分层及选择性压裂技术.
分层压裂技术
分层压裂技术前言1、油藏开发特征文南油田属于深层、高压、低渗的复杂断块油气藏。
油层埋藏深，一般埋深范围在2210-3800m之间，平均油藏深度3100m；油层压力高，破裂压力在45-85MPa之间，大部分油层破裂压力在60Mpa以上；油层物性复杂，渗透率低，空气渗透率范围4.3-208×10-3um2，平均空气渗透率在25×10-3um2，渗透率差别较大；断块复杂，断层分布较多。
经过多年的开发，大部分油井射孔井段较长，油层跨度较大。
由于油层跨度大，射孔段油层较多，且油层之间物性差异较大，长期的多油层合采使得好油层大面积水淹，差油层注水开发困难，动用程度很低，因此有很大挖潜空间。
2、开展分层压裂的目的意义以往的长井段笼统压裂目的层段较长，一次施工不能压开尽可能多的油层，部分油层改造不彻底，已经不适应压裂工作的需要。
而分层压裂压裂层段跨度小且比较集中，压裂目的层比较明确，一次施工能够压开较多的油层，能有效改造差油层，因此推广分层压裂工艺技术对于提高二、三类油层的动用程度，提高压裂的整体效果，具有重要的意义。
一、分层压裂工艺技术特点分层压裂就是针对油层跨度较大的油井，根据油层潜力及工艺可行性分析，选出潜力较大的油层，采用限流、投球暂堵、卡单封、卡双封等分层方式，有针对性的开展压裂施工。
与长井段笼统压裂相比，分层压裂具有以下特点：1、压裂层段跨度相对较小分层压裂根据压裂油层的不同情况，采用不同的分层方式，可以有效减少压裂层跨度及总厚度，分层压裂层段的总厚度一般控制在50m以内，这样可以比较彻底的改造油层。
2、降低压裂施工风险，提高压裂成功率由于分层压裂有效减少了压裂目的层的跨度，这样在施工中就可以减少压裂液的滤失，有利于在井底憋起高压，形成有效的裂缝，减少压裂砂堵的可能，有效的降低了压裂施工风险。
3、能有效挖掘物性较差油层的潜力由于分层压裂采用工艺或机械的方式有效分层，这样大大提高了压裂目的层的针对性，能够有效改造物性较差油层的潜力，在一次压裂中可以压开尽可能多的油层，是对油层物性层间差异较大油井的有效压裂方式。
分层及选择性压裂技术
三、蜡球选择性压裂
在同一开发层系中，由于油层的非均质性而存 在高渗与低渗的差别时，为了压开低渗层段，可采 用油溶性蜡球选择性压裂。 • （一）工作原理和作用 • 蜡球选择性压裂是利用问渗层与低渗层吸水能力不 同，在压裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从 而压开低渗层。油井投产后，蜡球被原油逐渐溶解， 而使堵塞解除。 • 采用蜡球选择性压裂可以使低渗层得到改造，改善 油井产油剖面，提高单井产量。若高渗层为高含水 层，还可封堵产水层段降低油井含水率。 •
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感谢各位领导批评指正
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• 1．管柱结构图
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2．用途 （1）可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层； （2）对多层进行逐层压裂和求产。 3．特点 （1）对油气层伤害小，有利于保护油气层； （2）由于受管柱内径限制，一般最多只能用三级滑套，一次分注四 层； （3）如果一次压多层，必须起钻换管柱，才能对下部层位进行排液 求产。 4．技术要求 （1）滑套内径自上而下要逐级减小，压裂时自下而上逐层压裂； （2）为保证封隔器有较好的坐封位置，每个射孔段之间的距离一般 不能小于5m； （3）用于深井，为保证封隔器坐封位置准确，应对油管进行测井校 深； （4）因这套管柱结构复杂，容易造成砂卡，施工完后应立即起出管 柱； （5）滑套外径应小于所通过的管柱最小内径，并与滑套坐落短节密 封良好。
108.0 144.0
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• 二是应用高强化学堵剂永久性封堵原人工裂缝 (高含水层位) ，然后 应用氧化剂对射孔炮眼进行解堵后 ，再实施压裂、产生新的人工裂 缝。
如朝76-118井
该井压前产液13.5t，产油0.7t，含水98%。压后起抽初期产油5t， 增油4.3t，含水下降30%。目前产油4.2t，含水13%，已累计增油630t。
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。
特殊储层压裂技术 - 副本
述
连续油管压裂作业程序
概
连续油管多级分压
☆连续油管压裂 ③第一个射孔层压裂 完成后，上提井下组合工
述
具至上面临近的目标层进
行射孔、卡封、压裂。 ④如此反复进行，一
次施工可压裂多个层位。
连续油管压裂作业程序
概
述
连续油管多级分压
