分层压裂技术
桥塞分层射孔压裂技术
爆炸桥丝式雷管
负电 电缆
正电 Px-1 EBW雷管（第一级射孔） EBw雷管是无起爆药的高精密微秒电雷管 。 爆炸桥丝式雷管 Px-1
EBW雷管（桥塞）
5、使用水力推送技术 在水平段采用水力将桥塞和射孔枪泵送到预定位置。
2、第一次射孔(一般在三层左右)
采用爬行器输送枪进行电缆射孔或采用油管传输射孔，射 孔层位可能有几层。如果采用电缆电缆射孔需要使用多级点火 装置。
2、下桥塞与射孔 桥塞与射孔枪连接在一起，采用水力泵送方式输送桥塞和 射孔枪。需要使用8mm单芯电缆。
电缆输送管串实例图
总长10.72m 1.5米规格1.69m 40cm
编写：陈永昌
2013年1月
报告内容
一、前言 二、工艺简介 三、工艺特点
一、前言
水平井桥塞分段射孔压裂技术综合了下桥 塞、分段射孔和压裂三种工艺，它主要应用 在页岩气的开采上。采用此工艺的优点在于 能够保证每一段都有很好的压裂效果。
二、工艺简介
1、工艺流程 第一次射孔 压裂 下桥塞、第二次射孔 压裂 下桥塞、第三次射孔 压裂 下桥塞、第四次射孔 压裂 钻塞
电缆井口防喷装置(下图是Elmar公司的图片)
盘根盒（防喷盒） 阻流管 密封脂注入头 球阀 上工具捕集器 防喷管 下工具捕集器
防喷器BOP
注脂控制系统
3、使用多级点火装置 电缆射孔多级点火装置用于电射孔中分级引爆射孔 枪，只需要一个缆芯。装置装在射孔枪接头内，与下 层射孔枪电路连通。下层射孔枪射孔后，井液压力推 动开关杆向上运动，微动开关断开下层射孔枪线路， 接通上层射孔枪线路。
第级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪
9.5cm+15.5cm
桥塞
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
石油工程技术 井下作业 油田井下压裂技术要点分析
油田井下压裂技术要点分析1油田井下压裂施工技术工艺分析1.1分隔分层压裂工艺作为油田井下压裂施工中较为常用的压裂施工技术，分隔分层压裂工艺的工艺成本较高且工艺流程相对复杂。
封隔器作为该工艺重要设备主要由单封隔型、双封隔型以及滑套型三种。
其中，单封隔型多用于大型油井与中型油井中，主要应用在油井的最下层。
而双封隔型的应用较为广泛，可以适应任何种类的油井，同时，压裂施工受到油井层限制较小。
对于滑套性封隔器来说，则可以用于反复压裂、较深的油井中。
在应用滑套性封隔器压裂过程中，首先应保证压裂机喷砂仪上有滑套，其原因在于能够确保内部压力、压裂较大，能够实现迅速喷射。
现阶段，该项技术应用在国内油田中应用较为广泛。
1.2限流分层压裂工艺当压裂施工技术要求较高且较为复杂时，多采用限流分层压裂工艺。
主要应用于压开层数多、压裂所需压力差异性较强的施工中。
限流分层压裂工艺在实际的应用过程中需要针对具体情况进行高速喷射口的改变，也就是利用随时改变高速喷射口直径的方式有效改变喷射压力，从而进一步提升单位时间内的注入量。
施工时，首先需要采用直径相对较小的喷射口，逐渐提高井下的压力，直到压力高于油井所能承受的最大负荷后，再进行直径的改变，采用较大直径口径的喷射口。
针对不同油井层的压力，确保油井层产生裂缝能够顺利流出原油。
除此之外，对于水平油井来说，限流分层压裂工艺的应用能够依据油层厚度的不同，采取施加不同压力的方式，使得压裂能够纵向产生裂缝，进而提高工艺水平。
但同时，需要注意的是，限流分层压裂工艺往往对高速喷射井口的直径与密度有着较高的要求，所以仅适合满足其条件的油井。
由于局限性较强，在实际应用中受到了制约。
1.3注蜡球选择型压裂工艺在进行油田井下压裂时，注蜡球选择型压裂工艺的施工原理在于改变原有的堵塞剂，并将其更换为注蜡球进行后续的压裂。
一般来说，最先受压的为具有高渗透层的油井，随着蜡球不断封堵高渗透层，会导致井下压力不断增强，一旦压力到达相应程度时，油层便会随之产生裂缝。
浅析水平井分段压裂工艺技术及展望
浅析水平井分段压裂工艺技术及展望摘要：随着油田开发进入后期，产油量下降，含水量大幅上升，开采难度增大。
大力开采低渗透油气藏成为增加产量的主要手段。
而水平井分段压裂增产措施是开采低渗透油气藏的最佳方法。
水平井分段压裂技术的应用可以大幅提高油田产量，增加经济效益，实现油气的高效低成本开发。
本文介绍国内水平井分段压裂技术，并对水平井分段压裂技术进行展望。
关键词：水平井；分段压裂；工艺技术1水平井技术优势目前水平井已成为一种集成化定向钻井技术，在油田开发方面发挥着重要作用。
通过对现有文献进行调研,发现水平井存在以下技术优势：水平井井眼穿过储层的长度长，极大地增加了井筒与储层接触面积,提高了储层采收率;仅需要少数的井不但可以实现最佳采收率，而且在节约施工场地面积的同时降低生产成本，以此提高油田开发效果；水平井压力特征与直井相比，压力降低速度慢,井底流压更高，当压差相同时，水平井的采出量是直井采出量的4~7倍;当开发边底水油气藏时，若采用直井直接进行开采虽然初期产量高但后期含水上升快，而水平井泄油面积大，加上生产压差小,能够很好的控制含水上升速度,有效抑制此类油藏发生水锥或气锥;能够使多个薄层同时进行开采,提高储层的采出程度。
