斯伦贝谢水平井压裂StageFRAC Overview China_Sept-2009x
水平井分段压裂完井技术调研报告
如有你有帮助，请购买下载，谢谢!《现代完井工程》水平井分段压裂完井技术调研报告目录1研究目的及意义.................................... 错误！未定义书签2水平井分段压裂技术................................ 错误！未定义书签2.1国外水平井分段压裂技术研究现状 ............ 错误！未定义书签2.1.1斯伦贝谢公司一一Stage FRACTM系统错误！未定义书签。
2.1.2哈里伯顿公司一一固井滑套分段压裂系统错误！未定义书签。
2.1.3贝克休斯公司----- Frac Pio nt System分段压裂系统错误！未定义书签。
2.2国内水平井分段压裂技术研究现状 ............ 错误！未定义书签2.2.1水力喷射分段压裂技术................. 错误！未定义书签2.2.2双卡上提压裂多段技术................. 错误！未定义书签2.2.3分段环空压裂技术..................... 错误！未定义书签2.2.4液体胶塞隔离分段压裂技术............. •错误！未定义书签2.2.5机械桥塞隔离分段压裂技术............ •错误！未定义书签2.2.6限流压裂技术......................... 錯误！未定义书签2.3本章小结................................... 错误！未定义书签3水平井分段压裂数值模拟方法........................ 错误！未定义书签3.1笛卡尔网格的加密法........................ 錯误！未定义书签3.2 PEBI网格加密法........................... •错误！未定义书签3.3表皮因子法................................. 错误！未定义书签3.4直角网格加密法............................ •错误！未定义书签3.5本章小结................................... 错误！未定义书签4水平井完井技术.................................... 错误！未定义书签4.1筛管分段完井技术........................... 錯误！未定义书签4.2水平井砾石充填防砂技术 ..................... 错误！未定义书签4.3鱼骨状水平分支井完井技术 ................... 错误！未定义书签4.4膨胀管完井技术............................ •错误！未定义书签4.5套管射孔分段压裂完井技术 ................... 错误！未定义书签4.6裸眼分段压裂完井技术 ...................... 错误！未定义书签4.7本章小结................................... 错误！未定义书签参考文献 ........................................... 错误！未定义书签1研究目的及意义所谓分段压裂技术，就是在井筒内沿着水平井眼的方向，根据油藏物性和储层特征，在储层物性较好的几个或更多水平段上，采用一定的技术措施严格控制射孔孔眼的数量、孔径和射孔相位，通过一次压裂施工同时压开几个或更多水平段油层的技术。
贝克休斯-水平井分层酸化压裂技术
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井筒隔离阀
▪ 井筒隔离阀目的
可关闭式循环接头 用于坐封封隔器和打开滑套
▪ 井筒隔离阀可替代球座接头 ▪ 关闭位置密封准确
球不能移出球座
24
井眼准备
▪为了防止下入遇阻，建议下入分段压裂工具前，进行
通井
▪井下没有异物，井眼比较规范 ▪通井规比较灵活，可以满足不同井况
3.8
备注
高含水层 测试产量 测试产量 测试产量 测试产量 测试产量 测试产量 测试产量 测试产量
-
-
10 6 5.7 12 14.04
输气产量 输气产量 输气产量 输气产量 测试产量
25
输气产量
8
输气产量
-
测试无阻流量160
FracPoint™ 分段压裂安装
250
200
150
100
50
0
• 页岩 Bakken Bakken Sand Blue Sky Shale
Shale
Lime
Shale
Wash
Shale
中石油 天东X井
▪ 邻井产量15-20万方，
该井70万方
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FracPoint™ 分段压裂新技术
设备： 4-1/2” 11.6 #基管 5.75“外径可膨胀式封隔器 最小球座0.875” 最大球座3.75” 裸眼段长2865m 封隔器间隔89-180m
百万立方英尺/天，采用3-1/2“油管可达到(8层压裂) 28.24百万立 方英尺/天
– 考虑6层横向压裂是最佳方案 – 建议：考虑用3-1/2”油管改善产能
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动画展示
10
FracPoint™ 分段压裂完井系统
国内外水平井分段压裂技术研究进展
国内外水平井分段压裂技术研究进展水平井分段压裂技术是一种提高油气产能的重要技术手段。
在国内外的研究中，已经取得了一系列的进展，下面将对其进行详细介绍。
一、国内研究进展：1.分段压裂方法改进：在分段压裂技术中，国内研究者提出了多种改进方法，例如，钻井、完井等工艺的优化，使得裂缝能够更好地传导到目标储层，提高了井段的综合产能。
2.压裂液的优化：国内研究者对水平井压裂液的优化进行了深入研究，提出了多种添加剂，例如纳米颗粒、膨润土等，可以有效改善水平井的裂缝长度和宽度，提高了压裂效果。
3.分段压裂模拟研究：国内研究者开展了水平井分段压裂的数值模拟研究，通过模拟压裂过程中的地应力分布、裂缝扩展等情况，可以为优化分段压裂方案提供科学依据。
二、国外研究进展：1.压裂模拟软件的使用：国外研究者发展了多种压裂模拟软件，例如FracPro、SIMulFrac等，可以模拟水平井分段压裂中的流体流动、裂缝扩展等过程，为实际操作提供了指导。
2.分段压裂技术的改进：国外研究者通过改进分段压裂技术，提高了油气井的产能。
例如，引入了纳米颗粒添加剂、微型孔隙控制技术等，可以更好地调控裂缝的尺寸和分布。
3.裂缝监测技术的发展：国外研究者开发了多种裂缝监测技术，例如微地震监测、核磁共振等，可以实时监测水平井分段压裂的效果，为优化施工和调整投产策略提供了依据。
总结起来，国内外在水平井分段压裂技术的研究中，通过改进方法、优化压裂液、分段压裂模拟、引入监测技术等手段，取得了一系列重要的进展，为提高水平井的产能、降低勘探开发成本提供了可靠的技术支持。
随着技术的不断创新和应用推广，相信水平井分段压裂技术将在油气勘探开发中发挥越来越重要的作用。
水平井分段压裂完井技术调研报告.doc
水平井分段压裂完井技术调研报告现代完井工程水平井分段压裂完井技术调研报告目录1 研究目的及意义1 2 水平井分段压裂技术2 2.1 国外水平井分段压裂技术研究现状 2 2.1.1 斯伦贝谢公司Stage FRACTM系统3 2.1.2 哈里伯顿公司固井滑套分段压裂系统3 2.1.3 贝克·休斯公司Frac Piont System分段压裂系统4 2.2 国内水平井分段压裂技术研究现状5 2.2.1 水力喷射分段压裂技术5 2.2.2 双卡上提压裂多段技术5 2.2.3 分段环空压裂技术5 2.2.4 液体胶塞隔离分段压裂技术5 2.2.5 机械桥塞隔离分段压裂技术6 2.2.6 限流压裂技术6 2.3 本章小结6 3 水平井分段压裂数值模拟方法7 3.1 笛卡尔网格的加密法7 3.2 PEBI网格加密法9 3.3 表皮因子法9 3.4 直角网格加密法9 3.5 本章小结9 4 水平井完井技术10 4.1 筛管分段完井技术10 4.2 水平井砾石充填防砂技术10 4.3 鱼骨状水平分支井完井技术10 4.4 膨胀管完井技术11 4.5 套管射孔分段压裂完井技术11 4.6 裸眼分段压裂完井技术11 4.7 本章小结11 参考文献13 1 研究目的及意义所谓分段压裂技术，就是在井筒内沿着水平井眼的方向，根据油藏物性和储层特征，在储层物性较好的几个或更多水平段上，采用一定的技术措施严格控制射孔孔眼的数量、孔径和射孔相位，通过一次压裂施工同时压开几个或更多水平段油层的技术。
这是一套有效改造低渗透油气藏的水平井技术。
2008年全球非常规石油资源规模达449.5Gt[1]。
目前我国低渗透油气藏已探明储量近60亿吨，已经动用储量近30亿吨。
近50已探明的低渗透油气藏由于单井自然产能低、开采效益差难以动用。
水平井可以增加井筒与油层的接触面积，提高油气的产量和最终的采收率，但随着石油勘探开发时间的延长，中高渗等常规油田逐步减少，低渗透等非常规油气藏储量不断增加，低渗透油气藏的重要性便日益凸显。
页岩气水平井分段压裂增产技术
膨胀率大，长 度2m以上,耐 压52MPa,适 用于井眼扩张 大的非标裸眼 井、套管井
适用于层间段 长井况，长度 50-500m,适 用于裸眼、套 管、筛管井
遇油、遇水封 隔器，长度 5.2-5.3m,耐 压70MPa,适 用于裸眼、套 管井
液压传统封隔器 高压扩张式封隔器
超长隔离段
遇烃（水）膨胀封隔器
一、水力喷射分段压裂技术案例分析
割缝管完井水平井喷射分段压裂－NDP2井
➢NDP2井是吐哈三塘湖盆地一口割缝管 水平井，割缝管长度596m。施工前产液 不足 2.0 m3/d。难以实施常规压裂。 ➢水力喷射分段加砂压裂，分别在21032105m、1989.6-1991.6m两层段加入陶 粒18.1m3和17.8m3，日产油13-19m3，是 压裂施工前的6.5倍以上。
压裂液 喷射压裂
工具
喷砂射孔 参数效率
一、水力喷射分段压裂技术
1.水力喷射分段压裂机理
• 射孔过程：Pv+Ph<FIP，不压裂
环空加压：Pv+Ph+Pa≥FIP，起裂 • 射流在孔底产生推进压力约2～3MPa，
调整Pa，与推进压力叠加>FEP，
裂缝持续延伸，适应不同地层压裂 • 射流孔口抽吸作用，强化封隔效果。
一、水力喷射分段压裂技术
5.低伤害压裂液配方优化
水力喷射压裂要求：高速剪切后仍有携砂能力； 配伍性好；易破胶；摩阻较低。
表面活性剂浓度优化
稳定剂(EDTA)用量的优化—最佳用量0.3% 氯化钾用量优化—最佳用量6% 氢氧化钾用量优化—最佳用量0.6%
7%氯化钾VES浓度影响
140
120
4%
1.水力喷射分段压裂机理
水平井裸眼分段压裂技术
水平井裸眼分段压裂技术作者：孙吉成施铁军祝月振来源：《中国新技术新产品》2015年第21期摘要：具有技术简单、作业效率高优点的水平井裸眼分段压裂技术，在低孔、低渗以及低压油气藏的水平井增产改造中，得到了广泛的应用。
封隔器、滑套是水平井裸眼分段压裂技术中重要的组成部分。
水平井裸眼分段压裂技术有效的提高了油田勘探开发的效益，是低压、低渗透油气藏开发主要增产措施之一。
关键词：水平井；裸眼；分段压裂中图分类号：TE934 文献标识码：A一、水平井裸眼分段压裂技术分析水平井分段压裂改造技术不仅代表了油、采气工艺技术的改革发展的方向，而且也是国际上较先进的技术。
水平井分段压裂改造技术在储层物性好的水平段上，根据井筒内水平井眼的方向，同时，根据油藏物性和储层特征，通过一定的技术手段，对射孔眼的数蚤、孔径和射孔相位进行控制，实施一次压裂施工手段，对水平段油层进行压开的技术。
