国内外水平井分段压裂技术进展-成都讲座.ppt
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1、水平井分段压裂技术现状与展望,主讲:陈 作,汇报内容,第一阶段: 1891年申请水平井专利,水平井钻井最早为1929年(美国Texas )直井侧钻成8米长水平段,20世纪50年代以前水平井,基本上都是通过坑道钻成的,只有少部分井是在垂直井的基础上钻成的。 第二阶段: 70年代末80年代初,原油价格的上涨,驱使世界上许多石油公司非常关注水平井技术,水平井技术迅猛发展。 第三阶段:90年代初开始规模应用,2003年以后,美国70%以上的页岩气井为水平井。,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
2、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年加大力度发展水平井,2008 年突破水平井 1000口,截止到2011年12月,水平井总数达到5100口。,一、水平井应用简况,中石化:水平井开发技术日趋成熟,在胜利油田、西北、华北、西南、中原、江汉、江苏、东北、河南等地区广泛推广应用,从 2006年加大水平井发展力度,截止到2011年12月底,水平井总数3739口。,一、水平井应用简况,向深层与超深水平井方向发展 美国Bakken页岩: Medowark7-6H井深9571m,垂深6553.0m,水平段长度3
3、018.0m 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
4、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),二、水平井分段压裂关键技术,(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: 裂缝条数;裂缝长度; 裂缝导流能力;裂缝间距离。,直井优化目标: 裂缝长度;裂缝导流能力。,裂缝长度,导流能力,二、水平井分段压裂关键技术,(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
5、工快捷、安全可靠) (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),二、水平井分段压裂关键技术,(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?,达到目标?,二、水平井分段压裂关键技术,(二)水平井改造关键技术,(1)地应力场与应力干扰综合预测与评价技术 (2)水平井水力裂缝参数优化设计技术 (3)水平井分段压裂工艺与工具技术 (4)水平井分段压裂材料技术 (5) 水平井
6、水力裂缝测试与评估技术,二、水平井分段压裂关键技术,油藏改造面积(SRA)-双翼裂缝,油藏改造体积(SRV)-复杂裂缝,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(一)水平井水力裂缝参数优化设计技术,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,裂缝形态; 裂缝条数; 裂缝支撑长度与导流能力; 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,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(1)
7、当储层物性达到一定值时,纵向裂缝效果好于横向裂缝。,Ke=0.310-3m2,Ke=1.0010-3m2,K=5.010-3m2,K=10.010-3m2,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(2)外裂缝对产量贡献率高(35-40%),优先改造好外裂缝,K=0.3md 裂缝长度=100.0m 导流能力=30m2.cm,外裂缝,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(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。,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(4)低渗透储层裂缝间干扰是有限的,400m,400m,K=0.5md,K=0.5md,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(5)储
8、层非均质性越强,对产量影响越大,压裂条数相应增加,kv,Kh,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(6)物性越差,需要的裂缝条数越多,三、国内外水平井分段压裂技术现状,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(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,三、国内外水平井分段压裂技术现状,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(二)水平井分段压裂工艺技术与工具,1.国外水平井分段压裂工艺技术与工具,(1)裸眼封隔器+滑套分段压裂技术 一球一段分段压裂技术,封隔悬挂器,裸眼封隔器,投球滑套,压差滑套,三、国内外水平井分段压裂技术现状,主要公司: Packer
9、 Plus、哈里伯顿、威德福 技术特点:一球打开一个滑套,投不同直径球压裂多段 适用井眼:裸眼完井 最新纪录:40级分段压裂(贝克休斯) 工具系列:(41/2-95/8),技术能力 741/2工具达44级 95/851/2工具达60级,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,三、国内外水平井分段压裂技术现状,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,三、国内外水平井分段压裂技术现状,哈里伯顿 裸眼封隔器+滑套分段分段压裂
10、技术,三、国内外水平井分段压裂技术现状,主要公司: Packer Plus、哈里伯顿、威德福 技术特点:一球打开2-6个滑套 适用井眼:裸眼完井 最高纪录:90级分段压裂(哈里伯顿),(1)裸眼封隔器+滑套分段压裂技术 一球多段分段压裂技术,三、国内外水平井分段压裂技术现状,工具性能 封隔器耐压差:70.0MPa 封隔器最高耐温:177,技术能力 41/2和51/2两种尺寸 分隔段数:15段 每段滑套数:6个 最多压裂点数:90级,RapidFrac系统,三、国内外水平井分段压裂技术现状,(1)裸眼封隔器+滑套分段压裂技术 等通径开关滑套分段压裂技术,主要公司: 威德福、哈里伯顿 技术特点:整
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