水平井压裂工艺技术共41页文档
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水平井分段压裂技术
47 49
44 46
41 43
38 40
35 37
32 34
29 31
26 28
22 25
喷枪结构及滑套材质——硬质合金
销钉剪切力提高
一、水力喷射分段压裂技术
现场施工情况：
油管排量2.6-3.4 m3/min，套管排量0.5-1.0 m3/min，油管压力40-50MPa， 套管压力12-20MPa 单枪最大过砂量45m3，8层共加砂340m3，使用原胶液2800m3 东平2井: 单段（6×Φ6.0mm喷嘴）过砂量55+2＝57 m3 最后压了8段，其中第3段和第7段地层亏空严重，没压成。
• 随排量的增大，喷嘴压损急剧增加；
• 喷嘴直径的增大，喷嘴压损降低。
一、水力喷射分段压裂技术
6、围压对喷射压力的影响
• 随着围压的增大，喷射产生的附加压差减小； • 喷射后在很短距离内压力趋于稳定。
一、水力喷射分段压裂技术
7、不同射流速度对不同岩样穿透时间的影响
35 30 25 20 15 10 5 0 100 1:1水泥石 1：2水泥石 1:3水泥石 砂岩 灰岩
时间,min
磨料类型对喷射效果的影响
• 磨料硬度增加，喷射深度增加，但是影响幅度相对较小。
一、水力喷射分段压裂技术
10、 水力喷射射孔参数优化
最优喷嘴压降：28~35MPa 磨料粒度选择：20~40目石英砂
最优磨料体积浓度：6~8%
最优喷砂射孔时间：10~15min
一、水力喷射分段压裂技术
水平分段压裂技术
提 纲
一、水力喷
四、管外封隔器+投球滑套分段压裂技术
一、水力喷射分段压裂技术
水力喷射分段压裂是射孔、压裂、隔离一体化增产措施
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
添加标题
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添加标题
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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
水平井分段压裂技术
二、水平井分段压裂配套技术
压裂工具性能参数 封隔器参数
名称 上封隔 器 下封隔 器
工作 工作 最大 压差 温度 外径 （Mpa） （℃） （mm）
60 150 108
最小 内径 （mm）
45
长度 （mm）
1645
58
150
90
25
2090
二、水平井分段压裂配套技术
水力锚参数
喷砂器参数
最大外径 （mm） 114
1940
切H6-15井眼轨迹
1950
井眼轨迹
1960
封隔器 裂缝 出水点
1970
1980
1990
2000 2002.11
2049.43
2097.09
2144.91
2192.03
2249.46
2297.57
2344.7
2392.97
2440.1
2488.6
切H6-15井眼轨迹
三、现场应用
工具位置：
工具名称 位置（m）
悬挂封隔器 1 坐封释放工具 对接密封工具 2 3 4 5 6 7 8 裸眼封隔器 扶正器 投球滑套（1-7级） 压差滑套 单向阀 引 低 密 球 水 力 锚
二、水平井分段压裂配套技术
特点：
1）裸眼封隔器扩张比大，工具刚性好，通过能力强，对井径适应能力强。
2）滑套具有止回功能；投送球密度小、强度高、易返出。
三、现场应用
封隔器隔离连续分段压裂技术应用
XP1井射孔数据
油层深度 m
2097.8-2134.1
厚度 m
36.3 54.0 30.5 48.0 20.1
射孔段 m
2108.0-2112.0 2286.0-2290.0 2416.0-2420.0 2568.0-2572.0 2635.0-2639.0
水平井压裂改造工艺技术
（1）井筒方位的设计：与最小主应力方向一致或呈一定夹角； （2）支撑裂缝半长：根据最大净现值计算结果而定； （3）无因次导流能力：大于等于50
九、裂缝参数的优化设计
八、TAP阀分段压裂
2、技术特点 （1）分段压裂级数多，可实现“无限制”级数压裂； （2）可实现对TAP阀的开关，进行选择性生产； （3）“光套管”注入，管路摩阻较低； （4）无需进行射孔作业； （5）在管柱下入前需要确定改造段位置； （6）现场需进行连续油管带压作业，对设备要求较高。
）
Φ31.8mm）
额定拉力
解封拉力 温度范围 工作介质
340kN
270kN
113kN
25kN
≤130℃
非腐蚀性流体
某机械隔离工具管柱结构图
四、封隔器、桥塞分段压裂
2、技术特点 （1）分段压裂更加准确、可靠； （2）要求工具稳定性好； （3）需进行多次冲砂、起下管柱作业，施工周期较长。
油管 侧通滑套
水平井压裂改造工艺技 术
2021年7月17日星期六
汇报提纲
