《压裂施工》PPT课件

板的尺寸是从顶部到底部逐渐减小，即最底部的挡板的直径最小。
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11.2 完 井
11.2.4.6 桥塞和封隔器
使用时机：当完井过程不允许从最下层开始，然 后逐渐层向上进行分层压裂时，则必须将桥塞和封隔 器结合起来使用。
这样可以跨越一定的间隔并提供一种特别可靠的 隔离方法，这些可回收的工具可以很容易地移动并覆 盖住任何的间隔。
假定只有这些射孔与初始裂缝平面相连通，要达到与裂缝直接连通的1800相 位同样数量的射孔数，则必须要有三次600相位的射孔，这些假定也包含起裂时没 有多个平行裂缝，当然增加600相位的射孔密度就不需假定不存在微环隙。
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11.3 射 孔
11.3.2.2 张开的微环隙，垂直井/垂直裂缝
微环隙：会引起水泥/岩石胶结表面开裂，与孔眼无关 （除非射孔是与水力裂缝平面成100角范围内)。
11.7 返排对策
11.8 质量保证和质量控制
11.9 健康安全和环境
附录 整理ppt
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11.3 射 孔
11.3.1 背景
射孔孔眼为井筒和储层之间提供的一种连通方式，而在压 裂期间，射孔孔眼是裂缝和井筒之间的液体流动通道。
射孔参数对压裂施工质量有很大影响，射孔参数主要是指：
➢ 射孔器的尺寸和类型
11.2.4.2 裂缝位置控制
控制压裂液流向的最可靠方法：将射孔限制在 一个单层，当要压裂一口井的几个层位时，各个层 位可以相互隔离，并且逐个单层进行压裂。
最好是首先压裂最深的层位。
另一种多层压裂技术是扰形管传输（参考11B）， 其他可使用的多层压裂技术在第10章中有讨论。
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11.2 完 井
第11章 压裂施工
11.1 引言
11.2 完井
11.3 射孔
11.4 压裂施工的地面设备
11.5 井底压力测量和分析
11.6 支撑剂回流控制
11.7 返排对策
11.8 质量保证和质量控制
11.9 健康安全和环境
附录
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第11章 压裂施工
11.1 引言
压裂施工是检验压裂设计是否正确的唯一办法。施工 质量的好坏直接关系到增产措施的成败。
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11.2 完 井
11.2.3 小眼井和单一井完井 优点：使用小眼井和单一井可以井底钻井和完井成本。
缺点：1.小管径禁止使用特殊的压裂用管，因而也限制了施工
压力
2.减小了井筒直径，摩阻升高，限制了排量和施工规模，
降低了
压裂施工效率
3.限制了井下工具的使用，即不能使用层位隔离工具而
不能进行 多层压裂施工
当裂缝不从孔眼起裂时，流动通道通过微环隙连通，原来的微环隙
从岩石表面进一步扩大。然而，狭窄的裂缝入口会引起大的压降和靠近井 筒处的支撑剂桥塞。
表1垂直井的射孔比较，有微环隙，无定向
生产井：储层液体沿水泥壳层的交叉流动而损失，或地下流体
从其他层位灌入生产层。
水力压裂施工：液体通过不良的水泥壳层大量流失，会导致不
希望的裂缝高度延伸或脱砂。
影响水泥壳层提供的隔层的因素：
泥浆清除不完全、水泥的渗透率（对水的渗透率<0.1mD)、水泥体 积膨胀、环空液体运移）
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11.2 完 井
式中 ρs——携砂液密度； nperf——孔眼数； dpsi——孔眼直径。
大多数情况下都忽略层位之间的套管摩阻，因为它比裂缝
内的静压力要小得多。
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第11章 压裂施工
11.1 引言 11.2 完井
11.3 射孔
11.4 压裂施工的地面设备
11.5 井底压力测量和分析
11.6 支撑剂回流控制
建议：如果是必须使用小眼井完井技术，那么完井设计应规定使用厚
壁管作为套管，这样就能允许较高的泵入排量和较高的施工压力。
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11.2 完 井
11.2.4 层位隔离
要求层位隔离的条件：井筒通常要穿过几个主要的
油层，这些层位都要进行水力压裂，为了保证每个层位都 能有效地进行压裂施工，层位间需要进行隔离。
➢ 炸药类型
➢ 射孔密度
➢ 射孔相位
➢ 间隔长度
➢ 射孔方向
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11.3 射 孔
对于任何类型的井，都有另外两个额外的与射孔有关的参 数，它们也会影响孔眼系统的选择：
➢ 射孔以后，水泥与岩石表面水力粘结的完整性； ➢ 在孔眼孔隙中残留的砂粒，特别是对基质处理。