☆应用情况 “ 准时射孔”技术在美国致密砂岩储层小直径套管 （ф114.3mm和ф127.0mm ）压裂、酸化改造中应用了25井 次；储层最大深度4389.12m；最高温度160℃；地面压力 63MPa；单井最高层数达到了14层。 “连续油管”压裂技术在139.7mm套管中应用了4井次，20 多个层位；储层最大深度3290m；最高温度140℃；地面压力 50MPa；单井最高层数达到了6层。
薄层压裂应适当控制施工排量。
应用中、低粘度压裂液。
同时使用漂浮式与重质沉降式转向剂可控 制裂缝向上、向下延伸。
转 向 剂
概
1.4压裂选井、选层技术 （1）基本原则
◆有足够的地层压力；
述
◆储层具备一定的含油气饱和度，并在纵向上有一定的有效厚度，平面上有一 定的可控制含油气面积； ◆地层系数（Kh—储层有效渗透率与有效厚度的乘积）适宜。国外在低渗气藏 的压裂改造中提出Kh应在0.15×10-3um2.m以上； ◆经地层测试确认储层表皮系数较大，造成严重污染堵塞的油气藏；
优化支撑缝长
优化泵 注程序
建立IPR曲线
施工费用
累计产量
净现值
重复计算，确 定最优化的支 撑裂缝长度
概
1.5压裂优化设计 （5）压裂设计优化目标
述
预测不同缝长和导流 能力所获得累积产量。
确定不同缝长和 导流能力所需施工规 模与施工成本。
固井滑套分段压裂工艺简介
1.固井滑套分段压裂简介该工艺技术是贝壳休斯公司在固井技术的基础上结合了开关式固井滑套而形成的多层分段压裂完井技术。
该技术利用可开关式固井滑套选择性的放置在油层位置，固井完成后，利用钻杆，油管或连续油管代开关工具将滑套打开，然后用同一趟管柱进行压裂作业。
该压裂完井体系可根据油藏产层情况，选择多个CM滑套，实现多层压裂投产或选择性压裂开采。
该完井体系中CM系列滑套内外表面进行了特殊镀层处理，保证了工具开关性能。
该技术可应用到任何利用压裂措施投产的井。
另外，根据以后生产的需要还可以调整油藏层间矛盾。
提高油藏的利用率。
2.作业步骤1）根据油藏产层情况，确定各CM滑套位置；2）按照确定的深度将滑套和套管管柱一趟下入井内，然后进行常规固井；3）下入压裂和滑套开关服务工具，有选择性地打开滑套进行压裂作业。
4）压裂完一层之后，通过上提下放管柱将压裂层位滑套关闭，随后打开下一层滑套进行压裂。
5）所有层位压裂完成之后，通过上提下放管柱将所有需要生产的层位的滑套打开，起出管柱，进行生产。
6）在生产过程中，如果出现产水层或者由于别的原因，需要将某个层位关闭，可下入滑套开关工具将其关闭。
如果还需打开，还可以下入开关工具将其打开。
3.优点：1）随套管一趟下入，无需射孔。
压裂作业一趟连续完成，节省了时间。
2）无需射孔，无需额外的封隔器卡层，节省了成本。
3）压裂完成之后套管内保持通径，方便了以后的修井作业。
4）滑套可以多次开关：根据生产需要，滑套可以随时关闭和打开，大大增强了其实用性。
5）在每一层压裂后，可以关闭滑套，保护地层不受污染。
4. 可用规格尺寸尺 寸(in) 压力级别(psi) 温度级别(°F) 抗拉强度(lb) 抗扭力(ft-lb) 2 3/8 96,000 1,7822 7/8 140,000 3,5003 1/2 10,000 375 182,600 4,0004 7,500 291,900 5,700 4 1/2 8,200 325 270,000 6,000 5 7,300 315,000 5,5005 1/2 6,300 351,000 6,2007 7,000 300 628,000 8,7005. 图例CM 滑套示意图 CM 滑套进行特殊涂层处理之后，水泥固井图。
第5讲 常用的压裂工艺技术
孔眼堵塞球法压裂工艺A
– 技术原理将若干堵球随液体泵入井中，堵球将 高渗层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗 层压开。这种方法的基本原理是堵球由压裂液 带入井内，经压裂管柱，最后到达流体所进入 的射孔孔眼。堵塞球接触孔眼后，必将阻止液 体流进孔眼，因此，在孔眼内外出现压差，使 堵塞球在压差的作用下牢牢地座在孔眼上，切 断液体进入地层的通道。只要井筒压力超过周 围的地层压力，堵塞球就会堵住孔眼。
多层压裂技术B
• 在工艺上，分层的方法很多，包括: 使用封隔器的机械分层 暂堵剂分层 堵塞球分层 限流分层 填砂分层
暂堵剂分层压裂工艺
• 应用封隔器机械分层的压裂技术在大多 数情况下是行之有效的方法，但是对于 下列两种情况，此方法难以实施。 裸眼段井径过大，不能用封隔器隔 开压裂层段； 管鞋附近或射孔段之间固井质量差， 无法封隔压裂层段。
新工艺、新技术
• 高能气体压裂 • 水力冲击波压裂 • 振动压裂
压裂新工艺
多层压裂技术
暂堵剂分层压裂工艺 孔眼堵塞球法压裂工艺 限流法分层压裂技术 填砂法压裂技术
氮气压裂技术 控缝高压裂技术 端部脱砂压裂技术 重复压裂技术 油藏整体压裂技术(油藏优化)
多层压裂技术A
• 大多数油气田都具有多产层。在多层 的情况下，压裂成功率低的原因之一 就是压裂液不能按需要进入目的层段， 从而导致该压开的压不开，不应压开 的反而压开了。因此，对于多层的情 况应进行分层压裂。
填砂法压裂技术
