时按比例与清水混合注入井内。• 彭页 水锁剂,施工中降阻剂、降阻剂破胶剂为混砂车在线加入。井号 浓缩滑溜水 ( 泵注比例 ( 浓缩液:清水 ) 泵注时在线添加 涪页 1 1 4 0 0 1 : 9 无 彭页 1 未浓缩 66 、 O pt e n W F 延页平 1 2 5 0 0 1 : 5 无 各井滑溜水配制统计压裂液: 滑溜水裂准备• 涪页 ~ 2段的用量,随后根据需要进行配制补充。• 延页平 1井使用的清洁压裂液为成品,使用时按 1%比例在线加入。各井其它压裂配制统计压裂液: 其它井号 名称 数量 (备注涪页 胶基液 2150 除在线加入添加剂之外此时加入彭页 性胶 3400延页平 1 清洁压裂液 线加入裂准备井号 类型 数量 备注100目 40/70目 30/50目 20/40目涪页 粒 125t 456t 220t 现场装砂,人工吊装加砂(100目 )+立式砂罐加砂彭页 英砂 300t 1415t 现场装砂,立式砂罐加砂延页平 1 陶粒 60100场装砂,砂罐车加砂支撑剂各井支撑剂准备统计裂准备压裂设备• 涪页 台 2500型 、 10台 2000型压裂车等设备• 彭页 台 2500型 、 3台 2000型压裂车等设备• 延页平 1井动用了 6台 2000型 、 8台 1800型压裂车等设备 。压裂施工主要设备统计 井号 2500 型 压裂车 2000 型 压裂车 1800 型 压裂车 混砂车 仪表车 管汇车 配液车 离心泵 酸泵 涪页 1 7 10 2 3 2 1 2 2 彭页 1 8 3 2 1 1 1 2 2 延页平 1 6 8 2 2 2 1 16 2 裂施工井号 作业次数 泵送排量(m3/泵送压力 (备注涪页 1 期出现桥塞未坐封、不能丢手,压力高无法泵送桥塞,用连续油管补救射孔等问题。彭页 1 段顺利延页平 1 6 次因井筒有沉砂桥塞无法泵送到位;各段实射 2簇。桥塞及射孔桥塞及射孔作业统计裂施工井号 施工日期 压裂井段 ( m ) 压裂 级数 施工排量 ( m 3 / m 施工压力 ( M P a ) 总液量 ( m 3 ) 支撑剂量 ( m 3 ) 施工砂比 ( % ) 涪页 1 2 0 1 2 . 2 . 1 8 - 3 . 1 3 2 4 3 3 . 2 5 - 3 5 7 0 10 7 . 1 - 1 3 . 3 6 0 . 2 - 9 7 . 4 1 6 0 9 8 . 7 4 8 7 . 2 5 3 - 20 彭页 1 2 0 1 2 . 5 . 1 - 5 . 8 2 3 0 5 . 0 - 3 3 9 0 . 0 12 8 . 3 - 9 . 6 2 8 . 0 - 5 9 . 0 1 6 5 4 8 . 4 8 3 2 . 9 3 - 30 延页平 1 2 0 1 2 . 5 . 2 9 - 6 . 3 1 7 3 8 . 0 - 2 3 2 3 . 0 7 8 . 7 - 1 2 . 2 3 0 . 4 - 5 8 . 5 1 7 4 2 7 . 1 2 8 6 . 6 2 - 8 压裂施工统计表• 涪页 0段 12次压裂• 彭页 入液量和砂量比设计均有较大幅度的提高。• 延页平 1井比设计多压了 1段。压裂施工裂施工涪页 后钻塞• 压后用连续油管钻塞。• 涪页 个桥塞未能钻除,延页平 1井剩 2个桥塞未能钻除,彭页在问题⑴ 有高压设备、管件损坏,高压部件断裂飞出的情况发生。⑵没有泵送浓缩滑溜水的可计量供液泵,混砂车添加剂比例泵不适应直接泵送粘稠的添加剂。⑶立式砂罐只能分装 2种支撑剂,存在安装拆卸慢、不易准确查看砂面确定剩余砂量等问题。在问题⑷涪页 孔枪未发射的问题,延页平 1井出现过水平段沉砂桥塞送不到位的问题,花费时间进行处理影响了施工进度。⑸地层因素造成一些段施工压力高,支撑剂进入地层困难,压裂施工不顺利。施工设备设施及地面流程配套要适应页岩气压裂大排量、大液量、大砂量、施工时间长,使用多种液体和支撑剂的这种特点。⑵页岩气压裂施工涉及到多个专业服务队伍,密切配合、通力协作是施工获得成功的前提和保证。10 认识与建议现即配即注、减少作业环节、防止压裂液浪费,是今后的主要目标。同时要对排出液的处理利用设备进行研制和配套。⑷目前泵送易钻桥塞由国外公司提供并服务,国内的研制已取得一定进展,要加快进入现场试验应用的步伐。⑸三口页岩气水平井的压裂实践,对我国页岩储层改造技术进行了有益探索,取得的经验和教训可供国内今后页岩气水平井压裂施工参考借鉴。10 认识与建议请批评指正!
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