国外储层改造新技术-
连续油管酸化钻孔技术在碳酸盐储层改造中的应用
第7卷第1期2011年3月
新疆石油天然气
X i nji ang O il&G as V o.l 7N o .1
M ar .2011
文章编号:1673 2677(2011)01 034-05
收稿日期:2010-12-7
作者简介:张保康(1983-),男,工程师,2008年中国石油大学毕业,硕士,从事连续油管作业及科研工作。
连续油管酸化钻孔技术在碳酸盐储层
改造中的应用
张保康,杨永庆,李效波,刘明娟
(中海油田服务股份有限公司,天津 塘沽 300450)
摘 要:连续油管酸化钻孔技术作为新型、有效的储层改造技术已经成功应用于国外碳酸盐储层改造,并取得了良好的效果,国内目前还没有相关的作业应用。本文首先介绍了连续油管酸化钻孔技术工艺方案、井下工具、增产机理、技术特点、作业程序,连续油管设备选择等关键技术,然后以国外具体的现场应用情况为基础对连续油管酸化钻孔技术的可行性和存在的问题进行了分析总结。
关键词:连续油管;酸化;碳酸盐岩;储层改造
中图分类号:TE242.9 文献标识码:A 碳酸盐岩作为重要的油气储层,广泛发育于国
内外含油气盆地中[1,14]
,据全球资料统计,碳酸盐储层的油气储量约占总储量的一半,油气产量达到总产量的一半。波斯湾盆地是世界碳酸盐油田分布最广泛的地方,我国主要集中分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、塔里木、珠江口盆等区域。虽然世界上相当大一部分油气储量都蕴藏在碳酸盐岩油藏中,但是碳酸盐油藏孔隙度和渗透率分布不均匀、渗透率低的储层特征导致碳酸盐油藏采收率比较低
[2-3]
,往往达不到原始石油地质储量的40%~
储层研究现状及前瞻
储层研究现状及前瞻
储层是指地下的含油、含气等可供开发利用的岩石层。储层研究是油
气田开发工作的重要组成部分，其研究现状及前瞻对于提高油气田勘探开
发效率、提高油气资源利用率具有重要意义。以下将从油气储层特征研究、储层模型构建及预测、储层改造技术、储层工程实践等方面讨论储层研究
的现状及未来发展前景。
首先，储层研究的现状主要包括储层特征研究和储层模型构建。储层
特征研究通过物性实验、岩心分析、地震资料解释等手段，对储层的孔隙度、渗透率、饱和度等特征进行分析，为后续的储层模型构建提供基础数据。储层模型构建主要通过地质建模技术，将不同尺度的地质信息整合为
一个完整的三维储层模型，为油气储量预测、生产调整等提供依据。
其次，储层研究的前瞻主要包括储层改造技术和储层工程实践。储层
改造技术包括水驱、聚合物驱、CO2注采等多种方法，通过改变储层内的
渗透性和孔隙度分布，提高油气开采效率。储层工程实践是指通过地质、
物理、化学等多学科综合应用，将储层研究结果转化为实践，指导油气田
的勘探开发实施，并根据实践中的问题和挑战，不断优化改进储层研究技
术和方法。
储层研究的未来发展前景主要体现在以下几个方面。首先，随着油气
资源的逐渐枯竭和深水油气开发的迫切需求，储层研究将更加注重对复杂
储层的深入研究，例如页岩气、致密油等非常规油气资源储层。其次，随
着技术的进步，储层研究将更加注重多学科综合应用，通过地震资料处理、岩心分析、沉积学、地质力学等方法相结合，提高储层研究的精度和准确度。再次，随着储层工程实践的不断推进，储层研究将更加注重模型的实
储层改造技术(交流)
ps H
矿场统计
当αF < 0.015～0.018 MPa/m, 形成垂直裂缝 当αF > 0.022～0.025 MPa/m, 形成水平裂缝
03:40
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三、 地应力的测量及计算
（1） 矿场测量
— 水力压裂法
— 井眼椭圆法（井壁崩落法） （2）岩心分析（实验室）
—滞弹性应变恢复 （ASR） —微差应变分析 （DSCA） （3） 测井解释 （4） 有限元计算
Ps )
1 2 1
h t
3 y
x
(Pi
Ps )
h t
当破裂时，Pi=PF
PF
3 y
x
h t
Ps
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(2) 形成水平缝
岩石破坏条件
v t
最大有效周向应力大于垂直方向抗拉强度
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3 破裂压力梯度
定义
理论计算
(垂直裂缝形态)
PF
H
F
pF H
2v z
1v H
1 3v 1v
20
F
----
•• ••
03:40
21
原理：不压破地层的情况下将酸液注入地
层孔隙(晶间，孔穴或裂缝)的工艺。利 用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和 堵塞物,改善储层渗流条件,提高油气产 能。
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。
