水平井分段压裂

水平井分段压裂技术
汇报提纲
一、概况
二、水平井压裂发展历程及技术现状
三、水平井压裂造缝机理 四、水平井分段压裂裂缝配置优化技术 五、水平井分段压裂工艺技术 六、下步研究发展方向
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
1、分段裂缝优化配置内容
分段裂缝配置优化
内容：裂缝条数、裂
缝间距、裂缝规模 及其裂缝参数
水平井压裂裂缝有横向缝
、轴向缝、水平缝，这取决于
储层的应力状态。 横向缝：如果井筒平行 于最小水平主应力方向（即 沿最小水平渗透率方向）， 则产生横向缝。
三、水平井压裂造缝机理
1、水平井压裂造缝机理 轴向缝：如果水平井 筒垂直于最小水平主应力 方向（即沿最大水平渗透 率方向），则产生轴向缝。
三、水平井压裂造缝机理
1、水平井压裂造缝机理
斜交裂缝： 当井筒并不与最大、最 小水平主应力方向一致 时，则产生斜交裂缝。
三、水平井压裂造缝机理
2、水平井压裂裂缝形态优化
根据水平井压裂裂缝造缝机理研究成果，水平井压裂裂 缝有三种形态：正交横向缝、纵向缝、水平缝。最佳裂缝形 态与水平井段正交横向缝。
最佳裂缝配置
三、水平井压裂造缝机理
503 434 358
年投产井数 累计投产井数 6 11 15 19 32 44 59 82 112
283 164 224 59 75 76 69
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
(i o, w)
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
水平井油藏一裂缝一井筒剖面
利用IMPES方法，对上面所建立三维两相渗流模型中 的油相渗流方程差分求解。
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
2、建模求解、分析 从理论上计算并比 较了压裂水平井产能与 压裂裂缝的关系，掌握 了水平井分段压裂设计 施工和增产规律。
（4）水力喷射辅助压裂
应用井数：50余口（其中大庆12，长庆18、胜利4口、
华北局3口）
水平井分段压裂技术
汇报提纲
一、概况
二、水平井压裂发展历程及技术现状
三、水平井压裂造缝机理 四、水平井分段压裂裂缝配置优化技术 五、水平井分段压裂工艺技术 六、下步研究发展方向
三、水平井压裂造缝机理
1、水平井压裂造缝机理
不同位置裂缝对产能的贡献不同，两端裂缝产能 比较高，中间裂缝偏低一些。
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
裂缝导流能力
恒定裂缝渗透率、变裂缝宽度考察导流能力，产量随 裂缝导流能力增大呈增加趋势，但对于不同的储层渗透率、 产层有效厚度存在最佳的裂缝导流能力范围。
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
裂缝长度
滨428块最大主应力方 向为NE86°。部署的 428-平2井水平段的井 深轨迹为近南-北向。
B 斜深2061.50 垂深1541.83
累 计 垂 深
m
A 斜深2011.50 垂深1529.50
N
E
源自文库
3、压裂裂缝与井身轨迹的优化匹配 商75块最大主应力方向为NE45°。部署的商75-平1井水平 段的井深轨迹为NE130° 。
艺的选择、分段压裂分层管柱的优选及工具的研发等，为胜 利油田低渗透水平井压裂提供了可靠的技术支撑。 目前在胜利油区及其外部油田设计水平井压裂8口，完 成水平井压裂5口，取得了较好的研究和应用效果。
二、水平井压裂发展历程及技术现状
5、国内研究应用情况 形成的工艺技术： （1）胶塞压裂 （2）限流压裂 （3）封隔器工具分层压裂
3、压裂裂缝与井身轨迹的优化匹配 水平井压裂裂缝造缝及延伸机理要求要产生正交的横向缝，
水平段轨迹要与σmin方向一致。据此在胜利油田部署了7口
水平井井身轨迹 史127-1块水平最大主 应力方向为NE97.5°。 为保证压裂时形成横向 裂缝，特部署的史127平1井水平短的井深轨 迹为近南-北向。
3、压裂裂缝与井身轨迹的优化匹配
（2）运动方程
(i o, w)
s1i p1i k1i v s c s p1i ( p1i p 2i ) / 1i 1 1i 1 1i 1 1i t t t 1i s v s 2i c s p 2i k 2i p 1i ( p p ) / 2 2i 2 2i 2 2i 2i 1i 2i 2i t t t 2i 2i
不同裂缝长度对增产效果的影响，4条裂缝的情况下 考察的裂缝长度对于压裂后产能的影响，从计算情况看裂 缝长度的增加几乎与产能的增加成正比，因此在压裂改造 过程中尽可能增大压裂改造规模。
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
水平井分段压裂推荐裂缝参数
•井身轨迹沿着最小主应力方向 •水平段长段不小于300-500m（如果允许尽可能长些） •压裂分段数不小于3-5段（井段较长可分段压裂分步投产）
3、低渗透油气藏水平井初期产能不理想，与邻近压 裂直井相比没有明显的产能优势，需要进行大规模油 层改造.