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11.3
11.3.2
建议（从采用工程方面考虑）：井筒方向与裂缝
方向一致。井筒的方向可以是垂直的，也可以是水平
的。
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11.2 完 井
11.2.2 水平井和多底井的完井
水平井
➢ 需要特殊的完井过程 ➢ 考虑压力、排量，还需考虑铺砂问题（是铺置到储层内部还是沿着储
层铺置）
多底井
可以提供较好的泄油面积和利于管理。(参看第一章中对井的流动通 道与特殊的地质流动单元相匹配的讨论）
式中：pf——裂缝压力； μ ——粘度；
qi——注入速度； hf——缝高。
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σmin ——最小应力； E’——平面应变模量； t ——时间；
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11.2 完 井
假定在同一时间开始向每一层注入，在任一时间qiA与qiB的 比可表示为：
q iA (p fm A ) i(2 n n 3 )n ( 1 )(h fA )3 (E B )2 (B )1 /n ( 1 )..1. 3 ( 1 )
如果裂缝达到封隔器上部的射孔，支撑剂有可能进入环形区域，
封隔器顶部的少量支撑剂可能粘附在工具上。
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11.2 完 井
11.2.4.7 转向
优点：控制液体流向，可连续进行施工，经济省时。
缺点：使用转向材料，使得压裂效果不能达到最佳效 果。
岩盐和苯酸之类的桥塞材料容易导致过顶替。球密封效率很
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11.2 完 井
总注对入多速于率二qij的个比层为位：的情况，单一层位的注入速率qii与N个层位
qii
(pf
mi)ni(2n3)n (1)[h3 f /(E2
] 1/(n1) i
.....1. 1 .5 .).(
qij
(pf mi)n(j2n3)/(n1)[h3 f /(E2 1/(n1))j]
在顶部射孔以上所需的砂量一般不多，可使用线性流达 西定律计算求得：
q i7 .82 17 4 0 (A L K p)........1 ..( .1 1 .)..
式中qi——排量，bbl/min； Δ P——压降，psi
A——面积，ft2；
μ ——粘度，cP
K——渗透率，D；
L ——长度，ft
q iB p fm B in
h fBE A A
式中n’——幂律指数 可由下式确定效率η ：
η ——效率
F b (p fm ) F h i b 2 f ( n p /E f h m ( 1 .) 9 h iC 2 fn L /tE 1 /2 0 .0
..1 . .4 1 )( V 0 s)17
➢ 本章介绍了在现场成功实施油井增产措施的作业程序和所有应注意 的事项。讨论了直井、斜井和S形井。
➢ 本章还详细地介绍了影响施工质量的因素，在施工过程中的监测技 术和整体作业技术。
压裂施工需要考虑——最佳的完井和射孔方案、适当的施工
设计、施工排量、压力以及流体特性的控制和监测等。
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第11章 压裂施工
有些方法是非常有效的隔离方法，一般只有当几个地 层在带有水泥环的套管外是相互隔离的才能使用这些方法。
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11.2 完 井
11.2.4.1 水泥环的重要性
在生产和压裂施工期间，水泥环必须提供层位间
隔。对于生产井，套管和地层之间的水泥密封必须要 严密，以防止流体从环形区域穿过（参看11A）。
压裂压力对水泥和套管或水泥和地层之间粘结张力的影响
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11.2 完 井
11.2.4.5 裂缝挡板 使用目的：控制流体的流向。
使用方法：裂缝挡板为套管管柱的一部分，放在 产层的间隔之间。在最低的产层射孔和压裂以后，将 一个球从套管中落下，这个球座封在挡板上，并阻止 液体向下流动，然后可对下一个层位进行射孔和压裂。
当使用挡板隔离多个产层时，一定要特别小心放置挡板，挡
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11.2 完 井
11B 连续油管传输的压裂施工（Sunil N.Gulrajani）
连续油管压裂施工依靠两项已开发的技术：
➢ 能进行层位隔离和返排的井下系统（BHA）
➢ 降低压裂液的摩阻，以便在很小的连续油管交叉面积内 达到压裂施工所要求的注入速度。（使用粘弹性表明活 性剂VES，低摩阻、无伤害）
11.1 引言 11.2 完井
11.3 射孔
11.4 压裂施工的地面设备
11.5 井底压力测量和分析