北美非常规改造技术
中国石油 二、非常规储层主要改造技术
大型压裂
适应储层
气测渗透率小于0.1mD，砂层厚度一 般应在20ｍ以上，且平面上分布稳定， 人工裂缝方位与有利砂体展布方向一致。
技术条件
施工时间长，压裂液应具有良好的携 砂流变性及低伤害性能；
Wattenberg气田
渗透率为0.005-0.05mD 规模：加砂90-150m3，最大255m3，缝长
直井分层压裂
连续油管分层压裂技术系列
连续油管喷砂射孔＋环空压裂 单封封隔器分层压裂步骤
连续油管喷砂射孔+单封封隔器示意图
•下入连续油管+水力喷射射孔管串，
对第一个目的层进行射孔; • 环空注入压裂； • 通过单封隔器封隔下层 • 结束后将上提井底钻具组合，对 下一层进行射孔、压裂。
BJ公司OptiFrac SJ plus
连续油管喷砂射孔+环空压裂+填砂分层压裂步骤
连续油管喷砂射孔＋环空压裂
填砂分层压裂步骤 ①喷砂 ②压裂 ③填砂 ④上提管柱 ⑤清洗重置管柱 ⑥第二段压裂
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
美国怀俄明州的Sublette县大
BJ公司OptiFrac SJ 、哈里伯顿CobraMax
绿河盆地Jonah气田
中国石油 二、非常规储层主要改造技术
技术特点
•可钻式桥塞封隔 •逐段射孔、逐段压裂、逐段座封
储层改造--水力压裂技术
5、其它压裂液 （1）、醇基压裂液
（2）、胶束压裂液
（ 3）、浓缩胶压裂液
二、水力压裂技术发展现状
1、国外水力压裂技术现状（总体：成熟、系统配套）
领先技术 • 开发压裂技术 • 重复压裂技术 • 连续油管压裂酸化技术 • 低伤害或无伤害压裂酸化技术 • 压裂防砂与端部脱砂压裂技术 •人工裂缝诊断技术 •水平井压裂酸化技术 •压裂施工过程的计算机自动化控制 与数据远传
2、国内水力压裂主体技术 国内发现的油气田越来越复杂 1、低渗低压致密气藏； 2、低渗特低渗透油藏； 3、深层火成岩气藏； 4、致密碳酸盐岩储层。 形成的压裂改造主体技术 1、低渗透油藏开发压裂技术； 2、低渗透气藏大幅度提高单井产量技术； 3、复杂岩性储层改造技术； 4、新型压裂材料和新工艺技术。
பைடு நூலகம்
3、压裂作用及增产机理
沟通油气储集区，扩大供油面积。 砂岩储层中的透镜体、裂缝性油藏的 裂缝和溶洞 改变井筒周围渗流特征，降低渗流阻力，节约地层 能量。 克服井底附近污染
4、在油气勘探开发中的作用
(1) 、勘探阶段 增加可采储量；美国可采储量的20~30%通过压裂获得。 (2) 、开发阶段 增加油气井产量和注水井的注水量;调整油田开发矛盾， 改善吸水、出油剖面; 提高采油速度，提高油田采收率; (3)、 其它方面 煤矿开采，工业排污，废核处理等。
国外射孔新技术-陈锋
国外射孔技术介绍
陈锋
2013年9月
利用机械、化学或者其它能量打开套管、水泥环和地层，沟通油、气流通道的井下作业称为射孔。射孔的最终目的是为产层与井筒之间建立可靠、有效的通道，从而获得最大的产出、注入效果。
射孔是目前使用最广泛的完井方法,射孔建立起井筒与目的层之间的油气通道,被誉为油气勘探开发过程中的“临门一脚”。
射孔作为一种完井方式，创造油气流动通道——为生产而射孔 射孔为提高油气井的完善程度，实现油气增产——为增产而射孔 射孔越来越多作为油气储层改造前重要环节——为改造而射孔
射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法，射孔工艺技术已经在：油气资源的发现、提高低渗透储量的采收率、难采储量的动用程度、新旧井的增产水平、降低成本增强效益，都显示出越来越重要的作用。
油气井射孔148年历史
第一阶段（1865-1947年）——射孔发展的混沌时期
1）“炸药爆炸式射孔”，即采用锡爆炸器引爆在井底填充的炸药；2）“单刀套管锯”，即刀片在套管上开孔。
1910
年，用一个机械刀片在套管上
旋转钻孔，机械切孔器用钻杆下井，然后打开切刀，当切刀绕销钉旋转时，靠钻杆的上提力切入套管壁。这种穿孔法速度慢、成本高，水泥环超过25mm 厚时
效果不佳。
机械切割射孔器
1926年，Sid
Mine
首先发明了子弹射孔方法，美国兰威尔公司（现在西方阿特拉斯公司）获得专利。于 1932年首次用于油井套管射孔，在美国加利福尼亚州洛杉矶MONTEBELLO 油田一口800m 深的井，用了8天时间，下井11次，共发射80枚子弹。该射孔方法比机械切孔方法进一步，广泛使用了二十多年，目前国外仍有应用。
储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势
储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势
一、引言
