压裂设计

典型的滑溜水压裂泵注程序
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典型的混合压裂液泵注程序
Stage
Water Breakdn Acid injection Main frac pad Prop slug Main frac slurry
Rate
20.00 15.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 40.00 40.00 40.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 25.00
2008
2009
2010
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EAGLE FORD 压裂设计原则
ShaleXpert® 测井解释 粘土保护：表面活性剂和破胶剂
Proppant Proppant
混合压裂体系 – 兼顾微裂缝和导流能力 提高导流能力 – 支撑剂类型-粒径-浓度
Extruded Shale
Sandwedge® - 控制地层细粉和岩化作用 控制返排 – 井口压力控制气体旁通 流体： 滑溜水 – 成本低，造窄缝，携砂能力差 线性胶 – 提高缝宽和携砂能力 交联胶 – 缝宽，携砂能力强，成本高，裂缝复杂程 度低
0 1 2 3 4 5 6
0 G -function
dP/dG or GdP/dG
Pressure (psi)

2800
400
压裂工作流程
压裂工作流程

确定类比储层 确定压裂的总体思路 确定完井方式 压裂诊断测试 压裂作业的实施 微地震监测
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例子：Eagle Ford，可以作为其它页岩的类比模型
Austin Chalk - Eagleford Group
NW-SE Cross-section through Maverick Basin (Taylor & Ambrose, 1986)
-4M -6M -9M -12M
Fracture Orientation for Illustration Purpose ONLY! USGS Digital Data Series DDS-69-H (2003)
Haynesville 滑溜水或混合压裂液
10-25 BPM per cluster (max rate = 80 BPM) 15k lbs 100 mesh/Sinterblast 85k lbs 40/70 RCP 30/60 ISP 100k gals/cluster XL fluid preferred 3-4ppg/WF 2-3ppg Treating Pressure <12,000 ps
压裂液的选择
页岩类型 造缝类型 流体类型和支撑剂浓度
脆性高 复杂缝网 水，0-2%KCl 粘土含量低 无支撑剂嵌入问题 0.1 - 2 ppg 脆性高 复杂缝网 水，2-7%KCl 粘土含量高 少量撑剂嵌入问题 线性胶 0.1 - 3 ppg 脆性低 简单缝网 水，2-7%KCl 粘土含量低 少量撑剂嵌入问题 线性胶，尾追交联胶 0.5 - 5 ppg
Prop Conc Clean Vol
0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.25 0.00 0.50 0.00 0.75 0.00 1.00 0.00 5,000 2,000 20,000 5,000 20,000 5,000 20,000 5,000 18,000 2,000 5,000 5,000 5,000 5,000 9,000 5,000 9,000 20,000

对储层的初步分析
了解储层
区域地质 – Maps, Logs, cores, Production History, Seismic data 泄压区域 地质物理模型 – Stresses, kh – Sw,Φ, P* 岩心 – Young’s Mod. & Poisson’s Ratio – TOC, GIP, Gas Content – Kerogen, Maturity (Ro) DFIT – k, P* – 闭合压力
小压测试 – 主压前进行小型压裂 – 用与主压相同的排量和压裂液 – 关井观察地层压降 降排量测试 – 排量改变 – 每个排量保持一定时间


确定储层压力和渗透率 测量破裂压力，地层延伸压力和闭合 压力 确定漏失机理




测量破裂压力，地层延伸压力和闭合 压力 确定漏失机理 测量流体漏失率和流体效率 测量近井地带摩阻 测量裂缝与地层的沟通性
烃源岩压裂设计
王强 哈里伯顿中国非常规技术组
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提纲
I. 数据的收集 1) 测井数据 2) 岩心数据 3) 测试数据 压裂工作流程 1) 确定类比储层 2) 确定压裂的总体思路 3) 确定完井方式 4) 压裂诊断测试 5) 压裂作业的实施 6) 微地震监测
Robertson
5800-7000’ 34
FrHale Waihona Puke Baiduo
9100’ 10
La Salle
10,500’ 15
Plagioclas e
Calcite Dolomite Smectite
7
4 trace 32
7
12 --24
8
12 --32
3
64 4 ---
2
41 15 6
Illite
Kaolinite Chlorite
脆性低 双翼裂缝 粘土含量高 支撑剂嵌入严重
线性胶，2-7%KCl 交联胶 0.5 - 10 ppg
例子
Eagle Ford
– 线性胶/交联胶体系
• • • • • • • • Rate = 40-60 BPM 12-15 Stages 250-300 ft/Stage 3-4MM lbs prop (total) 30/60, 20/40 mesh 3-4 ppg 4MM Gal 25,000 HHP
26
6 2
27
8 2
24
--2
18
18 ---
6
13 1
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积累了大量经验
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Eagle Ford 压裂设计趋势
滑溜水压裂 8-10 Stages 80-100 BPM 1.5 MM lbs prop 100 Mesh, 40/70 1 ppg Max 7 MM Gal 40,000 HHP 350-450’/Stage 混合压裂液 12-15 Stages 40-60 BPM 3-4 MMlbs prop (total) 30/60, 20/40 3-4 ppg 4 MM Gal 25,000 HHP 250-300’/Stage