2水平井压裂增产原理水平井压裂增产的过程:利用高压泵组将高黏液体以大大超过地层吸液能力的排量由井筒泵送至储层，当达到地层的抗张强度时，地层起裂并形成裂缝,随着流体的不断注入，裂缝不断扩展并延伸,使得储层中裂隙结构处于沟通状态,从而提高储层的渗流能力，达到增产的目的。
水平井压裂增产原理主要包括以下四方面:增加了井筒与储层的接触面积，提高了原油采收率;改变了井底附近渗流模式，将压裂前的径向流改变为压裂后的双线性流，使得流体更容易流人井筒，降低了渗流阻力;沟通了储层中的人造裂缝和天然裂缝，扩大了储层供油区域，提高了储层渗流能力。
降低了井底附近地层污染，提高了单井产量。
3国内水平井分段压裂技术3.1水平井套管限流压裂对于未射孔的新井，应采用限流法分段压裂技术。
桥塞分层射孔压裂技术 23页PPT文档
9月15日3:07 9月15日 9月15日
第三层压裂
第四层射孔（电缆传输送凡尔到位 ，破裂压力34MPa 施工压力23-34MPa 停泵压力14MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量366m3 携砂液 量1317.5m3 顶替液量20m3 平均砂比4.4% 入地液量1703.5m3
40cm
CCL 点火头 射孔枪 多级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪 第一点火头 桥塞火头送进工具 桥塞 9.5cm+15.5cm
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
爆炸桥丝起爆系统的特点： 1、不含起爆药：大大提高火工品的固有安全性； 2、特殊的电路设计：将射频、杂散电流、静电、雷击 等危害拒之门外； 3、能有效抵抗恶劣电磁环境的危害； 4、防误通电：只有在特殊的高压电能的快速作用下才 能起爆。
爆炸桥丝式雷管
负电 Px-1 EBW雷管（桥塞）
电缆
正电
Px-1 EBW雷管（第一级射孔）
EBw雷管是无起爆药的高精密微秒电雷管 。
爆炸桥丝式雷管
5、使用水力推送技术 在水平段采用水力将桥塞和射孔枪泵送到预定位置。
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置
由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
机械分层压裂技术在纯梁薄互层油藏的应用
机械分层压裂技术在纯梁薄互层油藏的应用摘要分层压裂技术是多年来发展成熟的油层改造技术之一，是适合低渗透多薄层油藏改造的一项重要手段，其中机械分层压裂具有针对性强，施工难度小，成功率高，压后效果好的特点。
本文重点介绍了纯梁采油厂机械分层压裂技术的优化应用及效果。
关键词低渗透；多薄层；分层压裂；机械分层中图分类号te357 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）86-0138-02低渗透多薄层油藏具有渗透率低、物性差、层多而薄、自然产能低、层间地应力差异大等特点。
常规的笼统压裂方式不能完全打开所有的储层，经常出现部分压裂目的层打不开、支撑缝长短、窄、加砂困难等问题，改造效果差，因此分层压裂比较适合该类储层的压裂改造。
直井分层压裂技术又可细分为机械分层压裂、投球分层压裂及限流分层压裂三种。
而机械分层压裂技术近两年来在纯化油田、樊家油田、小营油田等区块都有广泛应用，并取得了良好的效果。
1 机械分层压裂技术介绍1.1 工艺原理机械分层是借助封隔器将目的层与其上下层段分隔出来成为一个独立的压裂单元，通过投放不同直径的钢球，打掉滑套，实现对压裂目的层压裂。
1.2 技术特点1）不动管柱、不压井、不放喷，一次施工分压多层，操作简单；2）操作局限：每个射孔段之间的距离有一定的要求；为保证封隔器坐封位置准确，需要磁定位校深；管柱结构较复杂，存在砂卡风险。
1.3 管柱配备2012年，根据纯梁采油厂油井的具体井况，对井下管柱进行了优化改进，主要是采用“水力锚+k344”封隔器的组合模式，具体见图1：1.4 压裂施工过程1.4.1 验管验管时投入合适直径的钢球，等待40分钟后，缓慢向油管内注水打压，在10mpa、18mpa（最高不超过20mpa），时分别稳压10min，确认管柱无漏点。
1.4.2 封隔器的座封与分层压裂的实施施工正式开始时，先缓慢升压，当压力达到30mpa～40mpa时即可将验封滑套打开，此时应快速加大排量到2.5m3/min以上，使封隔器保持坐封状态，继续保持排量向井内注入前置液，以后按压裂泵注程序进行压裂施工（注：油管建立25mpa压力后，套管打平衡压力8mpa～15mpa）。
分层压裂技术
分层压裂技术前言1、油藏开发特征文南油田属于深层、高压、低渗的复杂断块油气藏。
油层埋藏深，一般埋深范围在2210-3800m之间，平均油藏深度3100m；油层压力高，破裂压力在45-85MPa之间，大部分油层破裂压力在60Mpa以上；油层物性复杂，渗透率低，空气渗透率范围4.3-208×10-3um2，平均空气渗透率在25×10-3um2，渗透率差别较大；断块复杂，断层分布较多。