储层损害是指在油气开采过程中，由于地质、物理、化学等因素的影响，导致储层性质发生改变，从而影响油气的产出。储层保护技术则是针对储层损害问题提出的解决方案，旨在保护储层，延长油气田的寿命。本文将探讨当前储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势。
二、储层损害分类
1.地质因素：包括断层、褶皱、岩性变化等；
2.物理因素：包括压力变化、温度变化等；
3.化学因素：包括水溶液作用、酸蚀等。
三、常见的储层保护技术
1.注水：通过向井口注入水来维持油气田内部压力平衡，防止压力过低导致油气无法产出；
2.注聚合物：通过向井口注入聚合物来提高油气田内部黏度，防止流动速度过快导致产量下降；
3.注气：通过向井口注入气体来维持油气田内部压力平衡，防止压力过低导致油气无法产出；
4.注酸：通过向井口注入酸性溶液来溶解储层中的碳酸盐矿物，增加储层孔隙度和渗透率，提高油气产量。
四、当前研究现状
1.储层损害预测技术：利用地震勘探、测井等技术对储层进行预测和评估，以便及时采取保护措施；
2.储层改造技术：通过改变储层物理、化学性质，提高其渗透率和孔隙度，以增加油气产量；
3.智能化技术：利用人工智能、大数据等技术对油气田进行监测和管理，及时发现并解决储层损害问题。
五、未来发展趋势
1.深度开采技术：随着常规油气资源的逐渐枯竭，未来将会加大对深海、深部资源的开发和利用；
2.新型保护技术：如利用生物技术改善储层环境，提高油气产量；
3.绿色开发技术：如利用可再生能源、节能环保技术等，实现对油气田的可持续开发。
国外地下储气库的技术与发展
国外地下储气库的技术与发展
地下储气库是一种能够储存天然气的地下地质结构。它是由人工或天
然形成的地下空洞或岩层孔隙系统，用于储存高压天然气。国外地下储气
库的技术与发展在过去几十年里取得了显著的进展。本文将介绍国外地下
储气库的技术和发展的主要方面。
首先，国外地下储气库的技术主要包括地质储层的选择和改造、注气
和排气系统、储气库容量和压力管理系统、安全监测和控制系统等。地质
储层的选择是储气库设计的关键因素之一、国外地下储气库通常选择岩盐
或油气田储层作为天然气的储存介质。这些储层具有良好的密封性和稳定性，能够确保储气库中天然气的安全储存。
其次，注气和排气系统是地下储气库的核心设备。注气系统将天然气
注入储层中，而排气系统则将储层中的天然气释放出来。这两个系统通常
由管道网络、阀门、压缩机和泵组成。注气和排气系统的设计要考虑到储
气库的连续运行和安全性能。
储气库容量和压力管理系统是保证储气库正常运行的重要组成部分。
它们可以根据供需情况调节储气库的容量和压力，确保供应和需求的平衡。储气库容量和压力管理系统通常由监测仪器、计算机控制系统和自动调节
阀等组成。
安全监测和控制系统用于监测储气库的安全性能和控制其运行状态。
它包括气体泄漏监测系统、地质变形监测系统和火灾报警系统等。这些系
统能够及时发现储气库中的安全隐患，并采取相应的措施来控制和处理。
国外地下储气库的发展主要包括建设和改造现有储气库、增加储气库
的容量和提高储气库的效率等方面。建设和改造现有储气库是国外地下储
气库发展的主要方式之一、这些项目通常包括新建储气库和改造现有天然气储存设施来提高其储气能力和运行效率。增加储气库的容量是满足不断增长的天然气需求的重要途径。国外地下储气库可以通过增加储气库的数量和提高单个储气库的容量来增加供应能力。提高储气库的效率是国外地下储气库发展的另一个关键方面。国外地下储气库开展了许多研究项目，通过改进储气库的设计和运行管理，提高储气库的效率和可靠性。
国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展讲义
二.水平井分段改造技术
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三.HiWAY通道压裂技术
HiWAY通道压裂技术特点：建立以支撑剂墩柱支撑的非连续铺置的大通道（深层油气高速公路）支撑裂缝的大通道大大提升了油气导流能力，消除了对充填层渗透率的依赖降低了压裂液残渣对导流能力的伤害，可进一步降低压裂液成本美国怀俄明州Jonah气田和阿根廷Loma La Lata气田进行了现场应用，平均单井产量增加10-15%，稳产2年以上
初期产量：通道压裂井比传统压裂井平均高53%
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关键技术：射孔方案-射孔段非均匀分簇射孔泵注程序-支撑剂以短脉冲形式加入采用纤维压裂液-纤维的加入改变了支撑剂段塞流变性，延缓支撑剂的分散和沉降
非均匀分簇射孔（左图）、传统笼统射孔（右图）
支撑剂段塞脉冲式泵注
HiWAY混合间断性注入方法
三.HiWAY通道压裂技术
第2页/共33页
一.直井分层改造技术
主体技术
技术特点
适用条件
连续油管喷砂射孔环空加砂分层压裂（CobraMax）
水力喷砂射孔，环空加砂压裂，砂塞封堵或底封隔器封堵。压裂层数无限，最高单井连续施工19层。
