压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况

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层压裂、煤层气压裂:
1970’s~1980’s水平裂缝砂岩油层多 层分压、’低渗砂岩油层深穿透压裂改
造’
1955.~1960’s解堵性压裂处理
压裂技术 系统继续发展
优化设计
评估
实施
1955.玉门油田第一次压裂
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层
压裂国外工艺技术发展状况
• 国内水力压裂技术应用于低渗砂岩油藏开发 —— 3种类型低渗砂岩油藏(区块)实例
• <美>提出 —— 非常规油气勘探开发:石油能源持续增长的需要 ▲ 致密砂层气、页岩气 ▲ 低渗油 ▲ 煤层甲烷 ▲ 稠油
• 呈三角形分布的油气资源 • 非常规油气储量应用需发展的相应技术 • 低渗可采储量有效动用与压裂技术发展
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 三角形分布的油气资源
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术
• 概况 • 连续油管压裂设计原则与方法 • 应用实例
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术 (续)
• 连续油管作业应用 —— 现已形成一个热点,于短暂时间内:一种单项的修井
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 技术发展要求改变传统的压裂方法与模型
《AST》(《 Advanced Stimulation Technology Deployment Program 》) 计划实施提出:先进压裂技术实施研究结果,对传统的压裂方法与模型 提出了挑战 ▲ 实际净压力高于常规理论与实验室实验预测净压力 ▲ 压裂液作用 ▲ 质量控制 ▲ 支撑剂铺置 ▲ 近井地带的裂缝弯曲 ▲ 远场多条裂缝延伸
▲ 施工层典型厚度 3~20ft ,单井CTF及应用配套的封隔器分压可达14个射孔层段
▲ CTF分压快速施工:在欠平衡条件下可实现快速多次移位 (常规压裂需用钻机在过平衡条件下,上卸起下连接油管实现移位)
▲ 应用CTF分压实施多次加砂,可满足对多、薄低渗层压裂分层改造要求
▲ 应用无电缆套管接箍定位器(Wireless Casing Collar Locators)→计量校正CT的 深度
▲ 提高了HSE水平
▲ 提高了实时采集数据水平
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术 (续)
• 概况
▲ 连续油管压裂(CTF), 施工现已 > 5,000口井(如于 <加>、<美>、<英>)用 于多、薄层井/低渗边际井,深度如应用于<美> 东Texas 气层 8,900ft, 应用于 <加>东南Alberta气层 2,400~2,600ft, 以及1,300~2,000ft
服务工具, 发展成为多种井下业务的组成部份
• 早期应用:诱喷、排液、酸化
• 近期发展:
▲连续油管钻井
▲连续油管完井
▲连续油管井下作业
▲连续油管装备系统
• 显著的减少作业时间与经费的投入,提高工业卫生与安全
▲ 减少直接费用,如较低的搬迁费
▲ 减少依赖于时间的费用
▲ 减少钻机拆、装费用,成为小型、可动、整装的连续油管组合
压裂技术发展历史回顾 与近期低渗层压裂国外
工艺技术发展状况
2020/11/14
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层压裂 国外工艺技术发展状况
• 非常规油气储量应用与发展相应技术的重要性
• 对压裂技术发展的历史回顾
• 近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• <美> 压裂技术发展历史的三个重要阶段
1, 解堵压裂 2, 大型压裂 3, 端部脱砂压裂 4, 未来压裂技术发展估计,
压裂与油藏工程的组合
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• <美> DOE 进行的致密气砂层开发规划研究
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 对国内压裂技术发展历史回顾
•油藏工程
•压裂力学
•酸岩反应动 力学
•压裂酸化材 料开发
•压裂酸化工 具、设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2000.~2004.低渗气砂层压裂、泡沫压 裂、复杂岩性低渗油层酸压裂、碳酸盐 岩低渗油层压裂/酸压裂、火山岩低渗 气层压裂
1990’s低渗砂岩油藏整体压裂、 开发压裂、重复压裂、致密超深气
•《Low Permeability Program》计划实施
• 目标:通过技术发展,从低渗气层中实现增加产量与储量,
保证在未来对天然气的足够的供给
• 重点是发展技术,集中于:
▲ 成象技术与诊断技术→ 探测与表征低渗层
天然裂缝网状系统
•应用3D地震与地质力
学模型,研究天然裂
▲ 生产技术的验证性试验→取得试验区结论, 缝网状系统 有助于动用未开发与未充分开发低渗储量 •现场与井筒观测裂缝
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术 (续)
▲ 实施范围与设计应用考虑:举例如下
◆ 多、薄层井分压改造 ◆ 小直径井的分压改造
◆ VES压裂液 +支撑剂+连续油管+封隔器 ◆ 压裂液低伤害性能 ◆ 优化砂液比设计:满足所需的导流能力 ◆ 低摩阻:一般约1/3水基冻胶压裂液的摩阻
对压裂技术发展历史的回顾
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
对压裂技术发展历史的回顾
• <美> 压裂技术发展历史的三个重要阶段 • 对国内压裂技术发展历史的回顾 • 国内压裂技术水平总体上——接近国际先进水平,部分
达到国际先进水平,并有重要的创新 • 低渗层开发研究与压裂改造经济界限问题 • 压裂技术发展与改变传统的技术概念
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 压裂技术发展与改变传统的技术概念
▲ 压裂从单井增产措施发展成为油藏管理手段 ▲ 创新的工艺技术应用于低渗边际油气藏开发,可取得低成本、高效开发的
