6.裸眼封隔器水平井分段压裂技术介绍-付永强

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。
（二）裸眼封隔器分段压裂工艺
2、裸眼封隔器分段压裂工序
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
1
单磨鞋通井
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下套管
一、水平井压裂完井特点 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 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
（一）水平井完井特点
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 • 渗流特征以线性流为主，降低水锥
（一）水平井完井特点
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″
分段完井工具 标准管柱系列
②套管7″， 裸眼57/8″－6 1/2″ 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）
Pbh
pbh = ∆pperf + ∆pnw + pnet + σhmin
NWPL Shut-in Pressure
Pump rate Time
（三）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
诊断技术——阶梯降排量法
Pbh
∆p
孔眼摩阻
∆p3 ∆p2 ∆Q3 ∆p1 ∆Q2 ∆Q1
t
∆p3 ∆p2 ∆p1
0
Kv/Kh=1, b/h=0.5 Kv/Kh=0.1, b/h=0.5 Kv/Kh=0.1, b/h=0.1 Kv/Kh=0.01, b/h=0.5 Kv/Kh=0.01, b/h=0.1
1000
2000 裂 缝 长 度(ft)
3000
4000
（一）水平井完井特点
——储层厚度敏感性分析 实例分析: Kv/Kh = 0.1, re = 3000 ft,
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 连续油管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
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。
（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
坐封机构
平衡机构
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
2、悬挂封隔器
丢手机构
（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 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 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
（一）压裂优化设计
6、水平井压裂裂缝形态适用条件
多段横交裂缝 更适合低渗透储层 多段顺延裂缝 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 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 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
1、设计主要步骤
计划 – 钻井之前 应力分析 完井方式选择 通过NPV优选完井方式及压裂参数 压裂施工参数优化设计
（三）裸眼封隔器分段压裂设计方法
2、区域应力方向分析
断层分布: 压裂缝一般平行于构造断层（正断层） 岩心实验分析: 塑性应变恢复法（ASR） 或差应变法（DSCA） 井筒破裂 FMI 成像 声波测井 地面测斜仪 微地震
（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。
（二）水平井压裂裂缝复杂性原因
井筒与起裂裂缝不在同一个平面 复杂性包括:
弯曲及粗糙裂缝面 多裂缝 裂缝起裂“微环”效应 裂缝与射孔不充分沟通 具备高应力下裂缝宽度
（二）水平井压裂裂缝复杂性原因
扇页装的多缝形态
2、渗流特点
远井区域是线性流特征(等效于长的裂缝系统) 近井区域属于沿着裂缝长度的径向流
（一）水平井完井特点
——垂向渗透率敏感性及水平段位置分析 实例1: h = 50 ft, re = 3000 ft, rw = 0.3 ft
PIh/PIv
生产指数比值- Kv/Kh and b的关系
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
生产指数比值- 储层厚度关系
rw = 0.3 ft,
b/h = 0.5
PIh/PIv
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0
h = 10 f t h = 20 f t h = 50 f t h = 100 f t h = 200 f t
1000
2000 水 平 井 段长度(ft)
3000
4000
（一）水平井完井特点
（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
地层伤害（固井等） 裂缝长度、压裂级数 裂缝间距及起裂点 裂缝复杂性、多缝因素等 泵注程序、裂缝曝露面积、过量顶替 工具安装 配套工艺及工具（钻塞、开关滑套） 修井工作 费用
（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：
（二）裸眼封隔器分段压裂工艺
2、裸眼封隔器分段压裂工序
施工准备 第一步：刮管器刮套管； 第二步：通井规通套管； 第三步：钻头+钻杆通水平段；
主要施工工序 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； 第四步：打开压差滑套，进行第一段压裂；
第四步：钻头+单磨鞋通水平段； 第五步：钻头+双磨鞋通水平段。
技术特点
实现了裸眼水平井分段完井、分段改造工艺 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 工具一次入井实现水平段压裂、酸化作业，减少作业 时间，缩短钻机/修井机使用时间 不固井、射孔；增加投资回报率
裸眼封隔器井下工具管串示意图
（二）裸眼封隔器分段压裂工艺
1、裸眼封隔器压裂工艺
1、基本情况
裸眼段测深MD： 2099.21 – 3150 m
裸眼段垂深TVD： 1772.62 – 1813.26 m
裸眼井段长度： 1050.79 m
井眼直径：
8.5”
井底压裂：
18MPa
井底温度：
60°C
平均孔隙度：
7.5 – 13.8 %
平均渗透率：
0.02 – 0.73 md
平均含气饱和度： 22.5 – 54.3 %
3、利于水平井开发要素
天然裂缝发育 具有较好的垂向渗透性 薄储层 多个断块储层 海上油气田 降低气水锥进 降低除砂 稠油的开发
（一）水平井完井特点
4、常见的水平井完井方式
——裸眼, 割缝衬管, 筛管
优点: 低费用 完全暴露储层
缺点: 可能无法解除钻井伤害 无法控制生产剖面（产气/产水） 增产及修井困难 水平段贡献不均匀
（三）裸眼封隔器分段压裂设计方法
NPV (MM$)
3、NPV分析方法
不同裂缝长度下分析 给定裂缝长度下优化裂缝条数
30
50
Length (m) 70
90 2
16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 8 7 6 5 4
3 Number of Proppant Fractures
~ 10 m
Csg: 9 5/8“, VM90-NCS
kh=0.02 – 0.73 md •= 7.5 - 13.8%
Sg：22.5 – 54.3%
回接筒
上卡瓦
密封机构
下卡瓦
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
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
采用低密度材料，密度2.0-4.0之间，便于水平段入座和投产后反排。 球体耐高温（≥120℃）、抗压强度高（≥ 60MPa），性能稳定。
相同起裂点的枝状多缝形态
（二）水平井压裂裂缝复杂性原因
• 当射孔方向与裂缝面偏离形成的微环 (> 30°)
W Wa
Wa
=
W2 4D
fracture
一、水平井压裂完井特点 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 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
（二）水平井压裂完井特点
5、水平井压裂适用条件
低渗透油气藏，需要直井压裂开发 层状地层，差 Kv 低渗透储层，应力隔层差 (直井压裂中无法造长缝) 具水层较近(有限裂缝长度) 水平段获得均匀产气能力 ——不利于在以下地层 高渗透储层具有好的Kv 天然裂缝发育 高渗透储层水体发育、没有隔层