低渗储层压裂改造
深层低渗水平井压裂改造技术
压 裂 工具 ，并 在 实 际压 裂施 工 中对 水 力 喷 射 压 裂 工 艺 、 管 柱 、 设 备 、流 程 等 进 行 优 化 、 改 进 、 完 善 ，形
石 油 天 然 气 学报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） ２ １ 年 ９ 江 ０１ 月 第 ３卷 第 ９ ３ 期 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ａ ｄＧａ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ （ ． Ｐ ） Ｓ ｐ ２ Ｖ １ ３ Ｎ ． ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｎ ｓ ｅｈ ｏｏ Ｏ ｇ ＪＪ Ｉ ｅ． ０ ｏ ３ ｏ ９ １ １ ．
度大 ，水 力喷射 压 裂是 中原油 田最佳 的水 平井 压裂 方式 。为使 水 力喷射 压裂 能在 中原 油 田水 平井 中应 用
达到 好 的效果 ，在 水力 喷射 工具研 制 、水平井 压裂 液选 择 、配套 压裂技 术改 进 、水平 井压 裂优化 设 计等
方 面 开 展 了研 究 。
ｌ 水 力喷 射 工 具研 制
１ １ ３ 喷 嘴 材 料 配 方 研 究 与 优 选 ． ．
对 比国 内外 广泛 应用 的各种 喷嘴 材料 的特 点 ，优 选碳 化钨 和碳 化硼 两种 材料 主体 及添加 剂 ，优化 烧
［ 收稿 日期 ］ ２ １ 一 ２ １ ｏ １ Ｏ ７ ［ 者 简 介 ］ 刘 雪 梅 （ ６ 一 ，女 ，２ ０ 作 Ｉ ５） ９ ０ ４年 长 江 大 学 毕 业 ，工程 师 ，现 从 事 油 气 工 程 方 面 的 研 究 工 作 。
１ １ １ 喷 嘴 结 构 优 化 ． ．
对 现有 的 圆柱 型 直孔 、锥 口、文 丘里 、组 合式 ４用 的锥状 进 口和起 集束作 用 的平直 段 ，磨料 进入 喷 嘴相 对容 易 ，且 在 喷 嘴截 面 上分 布 更 均匀 。因此 ， 选 择锥 口喷 嘴结构 为水 力 喷射 喷嘴 。
低渗透储层改造要点
50
(d/dt) Delta Pressure (psi) Fracture closure
5 0.100
1.000 Time (mins)
10.00
100.0
B小型压裂G函数法分析结果
C小型压裂双对数法分析结果
测试压裂解释结果
井号
射孔段 MPa/100m
测试压裂及缝高控制技术
参数优化设计技术
压后评估技术
压后排液技术 改造工艺技术
二、压裂设计优化
压裂优化设计的主要内容
• １、压裂模型的选择； • ２、岩石力学参数、地应力参数的确定； • ３、压裂液、支撑剂的优选； • ４、储层物性参数的确定； • ５、裂缝几何形态优化； • ６、泵注参数优化等。
二、压裂设计优化
取的补救措施 配合井温测井以解释裂缝高度
结 果：获取地层参数，调整设计参数，建立优化设计模型
三、压裂评估及测试
测试压裂诊断步骤
裂缝闭合
地面施工压力
砂段 注入脉冲
排量
活性水 注入
活性水 注入
交联液 注入
泵注时间
支撑剂浓度 主压裂
三、压裂评估及测试
测试压裂诊断分析技术
地
平方根法
层
闭
合 应
G函数法
力
分 析
720
480 F racture closure
240
0
0
0.000
0.680
1.360
2.040
G Function T ime
2.720
0 3.400
5000 500
Delta Pressure (psi)
BH Closure Pressure: 5750 psi Closure Stress Gradient: 0.642 psi/ft Closure Time: 73.6 min Pump Time: 24.0 min Implied Slurry Efficiency: 60.4 % Estimated Net Pressure: 2095 psi
低渗透油藏整体压裂方案设计内容及方法(word版)