• 这种方法一是射开一层压裂一层，再射 开一层再压裂一层。另一种不同的方法 是一开始便射开全部层段，封隔器坐在 最底部油层的上部进行压裂，然后用砂 柱封堵，再将封隔器提到上一层的上部， 重复这一过程即可压开全部层段，最后 通过反循环把砂柱冲出。
压裂工艺技术
3．利用压裂液粘度和密度控制裂缝高度 压裂液粘度越大，裂缝越高，保持在50-100mPa·较合适。 s 要控制裂缝向上延伸，应采用密度较高的压裂液；要控制裂 缝向下延伸，则应采用密度较低的压裂液。 (二)人工隔 层控制裂缝 高度技术 1．用漂浮 式转向剂控 制裂缝向上 延伸技术 （1）工作原 理
(2) 对漂浮式转向剂性能要求
(4)技术要求
1)水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力， 以免顶弯油管； 2)施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最 大压差；
3)压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离，中深井应
不小于3m，深井应不小于5m。
2．双封隔器分层压裂
(1)管柱结构图
(2)用途 在射开多层的油气井中， 对其中任意一层进行压裂。 (3)特点
(5)孔眼持球力
考虑孔眼和堵球几何尺寸的影响，需对上式进行修正。即
当FH’＞Fu时，堵球才能坐封在孔眼处不脱落！
4．选择堵球直径与堵球数量的经验公式 (1)选择堵球直径经验公式
(2)选择堵球数量的经验公式
5．不同密度差、不同流量与封堵效率关系
（三）限流法分层压裂
1.限流法分层压裂工艺原理
3．表面活性剂
在气、液混合后，使气体成气泡状均匀分散在液体中形成泡沫。
4．滑套封隔器分层压裂 有两种管柱类型，而且开关滑套方式也有两种。 国内最常用的是只有喷砂器带滑套的管柱和采用投球憋压 方法打开滑套。 (1)管柱结构图 (2)用途 1)可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层； 2)对多层进行远层压裂和投产。 (3)特点 1)对油气层伤害小，有利于保护油气层； 2)由于受管柱内径限制，一般最多只能用三级滑套，一次分 压四层； 3)如果一次压多层，必须起钻换管柱，才能对下部层位进行 排液投产。
双封分层压裂工艺技术研究与应用
双封隔器分层压裂工艺技术研究与应用摘要:分层压裂工艺技术是改善Ⅱ、Ⅲ类油层的主要手段。
针对单封、填砂、投球、桥塞、以及限流压裂及其组合等压裂方式存在投球量难以确定，不能保证压开所有的目的层，油层改造不彻底等问题，通过对水力锚、喷砂器、安全接头以及封隔器等井下工具的组合优化，优选有机硼低伤害压裂液，研制出了双封压裂工艺技术。
该项技术克服了其它形式分压的弊端，油层改造针对性强，安全性强，工艺效果好。
现场十井次实验表明，施工成功率100％，单井日增油7.75t，累计增油23240.7t。
主题词：双封压裂工艺喷砂器井下工具压裂液1.前言中原油田属低渗油气藏，油层非均质严重，开发历史上压裂技术一直是油藏增产和改善开发效果的重要措施。
对于射孔井段长，层间跨度大的井，必须分层压裂。
采用分层压裂工艺技术［1］进行分层改造是改善Ⅱ、Ⅲ类油层的主要手段，是长井段、多非均质油层改造的有力措施。
以往采用的压裂工艺技术主要有合压、卡单封、填砂、投球、永久性桥塞、可捞式桥塞以及限流压裂及其组合等压裂方式，现已满足不了目前实际需要［2］。
卡单封、填砂分层压裂存在一次施工层段有限，增加作业工序，对生产套管产生伤害，对工具的要求比较苛刻以及入井液污染地层的缺陷。
投球分压只是用于单套油层内层间物性差异不大，多套油层物性差异明显并有较大的隔层。
而对长井段、多油层、物性差异不大的储层进行压裂改造时难以保证压开所有的目的层，未被压开的部分油层反受压裂液的污染；如果油层厚度较大，压裂液受多层滤失影响造缝，油层改造不彻底；无法判断哪一个层段先压开，投球量难以确定。
总之投球分压存在这很大的不确定性和不封闭性，影响了压裂效果。
因此对双封压裂工艺技术进行研究，解决了投球分压的缺陷，能准确地、有针对性地对目的层进行压裂改造。
现场试验证明，采取双封分层压裂工艺效果好，能有效的降低作业费用。
2.双封分层压裂工艺技术原理及应用条件2.1工作原理与管柱结构2.1.1双封压裂工作原理双封压裂是通过分层压裂管柱来实现，通过封隔器和喷砂器将压裂目的层分开，实现分层压裂的目的。
水平缝细分层压裂技术
二、 压裂难点和技术需 求
老井 压裂做 为储 层改 造技术 ， 是萨 尔 图油藏稳 产的 必要保 证， 油藏 产 出比重大 ， 产 油量 占全 厂的 ３ ７ ． ４ ％。但 由于压 裂形 成 的是水平缝 ， 国内对水平裂缝的研究较少 ， 进入双高开发期后 ， 由 于剩 余油高度分散 ， 符 合常规选井 条件的油 层越 来越少 ， 加上近 年来 压裂措施手 段单 一 ， 导致措施效 果变差 ， 根本 无法满足稳 产
要求 。
