非常规压裂技术应用
贝克休斯非常规压裂技术简介
Unconventional Technology-Fracturing贝克休斯非常规压裂技术简介2013/03©2012BAKER HUGHES INCORPORATED.ALL RIGHTS RESERVED.TERMS AND CONDITIONS OF USE:BY ACCEPTING THIS DOCUMENT,THE RECIPIENT AGREES THAT THE DOCUMENT TOGETHER WITH ALL INFORMATION INCLUDED THEREIN IS THE CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY PROPERTY OF BAKER HUGHES INCORPORATED AND INCLUDES VALUABLE TRADE SECRETS AND/OR PROPRIETARY INFORMATION OF BAKER HUGHES (COLLECTIVELY"INFORMATION").BAKER HUGHES RETAINS ALL RIGHTS UNDER COPYRIGHT LAWS AND TRADE SECRET LAWS OF THE UNITED STATES OF AMERICA AND OTHER COUNTRIES.THE RECIPIENT FURTHER AGREES THAT THE DOCUMENT MAY NOT BE DISTRIBUTED,TRANSMITTED,COPIED OR REPRODUCED IN WHOLE OR IN PART BY ANY MEANS,ELECTRONIC,MECHANICAL,OR OTHERWISE,WITHOUT THE EXPRESS PRIOR WRITTEN CONSENT OF BAKER HUGHES,AND MAY NOT BE USED DIRECTLY OR INDIRECTLY IN ANY WAY DETRIMENTAL TO BAKER HUGHES’INTEREST.Baker Hughes in China(since1981)贝克休斯中国简介Infrastructure结构•Ops Base:Shekou,Tanggu,Dongying,Chongqing作业基地：蛇口、塘沽、东营及重庆•Offices:Beijing,Shekou,Tanggu,Chengdu,Chongqing,Korla办公室：北京、蛇口、塘沽、成都、重庆及库尔勒30Over 30years operating in China 在中国，超过30年的作业经验•3NOC’s 3大国有石油公司•12IOC’s and independents •12个国外石油公司8Unconventional Projects Scheduled 个规划中的非常规项目•Sichuan and Tarim basins 四川及塔里木Shale Projects Delivered已经在国内实施了十七个非常规项目17>200>900Stages of Open Hole Multistage Fracturing级裸眼分级压裂Stages of Cased Hole Multistage Fracturing级套管分级压裂Our Commitment To Servicing China贝克休斯在中国CORE Team 核心团队•Strong technical expertise专业队伍•Operator’s perspective toanticipate and understandchallenges.帮助客户预测并解释所要面临的挑战•Strong tie to product linesapplication of solutions andtechnology 整合性方案Water Management-Development/Production水处理-开发/生产•Shale Water Problems are primarily associated with:•页岩油气藏水的问题主要体现在以下几个方面-Frac Flowback Water压裂液返排水-Water Sourcing for Frac and Drilling用于压裂和钻井的水源-Water Treating,Handling for Re-Use or Disposal水处理以及回收利用BHI Oilfield Water Management Service贝克休斯水处理体系•Removes suspended solidsand heavy metal去除悬浮固体颗粒剂重金属•No costly cleaning ormaintenance处理费用较低•Can