套管完井实际垂深≤3100m井底温度≤140℃
TAP套管滑套分层压裂 (treat and production)
SPE119757
低渗油气储层增产改造技术
（三）、射孔技术
1、射孔参数确定 ●首先根据地层地质条件、开发需求和压裂改 造工艺的需要确定射孔位置、射孔井段。 ●要考虑到钻井过程的伤害范围，确定采用的 弹型与技术。 ●根据压裂参数，尤其是排量来确定射孔密度 与孔数。
射孔工艺技术： ●深穿透射孔技术 ●水力喷射射孔技术 ●负压射孔技术 ●超正压射孔技术 ●定向射孔技术 ●增能射孔技术等
ULW的密度约在1.75 到1.9克/毫升之间， 与制造过程中控制颗粒的孔隙度有关。涂层的 多孔陶粒，一方面增加了它的强度并封闭了颗 粒外部的孔隙，防止了外部液体的入浸从而也 保持了低密度的特点。
超低密度(ulw)支撑剂 四大优点：
低密度支撑剂能够在低排 量下保证支撑剂的输送，能提 供在绝大部分裂缝面积上得到 支撑剂的机会，降低支撑剂密 度还可以减少配制压裂液系统 的复杂性从而减少了对填砂裂 缝的伤害。
高强度超低密度支撑剂－ULW
新材料－高强度超低密度支撑剂ULW
美国BJ服务公司•2003年•两种ULW支撑剂 ULW 1.25支撑剂－被树脂浸透并涂层的化 学改性核桃壳 ULW 1.75 支撑剂－树脂涂层的多孔陶粒
裂缝诊断 支撑剂回流控制技术 新的压裂优化设计技术 利用压裂压力降落曲线认识储层技术 大型压裂控制缝高技术 支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术
开发压裂技术
重复压裂技术
领 先 技
连续油管压裂酸化技术 低伤害或无伤害压裂酸化技术
苏里格气田水平井改造新工艺及新技术应用
苏里格气田水平井改造新工艺及新技术应用
摘要：苏里格气田是典型的“三低”气田，为最大限度提高单井产量，水平井动用储量大，相当于3-5口直井的产量，是提高单井采收率、有效使用土地资源、降低开发成本的重要途径。积极探索水平井开发技术，逐步形成了不动管柱水力喷射压裂、裸眼封隔器分段压裂、裸眼遇油膨胀封隔器分段压裂三种主体技术及多种配套技术。
关键词：苏里格气田水平井改造技术技术应用
一、气井改造背景
苏里格气田是典型的“三低”气田。水平井动用储量大，相当于直井的3-5口井的产量，因此在是减轻单井管理工作量、提高单井采收率、有效使用土地资源、降低开发成本的重要途径。
2006年苏里格气田规模开发以来，随着地质认识及储层改造技术的完善和提高，2008年重新开始了水平井的开发试验，2009-2011年实施了苏平36-6-23、苏36-7-19h、苏36-18-10h、苏36-11-16h 等32口水平井，取得了十分喜人的效果，为苏里格气田水平井储层改造等技术发展积累了宝贵经验。
根据苏里格气田地质特点，以提高单井产量为目标，逐渐形成了三种分段压裂改造主体工艺技术及多种配套技术。
二、水平井储层改造主体工艺技术
1.水力喷射分段压裂技术
水力喷射分段压裂技术原理是根据伯努利方程，把压能转变为动
能，油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速射流，在地层中射流成缝。该工艺通过一次下入水力喷砂压裂管柱，将喷射器分别对准上下气层射孔段，首先对下层实施水力喷射射孔、压裂，再投球打开喷砂滑套，并封堵下层，再对上层实施水力喷射射孔、压裂施工，依次由下至上对各气层进行逐层压裂改造，最后合层排液求产。
非常规储层压裂改造技术进展及应用_王永辉
基 金 项 目 ：国 家 科 技 重 大 专 项 （２０１１ＺＸ０５０１３、２０１１ＺＸ０５０３７）资 助 。 第 一 作 者 及 通 讯 作 者 ：王永辉，男，１９６４年１０月生，１９８６年毕业于西北大学，２００４年获西南石油大学油气田开发工程专业博士学位 ，现为中 国 石 油 勘 探 开 发
研究院廊坊分院压裂酸化技术服务中心高级工程师，主要从事压裂酸化工艺、水力裂缝模拟及油气藏模拟等研究。Ｅｍａｉｌ：ｗｙｈ１１６＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
（Ｌａｎｇｆａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，Ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ＆ ｇａｓ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ ａｎｄ ｍａｄｅ ｉｔ ｂｅ ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｒｅ－ ｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒｏａｄｍａｐ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｆｏｒｅｉｇｎ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｉｇｈｔ ｇａｓ，ｓｈａｌｅ ｇａｓ，ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ ａｎｄ ｔｉｇｈｔ ｏｉｌ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ＆ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｌａｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ｄｉｒｅｃ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｕｎ－ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｈａｌｌ ｂｅ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｔｗｏ ｓｔｅｐｓ，ｔｈａｔ ｉｓ，ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ＆ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｅｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｉｇｈｔ ｇａｓ ａｎｄ ｓｈａｌｅ ｇａｓ，ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ ｍｏｒｅ ｒｅｓｅａｒ－ ｃｈｅｓ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ；ｔｉｇｈｔ ｇａｓ；ｓｈａｌｅ ｇａｓ；ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ；ｔｉｇｈｔ ｏｉｌ．
储层改造技术现状与发展建议
3.储层改造专用装备基本满足，但研制能力弱
储层改造专用装备是指为压裂酸化施工提供动力与完成工艺和记录的特定设备
主体设备 压裂泵车 混砂车 仪表（指挥）车 管汇车
配套设备 连续混配设备 连续输砂设备 连续油管车 液氮泵车
3.装备配套基本满足生产需求，但研制能力弱
2.拥有世界先进软件，形成了优化设计技术，满足了需求
压裂优化设计理念由经典单一裂缝向裂缝网络转变
综合地质、物探、钻完井、录井、完井等资料，建立地质模型 以压后产量为目标，应用油气藏数值模拟技术，优化裂缝参数 以优化的裂缝参数为目标，应用压裂裂缝模拟技术，优化施工参数
压裂优化设计相关软件种类较多，主体软件全为引进
近年来，国内近50亿吨未动用石油储量中的70%和近3万亿未动用天然 气储量中的91%需改造，储层改造面临强劲的非常规油气藏生产需求
（一）作用与地位
3.储层改造不断提升单井产量，保障了产能建设顺利实施
2007-2012年水平井改造现场试验近2000井，压后原油稳定产量6-7 吨，是直井的3.8-4.1倍，为中石油平均单井产量趋稳做出了贡献。
页岩油储层改造和高效开发技术研究
页岩油储层改造和高效开发技术研究
发布时间：2022-09-25T06:55:57.569Z 来源：《科学与技术》2022年第10期5月作者：冯萌萌韩英文尹笋张天华康香村[导读] 目前对页岩石油的需求在各个领域都在增加，这是促进发展的重要能源
冯萌萌韩英文尹笋张天华康香村
大港油田第二采油厂
摘要：目前对页岩石油的需求在各个领域都在增加，这是促进发展的重要能源。在发展的这一阶段，我国对页岩石油的需求正在增加，在科学和技术进步的同时，页岩石油勘探技术也有了相当大的发展，但是，为了更稳定地支持我国经济和人民的生活，必须修复页岩储油层。在此基础上，我们将继续推动页岩油气开采技术的进步，提高工作效率和质量，为我国的长期发展奠定坚实的基础。我们希望该条的内容将在有关领域有用，并在有关领域提供一定的理论基础。它对于页岩油气勘探响应社会发展非常重要。本文主要分析页岩油储层改造和高效开发技术研究。
关键词：页岩油储层；改造；高效开发技术
引言
中国广阔的国土是在许多地区发现较大规模的石油开采前后发现的，这也引起了中国各界的关注。对页岩开采来说，恢复和开发油田至关重要。只有这样做，才能提高页岩开采的质量和效率。随着我国工业化的进展，对能源资源，特别是页岩石油的需求逐年增加，为了满足当前的社会发展需要，必须改变页岩储油层，并建立专门的科学小组，分析外国先进技术为发展和提高我国经济质量奠定坚实的基础，并在我国石油开采技术方面迈出坚实的一步。只有充分利用资源，合理利用和分配资源，我们才能更好地发展我们的工业技术。开发有效的技术将提高页岩开采的效率，同时提高其质量。
石油开采技术的国内外比较与评价
Part One
Part Two
Part Three
Part Four
