压裂酸化技术领域 2009 引人注目的动向

3.主要内容
液体粘度对裂缝复杂性的影响; 在复杂裂缝中支撑剂的分布； 部分支撑和未支撑裂缝的导流能力； 复杂裂缝导流能力与井的产能关系；
液体滤失和裂缝面积；
判断裂缝复杂程度；
复杂裂缝压裂设计指导原则。
4. 优化方法
基于目前的假设,常用的方法: 1).解析法
4. 优化方法
2).数模法
3).经验法
2.类型
裂缝复杂性类型 １：从横向 综合分析和测 量显示水力裂缝 延伸惊人的差异。 若是按照延伸 时与单一平面裂 缝偏差确定则包 括以下一些确定 方法(包括垂向, 横向)。
图A1：裂缝横向延伸的复杂性
2.类型
裂缝复杂性类型 从垂向
图A2：垂向应力错位引起裂缝复杂性
2.类型
裂缝复杂性类型 从压裂 横向
压裂酸化技术领域
2009
引人注目的动向
2010年2月7日
１.前言
目录
2 .关于水力压裂裂缝复杂性问题 3 .关于水力加砂压裂设计与效果
4 .关于油田现场先导试验的意义
5 .酸化措施的昨天、今天和明天 6 .认识与建议
一 .前言
• 2009年天然气产量的排序发生了变化,美国超过了俄罗斯, 而跃居世界第一,其中非常规气占美国产量的一半以上,尤 以页岩气突出 • 在压裂酸化技术方面,其发展主要集中在非常规气藏 ― 致 密砂岩,页岩气和煤成气方面,就在国内的苏里格,庆深和克 拉美丽气田也都属于此类,尤其以特殊井型增产技术更快
今天：
主要是： 工艺：前置液酸压（粘性指进） 粘性酸压裂 包括酸与非酸液体交替注入 不同酸类型交替注入 CFA（闭合酸化）技术 选择性酸化（工具，堵塞球，粉砂，限流法） 液体：泡沫酸，乳化酸，各种类型聚合物胶凝酸，各种类
型表面活性剂交联酸，有机酸及其混合酸，各种类
型转向酸。
明天：
与加砂压裂重新分割和组合 扩大老油气田的开发应用 研究新的化学剂的深度释放 在井底先建立地层通道后进行酸化（压）
13-3/8" (339.7mm), 54.5#, J-55, STC casing set @± 157m. Cemented to surface. Test Casing = 1,000 psi; FIT = 16.0 ppge
12-1/4" (311.2mm) Directional Hole to 2360m MD (2350m TVD) with 9.5 ppg OBM Top of Cement ± 1,350m MD/TVD (4-1/2" (114.3mm), 15.1#, P-110, SL Apex )
方法3:裸眼封隔器分段压裂技术应用
苏里格气田桃7-9-5AH井区盒7段地 震储层厚度分布图
压裂后无阻流量160万方/天，测试产
量：27万方/天，配产22万方/天
分段及压裂管串
加砂压裂施工曲线
100
施工井号：桃7-9-5AH井y1
施工日期：2009年12月12日
10
90
打开滑套
打开滑套
打开滑套
9
80
图A5：不同位置同样裂缝梯状分布
3.验证
室内实验
图A7：表现非平面垂直延伸
图A8：非平面缝交为一条
3.验证
3.验证
取芯实验 取芯垂深7150(ft) 斜井，芯长4(ft)， 有31组裂缝，方 向垂直。
图A6：取芯实物图
4.确认
确认裂缝复杂性
一般方法：压降分析；支撑剂置放和绕曲评价；净压 力历史拟合;压裂压力分析等。
7.看法与观点
４.现有的模型既不能准确预测也不能准确模拟所给 压裂措施中可能出现裂缝的复杂程度。 １）研发和增加模型的成熟度 ２）承认模型是有问题，要求改进设计 ３）通过现场的经验和就地试验来补充完善设计
8.看法与观点
５.现有均一，较宽支撑剂填充姝标准实验测试，提供
了导流能力不真实的高值，需要改进对裂缝能力的
2
120
1
0 13:02:30
0 13:42:30 14:22:30 15:02:30 15:42:30 16:22:30 17:02:30 17:42:30
排量(m^3/min)
60
6
