水平井多段压裂工艺技术
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。
水平井分级压裂技术介绍
2010年2月1日水平井压裂工艺水平井压裂工艺建议一、封隔器+投球滑套压裂系统：完井工具一次入井实现水平井裸眼段分层压裂工艺一、封隔器+投球滑套压裂系统Primary Objectives主要作业目的•Control Where the Frac is Placed压裂作业区域控制ØIsolation of segments of the lateral实现压裂作业井段横向分段隔离ØCreate fractures over the entire length of the lateral 实现全井段完全压裂作业•Increase NPV 增加投资回报率ØHigher initial rate of production 提高产量ØIncreased reservoir drainage 增加采收率ØLower operational expenses降低作业成本产能分析投资回报率分析一、封隔器+投球滑套压裂系统单井产量对比124Well #7Koone 2-35185Well #6Knowles 1-26387Well #5Koone 1-34545Well #4Cassell 1-26578Well #3Hildreth 1-36880Well #2Hillis 1-271017Well #1McGee 1-352753Frac PointWell Knowles 2-26-H Initial Productio n Rate (mcf)Well Well Name Initial Production Rate of Offset Vertical Wells一、封隔器+投球滑套压裂系统压力时间水力开启球球球表面漏失导致压力降低一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统使用优势•Oil Company savings–Rig time compared to conventional completion methods.缩短钻机/修井机使用时间–The days of Fracturing time compared to conventional methods减少压裂作业时间–No cementing of Liner cost as with conventional methods 无固井作业需求–No wire line or perforating needed as with conventional methods.不需要钢丝作业和射孔作业一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Seat Sub球座Setting Ball Capture Seat一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Seat Sub 球座Used across all of BOT’s product linesDeveloped as a temporaryplugging system more than 25 years agoEstimated usage approximately 12,000 sincedevelopment“P”Pressure Activated Sleeve压力开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统“P”Pressure Activated Sleeve压力开关滑套Developed as a pressure actuatedcirculating sleeve more than 25years ago –Used across all of BOT’s product linesPort configuration was modified for Frac-Point applicationsEstimated usage since development approximately 7,500Ball’s球•Ball’s tested at 250 deg to 8,500 psi在121℃，58MPa下做球实验•Specific Gravity Options比重选项– 2.47 Phenolic2.47酚醛塑料– 1.9 Custom Rubber 20921.9橡胶– 1.25 Nytef–Available Sizes 