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6.裸眼封隔器水平井分段压裂技术介绍-付永强

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压裂工艺 压裂技术 分段压裂 连续油管
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一、水平井压裂完井特点一、水平井压裂完井特点二、水平井压裂裂缝延伸机理二、水平井压裂裂缝延伸机理三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例1、水平井的优点• 产层暴露多• 导流能力高• 与天然裂缝接触的几率高(一)水平井完井特点与天然裂缝接触的几率高• 渗流特征以线性流为主 ,降低水锥2、渗流特点井区域是线性流特征 (等效于长的裂缝系统 )井区域属于沿着裂缝长度的径向流(一)水平井完井特点实例1:   h = 50     3000      0.3  h h=1, b/h=h=b/h=h=b/h=垂向渗透率敏感性及水平段位置分析(一)水平井完井特点01234560 1000 2000 3000 4000P I h/ P v/b/h=h=b/h=  h =     3000      0.3     b/h =  储层厚度关系储层厚度关系储层厚度关系储层厚度关系h = 10  20  50 储层厚度敏感性分析(一)水平井完井特点01234560 1000 2000 3000 4000P I h/ P ft)h = 100  200 于水平井开发要素然裂缝发育有较好的垂向渗透性储层(一)水平井完井特点个断块储层上油气田低气水锥进低除砂油的开发4、常见的水平井完井方式点 : 费用(一)水平井完井特点——裸眼 , 割缝衬管 , 筛管全暴露储层点 :能无法解除钻井伤害法控制生产剖面 (产气 /产水 )产及修井困难平段贡献不均匀点 : 供生产控制(一)水平井完井特点4、常见的水平井完井方式——下套管固井射孔完井产改造方式选择多点 :用高——水平井多段压裂完井1、为什么选择水平井压裂完井点加生产能力决低 )水平井压裂完井特点解决低加层状地层的连通性补钻井 “遗失储层 ”决钻井污染少地面设备 (过多直井开发 )2、水平井压裂完井类型段延井筒分布方式 ()水平井压裂完井特点σ 点汇 ”流动段的横交裂缝 ()水平井压裂完井特点2、水平井压裂完井类型σ 点汇 ”现象明显3、水平井压裂完井考虑因素)水平井压裂完井特点—— 以产量模拟为依据4、产量模拟方式)水平井压裂完井特点5、水平井压裂适用条件渗透油气藏 ,需要直井压裂开发状地层 ,差 渗透储层 ,应力隔层差 (直井压裂中无法造长缝 )水层较近 (有限裂缝长度 )(二)水平井压裂完井特点具水层较近 有限裂缝长度平段获得均匀产气能力——不利于在以下地层渗透储层具有好的 然裂缝发育渗透储层水体发育 、没有隔层6、水平井压裂裂缝形态适用条件段横交裂缝更适合低渗透储层段顺延裂缝中等及高渗透储层(二)水平井压裂完井特点中等及高渗透储层两相流存在储层储层较深 ,裂缝复杂性常导致施工失败一、水平井压裂完井特点一、水平井压裂完井特点二、水平井压裂裂缝延伸机理二、水平井压裂裂缝延伸机理三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例(一)水平井裂缝延伸控制因素地应力方向和大小与裂缝形态关系密切 ,控制着压裂裂缝延伸方向和裂缝尺寸 。筒与起裂裂缝不在同一个平面杂性包括 :)水平井压裂裂缝复杂性原因微环 ”效应)水平井压裂裂缝复杂性原因扇页装的多缝形态 相同起裂点的枝状多缝形态W  W 2a =• 当射孔方向与裂缝面偏离形成的微环 (> 30°)(二)水平井压裂裂缝复杂性原因平井压裂完井特点一、水平井压裂完井特点二、水平井压裂裂缝延伸机理二、水平井压裂裂缝延伸机理三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例(一)水平井分段压裂工艺2、水平井分段压裂工艺选择考虑因素层伤害 (固井等 )缝长度 、压裂级数缝间距及起裂点缝复杂性 、多缝因素等注程序 、裂缝曝露面积 、过量顶替具安装套工艺及工具 (钻塞 、开关滑套 )井工作用(一)水平井分段压裂工艺3、工艺分类目前国内外发展的水平井分段压裂工艺技术主要形成以下 3类:化学隔离技术 化学暂堵胶塞分段压裂技术水力喷射压裂技术不动管柱分段水力喷射压裂技术水力喷射压裂技术连续油管分段水力喷射压裂技术不动管柱分段水力喷射压裂技术机械封隔分段压裂技术机械桥塞分段压裂技术双封隔器单卡分段压裂技术多级封隔器分段压裂技术裸眼封隔器分段压裂技术(二)裸眼封隔器分段压裂工艺1、裸眼封隔器压裂工艺分段改造工艺裸眼封隔器 +投球滑套系统实现水裸眼封隔器水平井分段改造技术 ,工具一次性入井实现水平井选择性分段隔离 、分段改造 。