四.酸化措施的昨天、今天和明天
历史：
第一个里程碑 Frasch 1896年3月17日取得第一个酸化专利 第二个里程碑 Sylvia Stoesser 1932年发明酸化缓速剂 第三个里程碑 Nierode和Williams 1972年酸岩反应动力学模型
8
油压
砂浓度(15kg/m^3)
70 7 停泵压力 26MPa
50
5
压力(MPa)
40
3.5
排出排量
600 480 3.3 480 360 240
停泵压力 28MPa
4
3.1
砂浓度 520
3.1
30
440 360 240 120
500
3
套压
瞬时停泵压力 20 19MPa
10
360 240 120
400 300 180
图B1：横向裂缝复杂性示意图
2.类型
裂缝复杂性类型 从压裂加砂 横向
图B3：裂缝复杂性示意图（地层网格分析）
2.类型
裂缝复杂性类型 从压裂加砂垂 向
图B4：裂缝复杂性示意图裂缝闭合和弯曲裂缝
2.类型
3.验证
室内实验
图A4：交联压裂液施工压力高,先水平后弯曲
3.验证
室内实验 分开裂缝组在不同 阶段以不同色砂表 示,黑1ppg，红 2ppg,蓝3ppg，但 颜色分布杂乱，用 液体摩阻和支撑剂 传输很难表示这样 的复杂性。
Directional survey: 59.52 °@ 3219.50m MD / 3078.72 m TVD 70.47 ° 3292.35m MD / 3109.49 m TVD @ 81.22 °@ 3379.40m MD / 3130.63 m TVD 88.44 °@ 3466.26m MD / 3137.36 m TVD Max. DL : 8.14 @3843.33 m MD/ 3160.15 m TVD
9-5/8" (244.5mm), 53.5#, P-110 LTC casing set at 2,365m MD (2,357m TVD).
4-1/2" (114.3mm), 15.1#, P-110, SL Apex set @ 4,378 MD/ 3,180m TVD.
XX4D
TD@ 4,510 MD/ 3,195m TVD.
• 针对各气田的特点,难点和经济需求,在理论创新,实验深化, 工具配套,现场试验和设计优化等方面形成了适应各自气 田的特殊技术
• 几年的共同努力,川渝地区在水力加砂技术彻底改变了” 短腿”的局面,创造了若干全国甚至亚洲记录.应该说这几 年川渝地区增产技术实现了质的飞跃.有解堵完全走向了 增产,在广安,合川气田的开发中起到了重要作用.与领先技 术比较差距越来越小.但路艰任重. • 资料来源于2009年国外发表的文献.国内实践限于2009年.
二 .关于水力压裂裂缝复杂性问题
1.概念
确认水力裂缝延伸的复杂(类型,机理,性质,程度,趋势)
地质模型
储层模型
裂缝模型
完井技术
增产技术
开发技术
设计技术
1.概念
室内实验 压前测试 近井 储层,地应力,射孔 压降分析 裂缝复杂性 压力分析 微地震监测 远井 天然裂缝, 溶洞,不均质 倾斜仪监测 各种测井
直接测量：微地震监测；倾斜仪监测；测井方法。
4.确认
轮古7-10奥陶系酸化前后成像对比
5059.75063.3 8条裂缝
5047-5059m
5059-5071m
5069.3
4.确认
微地震裂缝监测 这是对压裂过程产生 非常微弱声波的探测, 定位和分析.一般 300-500ft垂深井底， 排列12-50个接收口， 以专门的接收井进行 数据接收。 主要监测裂缝复杂程 度和裂缝面 附图：微地震裂缝图
在整个数据库完成了统计分析，用小组资料,用无数标
准化技术确定可能影响任一储层的变量
试验实例1
六种支撑剂类型：
普通砂（offawa）
包胶砂（RCS）
次级包胶砂（PRCS）
经济低比重陶粒（ELWC）
中强度陶粒（ISP）
粗筛陶粒（ISP-BS）
试验实例1
试验实例1
试验实例1
试验实例1