经过多年的开发，大部分油井射孔井段较长，油层跨度较大。
由于油层跨度大，射孔段油层较多，且油层之间物性差异较大，长期的多油层合采使得好油层大面积水淹，差油层注水开发困难，动用程度很低，因此有很大挖潜空间。
2、开展分层压裂的目的意义以往的长井段笼统压裂目的层段较长，一次施工不能压开尽可能多的油层，部分油层改造不彻底，已经不适应压裂工作的需要。
而分层压裂压裂层段跨度小且比较集中，压裂目的层比较明确，一次施工能够压开较多的油层，能有效改造差油层，因此推广分层压裂工艺技术对于提高二、三类油层的动用程度，提高压裂的整体效果，具有重要的意义。
一、分层压裂工艺技术特点分层压裂就是针对油层跨度较大的油井，根据油层潜力及工艺可行性分析，选出潜力较大的油层，采用限流、投球暂堵、卡单封、卡双封等分层方式，有针对性的开展压裂施工。
与长井段笼统压裂相比，分层压裂具有以下特点：1、压裂层段跨度相对较小分层压裂根据压裂油层的不同情况，采用不同的分层方式，可以有效减少压裂层跨度及总厚度，分层压裂层段的总厚度一般控制在50m以内，这样可以比较彻底的改造油层。
2、降低压裂施工风险，提高压裂成功率由于分层压裂有效减少了压裂目的层的跨度，这样在施工中就可以减少压裂液的滤失，有利于在井底憋起高压，形成有效的裂缝，减少压裂砂堵的可能，有效的降低了压裂施工风险。
3、能有效挖掘物性较差油层的潜力由于分层压裂采用工艺或机械的方式有效分层，这样大大提高了压裂目的层的针对性，能够有效改造物性较差油层的潜力，在一次压裂中可以压开尽可能多的油层，是对油层物性层间差异较大油井的有效压裂方式。
压裂方法分类及选择条件
压裂方法分类及选择条件一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。
压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。
二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。
其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。
2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。
其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。
2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。
它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。
2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。
施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。
其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。
因此，这种压裂适宜于中深井压裂。
2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。
这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。
对于射孔井，可用尼龙球，随压裂液进入井内并坐在高渗透层部位的炮眼上，以堵塞炮眼，即可将井内压力憋起，从而压开低渗透层的裂缝，此法可在一次压裂中多次重复使用，施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。
2.2.2 选择性压裂在同一开发层系中，由于地质上的非均质性，也存再高渗和低渗层段的差别。
多级分层压裂酸化技术研究
多级分层压裂酸化技术研究摘要常规多油层全井酸化压裂只能对其中的某一薄弱层进行改造,分层酸化压裂工艺技术,由多级压裂封隔器和滑套喷砂器组成,通过自下而上的处理方式可以实现不动管柱酸化压裂 3 层或对其中任意 1 层进行施工改造。
关键词压裂;多级管柱;封隔器;配套;工具中图分类号te3 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)23-0163-02分层压裂用在多层或厚层的油气井中,由于各层段渗透率差别较大,需要分层进行压裂,以保证压开渗透率低的层段。
目前,使用的工艺有暂时堵塞剂分层压裂、封堵球分层压裂、封隔器压裂等。
如何保证多层同时被压开是要解决的一个重要问题。
针对上述情况,开发一种单趟管柱压裂多层,提高成功率,节省作业成本,成为必然选择。
1 多级分层压裂酸化工艺管柱研究该工艺管柱由多级扩张式压裂封隔器、喷砂器、滑套密封器、底部球座等工具组成,通过自下而上的处理方式可以实现不动管柱酸化压裂 3 层或对其中任意1层进行施工造。
多级分层压裂酸化工艺管柱自上而下组成工具有:安全接头、上级带锚定扩张封隔器(简称上封锚)、上级喷砂器(简称上喷器)、扩张封隔器、中级带锚定扩张封隔器(简称中封锚)、中间喷砂器(简称中喷器)、扩张封隔器、下级带锚定扩张封隔器(简称下封锚)、滑套密封器、下级喷砂器(简称下喷器)、底部球座等。