采用尾管悬挂器 裸眼封隔器 投球滑套系统实现水平井选择性的分段 、隔离酸化作业 ,减少作业时间 ,缩短钻机 /修井机使用时间射孔 ;增加投资回报率技术特点裸眼封隔器井下工具管串示意图裸眼井分段压裂完井管柱系列①套管 9 5/8″,裸眼 8 1/2″-8 3/4″② 套管 7″, 裸眼 57/8″- 6 1/2″(二)裸眼封隔器分段压裂工艺1、裸眼封隔器压裂工艺分段完井工具标准管柱系列② 套管 , 裸眼 -③套管 5 1/2″,裸眼 4 1/2″-4 3/4″④套管 4 1/2″,裸眼 3 7/8″-4 1/4″分段数 : 最高 12段(2- 7/8 ”油管压裂 )16段( 3- 1/2 ”油管压裂 )24段( 4- 1/2 ”油管压裂 )(二)裸眼封隔器分段压裂工艺2、裸眼封隔器分段压裂工序第一步 :刮管器刮套管 ;第二步 : 通井规通套管 ;第一步 :用钻杆下入分段完井工具 ;第二步 :投球座封 、丢手 、起钻杆 ;第三步 : 下入油管 +回接插头 , 回接 ;施工准备 主要施工工序第二步 : 通井规通套管 ;第三步 :钻头 +钻杆通水平段 ;第四步 :钻头 +单磨鞋通水平段 ;第五步 :钻头 +双磨鞋通水平段 。第三步 : 下入油管 回接插头 , 回接 ;第四步 :打开压差滑套 ,进行第一段压裂 ;第五步 :投球转层 ,进行第二段压裂 ;第六步 :…………………………;第七步 :压裂施工完成 ,合层排液 、求产 。施工工序比较裸眼封隔器完井 下套管固井射孔完井时间 (天) 工作项目 时间 (天) 工作项目1 刮管通井 1 钻头通井1 钻头通井 1 扶正器通井(二)裸眼封隔器分段压裂工艺2、裸眼封隔器分段压裂工序钻头通井 扶正器通井1 单磨鞋通井 1 下套管1 双磨鞋通井 1 固井施工1 完井工具入井 2 候凝1 油管回接 1 钻塞1 测声幅1 射孔1 刮管通井1 下油管 (封隔器 )(二)裸眼封隔器分段压裂工艺2、裸眼封隔器分段压裂技术适应性裸眼封隔器水平井分段改造技术 ,是一次性入井实现水平井选择性分段隔离 、分段改造工艺技术 ,这种封隔器在套管内及裸眼段均可以达到较高的耐压指标 ,适应于多类油气井的增产改造 。由于滑套不能重复开关 ,不能保证井筒完整性 ,不适用于压后生产测试或其他需要重复作业的油气井 。序号 工艺名称适用性分析完井方式 适用性1 裸眼封隔器分段压裂完井 裸眼 、套管 应用广泛 ,国内外累计应用超过 1000口不同分段压裂工艺适应性对比对比(二)裸眼封隔器分段压裂工艺2、裸眼封隔器分段压裂技术适应性2 遇液膨胀封隔器分段压裂完井 裸眼 、套管 有水层的井 ;作业周期长3 固井可开关滑套 套管 满足大排量施工 ;受连续油管长度限制4 可钻桥塞 套管 满足大排量施工高5 连续油管喷砂射孔压裂 套管 油井 、特殊套管尺寸井6 连续油管拖动压裂 套管 油井 、特殊套管尺寸井7 不动管柱喷射压裂 套管 、筛管 油井 、压裂规模小(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法1、设计主要步骤划 – 钻井之前力分析井方式选择过 裂施工参数优化设计2、区域应力方向分析层分布 : 压裂缝一般平行于构造断层 (正断层 )心实验分析 : 塑性应变恢复法 (或差应变法 (筒破裂(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法井筒破裂像波测井面测斜仪地震3、同裂缝长度下分析定裂缝长度下优化裂缝条数(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法305070902 34 56 78V  ( )m)施过程中注意事项隔器座封位置的优选下工具管串的入井处理技术(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法井摩阻的处理技术部脱砂技术实现近井筒高导流 (横交缝 )止支撑剂回流5、近井筒裂缝复杂性诊断技术算近井筒压力损失筒压力损失 >存在端部脱砂风险 ∆p + ∆p + p + σ(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法nw 