这种技术很好的改造了低渗透油气藏。
水平井裸眼分段压裂工艺技术，首先，实施了有效的通井，能够使压裂管柱顺利到达井底；其次，使钻杆与压裂管柱进行连接，同时将钻杆与压裂管柱送入井底，进而丢手分开，生产油管柱得以回插；第三，按照顺序进行投球，对每一层进行加压压裂。
这种技术使水平井不动管柱生产得以实现。
（一）对井眼进行处理并通井。
钻井过程中，为使压裂管的下入受到影响，必须用刮管器清理管柱上的结块。
必须保证循环的泥浆与设计时的泥浆具有相同的性能，并且要保证过筛的泥浆中没有颗粒杂质。
岩屑床必须通过螺旋扶正器进行清理，使水平裸眼段井眼的平缓度得到加深。
同时，运用模拟管柱进行通至井底过程，进而使原泥浆进行循环，循环至泥浆的性能相同为止。
（二）实施管柱的下入。
先将钻杆接上压裂管柱，再在井下进行分开，然后实施生产油管柱的回插，实施压裂的施工与生产。
这个过程，不仅对施工的成本进行了节约，而且在油管柱强度较弱的情况下，遇到阻力不容易处理的问题得到了解决。
（三）施工设备的拆除及生产。
斯伦贝谢新技术-2009年秋季刊-水力压裂是实时监测-hydraulic
质。第一个是高频信号比低频信号衰 减更快。因此，对于已知震源-检波器 距离，更多原始低频成份能够传播到 检波器处。第二种性质是震源的频谱 密度。大震级地震波产生的低频成份 比小震级地震波产生的低频成份多。 两种性质共同作用，结果就限制了探 测深度。对高频信号敏感的检波器对 附近地震波有效，但这种优势随着地 震波的距离渐远而衰退。实施压裂措 施前，可用NetMod软件预测检波器网 对地震信号频率的限制（上图）。
有关早期测试结果的实例，请参见： Power DV，Schuster CL，Hay R和Twombly J： “Detection of Hydraulic Fracture Orientation and Dimensions in Cased Wells”，Journal of Petroleum Technology ，28卷，第9期（1976年9月）： 1116-1124；也可参加SPE 5626。
“水力压裂监测新方法”，《油田新技术》，17
卷，第 4 期（2005 年冬季刊）：42-57。
2. 地震矩规模是衡量地震强度的一种标准，类 似于大家较为熟悉的里氏震级。
3. 美国能源部：“Microseismic Monitoring： Revealing What Is Going on Deep Underground”， /discovery/microseismic_ monitoring.html（2009年8月3日浏览）。
水平井压裂工艺调研
井号
吴平1 吴平2 吴平3 吴平4 吴平5 吴平6
初期产量
液 m3/d
14.99
16.4 22.14 15.52 6.30 20.13
油 t/d
10.43
12.59 15.3 11.66 2.69 12.59
含水 %
18.1 9.7 18.7 11.6 49.8 26.4
目前产量
液
油
m3/d
t/d
8.05 9.0 9.14 12.0 1.44 4.68 编辑ppt
段射孔分段压裂，达到多段压裂的目的，同时，在压后若其中某一段出
水，可使用封隔器对出水段进行封堵，在出现砂堵时封隔器胶筒可与压裂
管柱脱离，防止卡死管柱的事故发生。
技术特点：
可对各压裂井段进行单独准
确控制；
可实现水平段分段生产；
PSI系统可实现对出水段封堵。
编辑ppt
3
（2） Frac-Point™封隔器系统
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Hale Waihona Puke ooo ooo oo oo ooo ooo
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2. 国内现状
（5）水力喷射压裂技术 技术特点 不用封隔器及桥塞等隔离工具，可实现自动封隔，施工风险小 ； 可用于裸眼、套管等多种完井方式； 一次管柱拖动可进行多段压裂，缩短施工周期，有利于降低储层伤害。
水平井喷砂射孔填砂压裂工具冲蚀规律
石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY 2021年第49卷第6期— 88 —V 油气田开发工程A水平井喷砂射孔填砂压裂工具冲蚀规律**基金项目：国家科技重大专项“超深超高压高温气井优快建井与采气技术”(2016ZX05051003)。
庞德新1王一全1艾白布•阿不力米提1向新胜1李凡2张玫浩3焦文夫1(1.新疆油田公司工程技术公司 2.新疆油田公司重油开发公司 3.塔里木油田公司英买油气开发部)庞德新，王一全，艾白布•阿不力米提，等.水平井喷砂射孔填砂压裂工具冲蚀规律.石油机械，2021，49 (6) : 88-96.摘要：连续管携带的压裂工具串冲蚀十分严重，制约了水平井喷砂射孔填砂压裂工艺作业效 率及推广应用。
为此，通过观察现场压裂作业后井下工具串的冲蚀形态，确立了工具主要冲蚀区域的结构特征，通过数值模拟对3种易冲蚀结构进行冲蚀机理研究，找出了冲蚀速率的影响因素，提出了压裂工具的优化思路。
研究结果表明：压裂工具在环空高速携砂液冲蚀下会在其接头缩径环、工具表面圆形孔洞及轴向缝隙处产生较明显的冲蚀；工具表面缝隙长度在8~16 mm 时，冲蚀速率基本稳定，缝隙长度在16~22 mm 时，冲蚀速率与缝隙长度呈正相关，缝隙深度对冲蚀速率的影响无明显规律。
研究结果可为环空压裂工具串的优化设计提供参考。
关键词： 水平井； 压裂工具； 冲蚀； 数值模拟； 缩径环； 轴向缝隙中图分类号：TE934 文献标识码：A DOI ： 10. 16082/j. cnki. issn. 1001-4578. 2021. 06. 013Research on Erosion of Sandblasting Perforation and Sand-Filling Fracturing Tool in Horizontal WellPang Dexin 1 Wang Yiquan 1 Aibaibu Abulimit 1 Xiang Xinsheng 1 Li Fan 2 Zhang Minhao 3 Jiao Wenfu 1(1. Engineering Technology Company ，PetroChina Xinjiang Oilfield Company ； 2. Heavy Oil Development Company ，PetroChinaXinjiang Oilfield Company ； 3. Yingmai Oil and Gas Development Department of Tarim Oilfield Company )Abstract ： The severely eroded fracturing tool string conveyed by coiled tubing restricts the operation efficien cy and popularization of the sandblasting perforation and sand-filling fracturing process in horizontal wells. To ad dress the problem ， by observing the erosion form of the downhole tool string after operation ， the structural charac teristics of the main erosion area of the tool are established. The erosion mechanisms of the three easy erosion struc tures are studied through numerical simulation. The influencing factors of the erosion rate is found , the optimizationideas of the fracturing tool are proposed. Researches show that the fracturing tool will experience obvious erosion at the joint shrinkage ring ， circular holes and axial gaps on the tool surface under the erosion of high-speed sand-car rying liquid in the annulus. When the gap length on the tool surface is 8~16 mm , the erosion rate is basically sta ble. With the gap length of 16~22 mm , the erosion rate is positively correlated with the gap length. The gap depthhas no obvious change in the effect of the erosion rate. The research can provide references for the optimization of annulus fracturing tool string.Keywords : horizontal well ； fracturing tool ； erosion ； numerical simulation ； shrinkage ring ； axial gap藏开发过程中发挥着越来越重要的作用j"〕。
页岩气藏水平井分段压裂技术
页岩⽓藏⽔平井分段压裂技术页岩⽓藏⽔平井分段压裂技术摘要：据中⽯油勘探开发研究院廊坊分院2008年预测数据显⽰，我国页岩⽓资源量为30万亿⽴⽅⽶，这在很⼤程度上能够有效地缓解我国能源紧缺的局⾯[1]。
页岩⽓藏属于典型的低渗透率、低孔隙度的⾮常规天然⽓藏，由于其特殊的地质条件，常规的开发技术⽆法直接适⽤于页岩⽓藏的⽣产。
因此，页岩⽓藏能够成功开发的关键在于压裂技术的进步，⽽⽔平井分段压裂技术已成为开发页岩⽓的关键技术。
本⽂根据页岩⽓藏的分布、地质条件以及发展前景，通过详细介绍⽔平井分段压裂技术与微地震监测技术，以期能解决当前⽔平井分段压裂技术相关难题，并对裂缝进⾏实时监测以提⾼采收率，加快页岩⽓开采进程。
关键字：页岩⽓藏；⽔平井；分段压裂技术；裂缝监测技术；增产；开采前⾔页岩⽓藏属于典型的低渗透率、低孔隙度的⾮常规天然⽓藏，在我国油⽓资源⾥占有很⼤的⽐重。
但其开发成本⾼、难度⼤，⽽其特殊的储层特征⼜决定了开发这类储层必须采⽤强化⼿段——储层压裂改造技术，改善油⽓流渗流条件，从⽽达到有效的开采⽬的。
压裂改造储层不仅可使页岩⽓以⾼的初始产⽓量，较快地收回⽣产投资，⽽且可以延长压裂初始⾼产后的相对稳产期，使⽓井寿命持续30年左右。
储层实施压裂改造后需要有效的⽅法来确定压裂作业效果，获取压裂诱导裂缝、导流能⼒、⼏何形态、复杂性及其⽅位等诸多信息，改善⽓藏压裂增产作业效果以及⽓井产能并提⾼页岩⽓采收率。
1 页岩⽓藏基本特征1.1 页岩⽓藏的分布根据地质历史及其变化特点，可将我国的页岩⽓发育区划分为四⼤区域：南⽅、华北⼀东北、西北及青藏四⼤地区（见图1）。
南⽅古⽣界发育寒武系、志留系、⼆叠系海相⿊⾊页岩建造，分布稳定，埋藏深度浅，有机质丰度⾼，在保存条件好的地区，有利于页岩⽓的形成与富集。
