水平井压裂工艺现状及发展趋势_曾凡辉
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望随着页岩气的广泛开采和开发，水平井压裂技术作为其中非常重要的一环，也得到了广泛的应用。
水平井压裂工艺技术是指在水平井中采用射孔和流体压裂技术，将固体颗粒、流体或者气体等媒介推动到井壁中断层裂缝中，从而形成足够宽阔的裂缝，进而实现岩石破裂和油气的产生与流动。
本文将对水平井压裂工艺技术现状及展望进行探讨。
一、现状分析当前，水平井压裂技术在页岩气开采中发挥了非常重要的作用。
该技术成功应用于美国、加拿大、阿根廷、中国等多个国家，对于页岩气这一大众能源的储备和利用发挥了积极的促进作用。
同时，在页岩气储层中，水平井压裂技术可实现留存厚度及生产能力的最大化，增加有效井段长度，提高井产量和储量。
目前，水平井压裂技术已经经过长期的研究和发展，其技术不断成熟。
随着水平井和压裂技术的不断发展，水平井产量逐年提升，压裂效率也在不断提高。
在压裂流体方面，传统液体压裂主要采用水作为压裂流体，而现在则在传统基础上，加入了一些化学材料，如界面活性剂、纳米粒子和纤维素醚等，可增加压裂液黏度、强度和粘度，提升压裂效果。
同时，由于水平井的特殊性，对于井间距、压裂剂质量、井间压力和应力等参数的控制非常重要，可以通过数值模拟和数据采集等方式来实现。
此外，在压裂设备方面，目前主要采用液压式压裂设备和电动式压裂设备。
其中，电动式压裂设备可以实现更高的精准度和更好的自动化控制，被广泛应用在沙漠、高海拔、深海和环保等特殊领域。
二、展望随着页岩气开采的日益繁荣，水平井压裂技术的发展也面临着新的挑战与机遇。
未来，水平井压裂技术将继续发展和创新，主要表现在以下几个方面：1.新材料的研发与应用随着液体压裂越来越广泛应用，其固液混合物的粘弹性、破裂力和破坏能力将成为技术发展中的瓶颈。
为此，需要研发出高效可靠的增压剂、润滑剂和减阻剂。
此外，还需要探索利用纳米材料、超级材料等新型材料，改善压裂流体的防止泄漏、减少对环境的负面影响的特性。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种提高油气井产能的重要方法，它通过在井筒内注入大量高压液体，在地层中形成裂缝，增加油气井与油层的接触面积，从而提高产能。
本文将介绍水平井压裂工艺技术的现状及展望。
目前，水平井压裂工艺技术已经取得了一定的研究成果，并在工业生产中得到了广泛应用。
主要包括以下几个方面：水平井压裂工艺技术已经形成了一套完整的理论体系。
研究者通过实验和数值模拟，深入研究了水平井压裂过程中的流体力学特性、压裂裂缝形成与演化机理等关键问题，对工艺参数的选择和优化提供了理论依据。
水平井压裂工艺技术已经形成了一套成熟的操作流程。
通常包括井筒完钻和钻井液清洗、套管固井、水平段入井和固定、作业液的选择和配比、压裂参数的确定和控制等环节。
这些操作流程经过长期实践验证，已经具有较高的可靠性和适用性。
水平井压裂工艺技术已经形成了一套完善的设备体系。
包括压裂液体制备、压裂泵车、压裂监测设备、压裂布局工具等。
这些设备不仅能够满足水平井压裂的需要，还能够进行远程监控和数据处理，提高了施工效率和控制精度。
水平井压裂工艺技术还面临一些挑战和问题。
首先是高成本和高风险。
水平井压裂过程中需要使用大量的化学品和能源，施工风险较大，一旦出现问题会造成较大的经济损失。
其次是环境污染问题。
压裂液中的化学物质和地下水的交互作用可能导致地下水污染，对生态环境造成危害。
再次是产能退化问题。
水平井压裂后，在一定时间内产能会有所增加，但随着时间的推移，裂缝会逐渐封闭，产能也会逐渐下降。
展望未来，水平井压裂工艺技术仍然有很大的发展空间。
一方面，可以进一步优化工艺参数和操作流程，提高工艺的稳定性和可控性，降低成本和风险。
可以开展更深入的研究，探索新的压裂技术和方法。