断技术 ——阶梯降排量法∆p 孔眼摩阻)裸眼封隔器分段压裂设计方法5、近井筒裂缝复杂性诊断技术t∆2∆p1∆p2∆1 ∆Q3∆p1∆p2∆液体粘度 (增加缝宽和减少多缝 )泵注排量压开地层(三)裸眼封隔器分段压裂设计方法6、近井筒裂缝复杂性治理对策加中低支撑剂浓度粘度段塞压开地层撑剂段塞技术一、水平井压裂完井特点一、水平井压裂完井特点二、水平井压裂裂缝延伸机理二、水平井压裂裂缝延伸机理三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成裸眼封隔器分段压裂系统工具主要工具是悬挂封隔器 、裸眼封隔器 、投球滑套 、定压滑套 。裸眼封隔器主要工具系列示意图(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成1、裸眼封隔器密封胶筒密封胶筒裸眼封隔器主要工具系列示意图坐封机构坐封机构 平衡机构平衡机构(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成2、悬挂封隔器裸眼封隔器主要工具系列示意图回接筒回接筒丢手机构丢手机构 上卡瓦上卡瓦 密封机构密封机构 下卡瓦下卡瓦(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成3、定压滑套裸眼封隔器主要工具系列示意图(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成4、投球滑套裸眼封隔器主要工具系列示意图(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成5、低密度球低密度球密度 便于水平段入座和投产后反排 。≥120℃ )、 抗压强度高 (≥ 60 性能稳定 。(一)裸眼封隔器分段压裂工具组成6、捕球器捕球器连接于放喷管线上 ,用于放喷排液中拦截返出的低密球 。捕球器 地面捕球器流程一、水平井压裂完井特点一、水平井压裂完井特点二、水平井压裂裂缝延伸机理二、水平井压裂裂缝延伸机理三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法三 、 水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例(一)压裂优化设计裸眼段测深 – 3150 m 裸眼段垂深 –  m 井眼直径 : 、基本情况井底压裂 : 18 60°  平均渗透率 :    1000 m~ 10 9 5/8“,  3135 765  500    的层段目的层段目的层段目的层段 :  须须须 须6 6层砂岩层砂岩层砂岩层砂岩 18  60 °均含气饱和度 :2、储层情况有利的层段是 2150 – 2350 m, 2550 – 2700m, 2700 – 2850m。(一)压裂优化设计井段 (测深 ) 长度 距上边界 距下边界 总厚度2150 – 2250 m 100 m 平均 ~  4 m 平均 ~ 25 m ~ 29  2340 m 60 m 平均 ~  4 m 平均 ~ 25 m ~ 29  2700 m 150 m 平均 ~  2 m 平均 ~ 18 m ~ 20  2850 m 150 m 平均 ~ 7 m 平均 ~ 8 m ~ 15 裂层段优化)压裂优化设计区域的地应力方向3、压裂层段优化)压裂优化设计人工裂缝走向与井筒走向基本一致压裂井方向 (110°)20°10°3、压裂层段优化)压裂优化设计3、压裂层段优化)压裂优化设计从裸眼水平井全球施工经验来看 ,当裂缝走向与井筒一致时 ,两级之间的安全距离至少为 100-125米,选择 4级分段压裂分级压裂层段(m, 测深 )含气层(m, 测深 )压裂滑套[中部 ]封隔器[上部 ]封隔器[下部 ]1 2740 - 2780 ~2680 ~28413、压裂层段优化)530 - 2580 2575 ~2400 ~26803 2280 - 2340 2300 ~2250 ~24004 2150 - 180 ~2100 ~22503、压裂层段优化(一)压裂优化设计4、分段优化规模)压裂优化设计4、分段优化规模)压裂优化设计4、分段优化规模)压裂优化设计4、分段优化规模)压裂优化设计5、压裂泵序及裂缝形态阶段名称 泵注排量 阶段砂比 阶段净液量 累计净液量阶段携砂液量累计携砂液量 阶段加砂量 累计加砂量 阶段时间 累计时间m3/kg/m3 m3 m3 m3 m3 kg kg  59  0 0 198 1198 0 