一、前言 二、限流法分段压裂 三、液体胶塞分段压裂 四、封隔器、桥塞分段压裂 五、连续上提封隔器卡封压裂 六、裸眼封隔器分段压裂 七、水力喷射分段压裂 八、TAP阀分段压裂 九、裂缝参数的优化设计
一、前 言
一、前 言
1、水平井的技术优势
五、连续上提封隔器卡封压裂
1、工艺原理 该工艺是以封隔器工具为载体，通过封隔器在各射孔段间产生压力遮
挡，对某一射孔段进行压裂改造；施工结束后，将管柱上提至下一射孔段 ，重新坐封封隔器，进行下一段的压裂改造，完成改造后，起出压裂管柱 ，实现各层段之间的连通。
连续上提封隔器卡封压裂工艺原理示意图
1、射孔 2、下入封隔器 3、坐封封隔器 4、压裂第1段 5、解封封隔器 6、上提压裂管柱 7、坐封封隔器 8、压裂第2段 9、换生产管柱，投产
九、裂缝参数的优化设计
八、TAP阀分段压裂
2、技术特点 （1）分段压裂级数多，可实现“无限制”级数压裂； （2）可实现对TAP阀的开关，进行选择性生产； （3）“光套管”注入，管路摩阻较低； （4）无需进行射孔作业； （5）在管柱下入前需要确定改造段位置； （6）现场需进行连续油管带压作业，对设备要求较高。
）
Φ31.8mm）
额定拉力
解封拉力 温度范围 工作介质
340kN
270kN
113kN
25kN
≤130℃
非腐蚀性流体
某机械隔离工具管柱结构图
四、封隔器、桥塞分段压裂
2、技术特点 （1）分段压裂更加准确、可靠； （2）要求工具稳定性好； （3）需进行多次冲砂、起下管柱作业，施工周期较长。
油管 侧通滑套
水平井压裂改造工艺技 术
2021年7月17日星期六
汇报提纲
一、前言 二、限流法分段压裂 三、液体胶塞分段压裂 四、封隔器、桥塞分段压裂 五、连续上提封隔器卡封压裂 六、裸眼封隔器分段压裂 七、水力喷射分段压裂 八、TAP阀分段压裂 九、裂缝参数的优化设计
一、前 言
一、前 言
1、水平井的技术优势
五、连续上提封隔器卡封压裂
1、工艺原理 该工艺是以封隔器工具为载体，通过封隔器在各射孔段间产生压力遮
挡，对某一射孔段进行压裂改造；施工结束后，将管柱上提至下一射孔段 ，重新坐封封隔器，进行下一段的压裂改造，完成改造后，起出压裂管柱 ，实现各层段之间的连通。
连续上提封隔器卡封压裂工艺原理示意图
1、射孔 2、下入封隔器 3、坐封封隔器 4、压裂第1段 5、解封封隔器 6、上提压裂管柱 7、坐封封隔器 8、压裂第2段 9、换生产管柱，投产
水平井体积压裂工艺
关键技术3：喷砂压裂优化、控制方法、操作规程及风险预案
优化排量、磨料浓度等六项施工参数，实现有效射孔 优化射速、环空压力等施工参数，实现储层有效改造
“十二五”随着连续油管规模应用，在八厂、九厂开展了扩 张式底封环空加砂压裂探索试验，评价工艺适用性
扩张式底封环空加砂压裂现场试验井数统计
序 号 1 井号 肇66-平40 深度 （m） 物性 （mD） 温度 （℃） 施工 段数 9 1400 8-10 60 液量 （m3） 4100 加砂 （m3） 235 油管压力 (MPa) 42 套管压力 (MPa) 26 胶筒残余变 形率（%） 4.5
压裂管柱整体室内模拟井稳定性能检验
随机抽取2批次加工的新型Y211封隔器、平衡阀等工 具，组成2趟管柱，在试验井进行压裂管柱整体性试验，锚定、 坐封、解封成功率100%
试验井模拟试验数据表
试验 井号 1# 4# 管柱 序号 1 承压 （MPa） 20 坐封解封 次数 10 卡瓦 磨损 无 胶筒残余变形率 （% ） 1.1 备注 管柱累计下入 200m 管柱累计下入 4000m
水平井体积压裂工具国产化攻关进 展及下步规模应用工作安排
大庆油田采油工程研究院 二〇一六年二月
汇 报 内 容
一、连续油管水力喷射环空加砂压裂工艺 二、水力喷射油管加砂压裂工艺 三、复合桥塞压裂工艺 四、套管固井压力平衡滑套分段压裂工艺
近年来，大庆油田应用水平井体积压 裂工艺，取得了致密油气领域的突破，但国外 工具及技术服务费用高，制约了应用规模和效
设计指标：耐温120℃、承压70MPa指标，施工排量设计8m3/min，
单趟管柱压裂10段 现场成功验证指标：最高耐温90℃、最高承压50MPa，最大排量 6m3/min，单趟管柱压裂8段，单个工作日（8小时）完成5段（主 要受其它协同工作条件限制），完成设计指标余地较大
水平井分段压裂技术
混合管直径 靶件渗透率
一、水力喷射分段压裂技术
喷嘴压降(MPa)
5、喷嘴压损与排量关系
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
Φ=5mm Φ=6mm Φ=6.35mm Φ=5.5mm
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
喷嘴排量(m3/min)
0.6
0.7
0.8
• 随排量的增大，喷嘴压损急剧增加； • 喷嘴直径的增大，喷嘴压损降低。
26 22
钢球
55 49 46 43 40 37
34
31
28 25
➢喷枪结构及滑套材质——硬质合金 ➢销钉剪切力提高
一、水力喷射分段压裂技术
现场施工情况：