可以研究新型压裂液体的配方和制备，开发更高效的压裂泵车和监测设备，探索新的压裂布局方式，用于更多类型的地质条件和油藏类型。
还可以加强环境保护意识，研究环境友好型压裂液体的应用，减少对地下水的污染。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂技术是一种用于增加地下油气储层产能的有效工艺，已经被广泛应用于油气勘探与开采领域。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状进行综述，并展望其未来发展趋势。
1. 技术原理：水平井压裂技术是通过在油气储层中钻探一根水平井管，然后通过高压液体将压裂剂注入井孔中，从而形成裂缝网络，增加储层的渗透率，促进油气的流动。
2. 应用领域：水平井压裂技术主要应用于非常规油气储层的开发，如页岩气、页岩油和煤层气等。
水平井压裂技术也被应用于传统油气田的增产。
3. 技术难点：水平井压裂技术面临的主要难题包括压裂剂的选择、裂缝网络的设计和优化、裂缝扩展和稳定性等。
目前，针对这些问题已经有了一些解决方案，但仍需进一步研究改进。
4. 技术发展：水平井压裂技术自20世纪80年代开始应用于油气勘探与开采，经过几十年的发展，已经取得了显著的成果。
特别是在美国，在页岩气开发中取得了巨大的成功，成为美国能源革命的关键技术之一。
1. 提高效率：目前，水平井压裂技术在工艺效率上仍有提升空间。
未来，可以通过改进压裂剂的性能，优化裂缝网络设计和优化压裂参数等措施，提高压裂效果，提高产能和采收率。
2. 精细化设计：由于地下油气储层的复杂性，水平井压裂技术还面临着很多挑战。
未来，可以通过引入计算模拟、导向钻井等先进技术，精细化设计水平井和压裂工艺，提高压裂效果和经济效益。
3. 环境友好化：在水平井压裂过程中，压裂液中的化学物质可能对地下环境造成一定的影响。
未来，可以通过研究和应用环境友好的压裂剂，减少对环境的影响，并开展相关环境保护技术的研究。
4. 多学科融合：水平井压裂技术是一个涉及地质学、工程学、化学等多学科的综合技术。
未来，需要进一步加强不同学科之间的交流与合作，共同推动水平井压裂技术的发展。
水平井压裂技术是一项广泛应用于油气勘探与开采领域的有效工艺。
虽然在技术原理和应用领域上已经有了明确的进展，但仍面临一些技术难点。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术是一种常用于增加油气井产能的工艺，它通过在水平井段注入高压液体，破裂储层，扩大储层渗透性，从而提高油气井的产能。
水平井压裂工艺技术在近几十年中取得了显著的发展，但仍然存在一些挑战和改进的空间。
1. 压裂液体的研究：压裂液体是水平井压裂中的关键因素，目前常用的压裂液体包括水基、油基和液体类等，它们各有优缺点。
未来的发展方向是研发出更环保、高效的压裂液体，减少对环境的污染，并提高施工效率。
2. 压裂剂的研究：压裂剂是压裂液中能够产生并维持破裂缝的固体颗粒。
目前常用的压裂剂有石英砂、陶瓷颗粒等，但它们存在流动性差、易堵塞缝道等问题。
未来的发展方向是研发出具有良好流动性和高强度的压裂剂，以提高压裂缝的持续性。
3. 压裂设计的优化：水平井压裂设计是决定压裂效果的关键因素之一。
目前常用的优化方法有试井资料分析、数值模拟等，但这些方法在实际应用中存在一定的局限性。
未来的发展方向是进一步完善水平井压裂设计方法，提高压裂效果和经济效益。
4. 压裂监测技术的发展：压裂监测技术是评估水平井压裂效果和优化压裂设计的重要手段。
目前常用的监测方法有地震勘探、压力监测等，但这些方法存在成本高、实时性差等问题。
未来的发展方向是研发出成本低、实时性强的压裂监测技术，以便更好地评估和优化水平井压裂效果。
水平井压裂工艺技术在油气井增产领域具有广阔的应用前景。