1.1 带锚定扩张式封隔器的研制mk344-114型封隔器由接箍、短接、o型圈、缓冲座、壳体、锚爪、弹簧、螺钉、压板、筛管、上胶筒座、胶筒、中心管、下胶筒座、球座、剪环、剪钉、滑套、下接头等部件组成。
缓冲座可有效减轻高速携砂液通过时对工具的涡流冲蚀;滑套上部的球座由氧化硅陶瓷构成,有效减少冲蚀;胶筒肩部有钢丝连线与橡胶硫化。
并上、下连接套与胶筒细脖子处留有一定间隙,防止胶筒肩部突出时被啃坏、滑动接头在胶筒砂卡时,上提一定负荷下,有强制恢复胶筒原状功能。
工作原理为:压裂管柱下至井内预定位置后,在一定压差情况下封隔器分隔油层,同时锚定器锚爪伸出抓住套管防止油管蠕动,压裂液通过喷砂器的喷砂孔进入油层,经过试挤、压裂加砂,替挤等工艺后,完成压裂工序,然后上提管柱起出压裂管柱。
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17
Ball Activated Frac Sleeve 投球驱动压裂滑套
Design based on field proven CMU Sliding Sleeve 基于被油田证明的CMU滑套的设计 Exit ports designed with twice the flow area as tbg 设计出口流量是油管流量的两倍 HP/HT Dura-Frac Balls designed with low SG Dura-Frac 压裂球密度低且耐高压/高温 Over 10,000 runs from 1992 to 2006 自92至06年使用超过10000个 Transitional Ball Seat Geometry eliminates erosion 球座几何形状降低了冲蚀 Cast Iron Seats insure easy drill out 铸铁球座便于钻掉
8
/
5
时间/年
0 0 1 2
TIME
3
(yr)
4
5
6
Daily Gas Rate vs Time No Frac = 4.0 Daily Gas Rate vs Time No Frac = 8.0 Daily Gas Rate vs Time-OpenHole
Daily Gas Rate vs Time No Frac = 6.0 Daily Gas Rate vs Time No Frac = 10.0
向客户推荐其他增产措施
4
Well Frac-PointTM Well Analysis
Modeling Assumptions 模型假设 – Deviated, Cased hole, gas condensate
producer 套管斜井产凝析气 – Casing (Measured Depth) 套管(测深)
Frac Point System
多层压裂系统
Open Hole Fracture System
裸眼压裂系统
Agenda 议程
Primary Objectives Frac Point System Animation System and Component Overview Future Development 主要作业目的 作业过程展示 系统部件介绍
25
日 产 气 量 （ 百 万 立 方 尺 天 ）
(MMscfd) DAILY GAS RATE
20
15
10
~ reservoir depletion model show the production decline forecast for a 6 year period with a 3-1/2” production tubing size. 油藏衰竭模型显示3-1/2”的油管在6年间的产量递减预测
FLOWING BTM PRES
井 底 流 动 压 力 （ psi ）
Outflow: 2-7/8” tubing
Outflow:3-1/2” tubing
流出曲线- 2 7/8”油管
(psig)
5500
流出曲线- 3 ½”油管
5000
4500 0 10
流出/流入曲线
FLOW RATE
20
(MMscfd)
未来开发方向
2
Frac Point System 多层压裂系统
Introduction 介绍
•
•
•
•
Increasing drainage area is one effective way to increase production 增加泄油面积是增加产量的一个有效途径 Horizontal is one good way to increase drainage area 水平井是增加泄油面积的一个有效途径 Good cement in horizontal well is a challenge 要在水平井得到好的固井质量是很困难的 Fracture is another way to increase drainage 压裂是增加泄油面积的另外一个有效途径
产量
30
40
Inflow No Frac = 5.0
Inflow No Frac = 8.0
Inflow No Frac = 10.0
Outflow Tbg OD = 2.875