其中，寒武系页岩较为典型，厚度在200~1000m，分布较稳定；有机碳含量在1.5%~ 5.0%，普遍较⾼；热演化程度⼀般在2%以上，以热成熟⽓为主。
水平井压裂工具
HORIZENTAL FRAC TOOL SYSTEM INTRODUCTION水平井压裂工具技术介绍DirectStim TM封隔器多层压裂技术介绍 CT Frac连续油管水平井压裂技术介绍TOOL SERVICES工具服务DirectStim TM封隔器多层压裂技术介绍 INTRODUCTION & OVERVIEWWhat Is DirectStim?什么是封隔器多层压裂技术An Advanced Tool System For Performing Multi-Zone Staged Selective Fractured Permanent Completions.一套先进的可执行多层 选择性压裂的完井工具系统Able To Effectively Convey And Place Precise Amounts of Stimulation Fluid & Proppant Through Pre-Determined Exit Points At Multiple Intervals Throughout A Horizontal Well Bore.可以在水平 井中准确并精确的酸化压裂需要作业的层段Primarily Designed To Facilitate The Creation Of Complex Matrix Fracture Networks In Low Permeable, Tight Formations Not Normally Responsive To Conventional Fracturing Methods.主要设 计适用于在低渗透率的致密地层产生多个裂缝的压裂方式Presentation Scope介绍内容System Components系统组成Zone Isolation Options隔离密封设备（封隔器）Deployment Options连接设备Generic Configuration系统构成81. 2.Guide Shoe引鞋 Inflation Sub承压短节 Hydro-Port压力打开压裂滑套 Isolation Packer(s)隔离封隔器 Frac Sleeve(s)压裂滑套 Heel Packer悬挂器 Production String Interface生产管串回接设备73. 4. 5. 6. 7.68. Deployment Tools连接方式4 5 4 5 4 3 2 1Inflation Sub承压短节Lower Most Plugging Device最下面的投球封堵设备 Sets Packers Above用来座封封隔器 Functions Hydro-Port激活压力打开压力滑套 Holds Pressure From Below (*)可以下承压 Pressure Relief Valve带泄压阀设计 Drillable Internal Materials (*)可钻材料设计 HNBR Elastomers (*)氢化丁腈橡胶 Sizes 2 7/8”–3 ½”–4 ½”Hydro-Port Sub压力打开压裂滑套Opens With ∆P压力打开 Adjustable Opening Shear Pressure(*)可调的打开压力 No Ball / Seat Required无球座设计 Initial Tubing To Annulus连通油管和环空 Lowest Treated Zone压裂最底层 Drillable Internal Materials(*)可钻材料 Limited ID 3.0” (*)内经 HNBR Elastomers氢化丁腈橡胶 Sizes 2 7/8”- 3 ½”- 4 ½”Isolation Packer隔离封隔器Open or Cased Hole (BJ Bearfoot)裸眼或套管井 10k psi Differential Rating (P-110)10K封隔器压力级别 7k internal pressure max内部承压 Hydraulic Set (3500 psi)液压座封 Triple Hydraulic Chambers三个液压缸 HNBR Elastomers (Peroxide Cured)氢化丁腈橡胶 Size 4.0”ID x 5.875”OD外径 For 6.0”to 6.5”Hole裸眼Isolation Packer Options隔离分隔器的选择Bear Foot Open Hole Packer (BJ)裸眼分隔器•DualElement双胶筒设计 Set液压座封 PSI Diff Rated (7k internal) 10K封隔器压力级别•Hydraulic •10KInflatable Packer (3rd Party)液压膨胀封隔器•SingleElement单胶筒 / Hydraulic Set液压座封膨胀 Pressure Rating (3K PSI?)•Inflation•ManufacturersSwell Packer (3rd Party)遇油遇水膨胀封隔器•Single •SwellElement单胶筒Set (Oil or H2O)遇油或遇水膨胀•ManufacturersPressure Rating (3K PSI?) 承压级别根据胶皮长度厚度确定Frac Sleeve压裂滑套Ball Activated (opened)投球打开 Class 40 Nitride Coated Seat40级别镀氮球座 Balls / Seats in ¼”Increments球座尺寸级别以¼” 递增 G-10 Phenolic (1.8 spg.) Setting Balls酚醛树脂座封球 Adjustable Opening Shear Pressure可调节的打开压力 Subject To ∆P Across Seat Without Ball不同大小球座 的压力降 Drillable Internal Materials (3.80” )**可钻材质 HNBR Elastomers氢化丁腈橡胶 Sizes 2 7/8”–3 ½”–4 ½”ZONAL ISOLATION LIMITATIONS压裂层数Number Of Zones Limited By Possible Ball Size Increments Size Of Tubulars (surface iron, frac string, completion string)压裂 的层数受可适用的球的尺寸的限制(如:地面管线，压裂管柱，完井 管柱) Example: 4 ½”Tubulars (3.990”ID)例： 4 ½”的管柱(内径:3.990” ) Item类别 Inflation Sub承压短节 Hydro-Port压力滑压裂套 Frac Port投球压裂滑套 Ball Size球的尺寸 1.25” N/A 1.5”–3.75” Zones层数 N/A 1 10Total 11 Zones (10 fully isolated)总压裂层段11层Heel Packer悬挂器Cased Hole Double Acting Slips双卡瓦悬挂器 10k psi Differential Rating (from above) 10k psi的上乘压 级别 7k psi Differential Rating (from below) 7k psi的上乘压级别 Hydraulic Set (3500 psi)液压座封 Solid One Piece Mandrel整体中心轴 Slips 805506 Ductile 50-55 Rc 卡瓦805506球墨铸铁5055 Rc HNBR Elastomers氢化丁腈橡胶 Size 4.0”ID x 5.875”OD 7”Casing套管Production String Interface生产管串回接设备Provides Dynamic Connection To Surface可 选择的连接方式 10k psi Differential Rating 10k psi 压力级别 Micro-honed Polished Bore精磨抛光筒 Snap In Rotate Out Seal Assembly插入回接 密封设备 Size 5.25”ID x 5.875”OD For 7”Casing套管Deployment Options连接方式One Trip Hard Coupled一趟管柱螺纹连接•ThreadedConnections Toe To Surface螺纹连接 •Non-Retrievable Without Cutting切割回收•Maybe Circulated可以循环 •Limited Push-Pull-Rotate有限的上提、下放、旋转操作 One Trip Dynamic一趟管柱可回接连接 •Latched Seal Assembly Is Deployment Tool回插密封式连接工具•ProductionString Is Retrievable可回收式生产管柱 •May Be Circulated可以循环•LimitedPush-Pull-Rotate有限的上提、下放、旋转操作Two Trip Dynamic两趟管柱可回接连接•HydraulicRelease Running Tool液压脱手下入工具 •Production String Is Retrievable可回收式生产管柱•MayBe Circulated可以循环 •Aggressive Push-Pull-Rotate方便的上提、下放、旋转操作•LatchSeal Assembly Ran On 2nd Trip回插密封带入压裂生产管柱One Trip Dynamic Deployment一趟管柱可回接连接•Run With Latch Seal Assembly 回接密封筒配合回接插头下入 •Set Packers座封封隔器 •Conduct Frac Operations压裂作业 •Rotate Out To Release旋转脱手 •Snap In to Connect回接生产管住Two Trip Dynamic Deployment两趟管柱可回接连接 •Run With Hydraulic Tool 液压座封工具下入 •Set Packers座封封隔器 •Pull Running Tools 脱手提出下入工具 •Run Latch Seal Assembly 回接压裂管柱 •Conduct Frac Operations • 压裂作业 •Rotate Out To Release 旋转脱手提出 •Snap In to Connect 回接生产管住Two Trip Dynamic Deployment Tools 悬挂器下入工具 •Hydraulic Release液压脱手 •Secondary Rotational (L.H.) Release旋 转脱手备用(左转) •R.H. Rotation Capacity (12k Ft. Lbs.)正 转扭矩(12k Ft. Lbs.) •Tensile Capacity (470k Lbs.)