根据井 网特点及要求 ， 确定穿透比为 ３ ０ － ３ ５ ％， 平均裂缝半径 ４ ０ － ７ ０ ｍ左右 ， 平均缝宽 ５ － ８ ａ ｒ ｍ。 ②施工排量 排量 的增加会增 大裂缝宽度 、 破 裂压 力 、 延伸压 力及 压裂液 的效率 ， 综 合各种 因素 ， 将排量确定为 ３ ． ０ ｍ ３ ／ ｍ ｉ ｎ 。 ③平均砂 比 采用 ３ ２ － ３ ５ ％的高砂 比 ， 来增加缝宽。 ④ 前 置液 采用全程携砂技术 ， 优化前置液量为 １ ０ ％。 ⑤后 置液 采用欠顶替技术 ， 照正常顶替体积少打 ０ ． ５ ｍ ’ 顶替液 。 ２ ． 试验效果分析评价
三， 细分层压 裂技 术研 究
对于 红岗萨 尔图油藏 ， 老井压 裂优化需要 在两方面 做文章 ： 方 面要优化选 取支撑剂 、 压裂 液 ， 另一方面要在优 化施 工工艺 上深入研究 ， 从 而增加 裂缝导 流能 力来达到更好 的增产效果 。
一
２ ０ １ ３ 年１ 月－ ２ ０ １ ４ 年１ １ 月， 采用 改进后的水平缝细分 层压裂 技术进行 了５ １口井 的 压 裂 施 工 ， 施 工成 功 率 １ ０ ０ ％， 有 效 率 ２ ０ １ ３ － ２ ０ １ ４ 年， 通过开展水 平缝 压裂技术研 究 ， 我们优化压裂 ８ ４ ． ３ ％， 累计 增油 ５ ６ ４ ７吨 ， 平均单 井增油 １ １ ０ ． ７ 吨， 有 效率和 增油 设 计参数 ， 根据萨 尔 图油藏 井 网布 置和 目前采 油厂注 水 见效 状 水平与 ２ ０ １ ２ 年持平。 况， 因井制宜 ， 优选出主体和辅助工艺进行整合 ， 然后进行设计参 表１ ２ ０ １ ３ － ２ ０ １ ４ 年细分层压裂施工效果统计表 数 优化 ， 形成暂堵 剂、 振动、 长 胶筒封 隔为 主 ， 高 砂比 、 全程携砂 、 总 井数 有 效 有效 率 压裂 平均单 欠顶 替压 裂为辅 的多种形式老井细分 层压裂配套施工方案 。 年度 （ 口） 井数 （ ％ ） 成功率 井增油 （ １ ） 优化选井选层 （口） （ ％ ） （ 吨） 通过充分研 究剩余油分 布状况 、 单井 产能发挥 状况 ， 并加 强 ２ ０１ ３ － ２ ０１ ４ ５１ ４３ ８ ４． ３ １ ０Ｏ １ １ ０． ７ 油藏监测资料 （ 如Ｐ Ｎ Ｎ测井 、 油藏吸水剖面 等 ） 的利 用 ， 从直观 角 ２ ０ １ ２ ４０ ２６ ６５ ９７ ． ５ ８７． ０ 度呈现 了目前萨尔 图油藏纵 向上水洗的规律 ， 得 出目前剩余油主 对 比 ｔ １ ｌ ７ １ ９ ． ３ ２ ． ５ ２ ３ ． ７ 要存在于动 用不充分 的薄差层 、 近两年新 投油井遗 留层 ， 明确 了 结论 下步萨尔图油藏挖掘剩 余油的方 向。 通过技术研究和完善 ， 改进 了老井细分层压裂技术 。现场试 （ ２ ） 优化压裂液 验初见成效 ， 能够满足红 岗萨尔 图油藏双高开发期老井稳 产的需 根据研 究 ， 压 裂液 粘度 对水平 裂缝 的压 力和形 态的影 响较 要， 也为水 平缝 压裂提供 了一定的技术借鉴 。 小 。本着易返排 、 低残渣 、 低伤 害、 低残渣 、 低 成本原贝 Ｕ ， 优选 了污 参考文献 ： 水、 滑溜水＋ 冻胶 、 低温、 低伤害羧 甲基 （ Ｊ Ｋ１ ０ ０ ３ ） 等 三类压裂液 。 ［ １ 】 万仁傅／ 罗英俊． 采 油技 术手册（ 修订 本第 ９ 分 册压 裂酸化 （ ３ ） 优化施 工工艺 工艺技 术） ． 第一版． 北京： 石油工业 出版社 ， １ ９ ９ ８ ． ①暂堵剂细分层压裂技术 ［ ２ ］ 彪 仿俊等． 水力压裂水平 裂缝 影响参数 的数值模 拟研 究 ， 对于老 裂缝 回避加 砂 ， 只取老裂 缝破裂压 力值 ； 以低于破 裂 工程力学 ， ２ ０ １ １ （ １ ０ ） ． 【 ３ 】 任 岚等． 水平 裂缝 井压 后产量影响 因素分析 ，西南石油大 压 力的排 量投适 量暂堵 剂封 堵老 裂缝 ， 若破 裂压 力值 明显上 升 ２ ０ １ ０ （ ４ ） ． （ 一般超过 ２ ＭＰ ａ ） ， 判断新缝产生 ， 则按设计加砂 ， 压开新裂缝 ， 以 学学报 ， １ ． 细 分层压裂技术研究
井下作业特色技术
大庆井下工艺技术_____________________________________________________1．研究与发展井下作业分公司高度重视技术研究与发展，把推进科技进步作为企业生存发展的根本出路。
拥有专门的技术发展中心，下设7个专业研究室、3个实验室、1个信息中心。
现有各类专业技术人员1350人。
主要从事油藏地质、油（水、气）井措施改造、修井、信息情报等方面的研究。
科研人员以建成国内外一流的油田技术服务公司为目标，始终瞄准国内外油田勘探与开发的最新科技发展动态，积极开展科研攻关。
年承担局、省部级以上课题10多项，公司级课题50余项；加大科技投入，年投入科技经费占公司总收入的1%以上；注重高精尖技术人才培养,每年都选派10%以上的技术人员到国内外科研院所进行深造。
科技工作结出丰硕成果,先后获得国家科技进步奖3项、省部级科技进步奖18项、发明和实用新型专利23项，在国内外发表有影响的论文135篇。
2．配套技术井下作业分公司经过30多年技术研究与应用的实践，形成了适应不同地质条件的12套压裂工艺技术、7套修井工艺技术、5套酸化技术、4套堵水技术及试油、测试技术，在油田勘探、开发中发挥了重要作用。