未来的发展方向是通过优化压裂液体、压裂剂和施工设计等，提高水平井压裂效果，降低成本，减少环境污染，并通过先进的监测技术实时评估和优化压裂效果，以达到更高的油气井产能和经济效益。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种重要的增产技术，对于开发和利用低渗透油气田具有重要意义。
目前，水平井压裂技术已经取得了较大的进展，在水平井的射孔、液体喷射、压裂液设计等方面进行了大量的研究和实践，取得了很好的效果。
水平井压裂工艺技术仍然存在一些问题和挑战，需要进一步的改进和创新。
水平井压裂技术的存在问题之一是压裂液的选择。
水平井的尺寸较小，对压裂液的流变性能和输送能力要求较高。
目前，常用的压裂液有水基液、油基液和乳化液三种，但每种压裂液都存在一定的问题。
水基液的使用比较广泛，但在超低渗透和致密油气田中，其使用效果有限，易造成返排水问题。
油基液具有较好的抗返排能力，但是成本较高，不易实际应用。
乳化液是一种新型的压裂液，具有较好的适应性和流变性能，在一定程度上可以解决水基液和油基液的一些问题，但其应用还需要进一步研究和验证。
水平井压裂技术在射孔方面也存在一些问题。
传统的射孔技术在水平井中难以实施，常常会出现射孔孔洞不稳定或者射孔精度不高的情况。
需要研究和开发适用于水平井的新型射孔技术，以提高射孔效果和井筒稳定性。
水平井压裂技术在压裂液喷射和控制方面也存在一些挑战。
由于水平井井壁与地层接触面积大，压裂液在地层中的分布和控制较为困难，容易造成不均匀压裂和失效区域的产生。
需要研究和改进液体喷射技术和井筒保护技术，以提高压裂工艺的效果和可控性。
展望未来，水平井压裂工艺技术可以从以下几个方面进行改进和创新。
可以研究和开发更加适应低渗透油气田的新型压裂液，提高压裂效果和经济性。
可以进行水平井射孔技术的研究，开发适用于水平井的高精度射孔工具和技术。
可以研究和改进液体喷射和控制技术，提高压裂液在地层中的分布和控制能力。
可以研究和开发更加智能化和自动化的水平井压裂工艺技术，提高工艺的可控性和稳定性。
水平井压裂工艺技术在油气田开发中具有重要的作用和潜力。
虽然目前存在一些问题和挑战，但通过改进和创新，相信水平井压裂工艺技术在未来的发展中会取得更好的效果，并为低渗透油气田的开发和利用提供更好的技术支持。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种在油气开采过程中常用的增产技术。
随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术得到了广泛的应用和发展。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状及展望作一详细的介绍。
1. 水平井压裂技术的起源水平井压裂技术起源于美国，上世纪90年代在美国的油气田开采中开始得到广泛应用。
通过对水平井进行定向钻井和高压液体介质的注入，从而将岩层进行压裂，增加了裂缝的面积和导流能力，提高了油气的产量。
2. 水平井压裂技术的应用水平井压裂技术在油田和气田的开发中得到了广泛的应用。
通过这一技术，能够有效地开采低渗透储层、致密砂岩和页岩气等非常规油气资源，提高了油气田的开采效率和产量。
3. 水平井压裂技术的发展随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术的研究和发展也日益受到重视。
在技术方面，水平井的水平段长度和井眼直径越来越大，压裂技术也更加精细化和智能化；在装备方面，钻井设备和压裂设备也在不断更新和完善，提高了作业的效率和安全性。
4. 水平井压裂技术的问题水平井压裂技术在应用过程中也存在一些问题。
压裂液回收、裂缝控制、产能持续性等问题，需要在技术上不断攻关和改进。
二、水平井压裂工艺技术展望1. 技术的智能化和精细化未来，水平井压裂技术将朝着智能化和精细化的方向发展。
通过引入先进的传感技术和互联网技术，实现作业过程的实时监测和智能控制，提高作业的精准度和安全性。
