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1、水平井压裂改造工艺技术,演讲人：任雁鹏2011年5月,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,汇报提纲,长庆油田自1993年起开展了水平井钻井、分段压裂的可行性试验研究。并在室内研究和现场应用的基础上，结合储层特点，对水平井布井、射孔、压裂、井筒封隔技术、裂缝数目、施工参数的优化等基础领域进行了探索研究。1994年采用填砂+液体胶塞封隔技术在国内首次实现了水平井的分段隔离、分段改造；2004年在国内首次将水平井机械隔离分段压裂技术成功应用于塞平5井、大
2、庆双平1井；近两年来，开始在苏里格气田大规模应用裸眼封隔器分段压裂和水力喷射分段压裂工艺进行水平井的压裂改造，并取得了突出显著成效。随着油气田品位的不段下降，水平井分段压裂工艺向着更长水平段、更多分压段数方向发展，套管TAP阀技术成为目前讨论和研究的热门技术。,一、前 言,1、水平井的技术优势,（1）提高单井产量；（2）可减缓底水油气藏的底水锥进速度；（3）节约土地面积；（4）可实现对不连续砂体的沟通；（5）增大薄油气层的泄流面积；,一、前 言,节约土地、沟通不连续砂体,减缓底水锥进速度,对薄油气层进行强化处理,2、水平井进行压裂改造的原因,（1）低渗透油气藏：不经压裂改造单井产量仍然较低；（
3、2）解除近井地带污染；（3）克服渗透率各向异性对产能的不利影响（垂向渗透率低）。,3、水平井人工裂缝的几何形态,纵向裂缝,横向裂缝,（1）纵向裂缝水平井：-解除近井地带伤害；（2）横向裂缝水平井：-扩大泄流面积。,一、前 言,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,汇报提纲,1、工艺原理 通过对射孔参数（长度、孔眼大小等）和泵注参数（排量）的优化设计，提高井底处理压力，使其大于各射孔段的破裂压力，同时压开多个射孔段，达到同时开启并延伸多条裂缝的目的。,
4、压开第1段,提高井底压力,压开第2段,提高井底压力,压开第3段,二、限流法分段压裂,2、技术特点（1）管柱结构简单；（2）施工工艺简便；（3）要求全面的地层岩石力学及地应力解释资料；（4）要求井下管柱、工具及井口具有较高的承压；（5）要求较高的泵注设备功率；（6）分压段数较少。,3、技术应用实例 四川气田的白浅109井，通过限流法实现4段分压，最大施工排量6.2m3/min，压后增产17倍。,二、限流法分段压裂,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,
5、汇报提纲,1、工艺原理 在第1段压裂施工结束后，顶替高粘液体，利用高粘液体对已压裂射孔段进行隔离；射孔后，压裂第2段，顶替高粘液体，依次类推；直至结束全部层段的施工后，注入水化、破胶剂，使液体胶塞降粘水化，实现井筒与射孔段的沟通及压裂液的返排。,1、压裂第1段,2、顶替液体胶塞,3、压裂第2段,4、顶替液体胶塞,5、压裂第3段,6、注入水化、破胶剂,三、液体胶塞分段压裂,液体胶塞分段压裂工艺原理示意图,2、技术特点（1）液体浓度、用量控制精度要求较高；（2）施工作业周期较长；（3）液体胶塞的材料仍是需要解决的一个关键问题,3、技术应用实例 据不完全统计，该技术已在长庆油田进行了7口井18层次的
6、现场应用，达到了一定的增产改造效果。目前，该技术已经不再应用。,三、液体胶塞分段压裂,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,汇报提纲,1、工艺原理 该工艺是以封隔器、桥塞等机械工具为载体，通过机械工具的下入，实现对水平井段的隔离和选择性压裂改造，压裂改造后，将隔离工具起出，实现各层段之间的连通。,1、压裂第1段,2、起出管柱,3、下入桥塞,4、座封桥塞,5、起出管柱,6、下入压裂管柱,7、压裂第2段,8、打捞桥塞,9、生产,封隔器、桥塞分段压裂工艺原
7、理示意图,四、封隔器、桥塞分段压裂,某机械隔离工具的主要性能参数表,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。,四、封隔器、桥塞分段压裂,3、技术应用实例 水平井机械隔离分段压裂技术于2004年10-12月分别在采油一厂的塞平5井和大庆油田的双平1井进行了现场应用，共2口井3个段次。现场施工比较顺利，桥塞坐封、释放、打捞、解封均一次成功.,四、封隔器、桥塞分段压裂,塞平5井现场应用,塞平5井分段压裂桥塞坐封参数表,塞平5井分段压裂桥塞打捞数据表,四、封隔器、桥塞分段压裂
8、,双平1井现场应用,双平1井分段压裂桥塞坐封数据表,双平1井桥塞打捞数据表,四、封隔器、桥塞分段压裂,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,汇报提纲,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。,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