压裂工艺技术1．滑套式分层压裂技术采用水力扩张式封隔器和滑套式喷砂器组成的压裂管柱，自下而上不动管柱一次施工完成对1～3个层段的压裂。
适用于高、中、低渗油层。
到98年底，共施工21840口井56783层。
2．选择性压裂技术压裂施工时利用暂堵剂对井段内渗透率高的层进行临时封堵后，再压裂其它层，以达到选择油层压裂的目的。
该技术适用于层内不均质的厚油层或层间差异大的油层。
自78年应用以来，共施工2570口井4832层。
3．多裂缝压裂技术在施工时用高强度暂堵剂对已压开层进行临时封堵后，再压裂其它层。
一趟管柱可以压裂3～4个层段，每层段可以形成2～3条裂缝。
适用于油层多、隔层小、高密度射孔的油水井。
4．限流法压裂技术压裂时通过低密度射孔、大排量供液，形成足够的炮眼磨阻，实现一次压裂对最多 5 个破裂压力相近的油层进行改造。
石油知识——压裂
石油知识——压裂压裂是层合塑料的一种缺陷。
通常是指以纸、布或其他材料为基材的层合塑料，因成型压力过大而引起的基材破坏的现象。
透过表层树脂可观看到有明显裂纹。
压裂是一个专业术语，常见于塑料或石油领域。
指透过表面掩盖的树脂层可以观察层压塑料较外面的一层或几层增加材料中所具有的明显裂纹。
压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。
油气层压裂工艺过程用压裂车，把高压大排量具有肯定粘度的液体挤入油层，当把油层压出很多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油气层的渗透力量，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。
常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
压裂选井的原则：（1）油气层受污染或者堵塞较大的井；（2）注不进去水或注水未见效的井。
压裂工艺技术任何压裂设计方案都必需依靠适当的压裂工艺技术来实施和保证。
对于不同特点的油气层，必需实行与之适应的工艺技术，才能保证压裂设计的顺当执行，取得良好的增产效果。
压裂工艺技术种类许多，这里简要介绍分层及选择性压裂技术、控缝高压裂技术的基本原理。
一、分层及选择性压裂我国有许多多层油气田，通常要进行分层压裂。
另外，在油田开发层系划分中，有的虽同属一个开发层系，但油层非均质特性强，存在层内分层现象，这通常称为选择性压裂。
1．封隔器分层压裂封隔器分层压裂是目前国内外广泛采纳的一种压裂工艺技术，但作业简单、成本高。
依据所选用的封隔器和管柱不同，有以下四种类型。
1) 单封隔器分层压裂用于对最下面一层进行压裂，适于各种类型油气层，特殊是深井和大型压裂。
2) 双封隔器分层压裂可对射开的油气井中的任意一层进行压裂。
3) 桥塞封隔器分层压裂。
4) 滑套封隔器分层压裂国内采纳喷砂器带滑套施工管柱，采纳投球憋压方法打开滑套。
该压裂方式可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层；对多层进行逐层压裂和求产。
9分层压裂工具应用技术(文晓兵)
合层压裂和投球分层压裂存在以下弊端： 一是难以保证压开所有的目的层,而未被压开的部 分油层反受压裂液的污染,或者压开的层出现二次进液, 影响压裂效果； 二是油层厚度大,压裂液受多层滤失影响造缝,油 层改造不彻底； 三是判断先压开的层不一定完全准确,投球量难以 确定,压裂层位不能彻底改造。
针对吐哈油田低渗透油井多、油层薄、小层多以 及层间物性差异较大的特点，开展了双封隔器分层 压裂技术，对多个油气层通过一次管柱及井下工具 组合入井，施工时通过封隔器的封隔及井下压裂开 关的开启来自下而上逐层压裂改造，以满足逐层改 造的需要。
适用套管,mm(in)
95型单滑套喷砂器 528 95 40 150
3 4038 3个/9-12MPa
专用梯形扣 27/8"加大油管扣 118.62-124.26
116型单滑套喷砂器 552 116 40 150
3 6800 3个/9-12MPa
专用梯形扣 31/2"加大油管扣 157.1-159.4
（二）技术要求
为了减少分层压裂的风险，要求用于分层压裂的工 具必须具备以下基本性能。
1、耐压性能高且能够高压下长时间保持密封，不 具有搞压差50MPa的分压管柱不适合吐哈中深井压裂的 要求。
2、主要工具抗冲蚀性能强，能够适应大排量、大 砂量、大规模和高砂比的压裂工艺的要求，避免由于 不耐冲蚀所造成的刺断管柱或压裂开关不能打开而使 分层失败的情形发生，同时要求具备适应不同工具抗 冲蚀性能要求的设计参数和施工工艺。
（1）水力锚是承受压裂封隔器上顶的专用工具。 它的锚爪靠油管与套管内的压力差伸出，当实施压裂 时，油管的内压大于封隔器上方套管环空压力，锚爪 被推出卡在套管内壁上，承受封隔器被下部高压形成 的上顶力，使封隔器始终处于密封状况。压裂完洗井 后油套管内的压力平衡，锚爪在内部弹簧的作用下被 压回钢体内，解除了对油管柱的锚定，从而顺利解封 封隔器，起出压裂管柱。
国内压裂技术介绍
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具