2. 环保技术的研发和应用水平井压裂过程中产生的废水和废液对环境造成了一定的影响，未来需要加大对环保技术的研发和应用力度，实现压裂液的高效回收和再利用，降低对环境的影响。
3. 产能持续性技术的研究和应用水平井压裂工艺技术在增加了产能的也存在一定程度上的产能持续性问题。
未来需要加大对产能持续性技术的研究和应用，延长油气田的有效生产期，降低油气田的衰竭速度。
4. 新材料和新技术的推广应用水平井压裂工艺技术的发展也离不开新材料和新技术的推广应用。
水平井分段压裂工艺技术现状及展望
水平井分段压裂工艺技术现状及展望1. 引言水平井分段压裂工艺技术是一种常用的石油勘探和开发技术，对提高油气勘探和开发的效率和效益具有重要意义。
本文将对水平井分段压裂工艺技术的现状及未来发展进行探讨。
2. 水平井分段压裂工艺技术现状水平井分段压裂工艺技术是利用高压泵将水泥、砂等混合物注入井眼，以增强孔隙岩石的固结状态，增加天然气开采效率的有效技术。
目前，该技术已经在中国石油、中海油等国内外大型石油公司得到广泛应用。
同时，随着技术的不断推进和优化，水平井分段压裂工艺技术在效率和可靠性方面也不断得到提升。
具体来说，当前水平井分段压裂工艺技术的主要特点包括以下几个方面：一是针对油气藏地质条件和井眼特征，开展针对性的工艺设计，力求最大限度地提高井眼处理效果。
二是采用先进的井下测量技术，能够快速准确地获取井眼的地层信息和控制井眼的贯穿能力，进一步提高压裂工作效率和成功率。
三是通过合理的措施，减少剩余油气的开采难度和成本，以有效保障勘探开发的可持续性发展。
3. 水平井分段压裂工艺技术展望未来，水平井分段压裂工艺技术将继续得到引进、推广和应用。
随着科技不断发展，水平井分段压裂工艺技术也将实现创新，包括以下几个方面：首先，将建立更加强大的软硬件基础设施，包括井下测量、设备监控等技术，借助系统化的数据采集和处理来实现更高效的地质勘探和油气开采。
其次，低碳经济、清洁能源的需求将推动水平井分段压裂工艺技术的不断优化和改进。
作为一项核心技术，水平井分段压裂工艺技术将不断拓展应用范围，支持更广泛的油气勘探和开发。
4. 结论总的来说，水平井分段压裂工艺技术作为一种发展日益成熟的油气勘探与开采技术，具有极其重要的应用前景。
近年来，在新技术、新工艺的推动下，水平井分段压裂工艺技术得到了迅速发展，同时面临前所未有的机遇与挑战。
因此，我们需要加强研究和开发，不断提高技术水平，探索解决当前发展过程中的难点与问题，以推动水平井分段压裂工艺技术健康快速发展。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种在油气开采中常用的技术手段，通过对水平井进行压裂处理，可以大大提高油气储量的开采效率。
随着油气开采技术的不断进步和完善，水平井压裂工艺技术也在不断发展和改进。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状及未来展望进行分析和探讨。
1.技术原理及发展历程水平井压裂是一种利用高压液体将岩石裂开，从而增加岩石孔隙中的油气渗透性的技术。
水平井压裂技术最早起源于20世纪40年代的美国，在60年代开始逐渐应用于石油开采中。
随着对水平井压裂技术的不断改进和完善，现代水平井压裂技术已经成熟，并在全球范围内被广泛应用。
2.技术分类及特点根据压裂液体的属性和使用情况，水平井压裂工艺技术可以分为液体压裂、气体压裂和混合压裂等多种类型。
液体压裂是最常见的一种，通过将高压液体注入井下，利用压力将岩石裂开，从而增加油气储量的产出。
而气体压裂则是利用高压气体将岩石裂开，混合压裂则是将液体和气体一同注入井下进行压裂处理。
水平井压裂工艺技术的特点主要包括提高油气产量、提高开采效率、缩短生产周期、减少环境影响等。
相比传统的垂直井开采技术，水平井压裂技术在油气开采中具有显著的优势。
3.应用情况及效果评估水平井压裂技术在世界范围内得到了广泛的应用，并取得了显著的成效。
特别是在北美地区，水平井压裂技术已经成为油气开采的主流技术手段。