低渗透油藏整体压裂设计内容和设计方法摘要在低渗透油田的开发过程中，压裂技术成为低渗透油气田开发的主导工艺，在设计思想上也由单井增产措施的优化向区块压裂方案的优化、整体改造开发方案的优化发展。
迄今为止，低渗透油藏压裂技术已伴随着整体压裂技术的发展而进入到一个新的阶段，朝着优化支撑剂、提高压裂液效率、大型整体优化压裂设计的方向发展。
本文介绍了整体压裂的基本特征及设计原则，详细介绍了整体压裂设计的内容及方法，并用G43断块油藏的整体压裂研究进行的整体压裂设计内容的说明。
关键字低渗透，整体压裂，水力压裂，优化设计随着我国石油勘探和开发程度的深入，低渗透油田储量所占比例愈来愈大。
低渗透油田的高效开发对迎接石油工业面临着严峻的挑战、缓解石油供需矛盾有着重要的作用。
在低渗透油田开发方面，相当多的油井采不出、注入井注不进，形成低产低效的半瘫痪状态。
同时相当多的低渗透油田储量仍然难以动用。
油层水力压裂作为低渗透油藏改造的主要措施，随着对压裂技术在认识上的深化，进入八十年代中、后期，在设计思想上有了新的突破：把原来的以单井产量或经济净现值为准则的单井优化设计扩展为以油藏（区块）作为总体单元、以获得最大的油藏经济净现值或采收率（扫油效率和波及系数）为准则的整体压裂优化设计。
油藏整体压裂的工作对象（工作单元）是从全油藏出发，就是将压裂缝长、缝宽、导流能力与一定延伸方位的水力裂缝置于给定的油藏地质条件和注采井网之中，然后反馈到油藏工程和油田开发方案中，从而优化井网、井距、井数及布井方位，以取得好的开发效果和效益。
上述研究成果从整体压裂方案的基础上再做单井的优化压裂设计；通过方案设计实施与评价，全面提高油藏的开发水平与经济效益。
从这个意义上来说，水力压裂已从一项单纯提高单井产量的战术手段，而发展成为经济有效地开采低渗透油藏不可或缺的战略措施，故整体压裂又称油田开发压裂。
制定低渗透油藏整体压裂方案不仅是编制采油工程方案所必需的，也是油田开发（或开发调整）方案的重要组成部分[1]。
低渗储层压裂液技术研究
低渗储层压裂液技术研究一、低渗储层的定义和特征低渗储层是指渗透率低于1md的岩石储层，其开发难度较大。
这类储层通常具有以下特征：1.孔隙度低：低渗储层通常具有较低的孔隙度，集中分布的孔隙度很少超过10%。
2.渗透率低：低渗储层的油气流动能力差，渗透率一般低于1md，且通常呈现非均质性。
3.油藏压力低：低渗储层通常具有较低的油藏压力，不足以带动油气自然流出，需要通过增加地表压力才能实现开发。
以上因素都给低渗储层的油气开发带来了巨大的挑战，需要采取有效的技术手段提高开发效率。
压裂技术是一种在岩石中注入高压液体，使之破裂形成裂缝的方法。
这种技术可以将未被采收的油气从孔隙中挤出，增加产能。
在低渗储层的开发中，压裂技术同样适用。
但由于低渗储层本身的特殊性质，需要使用低渗透率压裂液来完成作业。
低渗透率压裂液是指其能够在低渗透率储层中形成裂缝并保持稳定的液体。
与传统的高渗透率压裂液相比，低渗透率压裂液具有更高的黏度、更长的液体保持时间和更强的抗渗透性能。
低渗透率压裂液一般由以下组成部分组成：1.基础液体：基础液体通常是涤纶素或高分子聚合物水溶液。
它们可以增加压裂液体的黏度，提高其在储层中的分布均匀性。
此外还常常加入胶化剂来增加黏度。
2.填充物：填充物通常是人造或天然胶体物，如硅胶等。
它们可以防止破裂缝在液体排流过程中闭合。
3.微观弹性体：微观弹性体是一种形状记忆材料，可以缓慢地释放进入破裂缝中的压力。
低渗储层压裂液技术早在20世纪80年代就已经开始应用，然而此类技术的先进化和成熟化直到21世纪才得到拓展和广泛应用。
在实践中，低渗储层压裂液技术的应用从地质勘探到油气开发的各个环节，渗透率低的储层压裂后产出的油气量大幅增加，从而为系统创造了更大的经济效益。
但是，低渗储层压裂液技术也面临着一些挑战。
其中最主要的是压裂液体的组成及性质。
在使用低渗透率压裂液的同时，还需要考虑压裂液体对地下环境的影响。
因此，碳酸钙和纳米硅砂等在撤回压裂液体过程中就会从储层中渗透到地下水系中。
西湖凹陷低孔低渗储层压裂改造技术体系探索与实践
第 ２期
施荣富 ： 西 湖 凹 陷 低 孔 低 渗 储 层 压 裂 改 造 技 术 体 系 探 索 与实 践