技术水平：与国际先进水平相比，仍有一定差距 开采方式：主要以传统开采方式为主，如钻井、压裂等 技术挑战：面临地层复杂、开采难度大等问题 研发投入：加大研发投入，推动技术创新，提高开采效率和安全性
技术水平：国外 石油开采技术处 于世界领先地位， 拥有先进的钻井、 完井、采油等技 术。
国内石油开采 技术发展历程： 从最初的手工 开采到现代的 机械化、自动 化、智能化开 采，但与国外 相比，在某些 方面还存在一 定差距
国外石油开采 技术特点：注 重环保、高效、 安全，技术研 发投入大，创 新能力强
国内石油开采 技术特点：注 重环保、高效、 安全，但技术 研发投入相对 较少，创新能 力有待提高
国际合作：包括跨国公司合 作、技术引进、人才培养等
资源枯竭：全球石油资源日益减少，开采难度 增大
环境污染：石油开采过程中产生的废气、废水、 废渣等对环境造成严重污染
技术瓶颈：石油开采技术存在瓶颈，难以进一 步提高开采效率和降低成本
安全风险：石油开采过程中存在各种安全隐患， 如井喷、火灾、爆炸等
法律法规：各国对石油开采的法律法规不同， 给跨国公司带来挑战
传统开采方法：成本较低， 但效率较低，对环境影响较 大
绿色开采方法：效率较高， 对环境影响较小，但成本较
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表的工程技术进步在这一格局变化中起到了关键性作用
2005年美国页岩气技术突破，此后产量急剧增长，未来页岩气和致密气的产量 占美国天然气总产量的一半以上
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
美国每年完钻并压裂页岩气井约20000口，85%以上为套管完井，主要依靠
国外储层改造新技术
李宗田
中国石化石油勘探开发研究院 2013.6
提 纲
一、储层改造技术现状 二、储层改造最新技术
三、储层改造发展趋势
一、储层改造技术现状
水平井压裂技术带动了页岩油气的迅速发展
低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂，目前已发展到3口甚至4口井间同
时压裂。
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
地面条件及措施成本、压后管理控制等促进了“井工厂”压裂技术进步
原理：诱导应力干扰形成复杂裂缝 特点：较大范围形成体积裂缝 土地利用率高：在一个地区部署多个井场，在每 一个井场部署多口水平井 作业周期短：实现钻井、固井、射孔、压裂等作 业的批量化、流程化、标准化，且各工序之间实 现无缝衔接。 作业低成本：流体循环利用，搬迁费少。
氮气泡沫压裂 大型水力压裂
地层伤害小、滤失低、携砂能力强 使用大量凝胶，完井成本高，地层伤害大
水敏性地层和埋深较浅的井 对储层无特殊要求，使用广泛
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
油气资源的不可再生性和高品质油气资源量的不断减少的事实，迫使人类
必须开发类似于页岩气、页岩油的低渗难采的储量油气资源 全球非常规油气资源量
24 Eagle Ford页岩应用效果
3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
材料学、微电子等技术进步有利于水平井压裂技术的集成创新 智能滑套压裂技术（电控滑套、可溶解滑套）
□压力等级10,000PSI，温度150℃ □电传感器和滑套内芯片信号对应，开关滑套 □不受压裂层数限制，压后滑套遇油溶解
技术可采资源量（万亿立方米）
资料来源 ：EIA, 2011
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻
井及压裂工程不断进步的过程
常规油气勘探开发 储层环境
毫米-微米级孔隙 光学显微镜
非常规油气勘探开发
纳米级孔隙 中子散射-计算化学 颗粒表面吸附，源内成藏， 无二次运移
主裂缝闭合前G函数曲线为斜直线,裂缝滤 失恒定,主要表现为整体上无天然裂缝
裂缝监测结果判断地应力场，根据裂缝延 伸情况判断储层岩石力学性质
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
压裂技术进步改变了美国天然气的供应格局的同时，也意味着更多低渗
难动用储量不断被发现并得到开发
7000
美国天然气产量构成图
水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。水平井的产量是垂直井的 3~4 倍多， 3/段 水： 2000m 水平井 成本仅是直井的1～1.5倍。目前85%的开发井为水平井＋多段压裂。 截止2010年底，Fort Worth 盆地累计钻井14790口，其中水平井10050口
页 岩 段
4000 4.0
平均产量, MCFD
大型水力压裂