水平井分段压裂技术
汇报提纲
一、概况
二、水平井压裂发展历程及技术现状
三、水平井压裂造缝机理 四、水平井分段压裂裂缝配置优化技术 五、水平井分段压裂工艺技术 六、下步研究发展方向
二、水平井压裂发展历程及技术现状
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
2、建模求解、分析 两相流固耦合渗流模型的建立——求解——形 成分析软件——来研究和分析水平井裂缝参数敏感 性。 1、建立水平井两相流固 耦合渗流模型，研究出 了其求解方法。 2、完成了水平井分段压 裂裂缝优化软件系统。 3、对分段裂缝敏感性进 行分析。
分段裂缝配置优化
二、水平井压裂发展历程及技术现状
1、国外研究应用情况——实施工艺
水平井的分段压裂工艺与水平井完井 技术是密不可分的，甚至可以说是分段压 裂完井技术。目前国外主要的施工工艺有 两：套管限流压裂和封隔器分段压裂、水 力喷射分段压裂。 目前国外正在研究应用无水力锚、小
直径扩张式封隔器进行水平井分段压裂。
饱和油水两相渗流方程 （1）连续性方程： 孔隙岩块系统 裂缝系统
(1 1i s1i ) T q1i Qi (i o, w) t
( 2 2i s 2i ) T q 2i Qi (i o, w) t
1i k1i q ( p g 1i 1i ) 1ir 2i 2i k 2i q ( p g 2 ir 2i 2i ) 2i （3）饱和油水渗流模型
水平井分段压裂技术
水平井分段压裂技术
汇报提纲
一、概况
二、水平井压裂发展历程及技术现状
三、水平井压裂造缝机理 四、水平井分段压裂裂缝配置优化技术 五、水平井分段压裂工艺技术 六、下步研究发展方向
一、概述
1、自“十五”尤其是进入“十一五”以来，胜利 油田大规模地采用水平井技术进行各类油藏的开发， 水平井应用规模不断扩大。
二、水平井压裂发展历程及技术现状
2、国内研究应用情况 国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研 究，目前有多口水平井进行了压裂改造，制约水平 井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优
化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水
平井技术在低渗透油气藏的应用。
3、胜利油田低渗透油藏水平井压裂改造技术技术历
“八五”攻关试验
钻井：32口
250 200 年 投 150 产 井 100 数 50
“九五”快速发展 钻井：132口
“十五”扩大应用
钻井：339口
“十一五” 创新发展
736 586 150 83
800 700 600 累 500 计 投 400 产 300 井 数 200 100 0
截止到2007年9 月，累投产水平 井713口。
•压裂裂缝长度不小于50m
•裂缝导流能力在0.5-1.0u㎡.m •建议相应加砂规模：每条裂缝不小于1m3/m产层 （对于厚度10m的产层，压裂5段缝，应不小于50m3支撑剂）
水平井分段压裂技术
汇报提纲
一、概况
二、水平井压裂发展历程及技术现状
三、水平井压裂造缝机理 四、水平井分段压裂裂缝配置优化技术 五、水平井分段压裂工艺技术 六、下步研究发展方向
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
2、建模求解、分析
当水平井压后裂缝为4 条以上时，水平井的产 能将随裂缝长度的增加
而提高，否则效果将不
佳。
分段裂缝数
分段压裂裂缝位置示意图
裂缝条数对压裂水平井产能的影响