9、、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,连续上提封隔器卡封压裂工艺原理示意图,五、连续上提封隔器卡封压裂,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，尤其是封隔器的重复坐封能力；（3）需进行多次冲砂、起下管柱作业，施工周期较长，但相比封隔器、桥塞压裂工作效率提高。,五、连续上提封隔器卡封压裂,3、技术应用实例 应用该技术成功完成了延长气田XX1井的分段压裂改造作业，该井垂深1920m，水平段长619.5m，起下两趟管柱，共分压4段。,五、连续上提封隔器卡封压裂,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
10、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,汇报提纲,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，投球封堵已压裂段同时打开封堵上一射孔段的滑套，对上部层段进行压裂改造；依次上返，实现多段分压；改造结束后，球体隨压裂液返排出井筒，合层生产。,六、裸眼封隔器分段压裂,裸眼封隔器分段压裂效果图,裸眼封隔器样品展示图,六、裸眼封隔器分段压裂,裸眼封隔器分段压裂工艺演示,2、技术特点（1）卡层准确；（2）一趟管柱，多段分压，（51/2井眼）最多可分压8段；（3）主要用于裸眼井
11、的分段压裂作业；（4）压后管柱无法起出，无法井行修井等后续作业。,六、裸眼封隔器分段压裂,3、技术应用实例 该技术已经在苏里格气田等地区推广应用，现场施工成功率较高，压后增产效果显著。,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,汇报提纲,七、水力喷射分段压裂,1、工艺原理 基于伯诺利方程，通过高速流体的注入达到（1）井筒内形成负压区，达到分段压裂目的；（2）利用动能和压能的转化，形成人工裂缝。,水力喷射分段压裂工艺原理示意图,水力喷射分段压裂工艺工作机理
12、图,水力喷射工具照片,七、水力喷射分段压裂,水力喷射分段压裂工艺演示,七、水力喷射分段压裂,井场设备,2、技术特点（1）环空压力低，有利于形成横向裂缝；（2）节流压力损失较大，井口压力较高；（3）可实现射孔与压裂作业联作，可用于筛管、套管及裸眼完井方式井的压裂作业；（4）分压段数更多，可采用连续油管拖动，逐层上返压裂（目前水平可分压10段）；（5）压后工具可起出，有利于进行修井等作业；（6）喷砂嘴的稳定性是决定该工艺的关键性技术。,七、水力喷射分段压裂,3、技术应用实例 该技术已经在苏里格气田等地区推广应用，施工井数已逾几十井次，现场施工成功率较高，压后增产效果显著。,水力喷射工艺效果统计,某
13、水力喷射压裂井施工曲线,七、水力喷射分段压裂,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,汇报提纲,1、工艺原理 该工艺以TAP阀为载体，通过投入“标枪”实现对压裂段套管阀的开启及上级套管阀的打开，光套管注入，施工结束后连续油管磨铣“标枪”，进行压裂液返排及生产。是集分段压裂作业及选择性生产于一身的工艺技术。（注：TAP阀的含意：Treat And Produce=改造、生产）,水泥环及TAP阀结构位置示意图,八、TAP阀分段压裂,7、投“标枪”，打第2级
14、TAP阀,8、压裂改造第2段,TAP阀分段压裂工艺演示,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。,八、TAP阀分段压裂,3、技术应用实例 2010年11月完成庆平8井的TAP阀完井作业，该井系“世界第三口，亚洲第一口”TAP阀技术完井的水平井；在西南油气田的龙002-H3井进行了3段分压施工，施工排量8m3/min，入地液量1200m3.该技术的应用正处于试验阶
15、段，是当前水平井分段改造技术研究的“热门技术”之一。,龙002-H3井压裂改造井身结构图,八、TAP阀分段压裂,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,汇报提纲,九、裂缝参数的优化设计,1、裂缝几何形态设计,储层渗透率较高，近井筒伤害较大,纵向裂缝,以解堵为目的的改造,纵向裂缝的完井及参数设计：,纵向裂缝,（1）井筒方位的设计：与最大主应力方向一致；（2）支撑裂缝半长：穿透井筒伤害带；（3）无因次导流能力：大于等于10,九、裂缝参数的优化设计,储层渗透
16、率较低，地层连通性非常差,以增大泄流面积为目的的改造,横向裂缝的完井及参数设计：,横向裂缝,（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,横向裂缝,九、裂缝参数的优化设计,注水开发油藏中水平井裂缝形态的选择：,五点井网中水平井裂缝形态位置图,横向裂缝水平井：易导致注水短路，造成产水的早期突破和较小的面积波积系数；纵向裂缝水平井：更有利于获得较大的面积波及系数。,九、裂缝参数的优化设计,2、横向裂缝水平井的裂缝参数设计,裂缝间距设计,参考指标一：裂缝间距与干扰时间关系,参考指标二：最大净现值,裂缝间距与最大净现值对应关系,九、裂缝参数的优化设计,裂缝半长及导流能力,参考指标二：工程条件（能够实现的缝长和导流）,九、裂缝参数的优化设计,3、防支撑剂回流及助排技术,演讲结束不当之处请批评指正！,