Source: Baker Hughes, IHS
Source: HPDI
水平井是页岩气开发的主要井型，水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采ห้องสมุดไป่ตู้速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
在低渗透致密储层勘探开发过程中，水平井多级分段压裂技术已经成为主
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
2010年EIA资助ARI公司评价了全球33个国家48个盆地的70套页岩，估算
的页岩气技术可采资源为188万亿立方米
40 35 30 25 20 15 10 5 0
中 美 阿 墨 南 澳 加 利 安 巴 波 法 挪 智 印 巴 巴 国 国 根 西 非 大 拿 比 哥 西 兰 国 威 利 度 拉 基 廷 哥 利 大 亚 拉 圭 斯 亚 坦 玻 乌 瑞 丹 乌 英 欧 哥 突 荷 土 摩 委 德 西 立 利 克 典 麦 拉 国 洲 伦 尼 兰 耳 洛 内 国 撒 陶 维 兰 圭 其 比 斯 其 哥 瑞 哈 宛 亚 他 亚 拉 拉
塔河油田TP111井，井深7426.0m，垂深6735.52m，水平段长610.0m
☆中石化元坝： 元坝103H井深7861.0m，垂深6750.0m。
元坝121H设计井深8158.0m，垂深7280.0m。
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
在整个非常规油气开发过程中，美国分别形成的主体压裂工艺包括：
6000
页岩气
2008年突破500
产量/亿立方米
5000
4000 3000
煤层气
2006年突破500
致密气
1990年突破500
2000
1000 0
常规气
1973年达高峰产量
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
资料来源 ： Curtis等, 2001；USGS，2009 ；EAI，2011；ARI，2010
成藏环境
开发环境
常 规 砂 岩
浮力作用下流体分异， 经历一次和二次运移
达西流动
非达西流动和扩散
相差 100倍
10 µm
非 常 规 页 岩
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
水平井开发的层位更深，水平段更长为压裂技术提出挑战
☆美国Bakken页岩： Medowark7-6H井深9571m，垂深6553.0m，水平段长度3018.0m ☆中石油塔里木： 塔里木塔北隆起轮南油田哈122H， 井深7053.0m，水平段长487.43m。 ☆中石化塔河：
裸眼封隔器+滑 套分段压裂技术
泵送桥塞分段 压裂技术
连续油管喷砂射 孔环空加砂压裂 技术
固井滑套 分段压裂技术
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
同步压裂技术能够缩短施工时间，降低压裂成本，同时也有利于形成缝网
水平井同步压裂技术示意图
同时对配对井（平行）进行压裂，即同时对两口(或两口以上)井进行压裂。 该技术可以快速提高页岩气井的产量，且开始出现回流的时间短。
探技术来提高勘探效益，降低勘探风险、提高探井效果
元坝9井
（2010 年9 月压裂复试）
建111井
（2010 年12 月压裂复试）
河页1井
（2010 年10 月开钻）
宣页1井
（2010 年5 月开钻）
方深1井
（2010 年5 月压裂复试）
黄页1井
（2010 年12 月开钻）
2010年5月2日第一口页岩气井——宣页1井开钻
滑溜水压裂、多级分段压裂、重复压裂、同步压裂等
2006,同步压裂 2002,水平井压裂 1999,重复压裂
1997,滑溜水压裂
上述各项技术发展是压裂设备、压裂材料及压裂工具共同进步的结果
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
在整个非常规油气开发过程中，美国分别形成的主体压裂工艺包括：
滑溜水压裂、多级分段压裂、重复压裂、同步压裂等
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
集成创新决定了压裂的关键技术并不能够等待原始创新，市场需求决定
了最新、最先进的技术在某个地区不一定适用，必须有针对性地选择
压前地质研究
裂缝模式判断
液体配方优选
泵注程序优化
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提 纲
一、储层改造技术现状 二、储层改造最新技术
三、储层改造发展趋势
储层改造最新技术
导，其技术的复杂程度、施工的规模及成本投入远远大于常规直井的压裂 及酸化措施
国外大型压裂现场施工照片
丛式井生产模式示意图