通过对水平井进行压裂处理，可以大大增加油气产量，提高油气储量的开采效率。
国内也在不断推广和应用水平井压裂技术，特别是在页岩气开采方面取得了良好的效果。
通过水平井压裂技术，将页岩气中的油气提取出来，为我国能源资源的开发做出了重要贡献。
1.技术瓶颈及需进一步突破尽管水平井压裂技术在油气开采中取得了很大的成功，但在实际应用中也存在一些瓶颈和问题。
压裂液体对环境的影响、压裂后的油气产量衰减速度等问题，都需要进一步的技术突破和解决。
水平井压裂技术在开采成本和效益上也面临一些挑战，特别是在压裂液体的成本、井下设备的磨损和维护等方面。
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[收稿日期]2010 07 02[基金项目]国家油气重大专项(2008ZX05006 005 002)。
[作者简介]曾凡辉(1981 ),男,2004年大学毕业,博士,讲师,现主要从事压裂酸化理论与现场应用研究工作。
水平井压裂工艺现状及发展趋势曾凡辉 (西南石油大学地质资源与地质工程博士后科研流动站,四川成都610500)郭建春,苟 波 (西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500)袁 伟 (塔里木油田分公司开发事业部油藏工程部,新疆库尔勒841000)[摘要]水平井是薄、低渗透以及小储量边际油气藏开发的有效方式。
对于渗透率极低、渗流阻力大、连通性差的油气藏,往往压开多条裂缝来增加油气渗流能力。
水平井段跨度大,压裂时如何实现各段间的有效封隔,是保证水平井改造有效性需要考虑的重要方面。
广泛调研了国内外水平井现有压裂工艺,对限流法、封隔器分段、封隔器+滑套分段、水力喷射分段、不动管柱滑套式水力喷射分段压裂工艺的特点、适应性及关键问题进行了讨论,并列举了相关应用实例。
针对不同的水平井完井情况,推荐了相适应的分段压裂改造工艺,对以后水平井压裂改造工艺的选择具有借鉴意义。
[关键词]水平井;压裂;分段压裂;工艺现状;适应性[中图分类号]T E357 1[文献标识码]A [文章编号]1000 9752(2010)06 0294 05水平井在开发油气藏过程中具有泄油面积大、单井产量高、储量动用程度高等优点,它是薄储层、低渗透、稠油油气藏以及小储量边际油气藏的有效开发方式。
为了进一步提高开采效果,往往需要采取水力压裂工艺对水平井压裂形成多条裂缝增加油气井产量。
水平井分段压裂改造的难点在于水平段跨度大,为了实现各改造段间有效封隔,要求分段工具能够 下得去、封得住、取得出 。
为此,笔者广泛调研了目前各种水平井分段压裂改造的工艺现状,分析了各种工艺的优缺点,对分段工艺的发展进行了展望,对以后水平井分段压裂工艺的选择具有指导意义。
1 水平井压裂增产机理水平井压裂后的裂缝形态主要取决于水平井筒轴线方向与地层最大主应力方向的关系。
水平井压裂后裂缝形态主要有3种:水平井筒与最大主应力方向平行,形成纵向裂缝;水平井筒与最大主应力方向垂直,形成横向裂缝;水平井筒与最大主应力方向有一定的夹角,形成扭曲裂缝[1]。
水平井压裂的增产机理在于压裂改变了渗流模式:压裂前的径向流流线在井底高度集中,井底渗流阻力大;压裂后的流线平行于裂缝壁面,其渗流阻力相对小很多。
高渗透、裂缝性储层水平井压裂后形成纵向裂缝有利于提高改造效果,低渗透储层水平井压裂形成横向裂缝对改造有利[2]。
2 水平井压裂工艺现状为了充分利用水平井开发低渗透油气藏,水平井的压裂施工一般是沿着水平井筒压开多条裂缝。
与单裂缝压裂工艺相比,需要解决压开多条裂缝的有效隔离问题。
目前压开多裂缝的技术主要有限流法压裂和分段压裂两类。