四、水平井分段压裂裂缝优化配臵技术
70 60
产量(m3/d)
50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 裂缝位置
一、概述
2、水平井显著改善了不同油藏类型开发效果
不同油藏类型水平井状况表（200709）
序号 1 2 3 4 5 6 7 油藏类型 断块 稠油 整装 裂缝 地层不整合 低渗透 海上 合 计 投产 井数 （口） 308 167 124 48 36 20 10 713 初期平均单井 日油 含水 (t/d) (%) 23.2 41.1 22.4 59.6 16.5 61.5 15.3 58.3 19.9 18.8 12.0 44.2 52.6 44.2 23.4 47.0 累积 产油量 (104t) 559.9 136.6 61.4 34.5 41.3 11.1 23.2 868.0 平均单井 累产油量 (104t) 1.8 0.8 0.5 0.7 1.1 0.6 2.3 1.2
程
1990年提出水平井压裂技术 1993年实施了第一口水平井压裂 1995年来，进一步对水平井压力特性 裂缝布置等理论研究和计算 目前，研究应用形成两项主导工艺技术
套管限流压裂
封隔器管柱分段压裂
4、开展的研究内容及实施情况
针对胜利油田地渗透油藏水平井开发技术状况，以分段
压裂为目标，通过水平井分段压裂优化配置的研究、施工工
段
五、水平井分段压裂工艺技术
1、水平井胶塞压裂技术 工艺优点：工艺简单可靠，施工工艺避免了下入井 下作业工具带来的潜在风险。
缺点：多次施工，不能同时压开，多条缝难以实现
周期长。
五、水平井分段压裂工艺技术
2、水平井限流分段压裂
通过限制射孔数目与孔眼直径，在
井筒内形成一定的净压力，使不同的射 开段同时压开。
五、水平井分段压裂工艺技术
主要介绍四种水平井分段压裂工艺及其实施情况：
1、水平井胶塞压裂技术
2、水平井限流压裂技术
3、水平井封隔器管柱分层（双封隔器单卡）压
裂技术 4、水平井水力喷射辅助压裂技术
五、水平井分段压裂工艺技术
1、水平井胶塞压裂技术
长庆油田1995年对塞平1井、1996年对靖平1
井，采用水平井胶塞压裂技术进行分段改造。
1、国外研究应用情况
水平井压裂在1985年提出（只要固井质量有保证 水平井压裂就可实施——水平段笼统压裂）。 1992年，北海Danish油田水平井进行分段压 裂（储层渗透率：1.0×10-3μｍ2，实施井数：10口，裂缝 条数：初期5条、后期10条，增效明显）。 1994-2000年在Valhall油田采用挠性油管将 水平井射孔、分段压裂同时完成（连续油管胶塞压裂）， 很好的提高了区块的开发效果。
适用：新井投产 段数：3段 配套：自定位、定向射孔工艺
五、水平井分段压裂工艺技术 水平井胶塞压裂技术工艺过程
第 自定位、定向射孔； 一 压裂施工； 段 求产试油。 第 二 段 填砂液体胶塞封堵试压；
自定位定向射孔；
压裂施工； 求产试油。
第 三
填砂液体胶塞封堵第一、二段，试压；
自定位定向射孔；
压裂施工； 求产试油。
五、水平井分段压裂工艺技术
2、套管限流压裂
工艺优点：可以通过不同层段的射孔数目与 孔径的优化，实现不同层段预期的改造规模，体 现限流压裂的目的。 缺点：对于长水平井段实施限流压裂很难保
证多个层段同时压开，也无法实现不同层段不同
的改造要求。
五、水平井分段压裂工艺技术
到2008初年胜利油田进行了4井次试验， 其中史127-平1、商75-平1、高89-平13口井采 用直井段封隔，面4-14-斜29没下封隔器，都 是在水平段限流射孔方式分段。目前正在开展 滨248-平2和水平3的分段压裂工作。