➢油管排量2.6-3.4 m3/min，套管排量0.5-1.0 m3/min，油管压力40-50MPa， 套管压力12-20MPa ➢单枪最大过砂量45m3，8层共加砂340m3，使用原胶液2800m3 ➢ 东平2井: 单段（6×Φ6.0mm喷嘴）过砂量55+2＝57 m3 ➢最后压了8段，其中第3段和第7段地层亏空严重，没压成。
井斜，°
83.2 81.9 83.1 81.6 81.5 82.3 81.9 82.7 82.6 75.2
狗腿度， °/25m
0.76 1.66 2.6 2.65 1.29 0.77 0.9 3.27 3.77 1.38
套管接箍数据，m
2364.11 2353.38 2139.08 2128.17 2106.58 2095.76 2019.32 2008.5 1997.59 1987.0 1965.25 1954.44 1932.6 1922.67 1824.54 1813.52 1792.07 1781.05 1693.54 1682.53
水平井压裂技术
钢级 套 管 检 查
P110 P110 P110 P110 P110
尺寸( 尺寸(mm) )
177.8 177.8 177.8 177.8 177.8
壁厚( ) 壁厚(m)
10.36 10.36 10.36 10.36 10.36
长度( ) 下深( ) 长度(m) 下深(m)
11.24 11.16 11.05 11.15 11.07 3402.90 3391.66 3380.50 3369.45 3358.30
连续油管喷射、 连续油管喷射、环空压裂
1、加砂段数不受井眼大小的限制 ； 、 2、施工深度受到连续油管长度的限制 ； 、 3、施工时间较长 ，前段施工后需要经过较长时间才能防喷排液， 、 前段施工后需要经过较长时间才能防喷排液， 影响施工效果 ； 4、对于压力相对较高的气井，井控比较困难，施工控制较困难 。 、对于压力相对较高的气井，井控比较困难，
苏里格水平采用的井压裂技术
机械桥塞分段压裂 ——斯伦贝谢 斯伦贝谢
1、套管固井完井的水平井，工艺的施工周期也比较长； 、套管固井完井的水平井，工艺的施工周期也比较长； 2、需要采用辅助设备连续油管射孔； 、需要采用辅助设备连续油管射孔； 3、连续油管长度限制对于超长井的实施不利 、
苏里格水平采用的井压裂技术
井深（ ） 井深（m）
3362.29
井斜（ ） 井斜（deg）
27.47 28.34 28.92 29.79 30.65
狗腿度（ 狗腿度（deg/30m） ）
3.849 2.774 2.6 2.787 3.525
井 眼 检 查
3371.82 3380.50 3390.23 3400.50
裸眼封隔器完井压裂技术
单位 完工井数 效果 西南油气 田 9 长庆油田 8 长城钻探 20 川庆钻探 6 渤海钻探 5
P110 P110 P110 P110 P110
尺寸( 尺寸(mm) )
177.8 177.8 177.8 177.8 177.8
壁厚( ) 壁厚(m)
10.36 10.36 10.36 10.36 10.36
长度( ) 下深( ) 长度(m) 下深(m)
11.24 11.16 11.05 11.15 11.07 3402.90 3391.66 3380.50 3369.45 3358.30
连续油管喷射、 连续油管喷射、环空压裂
1、加砂段数不受井眼大小的限制 ； 、 2、施工深度受到连续油管长度的限制 ； 、 3、施工时间较长 ，前段施工后需要经过较长时间才能防喷排液， 、 前段施工后需要经过较长时间才能防喷排液， 影响施工效果 ； 4、对于压力相对较高的气井，井控比较困难，施工控制较困难 。 、对于压力相对较高的气井，井控比较困难，
苏里格水平采用的井压裂技术
机械桥塞分段压裂 ——斯伦贝谢 斯伦贝谢
1、套管固井完井的水平井，工艺的施工周期也比较长； 、套管固井完井的水平井，工艺的施工周期也比较长； 2、需要采用辅助设备连续油管射孔； 、需要采用辅助设备连续油管射孔； 3、连续油管长度限制对于超长井的实施不利 、
苏里格水平采用的井压裂技术
井深（ ） 井深（m）
3362.29
井斜（ ） 井斜（deg）
27.47 28.34 28.92 29.79 30.65
狗腿度（ 狗腿度（deg/30m） ）
3.849 2.774 2.6 2.787 3.525
井 眼 检 查
3371.82 3380.50 3390.23 3400.50
裸眼封隔器完井压裂技术
单位 完工井数 效果 西南油气 田 9 长庆油田 8 长城钻探 20 川庆钻探 6 渤海钻探 5
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
41
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
水平井压裂工艺技术
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