2 1 限流法压裂采用套管作为压裂管柱,在低密度布孔前提下,压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生摩阻, 294 石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2010年12月 第32卷 第6期Journal of Oil and Gas Technology (J JPI) Dec2010 Vol 32 No 6图1 限流压裂管柱示意图且随排量增加而增大,带动井底压力上升。
当压力超过多个压裂层段的破裂压力时,将会在每一个层段上压开裂缝,一次施工同时压开多个层段的目的。
该方法的关键是制定合理的射孔方案,使各层段破裂压力接近。
现场常采用小型压裂测试摩阻分析法判断压开孔数,如判断预计的裂缝数目没有全部压开,可投一定数量的炮眼球强制压裂液转向分流,达到一次加砂同时处理多段的目的。
图1给出了限流压裂的管柱示意图。
目前主要有两套压裂管柱: 139 7m m9 17mmN80以上钢级套管固井、射孔完井; 244 5mm 套管悬挂139 7m m 9 17m mN80以上钢级套管固井完井。
工艺优点是:无工具下入,施工周期短;工艺简单,一次压开多条裂缝,有利于油层保护。
缺点是:只适用套管完井;分段针对性相对较差;各裂缝延伸不均衡,影响了增产效果;射孔孔眼少,打开程度不完善,产量较大时,影响后期生产;返排时流速快,容易出砂。
该项工艺主要用在埋藏浅、采用套管射孔完井以及各段破裂压力相近的储层,在大庆、吉林、长庆油田采用较多。
大庆油田在肇57 平35井通过射孔工艺研究,优选了4个射孔段,将射孔段长度控制在1m 以内,孔密10孔/m,施工排量7 5m 3/min,改造后获得了日产油19 9t 的高产,是相邻直井压后产量的5 5倍。
2 2 分段压裂当水平井需要改造的段数较多,不能使用限流法压裂实现一次改造所有层段时,就需要采用分段压裂工艺。
分段压裂的突出特点是逐段改造,每次只压裂开1个井段,根据工艺技术的不同,可以分为以下5类:段塞分段压裂、封隔器分段压裂、封隔器+滑套喷砂器水平井分段压裂、水力喷射分段压裂和不动管柱滑套式水力喷射分段压裂。
2 2 1 段塞分段压裂基本原理是在前一段施工快结束的时候,使用高粘度的物理、化学物质在顶替完成后在井筒中故意形成堵塞,使后续液体和支撑剂进入新裂缝。
堵塞材料主要有高浓度支撑剂、超粘完井液、填砂液体胶塞3种。
该工艺优点是无需下入专门工具,就可以确保按照预计的多裂缝压裂进行施工。
缺点是作业周期长、冲胶塞施工时易造成伤害;胶塞强度有限,在深井中不能实现有效的封隔,目前已经较少应用。
长庆油田自1993年在塞平1井成功实施段塞分段压裂以来,已利用该项技术改造了7口井17层段。
其中塞平1井增油量最大,该井一、二段分别日产油49 1t 和52 2t,三、四两段合计日产油64 4t 。
2 2 2 封隔器分段压裂图2 单封隔器+桥塞分段压裂示意图为了解决段塞分段压裂工艺可靠性的问题,研究形成了封隔器分段压裂工艺。
主要有单封隔器+桥塞分段、环空封隔器分段2种。
1)单封隔器+桥塞分段 其基本步骤是先射开第1段,通过油管进行压裂;射开第2段,上提桥塞封堵已压开井段、通过油管压裂,根据需要重复该步骤(见图2)。
优点是工具简单,具备双封分压的能力;对水平井筒的封隔有效、可靠,能够保证形成相互独立的裂缝系统;封隔工具性能良好、操作简单。
缺点是施工周期长,每次施工后需下入工具打捞桥塞;封隔器存在砂埋或砂卡的风险。
长庆油田采用K344封隔器配合可捞式桥塞对塞平5井水平段(套管完井)开展了分两段压裂:先用桥塞隔离裸眼段,对1505 0~1508 0m 进行压裂;再隔离已处理层段,压裂1442 0~1445 0m 段。
压裂裂缝监测表明形成了2条独立裂缝,证明了分段压裂工艺技术是成功的。
改造后第一段日产油6 9m 3,第二段日产油7 8m 3,是邻井产量的3倍左右[3]。
295 第32卷第6期曾凡辉等:水平井压裂工艺现状及发展趋势2)环空封隔器分段 将封隔器下到设计位置,从油管内加一定压力坐封环空压裂封隔器,从油套环空注液完成施工,解封时油管加液压剪断解封销钉;同时打开洗井通道,确保洗井正常后能起出管柱,该管柱一次只能压开一条裂缝。