通过多项分析，统计分析。比较分析（可信度分析）认为: ·17篇论文证实改变支撑剂选择对致密气藏增产后产量 有影响 ·对类似致密气藏，为提高强度增加砂比时气产量增加 30%~400%； ·较小量的ISP+CO2的增产措施没有大砂量+胍胶压裂好。

碎屑岩储层的酸压HF与石英形成网络通道
明天：
直径达40mm、长度15-100m左右
明天：
明天：
明天：
明天：
六. 认识与建议
1、没有相同的气田、气藏和气层，只有相似的气田、 气藏和气层。任何增产工艺技术只有适应和发挥了气层 的潜力才能有效。
2、没有一种工艺技术完全能适应各种不同的气藏，而 每种工艺都有它的针对性、适应性和局限性。
主压裂
破裂 试验
小型压裂
反洗井
001-27-x2井第四段施工
射孔
主压裂
破裂试验
注酸
试验实例2
方法2:以电缆带射孔枪和桥塞进行分段压裂
Jiao 64-2H Wellbore Diagram
17-1/2" (444.5mm) hole drilled to ± 157m w/ 8.7 ppg water, gel spud mud
测试实验。 ６.看来流体的流动，压裂的排液，裂缝几何尺寸的复 杂危及了裂缝的导流能力，而导流能的改善的好处 大于一般认识的程度。
７.因此200多口井现场施工结果的研究证实了井的流动
能力和产量可以用压裂再设计给予改善，这样可以 认为增产井仍有巨大的产能潜力，
３.关于油田现场先导试验的意义
试验实例 1
图A13：微地震显示裂缝
4.确认
实例
图A15:Barnett页岩，交联液支撑剂压裂
4.确认
4.确认
二.关于水力加砂压裂设计与效果
1.设计假设
2.考虑原则
根据水力裂缝复杂性类型和复杂程度，如何来做好 压裂设计，是比较值得关注的问题. 如何评估储层性质包括渗透率，应力和杨氏模量等 参数对设计的影响。 重点是限制还是利用这样的复杂性。其界限如何确 定，如何在设计中具体运作。
第二大段重复压裂
第一大段重复压裂
须四B 水层
第一次6段压裂施工曲线
第三段
第三段降排量测试
10329psi
6974psi
注酸11.4m3
破裂压力延伸压力统计
裂缝延伸压力梯度各段变化不大，均在0.025左右。 破裂压力梯度0.026~0.030，5>7>3>4>1>8>6>2
试验实例2
试验实例2
从最近川渝与苏里格对外合作的作业中也可以看到现 场试验的重要性。从侧面反映了这个思维程序的普遍性。
实验评估——模拟预测——现场测试——设计调整— —设计完善
试验实例2
方法1:连续油管喷射压裂
连续油管射孔
环空主压裂
注砂塞
反洗井
施工上一层
001-27-x2井第一段施工
第二次射孔
第一次射孔
这里举一例来说明支撑剂类型和储层性质作为函数 进行现场试验比较井的生产能力，这是壳牌公司在怀俄 明州松树背斜气田，从2001年到2004年3年间30口新井 446次压裂措施的生产上进行比较。
试验实例1
试验前确定22个地质小段和4个分别区域以研究在非常
均一状态Biblioteka Baidu的小组数据。
按系统分类、校验和校正成一个等值测井数据进行生 产测井和分析
5.资料基础
6.典型实例
例1,中深致密气藏
6.典型实例
例2,低压,低产气藏
6.典型实例
例3,煤成气藏
7.看法与观点
从由150个公司200多口井的现场施工的实际结果来看:
１.真实的世界是复杂的，因此作简单的假设是被迫的和必 要的。 ２.所有的这些假设，确实是不真实的，其引入所产生的错 误程度随储层裂缝和液体流动复杂性而改变. ３.从大多数井提供的生产数据表明，有效裂缝尺寸明显小 于压裂产生的形状，这种差别为改进设计提供了时机。
3. 增产措施前的评价，措施过程中的分析，措施排液后的
总结，这是压裂酸化工艺技术提高和发展的三个认识的过 程，缺一不可。
4. 必不可少的现场先导试验是每项新工艺技术实践的起点和 起码要求，而实施、总结、深化、提高这些试验要有必要 的投入，也必将带来更多的成功和减少不必要的失利。
谢谢!