11.6 支撑剂回流控制
11.7 返排对策
11.8 质量保证和质量控制
11.9 健康安全和环境
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11.2 完 井
大部分井筒是垂直的，并设计成单根的生产套 管。
其他类型：
（1）斜井 （2）水平pt
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11.2 完 井
11C 水力压裂期间的多层注入剖面评估（J.L.Elbel）
压裂几个层位的常用方式是射孔限流技术。在考虑孔眼摩阻的同时， 必须考虑一些其他的影响每层的注入速率的地层参数，如裂缝高度、地 层模量和当前效率等。
参数关系：
p fm i4 n .4(6 E 4 q i4 t/h f)1 5 .............1 .. .2 .1 ) .....(
设备放置在离井口至少50ft远的地方如果现场有起吊设备则设备应放在起吊设备的吊臂之外对高压泵入设备不允许人员靠近泵的液体端如果现场设备是远方操作操作人员应远离高压管线如果现场有n设备它们应距离其他设备和井口至少60英尺51111引言112113射孔114压裂施工的地面设备116支撑剂回流控制117返排对策118质量保证和质量控制119健康安全和环境附录115井底压力测量和分析52115井底压力测量和分析用作井底压力计的三种类型的压力传感器
尚不十分清楚。水力压裂对水泥的最终影响很难预测（如水力 压裂以后的声波测井表明，裂缝间隔之间的水泥胶结被损坏， 但是井筒上部的水泥胶结仍然完好）。
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11.2 完 井
11A 水泥边界完整性的影响因素（E.B.Nelson）
注水泥作业就是将水泥放入套管和与井筒相连的地层 之间的环形空间的过程，注水泥的主要目的就是在井筒内 提供一个地层隔层。
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11.2 完 井
11.2.1 斜井和S型井的完井
对高斜度井，需弄清井筒倾角、地层就地应力场 （决定裂缝方位）和可能的裂缝集合之间的关系等。
对S型完井，井和裂缝的连通性很重要（尤其在高渗 透裂缝中，在低渗透层中不是主要问题）。
对高渗裂缝，不过是S形的井筒和1800相位的射孔， 或是沿井筒轨迹开缝，都是有效的。
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11.2 完 井
11.2.4.3 机械桥塞
机械桥塞是最可靠的射孔层位间进行间隔的机械 方法。
管柱操作：桥塞可回收 钢丝绳操作：桥塞不可回收
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11.2 完 井
11.2.4.4 砂堵
在压裂施工以后，利用砂堵可以进行层间间隔。
方法：将需要盖住射孔间隔的砂加入套管中，通过对套 管加压来测试砂堵，然后对下一个层位进行射孔和压裂，当 所有的层位都压裂完毕，再使用常规方法或扰形管柱，将砂 子从井筒内循环出来。
11B 连续油管传输的压裂施工（Sunil N.Gulrajani）
一般过程：
（1）在压裂施工的前一天，对施工的目标产层进行射孔。 （2）使用仪表环以确保在井筒内没有由附着物，管子的损坏或射孔毛 刺等引起的限制。
（3）为了进行多段压裂施工，隔离最低射孔段，为了越过产层，隔离 感兴趣的段位。
（4）按设计进行压裂施工。 （5）返排连续油管串中存留的支撑剂。 （6）对于多段压裂施工，重复隔离步骤，对井筒内的每个射孔段进行 压裂和支撑剂返排。
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11.3.2 对坚硬岩石水力裂缝的射孔相位
11.3.2.1 无微环隙，垂直井
研究表明：水力裂缝平面在300以内，1800相位的射孔，能够为孔眼 和裂缝之间提供良好的连通（这种良好的连通能使多裂缝重叠和裂缝拐弯减至
最小，因而也使得随缝宽的限制最小）。
建议：如果1800相位的射孔，不能使其方位在300水力裂缝平面内， 为了良好的裂缝连通，则推荐使用600相位射孔。
射孔
对坚硬岩石水力裂缝的射孔相位
11.3.2.1 无微环隙，垂直井
假设：最佳水力裂缝平面是垂直的,对垂直井，在整个范 围内都能直接连通。
干气井、在射孔前进行液体抽汲的井，用小空心传导管射孔器的井
和用低射孔密度空心传导管射孔器的井等，对于维持良好的水泥胶接，裂 缝只能从孔眼处起裂，从而消除了裂缝在水泥和岩石胶接面周围起裂的可 能。
难预测。
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11.2 完 井
11.2.4.8 限流压裂
限流压裂施工目的：使压裂液同时进入多层地层。
限流压裂技术：利用泵入期间射孔孔眼产生的压差，使 压裂液转向进入几个不同的射孔区间（参看11C和第10章）， 通常需要500～1000psi的压差才能足以控制整个压裂液的流 向。
通过控制射孔的孔径和数量来限制进入给定层位的总流 量。