第一级滑套内径50mm 第二级滑套内径45mm 第三级滑套内径40mm
第四级喷枪－无滑套 使用后滑套－基本无磨损
滑套方案设计——5 ½ ″套管五级喷枪
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具（工具串组成）
压裂时间13天15级,所有桥塞用一个钻头一趟钻完,用时40小时
2010年股份公司水平井分段改造应用情况
技术来源 油田 大庆 长庆及苏里格 自主研发 西南 吉林 水平井分段压裂技术 双封单压，水力喷砂 施工井数 42 72 7 38 分段5段以上井数 28 50 4 1 单井最多分压段数 15 10 8 5
州扶51-平52井压裂施工曲线
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
该井目前产液9.5t/d，产油8.1t/d，是周围压裂直井产液、产 油量的6.3倍和7.4倍，是同区块压裂水平井的1.4倍和1.6倍
汇报提纲
• 企业介绍与系统能力 • 一、水力喷射分段压裂技术 • 二、双封单卡分段压裂技术 • 三、滑套式封隔器分段压裂技术 • 四、国外水平井分段压裂技术 • 五、华鼎施工能力保障
三、滑套式封隔器分段压裂技术
1. 压裂方式的选择
三、滑套式封隔器分段压裂技术
（1）层间隔离方式的选择
常用封隔器 ，长度1.61.7m,耐压 70MPa,适用 于裸眼、套 管井
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50500m,适用于 裸眼、套管 、筛管井
压裂基础知识
压裂的基础知识1、什么叫油层水力压裂？利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。
2、油层水力压裂的基本原理是什么？油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝。
当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合。
为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝。
由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中，使改变了井筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力。
3、油层水力压裂的目的是什么？油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。
4、油层水力压裂有哪些作用?对油层进行水力压裂有以下作用：①解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。
②改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。
③提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；④扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力。
5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。
与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。
6、压裂液有几种类型？在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。
压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。
油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。
水力压裂技术
压裂工艺技术 压裂工艺技术是影响压裂增产效果的
一个重要因素。对于不同特点的油气层，
必须采取与之相适应的工艺技术，才能
保证压裂设计的顺利执行和取得较好的增 产效果。
压裂方式选择 压裂方式选择是压裂工艺中的一个很重要的
内容。压裂方式的选择主要是根据地质条
件、井身状况、工艺技术水平而定。
目前常用的压裂方式有：合层压裂、分层压 裂、一次分压多层和深层压裂。
结合离子，从而改变其理化性质，或破坏其离子交换能力，或破坏双
电层离子云之间的斥力，从而达到防止粘土水合膨胀或分散迁移的效 果。
压裂液的主要添加剂
7、降阻剂。在进行深井压裂作业时，需用降阻剂降低压 裂液在注入管柱中的沿程摩擦阻力，以提高泵效。 8、降滤失剂。通过在压裂液中添加降滤失剂可以增强压
裂液造壁性能，降低液体滤失量，提高液体效率。
压裂液的性能
5、配伍性。压裂液要与地层条件下的各种岩石矿物及流体有 较好的配伍性，不应在进入地层后产生不利于油气渗流的物 理-化学反应。 6、低残渣。要尽量降低压裂液中水不溶物的数量（残渣）， 以免降低岩石及填砂裂缝的渗透率。 7、易返排。施工结束后大部分注入液体应能返排出井外，以 减少压裂液的损害。 8、货源广。价格便宜，便于配制。