８ １
开二关 工 作制度 ， 在 初 开 井 和 初关 井 获 得 原 始 油 气 藏 参数 和原 始 自然 产 能 ， 在 二 开井 和二 关 井 进 行 压 裂 及压 裂后 产能 求 取 ， 并 获 得压 裂 后 的压 力 恢 复 曲
压裂液 性 能配制 。一是 根 据 地 层 实 际 温度 ， 适 当调
（ ３ ）实 践证 明 ， 低 孔 低 渗 油 气 性 质 的准 确 判 断 对压 裂液 的配 制 具 有很 大 的指 导 作 用 。 因此 ， 如 何
针对 气层 或油 层设 计 具 有 针 对性 的压 裂 液 ， 这是 目
重要 难 题之 一 。分 析认 为 ， 压 裂 过 程 中压 裂缝 高过 大 而导 致裂缝 沟 通上 下 围岩 中的煤 层 和水 层 ， 这 是 造成 该 地 区低 孔低 渗储 层压 裂后 大量 出水 的直 接原
因之 一 。
３ ． ５ ～４ ． ０ ｍ。 ／ ｍｉ ｎ 。若压 裂 层 附 近 发育 煤 层 或 水 层
Ｘ Ｘ 一 ２井花 港组 Ｈ８气层 进 行水 力加 砂 压裂 改 造 ， 共
加砂 ３ ５ ｍ。 ， 泵人 地层 压裂 液 ３ ９ ５ １ Ｔ Ｉ 。 ， 压 裂 改 造 后 天
然 气 日产量 增加 了近 １ ０ ０倍 ， 低 孔低 渗 油 气 层 产 能 得 到 了极 大提 高 。随 后 ， 在 西 湖 凹 陷多 口探 井 中进 行 了压 裂测 试 ， 均 取得 了一 定 的效果 。
ｍ。 ／ ｍｉ ｎ下 的压裂 缝 高 为 ４ ４ ｍ； 若 将 施 工 排 量 提 高
低渗油藏压裂技术研究与应用
低渗油藏压裂技术研究与应用一、低渗油藏概述低渗油藏是指渗透率小于1mD（1毫达西）的油藏，通常被认为是非常难以开采和开发的类型，因为油和天然气在渗透率较低的地层中难以流动。
低渗油藏的开发需要特殊的技术和方法，这也是科技进步不断带来的新挑战之一。
二、压裂技术概述压裂技术是一种利用高压将液态流体喷射到井口以达到裂缝形成的作用。
通过高压向地层岩石注入水、液化石油气或压实空气等流体，将地层岩石产生裂缝，从而使油和天然气得以流动。
压裂技术不仅应用于陆地和近海油气藏的开采，也广泛应用于煤层气开采。
三、低渗油藏压裂技术研究1. 压裂液配方研究低渗油藏与高渗油藏的最大区别在于，由于低渗油藏的渗透率非常低，因此需要使用低粘度的压裂液才能够充分渗透进入岩石中，并形成裂缝。
此外，还需要使用一些添加剂来提高压裂液在岩石中的效率，从而提高压裂效果。
例如，聚合物添加剂可以增加压裂液的黏度，提高在地层中的分散度，从而让压裂液更容易渗透进入岩石。
2. 井技术参数研究压裂技术需要精细的操作和调节，包括注入压力、注入速度和注入量等井技术参数的控制。
这些参数的调节非常重要，因为不同的压裂条件会导致不同的压缩力和破裂情况，从而影响产油率和破裂宽度等指标。
为了获得最佳的压裂效果，需要进行大量的研究和实验，以优化井技术参数的调节。
3. 岩石力学特性研究在进行压裂操作前，需要先对地层进行详细的岩石力学特性研究，以了解地层的破裂特性和裂缝的形成情况。
构建地层模型和岩石力学特性模型，可以帮助确定最佳的井技术参数，以获得最佳的压裂效果。
四、低渗油藏压裂技术应用压裂技术在低渗油藏中的应用成效显著。
当合适的压裂技术被应用时，生物源压裂剂能够适应各种岩性，同时对环境也更友善。
经过压裂后，通过水流的作用，地下棕色能够产出更多的油气。
压裂在审计和优化岩石性质上扮演了重要角色。
不同的压裂技术可以影响压缩率和裂缝宽度，从而达到最佳的采收率。
五、结论总之，低渗油藏是一个重要的资源开发领域，需要利用先进的技术和方法进行开发。
特殊储层压裂技术 - 副本
述
连续油管压裂作业程序
概
连续油管多级分压
☆连续油管压裂 ③第一个射孔层压裂 完成后，上提井下组合工
述
具至上面临近的目标层进
行射孔、卡封、压裂。 ④如此反复进行，一
次施工可压裂多个层位。
连续油管压裂作业程序
概
述
连续油管多级分压