Outflow Tbg OD = 3.500
~ production rate is determine at the point of intercepts of inflow & Outflow curves
流入和流出曲线的交叉点为最佳产量
7
Nodal Analysis – Depletion Model 节点分析-衰竭模型
Xs-p2 Well - Daily Gas Rate Forecast (3-1/2" Tubing Size)
30
单井日产量预测-3 1/2” 油管 1立方尺=0.02832立方米
6000
8000
– Tubing 油管
2-7/8” 6.4#/ft (0 – 11,760ft)
10000
– Reservoir Data (data sheet)
油藏数据(数据表)
12000
– Fracture Data 压裂数据
Fracture Half Length ft 450
Pwh BHP Permeability Porosity Thickness psig Psig mD % ft 3625 5582 0.179 7.05 338
– Six (6) transverse fractures is considered optimum. Only a marginal production increase is gained with
additional fractures. 考虑6层横向压裂是最佳方案。10层比8层压裂只多得少许产量
15
Open Hole Packer Element System 裸眼封隔器密封系统
Four Element Packing System 4胶皮密封系统 Expandable Metal Back Up Rings 膨胀式金属支撑环
16
Ball Activated Frac Sleeve 投球驱动压裂滑套
3
Well Frac-PointTM Well Analysis
Frac-PointTM油井分析
Modeling Objectives 模型目标 – Determine the productivity improvement of using Frac-pointTM multifracture completion system over traditional open hole solution
6
Nodal Analysis – Well Performance
节点分析-油井动态
Effect of Number of Fractures on well productivity
压裂数目对产能的影响
Xs-p2 well - Inflow/Outflow Performance Plot
6000
Frac-pointTM多层压裂完井系统比传统的裸眼完井方式能提高生产率
– Determine optimum numbers of transverse fractures for well. 确定井的
最佳的横向压裂数目
– Recommend additional measures to add value to customer.
Productivity Analysis Considered: 产量分析要考虑到：
Effect of Numbers of Fractures – Open Hole (No Fracture),4, 6,8 & 10 fractures. 压裂数目效果-裸眼(无压裂)、4层、6层、8层和10层压裂 – Effect of tubing sizes – 2 7/8” 6.40 #/ft, 3 ½” 9.20 #/ft 油管尺寸效果 – 2-7/8” 6.40 #/ft, 3-1/2” 9.20 #/ft – Production forecast 产量预测 – Recovery factor 采收率
Proppant Permeability mD 180000
Horizontal Section ft 800
Fracture Width in 0.2
Drainage OGIP acres MMscf 1112 175000
5
Well Frac-PointTM Well Analysis
Frac-PointTM油井分析
Frac-PointTM油井分析
Deviation Profile ( Whd @ 0.00 feet )
Offset (feet) 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
2000
True Vert Depth (feet)
4000
9-5/8” 53.50 #/ft (0 – 11,800 ft); 5-1/2” 17 #/ft (11,760 – 14,939ft);
13
Premium Open Hole Packer
优质裸眼封隔器
14
Premium Open Hole Packer 优质裸眼封隔器
History : 历史 – Developed as the Premier Removable Packer System开发作为可取 式封隔器系统