treat>8,000bbls/day日处理能力>每天1200方Water Treatment Specialty Frac SystemsEvaporation Distilled WaterElectro-Coagulation FiltrationSlick WaterLinear/x-linked gelsSea Water ProducedWaterFlowback Water Water Usage Flowchart水处理体系SmartCare™Fluid SystemsSmartCare™环保型压裂液体系•HydroCare™:slickwater滑溜水体系•AquaCare™:linear guar fluid线性胶体系•ShaleXcel™:unique,viscosity controlled borate-crosslinked guar useful for generating complex fracture networks in shale reservoirs独有的、可控粘度的硼交联压裂液体系，可以有效形成复杂裂缝•Lightning™and Lightning Plus:high efficiency borate-crosslinked guar useful for conventional high-viscosity gel fracturing applications高效的硼交联压裂液，低粉比•AquaStar™and ThermoStar™:nondamaging,nonpolymer viscosified fluid清洁压裂液Combined SmartCare™Usage ChartBHI Fracturing fluid-Viking DBHI压裂液体系-延迟压裂液•In2008,it’s introduced into China,so far,more than600wells have been frac’ed with it in China.Recently,for most unconventional horizontal wells, it’s used for frac operation.2008年起引进至国内，至今已在全国范围内使用超过600井次。
非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨
第 51 卷 第 4 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023023引用格式：蒋廷学. 非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：184-191.JIANG Tingxue. Discussion on several key issues of the new-generation network fracturing technologies for unconventional reservoirs [J].Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：184-191.非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨蒋廷学1,2,3（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室, 北京 102206；3. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘 要: 体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键，围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标，密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化，导致压裂作业综合成本越来越高。
为此，开展了新一代体积压裂技术（立体缝网压裂技术）的研究与试验，压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。
为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用，对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨，厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理，对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求，具有重要的借鉴和指导意义。