可用尺寸•3.500 in 3.000 in 2.500 in 2.250 in 2.000 in 1.750 in 1.500 in一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统Open Hole Packer 裸眼封隔器History :Developed as the Premier Removable Packer System 675 runs since 2001一、封隔器+投球滑套压裂系统Open Hole Packer Performance•Based on 10K Premier Packer ChassisØ6-1/8”Hole = 10,000 psi 3-7/8 Hole = 8,500 psiØ6-1/4”Hole = 8,500 psi 4.00 Hole = 8,500 psiØ6-1/2”Hole = 6,000 psi 4.25 Hole = 5,000 psiØTemperature Rating: 100 –350°FØInitiation Pressure adjust between 1,200 –1,800 psiØTorque Rating: up to 6,000 ft. lbs. depending on thread type ØNo body (mandrel)movement during settingØ255K Tensile RatingBall Activated Frac Sleeve投球开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Activated Frac Sleeve 投球开关滑套Development in 1990 to selectively producedifferent intervalsModified for use in Frac-point applicationswith the addition of the ball seat insert9739 runs from 1992 to 2006Ball Activated Frac Sleeve投球开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Activated Frac Sleeve投球开关滑套•Opening Pressures adjustable between 2,000 –4,000 psi ØAvailable Seat Sizes• 3.500 in• 3.000 in• 2.500 in• 2.250 in• 2.000 in• 1.750 in• 1.500 inLiner Top Packer System 尾管封隔器Ø 4 ½’’X 7’’SystemØRun On HR Liner Setting ToolØHydraulically releases at 2,300 psiØOD: 5.875 inØID: 3.958 in一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统Liner Top Packer System尾管封隔器系统ØOne Trip Deployment –No Setting Tool NeededØPacker Set with 2,000 psi and Applied Tension and CompressionØ12,000 psi Differential RatingØ200,000 lb Tensile RatingØIntegral 5.250 in ID 6 ft. Tie Back ExtensionØTorque Capability of the HR 12,000 ft. lbs.Development HistoryØOriginally developed as an alternative for “two trip”North Sea permanent packer completions. Developed in 1980.Ø508 SB Packer runs since 2003Ø524 HR Running tool runs since 2003一、封隔器+投球滑套压裂系统Sizes Available 现有产品规格•4-1/2”Liner x 7.00”CSG x ( 6-1/4”to 6-1/2”) OH •2-7/8”Liner x 4-1/2”CSG x ( 3-7/8”to 4-1/4”) OH •3-1/2”Liner x 5-1/2”CSG x ( 4-1/2 to 4-3/4”) OH •5-1/2”Liner x 9-5/8”CSG x ( 8-1/2”to 8-3/4) OH二、机械滑套+封隔器/固井ZoneSelect水平井压裂技术该系统可在一次起下钻中完成多个操作（酸化或压裂），不需要过油管干预，经济省时。