抗拉强度 •Ran on Drill Pipe / Collars (weight)钻杆 或加重钻杆下入 •Retrievable Seal Bushing可回收式密封 环 •Allows Circulation可循环 •Allows Press. Test of Heel Packer可试 压悬挂器CEMENTED LINER –DirectStim 固井压裂一体化管柱下入固井压裂一体化管柱CEMENTED LINER –DirectStim 固井压裂一体化管柱座封裸眼封隔器并固井7-Stage DirectStimTM / Inflatable Completion 液压膨胀封隔器多层压裂完井7-Stage DirectStimTM/ASC Completion液压封隔器多层压裂完井BJ Mechanical Frac Sleeve ID’s–1.282”-Nominal1.500”–Ball Size1.500”–1.532”-Nominal1.500”–Ball Size1.750”–1.782”-Nominal1.750”–Ball Size2.000”–2.032”-Nominal2.000”–Ball Size2.250”–2.282”-Nominal2.250”–Ball Size2.500”–2.532”-Nominal2.500”–Ball Size2.750”–2.782”-Nominal2.750”–Ball Size3.000”–3.032”-Nominal3.000”–Ball Size3.250”–3.282”-Nominal3.250”–Ball Size3.500”–3.532”-Nominal3.250”–Ball Size3.750”BJM Hydro Port(hydraulic)frac sleeve ID–3.000”–Nominal–Ball Size1.25”All frac sleeves have a nominal OD=5.50”DirectStimTM Frac Sleeve System封隔器多层压裂技术Liner Hangerw/tie back sleeve带回接筒的悬挂器OH pkr.封隔器Frac sleeve压裂滑套DirectStimTM Frac Sleeve System 封隔器多层压裂技术Case History业绩Customer name Country DS InstalationDate Well LocationCompletiontypeOpen HoleSize In.Sizeliner ODIntermediate CasingOD inchesIntermediateCasing lb per ft#ofStages#inflateablepackers Packer typeN/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A0N/A N/A Production USA21/10/2007KH566940Horizontal 6.25 4.5720910Packer Production USA31/10/2007KH567213Horizontal 6.25 4.572099Other Production USA09/12/2007KH566722Horizontal 6.25 4.5720910Inflatable Packer Production USA30/01/2008KH566406Horizontal 6.25 4.572389Inflatable Packer Production USA11/04/2008KH567397Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Production USA15/04/2008KH567912Horizontal 6.25 4.572078Inflatable Packer XTO USA25/04/2008NASH Unit36Horizontal N/A 2.875 5.51750OtherVenoco A28/04/2008Henshaw311Vertical N/A 2.375 4.511.620OtherElk Resources USA01/05/2008Ute Mtn#21D Vertical 6.25 4.572334Other Production USA01/05/2008KH566375Horizontal 6.25 4.5720910Inflatable Packer Production USA01/05/2008OH580000Horizontal 6.25 4.572078Inflatable Packer Production USA14/05/2008OH580002Horizontal 6.25 4.58.6252878Inflatable Packer Production USA01/07/2008Horizontal 6.25 4.5720910Inflatable Packer Production USA08/08/2008WVH507138Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Production USA15/08/2008KH568482Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Production USA19/08/2008KH568552Horizontal 4.572089Inflatable Packer Production USA19/08/2008WVH511624Horizontal 6.25 4.5720910Inflatable Packer Venoco A04/09/2008BC1-300Vertical N/A 2.375 4.511.630OtherVenoco A09/09/2008BC1-300Vertical N/A 2.375 4.511.620Other Production USA25/09/2008kh565887Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Production USA26/09/2008KH567131Horizontal 6.25 4.572078Inflatable Packer Production USA19/10/2008KH568406Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Production USA21/10/2008KH567386Horizontal 6.25 4.572089Inflatable Packer Venoco A23/10/2008BC223Vertical N/A 2.375 4.511.620Other Production USA24/10/2008KH568045Horizontal N/A 4.572078Inflatable Packer Venoco A24/10/2008Carroll33-3Vertical N/A 5.5 5.51722OtherVenoco A24/10/2008Buttes2A Vertical N/A 4.5 4.511.630OtherVenoco A30/10/2008Sec70-12Vertical N/A 4.5 4.511.620Other Production USA07/02/2009kh567642Horizontal 6.25 4.572080Bearfoot Packer Production USA17/02/2009WVH511773Horizontal 6.25 4.572080Bearfoot Packer Energy Trust Canada19/02/20099-8W2Horizontal 6.22 4.57"2389Bearfoot Packer Ltd.Canada02/03/200929W1Horizontal 6.22 4.57"2389OtherEnergy Trust Canada10/03/200930-03-05W2Horizontal 6.26 3.57"N/A88OtherHusky Energy INC Canada12/03/200921w5Horizontal61/8 4.57"2657Bearfoot Packer Highpine Energy Canada15/02/200920w5Horizontal61/8' 4.57"2378Bearfoot PackerSummary总结•One Trip,or Two Trip Versions一趟或两趟管柱作业•Dynamic Or Hard Coupled Versions回接式或螺纹连接•Up To11Zones(tubular size dependent)4½”管柱作业层数11层•Packers For7”Casing x6.0”–6.5”Open Hole封隔器可适用于7“的套管x6.0”–6.5”裸眼•Sleeves&Ports For27/8”–3½”–4½”Tbg.*压裂滑套适用于2 7/8”–3½”–4½”油管•3rd Party Equipment Sizes Other Than6–6½”Hole使用其他封隔器可用于其他尺寸的裸眼连续油管压裂OptiFrac体系-OptiFrac SJ-环空压裂-喷砂射孔及砂塞封隔-OptiFrac SureSet-环空压裂-喷射射孔及封隔器封隔-目前正处于现场试验阶段-OptiFrac Select-连续油管压裂-用跨式皮碗封隔已存的射孔层段-压裂时排量受限OptiFracSJ喷砂射孔环空压裂砂塞隔离射孔层段连续油管压裂水平井连续油管压裂喷砂射孔井下工具组合:•连接头•脱手•套管接箍定位器•喷嘴•反循环孔井下工具组合OptiFrac喷砂射孔井下工具组合•斜向下的喷嘴•反循环孔Equiv.Diam = 2.541in 2.339in 2.349in喷砂射孔地面测试….喷砂射孔Equiv.Diam= 2.541in 2.339in 2.349in•从井下摄像头传回的喷砂射孔的照片•水平井连续油管喷砂射孔压裂-LitePlug–LitePlug(正申请专利)包括用于压裂主施工阶段的支撑剂以及用于增强支撑剂的添加剂(FlexSandTM).–Lite Plug由80%支撑剂以及20%(FlexSandTM)组成.–Lite Plug的用量为12bbl或者300ft(也可以少一些)•典型的LitePlug 施工050100W H P r e s s (M P a )510C o m b R a t e (m ?m i n )050010001300W H D e n s i t y (k g /m ?050100150180Elapsed Time (min)LitePlugPressure Test Fracture TreatmentOptiFrac SureSet喷砂射孔环空压裂封隔器隔离射孔层段。
压裂技术现状及发展趋势
压裂技术现状及发展趋势(长城钻探工程技术公司)在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。
低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。
1、压裂技术发展历程自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。
压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。
压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。
（2）1970年-1990年：中型压裂。