Barnett
– 滑溜水压裂
• • • • • • • Limit rate to 30-100BPM Stage size = 15,500 BBL/stage Prop Volume = 4300 sks/stage Prop type: 60% 100 mesh, 40% 40/70 End Concentration = 2ppg Treating Pressure = 4000-8000 psi 4-8 stages
Marcellus 滑溜水压裂液
Rate = 60-100 bpm Acid = 2-5 kgal/stage Water = 300-600 kgal/stage Prop = 300-600 klb/stage Prop = 100mesh, 40/70, 30/50, 20/40 3-4 ppg max PAD = 5-15% 5-30+ stages, average 12-14
Shale Classification Type I, II, III or IV
分类 描述 天然裂缝发育，有 例子 机质泥岩，钙质含 1 类 量高 Barnett /Caney Shale 薄层砂体夹在有机 2 类 质丰富的页岩中 Lewis/Woodford Shale Antrim Shale, Eastern 高有机质的黑色页 Devonion Shale, 3类 岩 Marcellas Shale Monteray Shale, 4 类 以上三类的组合 Forbes, Niobrarra
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Eagle Ford 页岩岩心和矿物组成特点 用岩心和测井 了解岩性 有机碳含量35% 粘土中伊利石 含量高 层理结构明显
* Courtesy of PetroHawk DUG 2010
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矿物组成的变化
Franklin
Eagle Ford Quartz 5475’ 23 6868’ 20

测井 岩心

Couey 8-3 Mesaverde II (5,010-ft)
1 Second G -function Plot 3000 BHP calc (psi) dP/dG 2900 GdP/dG 500 600
No Closure 2700
DFIT
300
2600
200
2500
100
2400
生产机理 主要从天然裂缝，少 量从解析气 薄层砂体是主要产层
解析气 天然裂缝，基质，和 解析气
高产页岩的大体特点： •层厚 > 100 ft. •上下隔层好. 压裂不会串到别的层。 •热成熟度在成气区间：Ro = 1.1 to 1.4. •含气量 > 100 scf/ton. •高有机质含量(TOC) > 3%. •水含量低 •粘土含量 < 40%. •脆性高
II.
III.
压后分析
了解储层：岩石的性质
中子和声波孔隙率 GEM 元素分析 补偿伽马能谱 成像 电阻阵列 核磁共振 声波
GR (API) 孔隙度 _(frac) 0.01 0.11 0.13 0.06 Shale 岩性 Shale
Resistivity (OHMM) 厚度 (ft) 200' 50' 10' 50' 100' 10' 100' 渗透率 (md) 0.0005 0.01 0.03 0.003 0.003 0.0005 应力 (psi) 7200 6800 6900 7250 7350 7350
Sand Sand Siltstone Siltstone
0.06
Shale
0.01
Shale
200'
岩心分析
岩心测试用于校正测井解释 岩心测试可以提供： 杨氏模量 泊松比 总有机质 有机质类型 矿物组成 压裂液筛选 酸溶性
低渗储层的测试
测试方式 优点

破裂挤注测试（DFIT） – 小射孔段 (<3米) – 压入地层很小体积 – 关井观察地层压降
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Shale / Prop Interface
Woodford
Barnett
Haynesville
Marcellus
Eagleford
Bakken
Minerology
Quartz, wt % Plagioclase feldspar, wt % Calcite, wt % Illite/Smectite, % Illite, wt % Kaolin, wt % Chlorite, wt % Hydrocarbon Type Kerogen % Ro (Maturity of Shale) Silica Content (%) Gas Content, scf/ton GIP/Section, bcf 0.75 – 1.45 25 –54 200 – 300 50 – 90 II 0.6-1.6 40 – 60 300 – 350 100 – 200 I 1 – 1.2 <40 100 – 330 150 – 225 IV 0.8 – 3.0+ 40 – 80 50 – 350 30 -150 III wt 25-54 7-13 7-20 2-8 17-46 0 1 Oil/Gas 40-60 2-5 5-30 1-5 5-25 0 0 Oil/Gas 25-52 8-17 13-44 12-20 4-7 Gas 10 - 40 0 – 10 5 – 20 <2 25 - 60 <2 0 – 10 Gas 1—30 0-17 25-95 0-23 1-50 0-14 0-7 Oil/Gas 3-15 0.75 – 2.16 1—30 130 120-180 IV IV 0.45 – 0.60 15 - 70 15 - 70 1-3 15 - 65 2-6 1 - 13 0-2 1-3 Oil