低压管汇 储液罐
砂罐
混砂车
供液管汇
压裂泵车 监控车 高压管汇
压裂井口
压裂施工现场示意图
压裂增产增注机理
1、降低井底附近渗流阻力 2、改变井底附近渗流形态，使原来的径 向流动改变为油层流向裂缝近似性的单 向流和裂缝到井筒的单向流动，消除了 径向节流损失，大大降低了能量的消耗。
压裂液的定义和作用
压裂液是水力压裂改造油气层过程中的
水平井裸眼选择性分段压裂完井技术及工具
况，将 869 m 裸眼水平段分隔成 4 个压裂段，为确 保压裂裂缝的准确定位和保持合理的裂缝间距，在 压裂滑套间设计 2 个裸眼封隔器，选择性压裂完 井 管串见图 1 ，设计参数见表 1 。
图1
选择性分段压裂完井管串结构图
1 —273. 05 mm 套管 × 401. 79 m; 2 —89 mm 油管 × 2 028 m ( 扣型 EUE) ; 3 —177. 8 mmP110 套管 × 2 603. 93 ～ 3 179. 78 m; 4— 73 mm 油 管 × 3 028 m ( 扣 型 EUE ) ; 5 — 177. 8 mm 水 力 锚 ( 3 021 m ) ; 6 — 悬 挂 器 ( 3 028 m ) ; 7 — 投 球 滑 套 3 ( 3 821 m ) ; 8 、 10 、 1 2 — 8 8 . 9 mmEUE 油 管 ; 9 — 投 球 滑 套 2 ( 4 0 8 5 m ) ; 1 1 — 投 球 滑 套 1 ( 4 2 4 5 m ) ; 1 3 — 压 差 滑 套 ( 4 5 5 3 m ) ; 14 — 坐 封 球 座 + 浮 鞋 ( 4 5 5 3 m ) ; 1 5 — 引 鞋 ( 4 6 2 0 m ) ; 1 6 ～ 2 1 — 封 隔 器 1 ～ 6 ; 2 2 — 管 鞋 ( 3 7 4 7 . 4 1 m ) 。
1
水平井裸眼选择性分段压裂完井工 艺优选
国内外水平井分段压裂工艺技术主要有以下几 种: 限流压裂技术、双卡上提多段压裂技术、分段 环空压裂技术、液体胶塞隔离分段压裂技术、机械 桥塞隔离分段压裂技术、套管内连续油管水力喷砂 压裂技术和裸眼分段压裂技术等
［2 － 3 ］
。
针对苏里格气田沙漠地区特性和储层地质情况以 及周围邻井开采状况，笔者综合考虑成本因素认为， 水平井裸眼选择性分段压裂技术相比其他完井技术更 具适应性，即利用 88. 9 mm 油管将完井和压裂管串 合并为一趟下入井中，不需要下套管固井、射孔等作 业，完井成本投入低，可避免储层 2 次伤害且建井周 期短。根据录井、定 向 井 及 电 测 资料，可采用 多 组 裸眼封隔器对储层进行选择性多级分隔，油井完善
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1 6
垂直裂缝转向重复压裂工艺技术
改变渗流方向，增加新的泄油面 积，以提高重复压裂井增油效果
1 7
• 一是保留原缝暂堵转向工艺。对原裂缝清洗后，进行小规模加砂处 理老缝，然后利用暂堵剂封堵原缝后，压开新缝。
新缝
原缝
6.000 50.00
朝 91-125井 压 裂 施 工 曲 线 地 面 倾 斜 仪 监 测 (裂 缝 转 向 试 验 )
1 4
• • • •
（二）国内使用的几种蜡球配方及粒度组成 1．新疆石油管理局蜡球配方及粒度组成 （1）蜡球配方： （2）使用的蜡球粒度组成：
•
（1）蜡球配方：
•
现场使用的蜡球粒度组成：
1 5
• （三）计算蜡球用量经验公式 • 1．初次压裂计算蜡球用量经验公式 • G＝nHG0＋G f （2－30） • 式中 G———蜡球用量，kg； • n———每米油层射孔数，孔／m； • H———油层射孔厚度，m ； • G0———每个孔眼所需蜡球量，一般取0．25kg； • Gf———附加蜡球量，一般为3～4kg。 • 2．重复压裂层计算蜡球用量经验公式 • G＝ HGR • 式中 GR———每米油层蜡球用量，一般取10～15kg／m ； • H———油层厚度，m 。
分层及选择性压裂技术
分层及选择性压裂技术
• 分层及选择性压裂主要用于多层的油气井中， 对其中某个或某些目的层进行压裂。常用的分 选压技术有封隔器分层压裂、限流法分层压裂 和腊球选择性压裂。
2
一、封隔器分层压裂
• 封隔器分层压裂是目前国内外应用较为广 泛的一种压裂工艺技术。根据所选用的封隔器 和管柱不同，封隔器分层压裂可分为以下三种 类型。
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（三）滑套封隔器分层压裂
• 滑套封隔器分层压裂有两种管柱类型。一 种是封隔器和喷砂器都带有滑套，施工时只有 目的层封隔器工作。另一种是封隔器不带滑套， 只有喷砂器带滑套，施工一开始所有封隔器都 工作，直至施工结束。开关滑套方式也有两种。 一种是投球憋压打开滑套；另一种是下入工具 开关滑套。目前国内最常用的是只有喷砂器带 滑套的管柱和采用投球憋压方法打开滑套。因 此，下面仅对这种工艺的特点和技术要求作一 介绍。