大庆油田在环空封隔单压管柱的基础上,通过优化封隔器结构和性能,形成了环空单封、双压管柱,实现了从油管、油套环空一次压裂两层目的。
大庆油田采用以K344封隔器为主导工具的环空封隔器分段压裂工艺,2007年该项压裂工艺占水平井压裂总井数的75 6%,产量是邻近直井压后的4 5倍,是水平井限流压裂的1 4~2 5倍。
2 23 封隔器+滑套喷砂器水平井分段压裂图3 封隔器+喷砂滑套分段压裂管柱其基本步骤是一次射开全部待压裂井段,利用导压喷砂封隔器(Y241或Y341)的节流压差坐封封隔器。
首先通过油管直接压裂下层,滑套喷砂器处于关闭状态;下层压裂后,停泵、由井口投球,待其落到滑套喷砂器位置后,向油管加压,液压推动钢球、打开滑套喷砂器喷砂孔,进行第2段压裂;根据需要重复上述步骤(见图3)。
工艺优点是一趟管柱可完成多段的定点改造,针对性强;井下工具少,工序简单,作业效率高,工艺管柱性能可靠;可以同时满足浅、中、深水平井分段压裂的要求;工艺管柱和封隔器不受卡距的限制,可同时满足短射孔井段、长射孔井段多裂缝的改造要求。
缺点在于要求井径规则、固井质量好;封隔器易砂埋、管柱上提困难;分段数受到压裂管柱通径的影响,分段数一般小于4级。
该项工艺已在吉林油田的FP64井、FP32井两口井开展了现场应用,封隔器动作正常,工艺管柱性能稳定,取得了满意的效果[4]。
2 2 4 水力喷射分段压裂2 2 4 1 水力喷射分段压裂机理水力喷射压裂是一种集射孔、压裂、水力封隔于一体的新型增产改造技术。
它包括水力喷砂射孔和裂缝起裂、延伸两个基本过程。
1)水力喷砂射孔 环空敞开,通过油管高压注入含6%~8%石英砂(粒径0 4~0 6mm)浓度的0 2%~0 5%瓜胶基液,液体经过喷嘴后将势能转换为动能,高速射流冲击切割套管及岩石,形成具有一定直径和深度的纺锤形孔眼(图4)[5]。
孔眼尺寸与喷砂液冲量P (P = /(g Av 2), 为喷砂液比重;g 为重力加速度;A 为喷嘴截面积;v 为喷射速度)密切相关。
图4 水力喷砂射孔示意图 图5 水力喷射压裂作业机理示意图2)裂缝起裂、延伸阶段 喷砂射孔后,关闭环空,通过对环空补液加压,高速射流进入已形成的射孔孔道内产生增压作用,使孔内压力普遍高于环空压力。
射流在孔道内的增压作用源于射流动压向静压转化,其转化原理服从伯努利方程(图5): v 2/2+p v =C(C 为常数;p v 为射流增压;v 为射流速度; 为介质密度)。
水力喷射压裂时的孔内压力由井底环空压力和射流增压构成,射流增压值一般仅3~5MPa,因此孔内压力大小主要取决于井底环空压力。
随着环空加压后井底环空压力升高,孔内压力达到破裂压力后即可压开地层而起裂。
起裂后,孔内增压值有所降低,由于裂缝延伸压力低于破裂压力,在保持环空压力不变的情况下就可使裂缝不断延伸。
由油管喷嘴和环空不断注入的支撑剂和压裂液对裂缝起到支撑作用。
296 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年12月水力喷射压裂过程中,每个喷嘴喷出的流体都是一个单独的淹没非自由射流,由于液体的粘滞性作用,在射流和环空静止液体的交界面上产生漩涡,环空中的液体不断卷入射流中,产生抽吸作用,由此在环空内部产生局部负压,低于环空内相邻位置的液体压力,通过控制环空压力低于地层破裂压力,不需封隔器就可实现有效封隔,完成分段压裂[6]。
当压开一条裂缝后,通过拖动管柱,将喷嘴放到下一个需要改造的层段,可依次压开需改造井段。
工艺优点在于适合固井完井和裸眼水平井的改造;无需下入封隔工具,避免了井下复杂事故和工况的发生;缺点是一次只压开一段,多次压裂时需要上提管柱;水力喷射射开储层能力受到围压(埋藏深度)的影响:当围压从8 5MPa (垂深约850m)增加到20M Pa (垂深约2000m )后,射孔深度从9cm 减少到5 5cm,射开地层的能力大大削弱,严重制约了该项工艺在深井中的应用[7]。