☆应用情况 “ 准时射孔”技术在美国致密砂岩储层小直径套管 （ф114.3mm和ф127.0mm ）压裂、酸化改造中应用了25井 次；储层最大深度4389.12m；最高温度160℃；地面压力 63MPa；单井最高层数达到了14层。 “连续油管”压裂技术在139.7mm套管中应用了4井次，20 多个层位；储层最大深度3290m；最高温度140℃；地面压力 50MPa；单井最高层数达到了6层。
薄层压裂应适当控制施工排量。
应用中、低粘度压裂液。
同时使用漂浮式与重质沉降式转向剂可控 制裂缝向上、向下延伸。
转 向 剂
概
1.4压裂选井、选层技术 （1）基本原则
◆有足够的地层压力；
述
◆储层具备一定的含油气饱和度，并在纵向上有一定的有效厚度，平面上有一 定的可控制含油气面积； ◆地层系数（Kh—储层有效渗透率与有效厚度的乘积）适宜。国外在低渗气藏 的压裂改造中提出Kh应在0.15×10-3um2.m以上； ◆经地层测试确认储层表皮系数较大，造成严重污染堵塞的油气藏；
优化支撑缝长
优化泵 注程序
建立IPR曲线
施工费用
累计产量
净现值
重复计算，确 定最优化的支 撑裂缝长度
概
1.5压裂优化设计 （5）压裂设计优化目标
述
预测不同缝长和导流 能力所获得累积产量。
确定不同缝长和 导流能力所需施工规 模与施工成本。
低渗透油气藏水力压裂工艺技术
第8页/共122页
第一代压裂(1940’-1970’)：小型压裂 加砂量较小，在10m3左右，主要是解除近井地带污染 第二代压裂(1970’-1980’)：中型压裂 加砂量迅速增加，主要是增加地层深部油流通道， 提高低渗透油层导流能力第三代压裂(1980’-1990’)：端部脱砂压裂 将压裂增产措施应用到中、高渗储层，双倍缝宽，主要是大幅度提高储 层导流能力第四代压裂(1990’- )：大型压裂、开发压裂 将压裂作为一种开发方式，从油藏系统出发，应用压裂技术
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6.岩石力学参数
岩心三轴力学参数测试压裂施工压力资料分析DSI测井
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动静态杨氏模量对比
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断裂韧性的测量与预测
岩石断裂韧性是描述裂尖附近的应力场的参数，是应力奇异性的度量。断裂韧性是载荷参数(如缝中压力，原地应力)和岩体参数(如裂缝尺寸)的函数它可以提供裂缝扩展的判据。但是，长期以来，由于测试手段和理论研究的局限，在水力压裂设计中往往只能给出断裂韧性的经验估计。 过建立内压式岩石断裂韧性试验，测量不同围压、不同岩性岩石的断裂韧性，建立了基于声波测井资料的岩石断裂韧性解释模型。
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为了保证岩样加工的精度，专门开发了岩石断裂韧性测试岩样加工装置。
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建立了利用测井资料预测岩石断裂韧性的理论模型，从而使断裂韧性的预测走向实用化
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模拟地层条件下，地层岩石断裂韧性与应力变化规律研究，建立了地层断裂韧性与有效应力的线性方程,并考察了其对裂缝形状的影响。
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压裂液配制的可操作性
现场配制要求：配制简单，易于操作，配液时间短，劳动强度低，工作时效高；性能可控，便于现场及时调整。经济因素要求：成本低，经济易行；货源广，易于准备。
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“开发压裂技术” 思路
长庆ZJ60井区开发压裂效果
试验区情况：
压裂是提高单井产量的关键技术，特别是 对于低渗、特低渗油气藏的开发更具有重要的 意义。在开发实践中将压裂作为系统工程整体 优化研究，从储层地质评价到压后评估形成了 适应不同油藏类型、不同层系的压裂液、压裂 配套工艺、优化设计与评价、现场施工技术与 HSE保证等体系，从以单井为对象发展到以区块 和油藏为对象，不断提升压裂技术水平和实施 效果，将会取得更加经济的效果。