压裂名词解释
压裂名词解释
压裂是一种在地下开采能源资源（如天然气和石油）时使用的技术。
它被广泛应用于页岩气、致密油和煤层气等非常规能源开采中。
在压裂过程中，液体（通常是水和化学添加剂的混合物）被注入到地下岩石层中，以创建裂缝和通道。
这些裂缝允许能源通过岩石层的非渗透性区域流动到地表。
压裂可以通过增加岩石层的渗透性，提高能源的采集效率。
在压裂过程中，专门设计的压裂液被注入到井口并通过钻孔进入地下。
通常，压裂液的组成包括水、沙子或其他颗粒状材料以及化学添加剂。
这些化学添加剂可以改变液体的黏度、降低摩擦力、防止细菌生长等，以提高压裂效果。
一旦压裂液进入岩石层，高压会导致岩石裂开，形成细小的裂缝网络。
这些裂缝扩展并连接，形成一条通道，使能源能够通过岩石层流动到井口。
压裂技术的发展对能源开采产生了深远的影响。
它使得非常规能源资源的开采成为可能，从而增加了能源供应并降低了能源成本。
然而，压裂也引发了一些环境和健康问题，例如地震风险、地下水污染和化学品使用等。
因此，在应用压裂技术时，必须采取适当的监管和环境保护措施，以确保能源开采的可持续性。
列举五项非常规储层改造技术
列举五项非常规储层改造技术
1. 深水多段水平井：这种技术利用水力压裂和水平井钻探技术，可以在水平方向上延伸开发储层，提高油气产能，并减少应力差异带来的油藏损伤。
2. CO2驱油技术：这种技术通过注入二氧化碳气体来促进油
藏中的原油流动，提高采收率。
这种非常规储层改造技术可以将二氧化碳气体注入地下，使原油更容易流出。
3. 页岩气压裂：这种技术通过注入高压液体来破裂固态岩石，从而释放页岩储层中的天然气。
这种非常规储层改造技术可以提高页岩气的产量。
4. 重整烃制造：这种技术通过加氢和重整等化学反应，将低质油或高硫油转化为高质油和低硫油。
这种非常规储层改造技术可以改善油藏中的原油质量，并提高采收率。
5. 微生物采油：这种技术利用微生物来改造油藏，促进原油的流动。
微生物可以分解原油中的高分子化合物，使原油更容易被采出。
这种非常规储层改造技术可以提高采收率。
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
非常规天然气生产过程压裂水处理技术
非常规天然气生产过程压裂水处理技术引言随着能源需求的增长，非常规天然气的开采已成为许多国家能源政策的重点。
然而，非常规天然气的开采涉及到复杂的生产过程，其中包括压裂作业。
压裂作业是一种将水和化学物质注入地下岩层以释放天然气的技术。
然而，由于压裂过程中产生的废水含有大量的悬浮物、化学物质和重金属等有害成分，处理压裂水成为了非常规天然气开采过程中的重要挑战。
压裂水的成分与污染物压裂水是通过将水和化学添加剂注入地下岩层以释放天然气而获得的。
压裂水通常由地表水或地下水混合而成，具有复杂的成分。
除了水本身，压裂水中还含有以下主要成分：1.悬浮物：压裂过程中，岩层破碎导致产生大量悬浮颗粒物，如沙子和岩石碎片。
2.化学添加剂：为提高压裂效果和降低摩擦阻力，压裂水中添加了各种化学物质，如界面活性剂、消泡剂和缓蚀剂等。
3.重金属：地下岩层中的天然气储量通常与重金属存在关联，因此压裂水中还可能含有铅、汞、镉等有害重金属。
这些成分和污染物的存在给处理和回收压裂水带来了挑战。
压裂水处理技术为了减少对环境的影响，压裂水应经过适当的处理，以去除其中的悬浮物、化学物质和重金属等有害成分，以便安全地处理或重复使用。
以下是一些常见的压裂水处理技术。
添加化学物质添加化学物质是处理压裂水中悬浮物和化学成分的一种常见方法。
例如，聚合物和胶体状材料可以与悬浮颗粒物结合，并形成较大的沉淀物，从而方便后续的过滤和过程处理。
氧化和沉淀压裂水中的重金属可以通过氧化和沉淀的方式有效地去除。
一种常用的方法是使用化学氧化剂，如氯酸钠或过氧化氢，与重金属反应形成沉淀物。
这些沉淀物可以通过沉淀、过滤或离心分离来去除。
胁迫沉淀胁迫沉淀是另一种去除压裂水中重金属的方法。
该方法利用可与重金属形成络合物的有机酸或氨基酸，将重金属转化为不溶性的络合物，从而形成沉淀。
然后，利用沉淀过程中的重力作用或化学添加剂的作用，将沉淀物从压裂水中分离出来。
高级氧化处理高级氧化处理是一种利用氢氧自由基和其他高级氧化剂氧化和分解有害化学物质的技术。
压裂液技术现状与发展趋势
压裂液技术现状与发展趋势压裂液技术，即水力压裂技术，是一种应用于页岩气、煤层气等非常规气源开采中的关键技术。
它通过将大量高压水泵送至深部岩石中，产生强大的压力，使岩石发生裂缝，从而提高气体流通性，促进气体的释放与采集。
本文将从技术现状与发展趋势两个方面对压裂液技术进行探讨。
一、技术现状1.压裂液配方：目前，常用的压裂液配方主要包括水、粘土矿物、添加剂和控制剂等。
水是压裂液的主体，占总体积的70%以上，常用的水源是地表水和淡水。