通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开发。
（3）1990年-1999年：整体压裂。
压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开发中发挥了巨大作用。
（4）1999年-2005年：开发压裂。
考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。
（5）2005年-今：广义的体积压裂。
从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。
2、压裂技术发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开发的重要手段之一。
大斜度水平井生产测井技术(斯伦贝谢)
1.668 [42.9] 16.0 [4.9] 108 [49] 302 [150] 15,000 [103,425] NACE Standard MR0175 90% in 6-in. ID ±10% ±10% 2.875–9 [73.0–228.6] 1.813 [46.0]
Schlumberger Private
实例: 科威特
Schlumberger Private
面临问题： 初产13,000 STB/D 纯油,无水; 生产3周后,含水率达90%; 解决方案： 应用Flow Scanner测量产液剖 面，找水并堵水 措施及效果： 封堵下部主要产水段，含水 率从90%下降到75%，产量 2500BOPD & 7500BWPD
Schlumberger Private
Schlumberger Private
实例: 科威特
全井眼转子和微转子对比 -微转子工作更好
面临问题： 初产13,000 STB/D 油,无水; 生产3周后,含水率达90%; 解决方案： 应用Flow Scanner测量产液剖 面，找水并堵水
SPE 105327 - Horizontal Well Production Logging Experience in Heavy Oil Environment With Sand Screen : A Case Study From Kuwait
Flow Scanner* 持气率探针
持气率－GHOST
GHOST* 光学探针技术； 6个探针垂直于井轴方向分布； 电动短节扫描各探针，
精确测定低速气液界面。
GHOST – 持气率光学探针
光在气中的反射大于液体
探针
水平井分级压裂技术介绍
2010年2月1日水平井压裂工艺水平井压裂工艺建议一、封隔器+投球滑套压裂系统：完井工具一次入井实现水平井裸眼段分层压裂工艺一、封隔器+投球滑套压裂系统Primary Objectives主要作业目的•Control Where the Frac is Placed压裂作业区域控制ØIsolation of segments of the lateral实现压裂作业井段横向分段隔离ØCreate fractures over the entire length of the lateral 实现全井段完全压裂作业•Increase NPV 增加投资回报率ØHigher initial rate of production 提高产量ØIncreased reservoir drainage 增加采收率ØLower operational expenses降低作业成本产能分析投资回报率分析一、封隔器+投球滑套压裂系统单井产量对比124Well #7Koone 2-35185Well #6Knowles 1-26387Well #5Koone 1-34545Well #4Cassell 1-26578Well #3Hildreth 1-36880Well #2Hillis 1-271017Well #1McGee 1-352753Frac PointWell Knowles 2-26-H Initial Productio n Rate (mcf)Well Well Name Initial Production Rate of Offset Vertical Wells一、封隔器+投球滑套压裂系统压力时间水力开启球球球表面漏失导致压力降低一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统使用优势•Oil Company savings–Rig time compared to conventional completion methods.缩短钻机/修井机使用时间–The days of Fracturing time compared to conventional methods减少压裂作业时间–No cementing of Liner cost as with conventional methods 无固井作业需求–No wire line or perforating needed as with conventional methods.不需要钢丝作业和射孔作业一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Seat Sub球座Setting Ball Capture Seat一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Seat Sub 球座Used across all of BOT’s product linesDeveloped as a temporaryplugging system more than 25 years agoEstimated usage approximately 12,000 sincedevelopment“P”Pressure Activated Sleeve压力开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统“P”Pressure Activated Sleeve压力开关滑套Developed as a pressure actuatedcirculating sleeve more than 25years ago –Used across all of BOT’s product linesPort configuration was modified for Frac-Point applicationsEstimated usage since development approximately 7,500Ball’s球•Ball’s tested at 250 deg to 8,500 psi在121℃，58MPa下做球实验•Specific Gravity Options比重选项– 2.47 Phenolic2.47酚醛塑料– 1.9 Custom Rubber 20921.9橡胶– 1.25 Nytef–Available Sizes 可用尺寸•3.500 in 3.000 in 2.500 in 2.250 in 2.000 in 1.750 in 1.500 in一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统Open Hole Packer 裸眼封隔器History :Developed as the Premier Removable Packer System 675 runs since 2001一、封隔器+投球滑套压裂系统Open Hole Packer Performance•Based on 10K Premier Packer ChassisØ6-1/8”Hole = 10,000 psi 3-7/8 Hole = 8,500 psiØ6-1/4”Hole = 8,500 psi 4.00 Hole = 8,500 psiØ6-1/2”Hole = 6,000 psi 4.25 Hole = 5,000 psiØTemperature Rating: 100 –350°FØInitiation Pressure adjust between 1,200 –1,800 psiØTorque Rating: up to 6,000 ft. lbs. depending on thread type ØNo body (mandrel)movement during settingØ255K Tensile RatingBall Activated Frac Sleeve投球开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Activated Frac Sleeve 投球开关滑套Development in 1990 to selectively producedifferent intervalsModified for use in Frac-point applicationswith the addition of the ball seat insert9739 runs from 1992 to 2006Ball Activated Frac Sleeve投球开关滑套一、封隔器+投球滑套压裂系统Ball Activated Frac Sleeve投球开关滑套•Opening Pressures adjustable between 2,000 –4,000 psi ØAvailable Seat Sizes• 3.500 in• 3.000 in• 2.500 in• 2.250 in• 2.000 in• 1.750 in• 1.500 inLiner Top Packer System 尾管封隔器Ø 4 ½’’X 7’’SystemØRun On HR Liner Setting ToolØHydraulically releases at 2,300 psiØOD: 5.875 inØID: 3.958 in一、封隔器+投球滑套压裂系统一、封隔器+投球滑套压裂系统Liner Top Packer System尾管封隔器系统ØOne Trip Deployment –No Setting Tool NeededØPacker Set with 2,000 psi and Applied Tension and CompressionØ12,000 psi Differential RatingØ200,000 lb Tensile RatingØIntegral 5.250 in ID 6 ft. Tie Back ExtensionØTorque Capability of the HR 12,000 ft. lbs.Development HistoryØOriginally developed as an alternative for “two trip”North Sea permanent packer completions. Developed in 1980.Ø508 SB Packer runs since 2003Ø524 HR Running tool runs since 2003一、封隔器+投球滑套压裂系统Sizes Available 现有产品规格•4-1/2”Liner x 7.00”CSG x ( 6-1/4”to 6-1/2”) OH •2-7/8”Liner x 4-1/2”CSG x ( 3-7/8”to 4-1/4”) OH •3-1/2”Liner x 5-1/2”CSG x ( 4-1/2 to 4-3/4”) OH •5-1/2”Liner x 9-5/8”CSG x ( 8-1/2”to 8-3/4) OH二、机械滑套+封隔器/固井ZoneSelect水平井压裂技术该系统可在一次起下钻中完成多个操作（酸化或压裂），不需要过油管干预，经济省时。