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二、限流法分层压裂
（一）限流法分层压裂工艺原理 限流法分层压裂是通过控制各层的孔眼 数量和直径，并尽可能提高注入排量，利用最 先被压开层孔眼产生的摩阻，提高井底压力， 使其它层相继被压开，从而达到一次分压几个 层的目的。
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• （二）限流法分层压裂工艺要点 • 1．根据压裂要求设计射孔方案。即根据每个处理层 的厚度、破裂压力和需要液量确定射孔位置、孔数 和孔眼直径。 • 2．为保证尽可能多的射孔层段被压开和每层有足够 的排量，应在套管允许的条件下尽可能提高排量。 • 3．在允许的最大排量下，孔眼摩阻必须大于各层间 破裂压力的差值。即形成的井底压力应高于所有层 的破裂压力。 • 4．在施工中，应将各台压裂车的超压复位设定为不 同数值，以免当压裂升高时超出超压复位的设定值， 所有压裂车同时停车，造成沙堵事故的发生。 • 5．各层间不能串通，以达到分层压裂的目的。
排量2 M3/Min 压力2 MPa
破裂压力
破裂压力
砂密度 Kg/M3
1000
25.0MPa
4.800 40.00
37.1MP a
800
3.600 30.00
600
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（一）单封隔器分层压裂
• 1．管柱结构图
4
• • • • • • • •
2．用途 对最下面一层进行压裂。 3．特点 （1）管柱结构简单； （2）施工比较安全，不易发生砂卡； （3）适用于各种类型油气层，特别是深井和大型压裂。 4．技术要求 （1）水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力，以 免顶弯油管； • （2）施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最大压 差； • （3）压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离，中深井应不小 于3m ，深井应不小于5m 。
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三、蜡球选择性压裂
在同一开发层系中，由于油层的非均质性而存 在高渗与低渗的差别时，为了压开低渗层段，可采 用油溶性蜡球选择性压裂。 • （一）工作原理和作用 • 蜡球选择性压裂是利用问渗层与低渗层吸水能力不 同，在压裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从 而压开低渗层。油井投产后，蜡球被原油逐渐溶解， 而使堵塞解除。 • 采用蜡球选择性压裂可以使低渗层得到改造，改善 油井产油剖面，提高单井产量。若高渗层为高含水 层，还可封堵产水层段降低油井含水率。 •
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• 1．管柱结构图
9
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•
• • • •
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2．用途 （1）可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层； （2）对多层进行逐层压裂和求产。 3．特点 （1）对油气层伤害小，有利于保护油气层； （2）由于受管柱内径限制，一般最多只能用三级滑套，一次分注四 层； （3）如果一次压多层，必须起钻换管柱，才能对下部层位进行排液 求产。 4．技术要求 （1）滑套内径自上而下要逐级减小，压裂时自下而上逐层压裂； （2）为保证封隔器有较好的坐封位置，每个射孔段之间的距离一般 不能小于5m； （3）用于深井，为保证封隔器坐封位置准确，应对油管进行测井校 深； （4）因这套管柱结构复杂，容易造成砂卡，施工完后应立即起出管 柱； （5）滑套外径应小于所通过的管柱最小内径，并与滑套坐落短节密 封良好。
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（二）双封隔器分层压裂
• 1．管柱结构图
6
• • • • • •射开多层的油气井中，对其中任意一层进行压裂。 3．特点 （1）控制压裂层位准确可靠； （2）施工中两个封隔器之间拉力较大，对深井和破裂压力 高’的地层，不宜采用此种工艺技术。 4．技术要求 （1）两个封隔器之间的所有井下工具、短节的本体和螺纹 抗拉强度必须大于施工时的最大拉力； （2）喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施工时在下封隔 器上形成沉砂； （3）压裂层射孔段与上下层射孔段之间的距离一般不应小 于5m ，最少不小于3m； （4）起管柱前，应先反循环将下封隔器上部以沙冲净。起 分时时，应先上下活动，不得猛提。