797 2995 995 5990 )      并为下一级装球前置液   198     裂泵序及裂缝形态阶段名称泵注排量阶段砂比 阶段净液量 累计净液量阶段携砂液量累计携砂液量 阶段加砂量 累计加砂量 阶段时间 累计时间m3/kg/m3 m3 m3 m3 m3 kg kg   并为下一级装球前置液   )      并为下一级装球前置液   1 替   后产量预测(一)压裂优化设计压裂后不同井底压力下天然气产量(,10,12,15、分段压裂工具(一)压裂优化设计7、分段压裂工具投球器投球器投球器投球器压裂管线压裂管线压裂管线压裂管线推球管线推球管线推球管线推球管线 封隔器 设置位置测深 (米)距离上一个封隔器(m)封隔器 1# 2873 0封隔器 2# 2841 32封隔器 3# 2680 161封隔器 4# 2400 280(一)压裂优化设计封隔器封隔器封隔器封隔器 1#封隔器封隔器封隔器封隔器 2#封隔器封隔器封隔器封隔器 3#封隔器封隔器封隔器封隔器 4#封隔器封隔器封隔器封隔器 5#封隔器封隔器封隔器封隔器 6#封隔器封隔器 5# 2245 155封隔器 6# 2136 948、井口连接(一)压裂优化设计(二)压裂施工分析1、测试压裂分析65 第一段测试压裂施工曲线综合滤失系数 = m/ft/c 闭合压力 = 合压力梯度 = Pa/m 近井裂缝弯曲摩阻几乎为零(二)压裂施工分析1、测试压裂分析66液体效率 = 62 米(二)压裂施工分析2、主压裂分析四段主压裂施工曲线(二)压裂施工分析2、主压裂分析各级压裂端口打开压力(二)压裂施工分析2、主压裂分析各级液量与加砂规模前累计排液 试压裂 +主压裂累计注入净液 计排液 二)压裂施工分析3、主压裂后排液701 2(二)压裂施工分析4、主压裂拟合分析713 41 2(二)压裂施工分析4、主压裂拟合分析723 4支撐裂缝长 – 57 m / 近井高度  m 支撐裂缝长 – 51.1 m / 近井高度   75.1 m / 近井高度  m 支撐裂缝长 – 87.3 m / 近井高度  m(二)压裂施工分析4、主压裂拟合分析73裸眼井段 , 四条裂缝裸眼井段 , (二)压裂施工分析4、主压裂拟合分析74油藏接触面积 = 裂缝面接触面积 +裸眼段接触面= 48103 油藏总接触面积增加到了未压裂时的  π× D × L =  (2) × (1000 × = 678)压裂施工分析5、压裂问题分析投球处投球处投球处投球处压裂管线压裂管线压裂管线压裂管线投球管线投球管线投球管线投球管线# 2: 释放座封工具脱手困难释放座封工具脱手困难# 3: 1: 挂器悬挂器在井口作封在井口作封释放座封工具脱手困难释放座封工具脱手困难# 4: 第二球座研磨困难第二球座研磨困难2011年7月11日采用国产裸眼封隔器在 段进行酸化施工 ,试验取得成功 ,达到该区域国外裸眼封隔器分段压裂技术水平 。截至 2011年6月底 ,采用国产裸眼封隔器在 磨溪磨溪 雷一 1和石炭系储层年 月 日采用国产裸眼封隔器在 井分 段进行酸化施工 ,试验取得成功 ,达到该区域国外裸眼封隔器分段压裂技术水平 。截至 年 月底 ,采用国产裸眼封隔器在 磨溪磨溪 雷一 和石炭系储层完成了 共计共计 13井次井次 82段的水平井分段酸化段的水平井分段酸化 ,, 最大分段数为最大分段数为 11段段 ,,施工成 施工成功率功率 100%,,有效率 有效率 ,压后累计获气 压后累计获气 04m3/d,,增产效 增产效果显著果显著 。。在 在 须家河完成须家河完成 1井次井次 10段的水平井分段压裂改造段的水平井分段压裂改造 ,,施工取得成功 施工取得成功 ,,目前该井处于排液阶段目前该井处于排液阶段 。。完成了 共计共计 井次井次 段的水平井分段酸化段的水平井分段酸化 ,, 最大分段数为最大分段数为 段段 ,,施工成 施工成功率功率 ,,有效率 有效率 ,,压后累计获气 压后累计获气 ,,增产效 增产效果显著果显著 。。在 在 须家河完成须家河完成 井次井次 段的水平井分段压裂改造段的水平井分段压裂改造 ,,施工取得成功 施工取得成功 ,,目前该井处于排液阶段目前该井处于排液阶段 。。裸眼封隔器水平井分段压裂技术在低渗透储层改造中取得了显著的增产效果 ,技术优势明显 ,随着国产裸眼封隔器工具系列的不断完善和现场应用越来越多 ,国产裸眼封隔器水平井分段压裂技术将为低渗透储层的经济高效开发提供有力的技术支撑 。汇报结束谢谢 !谢谢 !

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