水平井分段压裂生产剖面测试技术进
㊀㊀收稿日期:20220112;改回日期:20220715㊀㊀基金项目:中国石油重大科技专项 辽河油田千万吨稳产关键技术研究与应用 (2017E -16)㊀㊀作者简介:刘建峰(1982 ),男,高级工程师,2004年毕业于石油大学(华东)油气储运工程专业,2017年毕业于西南石油大学石油与天然气工程专业,获硕士学位,现从事采油工程领域的攻关和管理工作㊂DOI :10.3969/j.issn.1006-6535.2022.05.001水平井分段压裂生产剖面测试技术进展与展望刘建峰(中国石油辽河油田分公司,辽宁㊀盘锦㊀124010)摘要:针对目前水平井分段压裂生产剖面测试存在的各类问题,通过对分布式光纤㊁生产测井和示踪剂监测三大测试技术原理㊁适应性等进行分析对比,明确技术优势与不足,并对各项技术的发展趋势进行展望,进一步明确了水平井剖面测试技术的发展方向㊂研究表明:分布式光纤监测技术性能稳定㊁安装方便,但存储量大㊁无法完成定量解释;生产测井技术测试精度高,但适应性受到一定程度限制;示踪剂测井种类较多,各有利弊;剖面测试技术可从装备和数据解释方面进行深化研究㊂该研究可为现场的测试选择提供技术参考,也为后续的技术发展提供方向㊂关键词:水平井;分段压裂;生产剖面测试;分布式光纤;生产测井;示踪剂监测中图分类号:TE357;P631㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1006-6535(2022)05-0001-08Progress and Prospect of Production Profile Testing Technology for Staged Fracturing in Horizontal WellsLiu Jianfeng(PetroChina Liaohe Oilfield Company ,Panjin ,Liaoning 124010,China )Abstract :In view of the various problems existing in the current production profile testing for horizontal well stagedfracturing ,the development direction of horizontal well profile testing technology is further clarified by analyzing andcomparing the technical principles and adaptability of such three testing technologies as the distributed optical fiber ,the production logging and the tracer monitoring to identify advantages and disadvantages of these technologies andproviding an outlook on the development trend of each technology.The research shows :The distributed optical fiber monitoring technology is stable and easy to install ,but the storage capacity is large and cannot be interpreted quan-titatively ;the production logging technology has high precision ,but it is not applicable in some cases ;the tracer logging involves many types ,each with its own advantages and disadvantages ;In the future ,the in -depth research on logging technology can be carried out from the aspects of technical equipment and data interpretation.This re-search can provide some technical reference for the field test selection ,and also provide some new perspectives for the follow -up technical development.Key words :horizontal well ;staged fracturing ;production profile testing ;distributed optical fiber ;production log-ging ;tracer monitoring0㊀引㊀言水平井分段压裂已成为低渗透油气藏㊁致密油气藏㊁页岩油气藏等非常规油气储层开发的关键技术手段㊂计算产量时,往往是由井口计量得到,而压裂各段的产量难以确定㊂在进行分段压裂时,各段的压裂规模和施工参数基本相同,理论上各段的产量应基本一致,对于全井的产量贡献率也应基本相同,在实际生产中则需要对水平井各段的产量进行测试㊂因此,该文对于水平井分段产量的测试技术进行总结,分析各种技术的优缺点及适用条件,指出其存在的问题和今后的发展方向㊂㊀第5期刘建峰:水平井分段压裂生产剖面测试技术进展与展望3㊀㊀可安装在套管外壁㊁油管外壁㊁油管(套管)内部[21-23]㊂光纤固定于套管外壁,需随套管下入并用水泥固井,此时光纤无法移动,属于永置式安装,这种安装方式可对固井㊁完井㊁压裂㊁生产及关井等施工进行全周期连续温度剖面监测,监测到的温度剖面为砂面温度或流体流入温度;光纤固定于油管外壁,与油管一同下入,属于永置式安装,这种安装方式可对油套环空的温度实现长期动态监测,通常用于筛管和智能完井等情况;光纤安装于油管(套管)内部,一般采用连续油管和井下牵引器携带的方式将光纤输送至井下预定位置,属于回收式安装,这种安装方式多用于油气井增产作业㊁生产过程中的井下温度㊁声波动态监测,适用于短周期井筒测试㊂分布式光纤既是传感介质又是数据传输介质,可实时监测整个水平井段的温度㊁声波剖面,通过分析温度㊁声波分布特征,评价水平井的井筒动态,较为准确地把握井下情况㊂分布式光纤测温系统具备独特技术优势,总体来说可概括为[24-28]:①无延迟㊁测试稳定㊁抗电磁干扰能力强;②流动状况对温度测试无影响㊁信息量成本低;③测量精度高㊁测试范围较广,其温度精度为ʃ0.01ħ,空间分辨率小于0.4m;④能够连续进行温度㊁声波动态实时监测,测试距离可达10km 以上;⑤现场工况适应性强,可在潮湿㊁高温环境下进行;⑥安装便捷㊁监测周期灵活可控㊁维护方便,此外光纤截面积小,对监测对象所处环境影响较小㊂尽管分布式光纤监测技术具有上述优势,但其在应用过程中仍存在以下技术难点:①水平井压裂监测所用的分布式光纤若预置于套管外,与套管一同下入并固井后,加大了固井㊁完井的施工难度,尤其是射孔难度明显增加;射孔时需避开光纤以防光纤受损㊁断裂,而光纤 避射 方面尚未有成熟技术;此外,若光纤预置于完井管柱上,发生套管破损也可能会造成光纤损伤㊂②DTS /DAS 监测数据量庞大,数据量存储以T 为单位,导致监测数据的传输㊁保存存在困难㊂③DTS /DAS 监测水平井压裂状况多以定性分析㊁诊断为主,尚未有较成熟的理论模型对DTS /DAS 数据进行定量解释㊂2.2㊀产出剖面测井技术产出剖面测井技术能够有效认识水平井分段压裂层段产出和返排特征,掌握生产动态状况,为完井和生产优化提供依据[29-30]㊂在水平井多段压裂后的生产动态测试方面,目前主要使用流体扫描成像(FSI)产出剖面测井技术,该技术可明确水平井段的分段产出状况㊁主力产出层段等生产动态信息㊂水平井特殊的井身结构和井眼轨迹将导致常规工具组合难以在水平段平稳起下,水平井段的流动以分层流为主且气水间存在滑脱现象导致常规流量剖面测井仪无法评价流体水平分层流动情况㊂FSI 产出剖面测井技术可解决常规产出剖面测井技术在水平井应用的不足㊂此外,基于温度㊁压力数据的解释只能定性了解主要生产层情况,而集成多个流量转子及传感器的FSI,可对井筒进行分层流速㊁分层相持率的测量,实现定量分析㊂FSI 可测量磁定位㊁自然伽马㊁压力㊁温度㊁持气率㊁持水率㊁流量等参数[31]:磁定位㊁自然伽马可确定测井深度;压力㊁温度资料可定性分析产出状态;持气率㊁持水率可用于分析流体性质;转子流量㊁持液率可得到气井总产量和小层产量㊂FSI 的一个仪器臂上装有4个微转子流量计,用于测试流体流动速度剖面,另一个仪器臂上装有5个Flow-View 电探针及5个Ghost 光学探针,用于测量局部持水率及持气率㊂此外,壳体上还额外装有1个转子流量计及1对电探针和光学探针,由于流量转子和探针的整列分布,可测量单个居中转子无法测得的流体速度变化,实现水平井井下流体分层流速与分层相持率的测量[32]㊂利用FSI 测试水平井生产剖面时,主要采用连续油管组合测井仪器和爬行器组合测井仪器,具体参数如表1所示㊂这2种测试方式均在水平井分段压裂产出剖面测试中得到广泛应用㊂测试时,根据数据录取方式又可分为直读式与存储式,其中直读式是将测井数据实时传送地面控制系统,可在地面实时观测到测试数据,便于及时发现异常并进行调整;存储式是将测井数据暂存于便携式存储器中,待测试完成后,将数据一并处理分析[33]㊂表1㊀2种组合测井仪器对比㊀㊀随着技术发展,水平井生产剖面测井技术逐渐㊀4㊀特种油气藏第29卷㊀成熟并在现场中得到应用㊂Schlumberger 应用FSI +连续油管或牵引器输送对涪陵页岩气田40余口水平井开展产气剖面测井[34],通过测试水平井流动截面上不同深度的流速与各相持率,获取单井生产制度制订依据以及储层改造效果评估等数据分析结果,测试成功率高㊂水平井生产剖面测井技术通过不同的流量转子和传感器组合可得到7种测试参数,测试精度高,可满足单相流及多相流测试需求[35-36]㊂因受限于连续油管输送能力的限制,该技术不适用于超长水平段水平井和超深水平井(水平段长大于2000m,井深大于6000m);因受限于仪器耐温耐压指标,该技术不适用于高温高压井(压力超过100MPa㊁温度大于200ħ);因受限于测量原理和仪器结构,该技术对于小井眼㊁复杂结构井㊁低产井和出砂井适用性较差㊂2.3㊀示踪剂监测技术示踪剂监测技术是储层产能测试的重要技术手段,评价水平井分段压裂后各段的产量,需要同体系示踪剂的种类多,投放化验操作简单,化学及物理性质稳定无害㊂准确评价各段压裂后水平井段的有效动用情况,可计算水平井各段的产量贡献率,为致密油藏水平井勘探开发方案优化㊁提高最终采收率㊁产量综合精细挖潜提供依据[37]㊂经多年技术攻关,示踪剂可分为放射性元素㊁稳定同位素和化学物质等体系,各类示踪剂体系特点如表2所示[38]㊂荧光素系列㊁氟苯酸类等有机化表2㊀不同示踪剂工艺特点与局限性合物示踪剂种类虽多,但稳定性差㊁测试易受干扰㊁地层吸附较大,压裂监测应用效果较差㊂碘化钾㊁硫氰酸铵及溴化钠等无机类化学示踪剂精度低㊁现场用量较大㊂放射性元素使用受到限制㊂无机离子与荧光染料尽管无害,但无机离子探测时间偏长,荧光染料在高温储层下易分解,这些缺陷限制了常规示踪剂的应用[39-42]㊂Li 