结果,工艺技术上的组合研究与发展 —— 油藏工程、钻完井技术、压裂技 术(井下工具、工作液、施工方法)等的组合应用研究 ▲ 在压裂造缝与裂缝导流能力机理的试验研究上的新概念 ——重复压裂、水 压裂、多裂缝压裂、水平井无水泥固结完井的水力喷射分段压裂等
• 认识与结论
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
非常规油气储量应用 与发展相应技术的重要性
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
非常规油气储量应用 与发展相应技术的重要性
• <美> National Petroleum Council (NPC)于1992年提出未来石油能源供给 —— 深井、深水与非常规资源的动用
• 多、薄低渗层 • 储层物性:例如基质
φg 0.04, he40ft, km1μd, 以及储层含天然裂缝 • 储层介质类型:双孔介质 • 压裂:多裂缝形态 • 陆相沉积——透镜体 • 多种压裂工艺研究
《Low Permeability Program》计划
《MWX》, 《M-Site》,《 SFE》, 《AST》等计划
• <美>专家认为关键问题:发展技术,降低成本,才能使那些资源投放市场
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 低渗可采储量有效动用与压裂技术发展
▲ 低渗可采储量有效动用需求 ▲ 对低渗层的认识 ▲ (直井、水平井)压裂技术发展 ▲ 获得低渗可采储量有效动用
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
1890 m3
255 m3
2
1134 m3
153 m3
3
680 m3
92 m3
4
162 m3
15 m3
1058 m 661 m 450 m 132 m
大型水力压裂技术 (MHF)要求 液量: 约1,136m3 支撑剂量:
约333,390kg
•Φh=0.9m
• k=0.05~0.005md
时间 (月)
Masters, J.A. :“Deep Basin Gas Trap,Western Canada,”AAPG Bulletin (1979) 63, No.2, 152.
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 非常规油气储量应用需发展的相应技术
• <美>专家提出应进行的专项研究与发展的技术
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 压裂工艺技术发展的特点
▲ 工程与地质的组合 ▲ 压裂与油藏工程组合 ▲ 技术概念+专用设备+井下工具+材料+实验室支持+软件支持
→→压裂实施工艺 →技术整合→技术系统 ▲ 压裂技术近期发展特点
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
近期低渗层压裂国外工艺技术发展 状况
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
近期低渗层压裂国外工艺技术发展状况
• 低渗层压裂改造的难度与近期低渗层压裂国外工艺技术发展的特点 • 多、薄低渗层完井与分层压裂工艺技术 • 多、薄低渗层——连续油管分层压裂工艺技术 • 含水低渗多层油藏增产——相渗调节压裂液(RPM) 增产改造工艺技术 • 低渗层严重非均质与含天然裂缝系统——多裂缝压裂 • 重复压裂技术的应用与研究 • 注水井注水反应特性与增注研究 • 低渗层水压裂(Waterfracs )技术应用与效果 • 水平井非固结完井与压裂工艺技术
•遥感与非地震地球物 理方法
▲ 技术的商业化
•理论与建模研究
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 在致密砂岩气藏开发上,水力压裂发展为大型 水力压裂技术(MHF)应用典型实例
产量 (m3/d)
120000 100000 80000 60000 40000 20000
0 0
1
研究 目的 ——使<美>工业界认识主要低渗含气盆地中天然气的 产量 潜力,对主要生产层位的选择研究,应发展的相应技术,经济评估
《Low Permeability Program》计划
《MWX》, 《M-Site》,《 SFE》, 《AST》等计划
《西部致密气砂层研究计划》
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
基本单元分析:不同的“缝长与井网单元”组合,压后采出程度的差别, 抽稀井网密度可用有足够的缝长来补偿采出程度的减少
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
对压裂技术发展历史的回顾(续)
• 国内压裂技术水平总体上—— 接近国际先进水平,部分达到国际先进水平, 并有重要的创新
• kh =0.45~0.045 md.m
• 席状砂岩
• 单层
5
10
15
20
25
30
• 均匀介质
• 单一裂缝
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
西部致密气砂层研究计划
• 单层 • 储层物性:例如 Φh=0.9m
k=0.05~0.005 md kh =0.45~0.045 md.m • 储层介质类型:均匀介质 • 压裂:单一裂缝形态 • 席状砂岩 • 大型水力压裂
❖ 面对未开发或未充分开发难采低渗储量,必须发展(直井、水平井)完井压 裂、重复压裂等增产(注)工艺技术,实施低成本开发与进一步提高储量动 用程度
❖ 对未开发或未充分开发的难采低渗压裂井层的选择、技术实施与压后效果, 面临着高难度,加强先导性试验研究的重要性
压裂技术发展历史回顾与近期低渗层 压裂国外工艺技术发展状况
• 进一步提高低渗储量动用程度与发展压裂技术
❖ 对类似上述已获得开发的储层条件,可应用成熟技术对未动用储量实施开发
❖ 对未开发或未充分开发的难采低渗储量——压裂实施面临的难度: ▲ 低孔渗、特低孔渗油层物性,复杂岩性,复杂就地应力场与异常高净压力 ▲ 多、薄低孔渗储层、含不同程度发育的天然裂缝、储层透镜状岩体、严重 非均质与各向异性等
----特殊的地层--评估方法 ----特殊的油气藏--工程方法 ----特殊的完井方法 ----大型水力压裂实施 ----蒸汽注入 ----水平井与多分支井 ----先进的钻井方法
• 低孔低渗层测井技术 • 改进对含天然裂缝、多层、渗透率 各向异性、煤层气与页岩气的解吸与 扩散等的油气藏--工程分析方法 •多层完井、定向射孔、套管测井技术
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