粘土矿物主要用于维持压裂液的黏度和稳定性。
添加剂如增稠剂、降解剂等用于改善液体流动性能，控制剂则主要用于调节压裂液的性能与效果。
2.压裂液泵送技术：压裂液泵送技术是实现压裂液高效输送的关键。
目前常用的泵送技术包括高压泵、齿轮泵、隔膜泵和柱塞泵等。
高压泵是最常用的泵送设备，其具有泵送流量大、压力高、结构简单等优点，但能耗较大。
隔膜泵则是一种节能型泵送设备，其通过隔膜的周期性振动，实现压裂液的泵送。
3.施工技术与工具：压裂液的施工技术包括固井施工、射孔施工、水力压裂施工等。
常用的施工工具包括固井管、射孔弹、水力压裂装置等。
施工工具的研发与改良对提高压裂液的施工效果和采气效率具有重要意义。
二、发展趋势1.绿色环保化：近年来，压裂液技术在环保方面存在一些问题，如废水排放、地下水污染等。
未来的发展趋势将更加关注绿色环保，研发低污染、高效、可回收利用的压裂液技术。
2.高效低耗能：随着油气资源的逐渐枯竭，对压裂液技术的要求也越来越高。
未来的发展趋势将注重提高压裂液技术的效率和降低能源消耗，通过改进泵送技术、配方优化等手段实现高效低耗能。
3.智能化与自动化：随着科技的不断发展，压裂液技术也将朝着智能化、自动化方向发展。
智能化技术可以实现对压裂液的自动控制和监测，提高施工效率和精确度。
4.全球化合作：压裂液技术在世界范围内得到广泛应用，特别是美国页岩气革命的推动下，国际合作和经验交流日益重要。
分段压裂技术在非常规油气藏中的应用优势探讨
分段压裂技术在非常规油气藏中的应用优势探讨随着常规油气资源的逐渐枯竭，非常规油气藏的开发成为能源领域的热门话题。
而分段压裂技术作为一种常用的增产技术，对于非常规油气藏的开发具有重要意义。
本文将就分段压裂技术在非常规油气藏中的应用优势进行探讨。
首先，分段压裂技术能够有效增加产能。
在非常规油气藏中，含砂量大、渗透率低，并且页岩等岩石的渗流性能差，使得油气无法顺利流出。
而采用分段压裂技术，可以通过水力压裂将岩石中的裂缝扩大，增加储集层的渗透性，从而提高油气的产量。
而且由于压裂是针对不同的地层段进行的，使得能够有选择性地增加产能，进一步提高开发效益。
其次，分段压裂技术能够优化油气藏的开发效果。
非常规油气藏的储集层往往呈现出复杂的构造和非均质性。
采用传统的整个井段压裂技术无法充分利用储集层的储量。
而分段压裂技术可以根据储集层的特性，对于不同的地层段采取不同的施工工艺和压裂参数，以实现更好的开采效果。
同时，分段压裂技术能够充分考虑井段间的流体交换和通讯效应，改善油气的采收率和产能分布。
第三，分段压裂技术可以降低开发成本。
由于非常规油气藏的特殊性，开发和生产的成本相对较高。
而分段压裂技术可以减少投资和设备费用，提高开发效率。
相比于整个井段压裂，分段压裂技术可以更加准确地确定各个压裂片的位置和压裂参数，避免资源的浪费和工艺的不必要复杂性。
同时，由于分段压裂技术可以根据油气藏的特点进行定制化的施工设计，进一步降低了开发成本。
此外，分段压裂技术还具备一定的环保优势。
由于非常规油气藏的开发一般涉及大量的水和化学添加剂，可能对环境造成潜在风险。
而分段压裂技术可以通过优化施工设计，减少化学添加剂的使用量，降低对环境的影响。
同时，分段压裂技术还可以减少井底流体与地下水之间的交叉污染，提高开采的安全性和可持续性。
当然，分段压裂技术在应用过程中也存在一定的挑战和局限性。
分段压裂技术需要准确判断非常规油气藏的特征，并进行合理的施工设计。
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四大突破与进展
四大阵地
洛伊凹陷致密油气
泌阳凹陷页岩油
井号
屯1
泌页HF1
工作内容
实施效果
完成致密砂岩气直井5层分 最高日产气11066m3，目 段压裂 前稳定日产气量2000m3 完成页岩油水平井15级压 裂 最高日产油23.6m3
安棚致密油气
安HF1
准备进行10级水平井分段 压裂
三开钻进
宝浪油田致密油气 宝16
1000 800 600 400 200 0 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 1- 2- 27 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2
XX油田分公司石油工程技术研究院压裂酸化
汇 报 提 纲
一、XX油田非常规油气勘探成果
二、非常规主导压裂技术
一、XX油田非常规油气勘探成果
2009年，国土资源部开始着手开展全国非常规油气资源评价工 作，主要评价页岩油气、致密砂岩油气、煤层气、油砂、油页岩
等。评价认为：中国非常规油气资源丰富，随着勘探开发的进一
深凹区页岩油（H22—H33）主力层甜点区预测储量
层号 层位 平均 厚度（ m）
面积（
km ）
2
孔隙 度
（％）
含油饱和 度（％）
原油 密度
体积系 数