等[43]发现50多种可识别地层水的化学物质(水敏性系统)㊁40多种可识别原油的化学物质(油敏性系统)和20多种可识别烃类气体的化学物质(气敏性系统)㊂这些化学物质不存在自然界中,不能在任何工业用化学数据库中找到,不会与生产作业中使用的化学制品相混淆㊂由其研制的微量物智能示踪剂LAN -Tracer 为油敏性㊁水敏性或气敏性,在遇到目标流体前无任何反应,即油敏性系统遇水无反应,水敏性系统遇油无反应,这2种系统遇空气时均无反应;在遇到目标流体(油气水)时,示踪剂分子会被分解得很小㊂分解与流动状态无关,分解速度由实验室设计[44]㊂当限定化学物质与不同压裂层段轻烃类气体相遇时,会根据与目标的接触反应程度释放不同的化学物质㊂示踪剂智能化监测可提供无干扰的化学监测方法,准确确定纵向流体流量及监测水突破点,主要应用于量化分段气体㊁液体产出量,监测水突破位置及时间等㊂碳量子点示踪剂因其特殊的荧光属性㊁化学传感和生物成像功能在国外得到迅速发展㊂其自身无毒性,耐光褪色,高温㊁高pH 值下稳定性好,引进表面功能团或与杂原子混合可增强荧光属性㊂碳量子点可与亲水基及非亲水基形成官能团,显现强烈荧光属性,制备出水溶性㊁油溶性和气溶性示踪剂㊂不同粒径碳量子点参杂不同元素可表现出不同的光谱特征,因此,可制备出多种不同识别功能的智能示踪剂㊂目前,国外已研制60多种碳量子点智能标记物,其制备方法包括电化学㊁水热法㊁燃烧法㊁氧化作用㊁微波及物理方法,成本相对较低,能够大量使用[45-49]㊂以俄罗斯秋明油田为例,某水平井在进行分段压裂时,投入油溶性和水溶性含量子点示踪剂各5种,共压裂5段㊂2017年10月至2018年7月在井口进行取样分析,经过取样解释,各水平压裂段的产量如图2所示㊂由图2可知,各压裂段的产量差异较大,生产剖面的分布极度不均,为水平井分段压裂后的生产动态评价提供可靠的数据支撑㊂㊀第5期刘建峰:水平井分段压裂生产剖面测试技术进展与展望5㊀㊀图2㊀水平井各压裂段产油情况Fig.2㊀The oil production in each fracturing section of horizontal well3㊀发展趋势低渗透和致密油气藏的开发程度越来越高,采取分段压裂的水平井数量迅速攀升,因此,对于生产剖面的测试需求愈加紧迫㊂在总结各水平井分段压裂生产剖面的测试技术机理及优缺点的基础上,对其发展趋势进行探讨㊂3.1㊀技术装备方面分布式光纤监测技术中,光纤是数据采集和信号传递的关键载体,因此,光纤的质量和完整性决定了整个技术体系的精度㊂在使用分布式光纤监测技术时,光纤往往预置在套管外,随套管下入后固井,射孔完井时容易造成光纤受损㊁断裂,因此,在光纤 避射 方面还需要加强研究,以解决该技术难题㊂另外,光纤的工作环境具有高温㊁高压㊁高盐㊁高湿等特点,因此,光纤强度和适应性也需要提高,以延长使用寿命,保证其能够长期㊁连续工作㊂针对光纤容易受到损伤的问题(如在某些局部位置出现断裂而造成整条光纤失效),可以考虑研究光纤修复技术或在这些薄弱地带进行加固等㊂水平井生产剖面测井技术需要将不同的流量转子和传感器组合在一起,仪器在水平井筒内输送时存在一定的困难和施工风险㊂受制于仪表设备大小和水平井筒内径等尺寸的限制,仪器的输送对井筒要求较为苛刻,限制了该技术的应用㊂因此,需要进一步改进仪器结构和尺寸,使其能够适用于复杂结构井㊁小井眼㊁出砂井等特殊的井况㊂在对井筒流体的适应性方面,如高温高压井,还需要提高仪器的耐温㊁耐压性能㊂另外,在仪器串的下入和输送方式方面,还需要提高操作的可控性和灵活性,降低施工作业的风险㊂对于示踪剂监测技术,尽管已形成多种类型的示踪剂,但在现场应用能力和自身性能方面仍有较大的提升空间㊂新型示踪剂(如微量元素㊁点示踪剂等)的性能优势明显,但现场应用成本较高,投入大,影响其现场推广应用,因此,研发的新产品需要具有成本低的优势才能具有较高的应用价值㊂3.2㊀数据解释分布式光纤监测技术集温度和声波测试于一体,测试数据量庞大,但这些数据都是相对的信号变化,并不能直接用来解释生产剖面,还需利用数学模型进行反演计算处理,因此,数据解释的合理性需要进一步提升㊂针对该项技术,在软件处理能力和解释模型方面,仍需要加强软件开发,以提高解释的精度和定量化㊂由于水平井生产剖面测井技术集成了流量转子和传感器,测试的参数多,因此,数据量较大,处理复杂㊂对于单项参数来说,在测试时间段内,其连续变化是否符合产液规律,需要甄别处理㊂同时,多参数之间的相互变化是否一致,也需结合流态变化和水平管多相流模型等进行计算分析㊂数据的解释取决于理论模型的适用性和准确程度,因此,应加强理论研究,提高解释的准确度㊂对于示踪剂监测技术,在示踪剂的跟踪和测量评价方面应有所改进,如示踪剂含量变化与生产动态的结合㊁测试精度和解释方法等㊂现场取样后,对样品中示踪剂的含量进行分批测试,通过含量的变化来解释对应压裂井段的生产动态,因此,取样㊀6㊀特种油气藏第29卷㊀的时间㊁周期长短等对于示踪剂的含量均有较大影响㊂示踪剂的含量变化规律需要制订详尽的标准,才能准确评价压裂井段的供液能力㊂另外,对于不同的示踪剂类型,其理论解释模型并不完全一致,因此,在该方面应加强研究㊂4 结论与认识(1)水平井分段压裂后的生产剖面测试存在3个方面的难题,需要具有针对性配套技术加以支撑㊂目前,分布式光纤㊁生产测井和示踪剂监测是水平井分段压裂生产剖面测试的三大技术,这些技术各具特色,在现场得到不同程度的应用㊂(2)分布式光纤监测技术主要包括DTS 和DAS 2种技术体系,其优势是能够对水平井分段压裂后的生产动态进行连续测试和实时监测㊂(3)在常规生产测井的基础上,针对水平井生产剖面测试,已形成流体扫描成像测井主体技术,能够测量磁定位㊁自然伽马㊁流量㊁压力㊁温度㊁持气率㊁持水率等参数,可全面了解水平井的生产动态㊂(4)示踪剂监测技术核心在于示踪剂的性能,目前已研制出放射性元素㊁稳定同位素和化学物质㊁智能示踪剂等多种类型,但在性能的稳定性㊁解释理论等方面仍需改进㊂(5)尽管水平井分段压裂生产剖面测试的三大技术已经在现场得到推广应用,但在仪器设备㊁测试方法和解释模型等方面仍有较大的改进空间㊂参考文献:[1]路菁,吴锡令.水平井气水变形泡状流测井分析模型实验研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2011,33(1):83-87.LU Jing,WU Xiling.Experimental study of gas -water logging ana-lytical model for elongated bubble flow in horizontal wells [J].Journal of Southwest Petroleum University(Science &Technology Edition),2011,33(1):83-87.[2]路菁,吴锡令,黄志洁,等.气水两相水平流动测井的流型实验研究[J].科技导报,2010,28(3):59-62.LU Jing,WU Xiling,HUANG Zhijie,et al.Experimental study ofhorizontal gas -water flow pattern during production well logging [J].Science &Technology Review,2010,28(3):59-62.[3]郭海敏,刘军锋,戴家才,等.水平井产出剖面解释模型及图版[J].中国科学D 辑:地球科学,2008,38(增刊2):146-150.GUO 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水平井分段压裂工艺设计模版
水平井分段压裂工艺设计模版1. 引言水平井分段压裂是一种常见的油气藏开发工艺，通过在水平井井段不同位置进行多次压裂操作，可以增加裂缝面积并提高油气产量。
本文档将介绍水平井分段压裂工艺设计的模版，以供工程师参考和使用。
2. 设计目标水平井分段压裂工艺设计的目标是最大化油气产量、确保井筒完整性和压裂液排放的环保性。
具体的设计目标包括：•确定每个井段的分段压裂参数，包括井段长度、裂缝间距、裂缝长度等。
•选择合适的压裂液组分和浓度，以保证压裂液的性能和可操作性。
•评估每次压裂操作的经济效益，并结合总体开发方案进行优化。
•设计合理的压裂排放方案，以符合环保要求。
3. 设计步骤水平井分段压裂工艺设计包括以下步骤：3.1 地质评价在进行工艺设计前，需要对油气藏的地质情况进行评价，包括油气藏类型、储量、渗透率等参数。
同时还需要评估井段的可压裂性。
3.2 分段压裂方案设计根据地质评价结果，设计分段压裂方案。
首先确定各个井段的长度，通常井段的长度根据地层性质和裂缝扩展机制来确定。
然后确定裂缝间距和裂缝长度，通常裂缝间距可根据地层渗透率和裂缝液体覆盖范围来确定，裂缝长度则根据裂缝宽度和断裂长度来确定。
3.3 压裂液设计选择合适的压裂液组分和浓度。
压裂液通常由基础液体、吸附剂、助剂和添加剂等组成。
基础液体一般选择水、油或气体，吸附剂用于增加裂缝面积，助剂用于改变流变性能，添加剂用于控制温度等。
3.4 压裂参数优化根据设计方案和压裂液性能，对每个井段的压裂参数进行优化，包括注入速度、注入压力、压裂液量等。
优化的目标是最大化油气产量和裂缝面积，同时要确保井筒完整性和安全性。
3.5 排放方案设计设计合理的压裂液排放方案，以符合环保要求。
排放方案应考虑地表水和土壤的保护，同时要满足相关法规和标准的要求。
4. 结论水平井分段压裂工艺设计模版包括地质评价、分段压裂方案设计、压裂液设计、压裂参数优化和排放方案设计等步骤。
根据地质情况和工程要求，可以根据该模版进行具体的工艺设计。
Multi-Stage Fracturing of Horizontal Wells(水平井多级压裂)
Multi-Stage: Multi Stage: Cemented Liner
Hydraulic F Fracture t Liner Packer
Cement
Natural Fractures
• • • •
Hydraulic pressure is equal at perforations Fracture only through perforations – may not be in the weakest formation f Additional pressure is often required to fracture formation Localized fractures are often unable to contribute to production
100 ft in 8.5 8 5” Vertical = 160 ft2 Formation Contact
2,000 ft Horizontal Pay = 20 x Vertical
2,000 ft Horizontal Pay plus 10 x 75 ft fractures = 1,013 x Vertical
Mayerhofer SPE 114173
What is the Optimal Number of Stages (Microseismic)
Potential Sti l t d Stimulated Reservoir
Effective Stimulated Reservoir Potential Sti l t d Stimulated Reservoir Effective Stimulated Reservoir
What have we learned in the last 5 years?