水平井压裂工艺技术
水平井压裂工艺技术1. 引言水平井压裂工艺技术是一种常用于油田开发的工艺方法，通过在地下水平井中注入高压液体和固体颗粒，以增加井壁与油层之间的接触面积和裂缝的数量，从而提高油气开采率。
本文将对水平井压裂工艺技术进行详细介绍。
2. 水平井压裂原理水平井压裂是基于岩石力学及流体力学原理，通过在水平井中引入高压液体，使岩石产生裂缝，并在裂缝中注入固体颗粒以保持裂缝的持久性。
其主要原理包括以下几点：•应力超出岩石破裂强度: 通过增加井内压力，使岩石超过其破裂强度，从而产生裂缝。
•固体颗粒填充: 在裂缝中注入固体颗粒，以阻止裂缝的闭合，保持裂缝的持久性。
•液体射孔: 在井脚附近进行液体射孔，使液体与油层接触面积增加，通过喷射作用形成径向裂缝。
•裂缝扩展: 扩大裂缝面积，增加岩石与流体的接触面积，提高油气开采效率。
3. 水平井压裂工艺步骤水平井压裂工艺的实施需要经过以下步骤：3.1 井筒设计井筒设计是水平井压裂工艺中的关键步骤。
设计人员根据油田地质特征和开采需求，确定井深、井径、压裂层位置等参数，选择合适的井筒设计方案。
3.2 固定套管固定套管是为了确保井壁的稳定性和防止井筒坍塌而进行的操作。
在水平井压裂工艺中，需要使用高强度套管并通过水泥固定，以确保井筒的完整性和稳定性。
3.3 液体射孔液体射孔是将高压液体注入到井脚附近岩石中，通过喷射作用形成径向裂缝的过程。
在水平井压裂工艺中，液体射孔是实施压裂的前提条件。
3.4 压裂液注入压裂液注入是水平井压裂工艺的核心步骤。
在该步骤中，高压液体被注入到井筒中，压力超过岩石破裂强度，使岩石产生裂缝，并将固体颗粒混入液体中以保持裂缝的持久性。
3.5 压裂结束与产能测试在完成压裂液注入后，需要进行压裂结束与产能测试。
通过对产出的油气进行采集和分析，评估压裂效果以及井的产能，并进行相应的调整和优化。
4. 压裂液组成与性能压裂液是水平井压裂过程中使用的液体。
根据不同的需求和地质条件，压裂液可以选择不同的组成和性能。
水平井压裂工艺技术
水平井压裂工艺技术在石油和天然气开采中具有广泛应用 技术发展迅速，不断创新，提高了开采效率和资源利用率 技术发展过程中也存在一些问题，如环境污染、安全隐患等 建议加强技术研发，提高技术水平，降低环境污染和安全隐患，实现可持续发展。
提高压裂液性能，降低成本 优化压裂工艺参数，提高效率 加强环保措施，减少污染
压裂过程中产生的 废气、废液等需要 妥善处理，防止污 染环境
智能化：利用人工智能技术实现压 裂过程的自动化和智能化
精准化：利用大数据和物联网技术 实现压裂过程的精准控制和优化
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环保化：采用环保型压裂液和压裂 工艺，降低对环境的影响
集成化：将压裂技术与其他油气开 采技术相结合，提高油气开采效率 和效益
钻井设备：钻机、钻头、 钻杆等
钻井方法：旋转钻井、定 向钻井、水平钻井等
钻井深度：根据地质条件 和生产需求确定
钻井速度：根据钻井设备 和地质条件确定
钻井质量：保证钻井质量 和安全，防止井喷、井漏 等事故发生
完井方式：水平井完井方式包括裸眼完井、套管完井和射孔完井等 完井工具：水平井完井工具包括射孔枪、封隔器、桥塞等 完井工艺：水平井完井工艺包括射孔、封隔、桥塞等 完井效果：水平井完井效果包括提高产量、降低成本、提高采收率等
压裂液类型：水基、油基、 泡沫等
压裂液性能要求：粘度、 密度、稳定性等
压裂液处理方法：过滤、 除气、除砂等
压裂液回收与再利用：环 保、经济、技术等
施工过程中可能发 生井喷、井漏等事 故，导致环境污染 和人员伤亡
压裂液中含有大量 化学物质，可能对 地下水和土壤造成 污染
压裂过程中产生的 噪音和振动可能对 周围居民产生影响
水平井连续油管分段压裂技术研究
水平井连续油管分段压裂技术研究连续油管压裂技术可以实现一次多压作业，更好地提高油井产量。
本文对连续油管分段压裂技术进行简单的叙述，并对连续油管分段压裂方案优化展开探讨和研究。
标签：水平井;连续油管技术;分段压裂低渗透油藏是很多油田提高产量的重要资源，采用水平井分段压裂技术可以使低渗透油藏流通性变好、减小渗流阻力、提高油田采收率。