国外新的压裂优化设计技术
压裂优化设计的新标准，即以通过增加井的采 油指数的压裂优化设计。
引进了无因次支撑剂系数， 它的定义是裂缝渗透率与地 层渗透率比值的2倍与支撑裂 缝带的支撑剂体积与油藏的 泄油体积比值的乘积。
N 2k V f 2 wing , propped kV reservoir
Pemex勘探和生产公司（Pemex Exploration & Production(PEMEX)）在开发墨西哥的Arcabuz-Culebra低 渗气藏时，与美国天然气研究院(GRI)、GeoMechanics 国 际公司、Pinnacle技术公司、Brabagan & Associates公 司相结合，采用油藏工程研究、地质力学研究与压裂工艺 技术（包括水力裂缝诊断技术）相结合技术路线，来优化 井网方式、井网密度和水力压裂优化设计，以提高低渗油 气藏的总体开发效果。
无因次导流能力, CD
无 因 次 产 能 指 数 , J
低渗
中渗
prop
由该优化设计理论得出一下结论：
压裂井的动态主要由压裂规 模确定；表征压裂规模的最好的 单一变量是无因次支撑剂系数； 通过优化无因次支撑剂系数就可 以确定最大的采油指数。
例：低渗透油气藏开发压裂技术
低渗、特低渗透油藏的改造技术发展方向是油藏工程与 压裂工艺技术进一步相结合---开发压裂技术
压裂优化设计各因素关联示意
地质评价技术
压裂液支撑剂优化
射孔技术
岩石参数及地应力测试
压裂、改造管串
开发井网与目标
优化压裂技术
储层保护技术
测试压裂及缝高控制技术
压后排液技术 改造工艺技术 压后评估技术
参数优化设计技术
压裂酸化优化设计软件
Dowell
FracproPT
多级注入—闭合酸化 CO2泡沫压裂 FracCADE
●机理：是在整体压裂技术上的进一步发展与完善。在 确定布井方案将人工裂缝长度、方位与井网密度、井距、 排距等参数进行优化，以期达到提高产量及开发效果的 目的。 ●研究内容：以油藏工程、压裂裂缝系统、参数优化设 计与压裂液系统优化设计研究等三项主体技术为主。 ●技术体系组成：油藏描述、地应力研究、考虑裂缝方 位条件下的井网优化、大型压裂设计优化、现场实施、 压后评估等。
（三）、射孔技术
1、射孔参数确定 ●首先根据地层地质条件、开发需求和压裂改
造工艺的需要确定射孔位置、射孔井段。
●要考虑到钻井过程的伤害范围，确定采用的 弹型与技术。 ●根据压裂参数，尤其是排量来确定射孔密度 与孔数。
射孔工艺技术：
●深穿透射孔技术 ●水力喷射射孔技术
●负压射孔技术
●超正压射孔技术 ●定向射孔技术 ●增能射孔技术等
●目标井层的电性特征、小层分布、油水关系、非均质 性以及试井等测试解释资料等。
２.选井选层
在地质研究与分析的前提下，开展选井选层工作。对于 低渗、特低渗储层新井投产措施，原则上均需进行改造。
●按地质方案确定主力产层和非主力产层； ●按压力系统、地应力大小、物性差异、隔层分布、流
体性质和油水关系等进行作业层段划分； 对于老井重复改造，除要考虑上述因素外，还有：
●改造历史、井筒状况； ●产量下降原因、与水井或水线推进方向的关系（开发
动态分析）等。
（二）、压裂优化设计
压裂优化设计发展历程 单井——井组——整体——开发压裂设计 经验——图板——计算机模拟 二维——拟三维——全三维 总体来讲，压裂设计是一个从点到面过程，也是一个 从实践到理论，再从理论到实践不断循环的过程。一个好 的压裂设计，必需建立在对压前、压后评估和各相关要因 分析的基础上。
低渗储层压裂改造
压裂改造技术： • 目标：实现经济增产； • 基础：储层； • 核心：人工裂缝系统； • 手段：工艺技术、材料和装备。
（一）、压裂地质分析与选井选层
１、地质分析的重点： 宏观方面应分析
●沉积、构造、岩性特征，岩矿成份，地层压力系统与 驱动类型；
●区域上储层孔、渗、饱特征，地应力大小、方位与原 始微裂缝发育状况； ●流体性质、边底水分布及储层的敏感性等。 微观方面应研究