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7
StageFRAC – 为何在增产成功率这么高?
和储层构成极大的接 极大的接 触面 裸眼压裂: 未必是单 一裂缝(更大接触面) 一裂缝 裸眼段不固井,对生产 裸眼段不固井 也有贡献 永久式工具, 永久式工具 不影响 套管内径大小 在裸眼基础上让层段 分隔变成可能, 有利 以后措施 (例如堵水 等).
24
8
StageFRAC* 在新疆油田公司 [克拉美丽气田]
中国西部第一口深层(3600 m 垂 深)天然裂缝发育火成岩(花岗岩, 凝灰岩, 角砾岩)裸眼水平井多级 压裂 五级连续不停泵施工, 3小时完成 , 加砂154吨 该井的技术论文已提交2009年 SPE年度技术会ATCE(美国,新奥 尔良)
投球泵注管线 投球泵注管线
2"X1" 旋塞阀（卸压） 压力传感器 3" 管线
油管挂 压裂管线 压裂管线
3" 旋塞阀
压裂泵 压裂泵
19
StageFRAC*返排抓球管线连接
抓球管线设计
现场抓球管线的连接
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StageFRAC*水平井分级压裂改造技术 目前国内应用介绍
21
7
StageFRAC* 水平井分级压裂目前国内施工介绍
裸眼封隔器: o 耐压差10,000psi (70 Mpa) o 耐温425oF (218°C)
Deepest MD Most Stages One Well Most Proppant One Well Highest Pump Rate Highest Delta Pressure Highest H2S Highest CO2
Core sampling from vertical neighbor well
25
谢 谢!
Stimulation Solutions
26
9
3
1
緻密油气藏优化生产关键:
与油气藏接触最大化
4
开展水平井分级压裂的好处: 砂岩
直井， 直井，单个裂缝
水平井， 水平井， 多个裂缝
5
储层改造中转向的必要性
在割缝尾管完井 直接泵入四级施 工液体 加入安息香酸薄 片进行压裂转向 所有液体进入两 条裂缝 一半的井筒未被 施工影响
6
2
StageFRAC* 分级压裂技术
井数 XOC-1 施工日期 Nov 21st
中石油新疆油田分公司
井号 SWOGC-1 SWOGC-2 SWOGC-3 SWOGC-4 SWOGC-5 SWOGC-6 SWOGC-7 SWOGC-8
施工日期 Jan 1st Mar 4th Apr 14th Jun 6th Sep 30th Jan 8th (09) June 20th (09) Aug 20th (09)
8
StageFRAC 全球应用一览
已施工完毕 工具已下订单
First Job Total Wells Multi- Lateral Wells Longest System
June 2002 4000+ 50+ 6800' (2,072m) 22,012' (6,709m) 18 3.5MM lbs (1,750 ton) 140 BPM (22.3m3/min) 8,500 psi (58.6MPa) 30% 10%
StageFRAC* 在西南油气田公司 [广安气田]
2008年度在广安气田共作业6口井次 StageFRAC* GA002-H1-2为亚洲及中国首口 StageFRAC*裸眼水平井分级加砂压裂 施工 StageFRAC*在广安的成功应用的案例 已被SPE录选为2009 APOGCE 印尼雅 加达SPE 年会发表论文
2008.08.06至08.13 两次现场踏勘协调
2008.10.28 DXHW181 完钻
2008.11.08 StageFRAC 工具入井
2008.11.13 回插管到位
2008.11.21 测试压裂 主压裂
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StageFRAC* 工具
Frac Port 压裂端口 循环口
RS-II茅定封隔器
RockSeal 裸眼封隔器
2008.11.10 裸眼封隔器 成功座封
2008.11.18 打开首级压裂 端口
三次多方施工准备 StageFRAC工 及工序确认会 具抵达中国
2008.06.24至07.17 多次汇报与讨论, 最 终 确 定 DXHW181 井 所用 StageFRAC 尺寸 为 9-5/8” x 5-1/2”
SWOGC-1 SWOGC-2 SWOGC-3 SWOGC-4 SWOGC-5 SWOGC-6 SWOGC-7 SWOGC-8 XOC-1
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4.5” 尾管+4.5” 压裂管 3.5” 尾管+3.5” 压裂管 3.5” 尾管+3.5” 压裂管 4.5” 尾管+3.5” 压裂管 3.5” 尾管+3.5” 压裂管 4.5” 尾管+2.875” 压裂管 3.5” 尾管+2.875” 压裂管 3.5” 尾管+2.875” 压裂管 5.5” 尾管+5. 5” 压裂管
中石油西南油气分公司
总井数 - 9
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StageFRAC* 水平井分级压裂目前国内施工介绍
井号 裸眼 水平段长 m 1051 m 328 m 490 m 915 m 663 m 583m 552.8m 656m 748m 裸眼 大小 英寸 8.5” 6” 6” 8.5” 6” 8.5” 6” 6” 8.5” 垂深 / 斜深 m 1813.3 / 3150.0 1782.0 / 2342.0 2051.8 / 2780.0 1987.5 / 2093.4 1851.0 / 2732.0 1819.4 / 2558.0 2361.6 / 3075.0 2183.0/3080.0 3666.6 / 4397.0 工具设计 压裂 级数 4 3 4 5 3 3 3 3 5 液量 m3 646 681 748 1058 622 612 613.7 815.0 1269 砂量 吨 94 121 186 272 126 156 143.4 157.0 155
第9－10天 第一级压裂口开启 开始配压裂液
13
克拉玛依工具方案会议
装箱前在加拿大艾蒙顿 做最后检测
陈Байду номын сангаас检查确认工具尺寸
井场现场工具开箱
施工前现场踏勘
14
确认球的尺寸
投球确认内置球座尺寸
工具按入井顺序摆列
工具下井
投球作封循环口
密封总成回接
设置工具脱手
起压作封
安装压裂井口
15
打开首级压裂端口
上压裂大罐
井口通径测试
5
寒冷天气作业压裂液保温
压裂液液体检测 连接投球管线
压裂车组摆放
连接抓球管线
16
施工前交底
主压裂施工
施工中二级供液
DXHW181井水平井多级压裂纪要
2008.06.06 开始沟通StageFRAC 在DXHW181的应用
2008.07.16至08.05
2008.09.04
2008.11.05 模拟规通井
3
水力压裂裂缝监测
10
StageFRAC作业流程示例
11
施工总体步骤
12
4
施工工期预计
第1 天 工具运抵井场、检查 钻头通井已有井队完成
第3－4天 Reamer模拟规通井
第7－8天 回接密封总成 坐油管挂，换井口
第11－12天 测试压裂 主压裂
第1－2天 套管刮削
第5－6天 下入StageFRAC工 具 座封封隔器
StageFRAC*水平井分级压裂工艺 及国内应用介绍
李启国 (Lee KK) 斯伦贝谢酸化压裂总工程师 2009年9月
摘要
StageFRAC水平井分级压裂技术改造理念 StageFRAC水平井分级压裂改造技术目前国内应 用介绍 StageFRAC作业流程示例
2
StageFRAC水平井分级压裂技术改造理念
18
6
StageFRAC*井口投球管线连接
实际井口连接
4" 旋塞阀 4" x 3" 1502 转接头
4" 液压控制旋塞阀 ( 由斯伦贝谢提供 )
4 1/16" BX155 15K 法兰至 4" 1502 转换头 3 1/16" BX154 15K 法兰至 3" 1502 转换头 3" 管线
3 1/16" BX154 15K 法兰至 3" 1502 转换头