水平井开发技术的进步，可以有效地动用难以开采的油藏，分段压裂施工需要以压裂管柱的安全起下作为保证，连续油管在卷筒拉直以后下放到井筒中，当作业完成之后从井中提取出来重新卷到卷筒中，具有很高的作业效率。
1连续油管分段压裂技术概述该技术以水动力学作为研究的前提，把连续油管技术实现与压裂技术的结合，采用喷砂射孔及环空加砂进行压裂的办法，可以对水平井进行一次多压。
进行施工作业过程中，需要先设计好压裂施工所采用的工具串，是由导引头、机械丢手、喷枪、封隔器等构成，压裂施工时把工具串投入到井筒中，采用机械定位装置实现位置确定，并对深度进行校核，利用打压办法来完成封隔器的坐封，达到合格标准之后就可以应用连续油管水力喷砂射孔技术进行作业，再采用环空加砂压裂技术，当完成一段压裂作业之后再对管柱进行上提操作，在后续层段采用相同的施工作业方式，不需要太多的时间就可以实现对多层段的地层压裂改造作业。
2连续油管分段压裂方案优化某油田区块采用水平井连续油管技术进行分段压裂增产，达到了比较理想的效果，把裸眼封隔器分段壓裂作为主要的压裂工艺技术，可该压裂工艺需要较长的作业时间，压裂之后还需要较多的工艺来完善，很难对裂缝起始位置进行有效地控制，为了提高压裂增产效果，可以采用连续油管分段压裂技术，充分考虑到多种影响因素，对原有的压裂方案进行优化改进。
2.1裂缝特征优化地层裂缝长度情况直接影响着低渗透油藏的开采效果，如果地层裂缝长度变大，油气产量则会相应地提升。
对早期投入使用的油井地质情况进行分析来看，如果地层裂缝长度达到90-100米，可以达到较高的原油产量，从而实现较长的稳产时间。
水平井裸眼分段压裂技术汇报材料
水平井裸眼分段压裂技术中的压裂液性能
水平井裸眼分段压裂技术中的裂缝参数
技术优势与局限性
技术优势：提高油气产量，降低开发成本，提高采收率
技术应用范围：适用于不同类型油气藏的开发，如低渗透、致密气藏等
未来发展趋势：随着技术的不断进步，水平井裸眼分段压裂技术将得到更广泛的应用
局限性：对地层条件要求较高，施工难度较大，需要专业人员操作
04
技术实施流程
施工准备
场地准备：对施工场地进行勘察和评估，确保符合施工要求
设备准备：确保所需设备齐全，并检查其性能和安全性
人员准备：组建专业的施工团队，并进行技术培训和安全培训
方案制定：根据实际情况制定详细的施工方案，包括施工步骤、时间安排、人员分工等
06
技术效果评估
增产效果评估
压裂后产量提升幅度
压裂后产能稳定性评估
压裂对储层改造效果评估
增产效果与成本效益分析
经济效益评估
产能提升：评估技术实施后对产能的提升情况
经济效益综合分析：结合投资回报率、成本效益和产能提升等因素，综合评估技术的经济效益
投资回报率：评估技术实施后的投资回报情况
成本效益：分析技术实施过程中的成本与效益关系
分段压裂施工：按照设计要求，对水平段进行分段压裂，提高油气产量
完井作业：最后进行完井作业，包括固井、射孔、测试等，确保油气井的正常生产和运营
施工后处理与评估
施工后压裂液的清理
压裂效果的评估
施工后的维护和保养
裂缝的评估和检测
05
技术应用案例
案例一：某油田水平井裸眼分段压裂技术的应用
案例背景：某油田的储层特点及开发需求
水平井裸眼分段压裂施工流程
关于水平井分段压裂技术的研究
关于水平井分段压裂技术的研究为了提高超低渗透油田的开发效益，更好的提高油田采收效率或对低渗透油田的水平井进行增产改造，很多油田都采用了一些增产技术。
水平井分段压裂技术是一项先进的完井技术，更是低渗透、低压油田开发的重要手段之一。
通过最近几年的油气藏开发试验，形成了包括水平井压裂、射孔工艺以及配套压裂体系的水平井分段压裂技术，但是就我国水平井分段压裂技术在油气藏的应用还需进一步完善。
文章主要就油气藏水平井分段压裂技术进行研究，并展望了水平井分段压裂技术的发展趋势。
标签：水平井；油气藏；分段压裂引言对于低渗透油田来说，水平井分段压裂技术是储层增产的重要手段之一。
随着水平井分段压裂技术的不断改造与反战，水平井分段压裂技术的开发效益在低渗透油田中越来越明显。
但是水平井的长度也在不断增长，水平井分段压裂技术的改造也越来越困难。
通过最近几年的试验研究，形成了包括水平井压裂优化、射孔工艺以及配套压裂体系的水平井分段压裂技术，并且取得了非常好的效果。
1 水平井分段压裂技术对于近几年油气田开发的实践表明，对于低渗透、薄储层、稠油油气藏以及小储量的油气藏等等，其中水平井开发是最好的开发方式。
但是因为受到低渗透储层地质的条件受到限制，低渗透储层水平井只有通过分段压裂技术，才能取得增产的效果，因此水平井分段压裂技术显的非常重要。
（1）水平井压裂数目是影响水平井开发效益的重要因素之一。