甜点区 储量（104t ）
1 2 3 4 5 合 计
H22底 H31顶 H32中 H32底 H33中
35 15 60 15 60
62 60 100 52 80 354
2.10 4.30 1.30 1.01
320.8
110.3 225.8 68.3 53.0
2300.3
（二）XX油田非常规油气勘探取得的进展
XX油田近期非常规油气呈现出“多点开花、亮点纷呈”的良好勘探局 面，充分展示了XX油田非常规勘探开发进入了大突破、大发展的阶段。 泌阳凹陷深凹区泌页HF1井实施15级水平井分段压裂后获日产原油23.6 立方米、天然气900立方米高产工业油气流，实现了中国陆相页岩油勘探 的重大突破，使得泌阳凹陷成为中国首个陆相页岩油的重大突破地区； 同时压裂液用量及分段级数创中国页岩油气压裂施工规模之最。 洛伊凹陷屯1井实施了5级直井分段压裂后获得最高日产气1.1万立方米 工业气流，使得久攻不克的南华北地区实现重要突破。 泌阳凹陷安棚深层系致密砂岩油气勘探研究取得了重大进展，安HF1井 正在进行水平段三开钻进，准备实施10级水平井分段压裂，有望取得重 大突破。 宝浪油田深层系宝16井八道湾组试获最高日产油26.6吨工业油流，使 得焉耆盆地在新层系的滚动勘探取得重大突破。
泌页HF1井 安深1井
工作目标： 落实储量１亿吨 十二五末页岩油气产量 50万吨 工作量： 钻井269口 进尺96.4万米
步深入，一定成为一个重要战略资源领域。 XX油田于2010年3月启动页岩油气等非常规资源勘探工作。
常规油气资源 石油、天然气
非常规油气资源
页岩油气、致密砂岩气、煤层气、油页岩、油 砂以及天然气水合物等
（一）XX油田非常规油气资源情况
１、泌阳凹陷页岩油气资源量
泌阳凹陷深凹区页岩油(气)形成条件好，初步估算页岩油气资源总量11.01×108t,其中页 岩油资源量10.28×108t ，页岩气资源量729×108m3 。
1528.856 1619.42 5499.2
129.6 241.85 435
1402 1378 5064
安棚深层系：H3Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ-ED
合计
（一）XX油田非常规油气资源情况
３、洛伊盆地致密砂岩油气资源量
洛伊地区三叠系面积3000平方千米，油气总资源量为3.7×108t（油当量）。
屯1井油气层显示
5 5 5 5 5
40 40 40 40 40
0.8758
1.132 1.132 1.132 1.132 1.132
3360 1390 9280 1200 7430 22660
0.8758
0.8758
0.8758
0.8758
（一）XX油田非常规油气资源情况
２、安棚深层系致密砂岩油气资源量
安棚深层系致密砂岩油气藏资源量１亿吨，采用非常规油气藏勘探开发思路，把孔隙度 3-6%的储层全部解放出来，预计可新增储量5064万吨。
完成冲压酸化施工
最高日产油达26.6m3
泌阳凹陷页岩油泌页HF1井压裂突破意义
使泌阳凹陷成为我国陆相页岩油首个获得重大突破的地区，为中国创新陆相
页岩油的成藏理论与地质评价技术、工程技术及配套工艺提供了宝贵的经验；为
建立中石化陆相页岩油勘探开发示范区及启动泌阳凹陷页岩油等非常规增储上产 会战奠定了良好的基础。
泌页HF1井压后放喷数据
日产水量 日产气量 日产油量
泌页HF1井压后排液试采，最高日产油
25 20 15 10 5 0 -5
日产油量（m3/d）
1200
（日产气量（m3/d ）、日产水量（m3/d
23.6m3、天然气900m3，目前累计排液 6890.52m3,累计产油298.35m3、天然气 6987m3，返排率29.78%，2012.2.10日进行
４、宝浪油田致密油气
宝浪地区油气总资源量为2.3×108t（油当量）。
序号 1 2
层位 西山窑组下段 三工河组上段
圈闭面积 （km2） 0.63 3.66
预测资源量 （×104t） 33.1 192.2
3
4 5 6 7 合计
八道湾组上段
八道湾组上段 西山窑组中段 西山窑组下段 三工河组上段
6.11
日期
抽吸排液阶段，日产油18m3，原油性质：密
度0.8639，粘度13.6mPa∙S（70℃），属正 常原油。
2012-2015年泌阳凹陷页岩油气会战初步方案
目前中石化将XX油田列为陆相页岩油勘探开发示范区，随着XX油田非常规储层
从勘探逐步转为经济开发，以及大量水平井的部署，XX油田非常规储层的改造开发 将具有广大的应用空间。
安棚深层系致密砂岩油气储量
油组
面积 (km2) 厚度 (m) 单储 系数 总储量 (104t） 已交储量 (104t） 新增储量 (104t）
安棚深层系
H3Ⅶ
14.62
67
2.4
2350.896
6
H3Ⅷ H3Ⅸ
11.87 8.66 /
56 85 /
2.3 2.2 /