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工
艺技术等方面不断进步
地质背景和地层特性的科学系统评价是储层改造的必要基础；
一个丛式井平台上钻探水平井、压裂 22口井，极大提高效率，降低了成本
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
科技创新能够促进水平井压裂提高效率、降低成本（高通道压裂技术）
原理：无支撑剂的槽流，导流最大化。 适合：脆性地层，单一裂缝模式。 特点：脉冲式注入，混合纤维包裹。 优势：两高两低 高导流能力（接近无限） 产量提高（20-60%） 降低支撑剂用量（降低40%） 降低压裂液量（降低60%） 应用实例： Loma La Lata field 、 jonah field 、Eagle Ford
2000
2.0
1000
1.0 0.0 1200 天数
0
0
200 水平井平均产量
400
600 直井平均产量
800 比率
1000
水平井与直井比较其增产效果
20
水平井/直井产量比
3000
3.0
3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻
井及压裂工程不断进步的过程
共计： 921.7万亿方 （Rogner,1997） 煤层气：114.7万亿方 页岩气：1406.8万亿方 致密砂岩气：2037.1万亿方 共计：3558.5万亿方 （Dong,2011）
低品质油气 资源
油气资源三角图（据Bustin 2005AAPG资料，修改）
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
Haynesville
MCF/Day
Marcellus Barnett
5 10 15 Year 20 25 30
页岩气水平井分段压裂模式
页岩气水平井生产曲线
页岩气也被称为“人造气藏”，必须通过大型人工造缝（网）工程才能形 成工业生产能力
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
解放低效储层：目前所发现的资源品质变差，新增探明储量中低渗透储
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
解放低效储层：目前所发现的资源品质变差，新增探明储量中低渗透储
量的比例从30%左右上升到近70%，水力压裂可使低效油气藏获得大为可 观的勘探成果
Shale Type Curves
10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 0
量的比例从30%左右上升到近70%，水力压裂可使低效油气藏获得大为可 观的勘探成果
2002年，Devon能源公司收购Mitchell能源公司
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
获取储层信息：水力压裂技术对油气层的描述及动态监测可以起到特殊
的作用,可为勘探储层的含油气情况提供重要信息,压裂过程的动态监测 和压后评价技术可以获取准确的地层压力及地应力场等参数,对油藏评 价提供强有力的证据
滑溜水压裂
减租水为压裂液主要成分，成本低，但携砂
能力有限
适用于天然裂缝系统发育的井
水力喷射压裂 重复压裂 同步压裂
定位准确，无需机械封隔，节省作业时间 通过重新打开裂缝或裂缝重新取向增产 多口井同时作业，节省作业时间且效果好于 依次压裂
尤其适用于裸眼完井的生产井 对老井和产能下降井均可使用 井眼密度大，井位距离近
每一个大型油气田的发现都是通过钻井获得高产油气流而证实和宣告的,钻
井在油气田的勘探和发现中的作用不会改变,但随着油气勘探范围的延伸, 压裂技术将更显示出其对油气储量的发现与评价的重要支撑作用。
渗透性储层
烃源岩层系
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2、低渗难采储量的动用依赖于压裂技术进步
降低勘探风险：更多地、合理地应用包括水力压裂技术在内的非地震勘
系列室内评价实验与机理研究是开展储层改造技术研究的必要手段；
成本控制和高技术引入是储层改造的必要途径。
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工
艺技术等方面不断进步
技术名称 多级压裂 技术特点 多段压裂，分段压裂，技术成熟，使用广泛 适用性 产层较多，水平井段长的井
对 技 术 要 求 增 加 油 气 藏 品 质 降 低 1000m D 高品质油气 资源 中品质油气 资源 致密砂岩气 煤层气 页岩气 天然气水 合物 重（稠）油 致密砂岩油 油砂 页岩油 油页岩 0.001 m D
煤层气：256.1万亿方
成 10mD 本 增 加 0.1mD
页岩气：456.0万亿方 致密砂岩气：209.6万亿方
1、分段压裂工具及体积压裂设计
2、清水压裂及低密度支撑剂