我国一些油气藏，在油藏评价和压后产量的预测基础上，建立了压裂数目优化的模型，同时为水平井分段压裂技术提供了可靠的依据，从而使油田更大的发挥了水平井的增产潜力，提高了最终的采收率。
根据水平井井身的地质、结构特点来考虑避免缝间干扰以经济避开水线推进的方向原则，有效优化缝的间距。
但是随着水平井分段压裂技术在油气藏中的应用不断增多，其基础理论的研究也不断完善。
为了更好的了解水平井筒支撑剂的沉降规律，确保油气藏顺利、安全的进行，对0.5mm 的石英砂在不同介质中临界沉降的速度进行了准确的测定，其中影响支撑剂沉降的主要原因有很多，比如：砂比、流体的粘度等。
非常规油气水平井多级分段压裂完井技术
视频
（四）水平井套管固井预置滑套分段压裂技术 关键工具－预制滑套
压裂滑套采用固井的方式进行分隔 压裂滑套采用专用的开关工具进行打开和关闭 压裂滑套内壁采用特殊涂层，有效防止固井泥浆粘留。
（四）水平井套管固井预置滑套分段压裂技术 关键工具－开关工具
开关工具通过内管大打压的方式胀开开关爪 达到一定拉力可以脱开 随连续油管下入更快捷
1.9
2.025 2.15 2.275 2.4 2.525 2.65 2.775 2.9 3.025 3.15 3.275 3.4 3.525 3.65 3.775
（一）水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术 压差式滑套
压差滑套是第一段的压裂通道，采用油管直接打压的方式打开
（一）水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术 井筒隔离阀、底部循环阀
全国天然气总产量的 1/4 以上。专家预测， 2015 年 全 国 致 密 气 产 量有望达到 500 亿立方
米。
（二）国内非常规油气发展情况 中石油非常规发展
共完成水平井分段压裂1133口井，4722段 平均单井产量是直井的 3.9 倍，增油 520 万吨， 增气145亿立方米，相当于开发一个中型油气田 自主技术应用比例达到87%以上 2011年完钻1000口水平井，500口井实现了2200 段有效压裂
平 衡 阀
丢 手 球 座
机 械 定 位 器
喷 枪 丢 手 引 导 头
（五）水平井连续油管拖动封隔器套管分段压裂技术
相关设备－压裂车组
2000型泵车8台-压裂车组
2000型泵车2台-喷砂射孔
700型泵车2套-下入循环 混砂车1部-喷砂射孔
（五）水平井连续油管拖动封隔器套管分段压裂技术 相关设备－连续油管
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n截至2009年底，中石油累计探明天然气地质储量5.24万亿方，其中低渗
透天然气储量4.10万亿方，占78.3%
n2007～2009年新增石油储量73%为低渗透，新增天然气储量83%为低渗透
1111122222
19992000200120022003200420052006200720082009中石油历年天然气新增探明储量变化情况
2012-3-23
2
引
言
1、摘
要
水平井油气井水平段的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油
服务公司研究的热点之一，中石油面对已经进入“多井低产”局面的现
实，计划规模实施水平井，探索通过水平井改变这种被动局面的技术途
径，其中的重点工作就是加大水平井在低渗透油田开发的应用力度。综
合国内外的经验和做法，提高低渗透油田水平井开发效果的主导技术之
2012-3-23
4
引
言
2、
技术背景
（2）单井产量持续下降，多井低产形势严峻
水平井多段压裂工艺技术
中国石油**油田公司
二〇一二年三月
2012-3-23
1
汇
报
提
纲
引言
一、水平井压裂技术现状概况
二、2012年**油田水平井主体压裂工艺技术
及原理
（一）水平井裸眼封隔器可开关滑套多段压裂系统
（二）水平井滑套封隔器分簇射孔多段压裂系统
（三）大型压裂安全施工技术
三、2012年水平井部署及压裂方案要点
一就是水平井段的储层改造。因此，水平井储层改造技术研究是制约当
前低渗透油田水平井高效开发的技术瓶颈，这里详细介绍了目前国内外
水平井油气井分段压裂工艺技术现状。
2012-3-23
3引Βιβλιοθήκη 言2、技术背景
储
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
（1）近年来中国石油新增储量70％以上属于低渗透，动用
难度大，开发效益差
n截至2009年底，中石油累计探明石油地质储量187.61亿吨，其中低渗透