页岩气水平井射孔压裂技术

地面的记录
检波器
数据的采集
数据处理
正演地质建模 反演定位
压裂效果
四、微地震监测技术
4.3微地震监测技术的优点是:
1、测量速度快，方便现场使用; 2、可以实时确定微地震的位置; 3、能确定裂缝高度、长度、倾角及方位; 4、具有噪音过滤能力。
四、微地震监测技术
4.4微地震监测技术在页岩气领域的应用 微地震监测技术作为监测页岩气水力压裂效果的 关键技术之一，主要用于在水力压裂作业过程中，了 解裂缝的走向和评价压裂的效果，对诱导裂缝的方位、 几何形态进行监测。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
四、微地震监测技术
微地震发生在裂隙断面上，裂隙范围通常很 小，只有1-10m。通常情况下这些断面是稳定的。 然而，当其中的应力受到干扰时,岩石中原来存在 的或新产生的裂缝周围就会出现应力集中、应变 能增高；当外力增加到一定程度时，原来裂缝的 发生地区就会出现屈服或者变形，这时候一部分 储藏的能量以会弹性波的形式释放出来，这个过 程会产生微小的地震。
纵向裂缝示意图
横向裂缝示意图
转向裂缝示意图
扭曲裂缝示意图
五、压前裂缝预测
研究表明，裂缝垂向延伸高度受产层与隔层之间 的地应力差、弹性模量差、断裂韧性差、界面强度以 及裂缝中压裂液的压力分布和压裂液的流变性影响， 其中产层和隔层的水平地应力差是影响裂缝垂向延伸 的主要因素，裂缝容易从强度大的岩石进入强度小的 岩石，反之则较难。 水平井压裂前的裂缝预测步骤： 1.建立水平井井筒应力分布模型； 2.进行了裸眼完井水平井裂缝起裂压力计算，并 构建了裂缝起裂方位预测模型； 3.进行了射孔完井水平井裂缝起裂压力计算，并 构建了裂缝起裂方位预测模型； 4.分析了裂缝起裂压力的影响因素。
二、射孔方案设计
射孔优化设计参数的选取 4、地层压力 优先选取以下地层压力测试结果 中途测试解释的地层压力； 电缆式重复地层测试得到的地层压力； 邻井同层位的地层压力； 预测的地层压力。 5、井底流动压力 根据实际情况优先选取如下靠前井底流动压力 邻井试油的井底地层压力 选用根据地区、地层条件要求预测的井底流动压力
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
一、水平井射孔层段优化
页岩属于一种超低渗透率储层，属于“纳达西” 渗透率地层，所有储层必须经过压裂才能投产。而水 平井压裂又是形成页岩气工业性气藏和提高产能的重 要手段，页岩气水平井压裂过程中，射孔层段的选取 对页岩层水平段的开发至关重要，是页岩气获得工业 产能的重要手段。
产生的裂缝
四、微地震监测技术
SRV估算
压裂过程实时监控—2012非常规技术报告
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
五、压前裂缝预测
水平井压裂可能产生的四种形态 在不同的地应力和井筒方位下，水平井压裂形成 的裂缝形态也不相同
四、微地震监测技术
检波器位于 压裂井旁边，它 将先接收震源信 号，然后将接收 到的震源信号进 行资料处理，最 后反推出震源所 在的空间位置， 这个震源位置就 代表了裂缝的位 置。右侧所示为 微地震监测示意 图。
微地震监测示意图
四、微地震监测技术
微地震波到时确定方法示意图
四、微地震监测技术
4.2微地震监测技术野外施工的一般过程包括： 数据采集、数据处理、正演地质建模、反演定位、压 裂效果的解释。
一、水平井射孔层段优化
综述，页岩气水 平井射孔层段优化， 需要具体考虑该地区 的的各种地质参数， 根据各地区的地层条 件选取合适的射孔方 法和射孔位置。尽可 能地减少射孔对地层 的损害，从而达到工 业性开采和增加产能 的目的。
射孔优化工作流程图
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
岩石力学脆性与裂缝形态关系图
三、水平井工厂化压裂方案设计
2、压裂工艺技术 选用合适的压裂技术。具体的施工步骤为: （1）第一段采用油管传输射孔，射孔完提出 射孔枪; （2）对第一段进行压裂施工; （3）用液体泵送桥塞工具+射孔枪+电缆人井; （4）点火电缆射孔坐封桥塞，射孔枪与桥塞 分离，对井筒试压; （5）上提射孔枪至射孔位置，射孔，提出射 孔枪; （6）压裂第二层，重复步骤(3)-（6），实现 多层分段压裂施工。
六、压后裂缝评估
水平井水力压裂裂缝评价 3、斜率为1的线段Ⅲ表明了施工 压力增量正比于注入压裂液体积增量， 它只能发生于裂缝中严重堵塞的情况。 由于缝内砂堵，压裂液难以达到裂缝 端部使其缝长延伸，注入压裂液只能 增加裂缝宽度。有控制地使支撑剂在 裂缝端部脱出，增加裂缝宽度。
lg p
Ⅲ Ⅱ Ⅳ Lg t
一、水平井射孔层段优化
射孔层段优化设计 孔隙度的确定可选用声波测井解释孔隙度值，也 可选用岩心分析的有效孔隙度加权平均值。 地层压力的确定可选用电缆重复式地层测试器测 得的地层压力，也可选用预测的地层压力或邻井同层 位地层压力。 井底流动压力探井选用根据地层条件及试油工艺 进行预测的井底流动压力。 开发井选用根据地区、地层条件及开发部署要求 预测的井底流动压力。 油井半径选用钻井时使用钻头的半径。
四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
二、射孔方案设计
射孔优化设计 1、地层厚度 选用射孔通知单中提供的有效厚度；在没有有效厚 度的情况下选用砂岩厚度 2、渗透率 根据实际情况优先选取如下靠前渗透率 中途测试解释的渗透率;(通过钻杆将测试工具送入预定的井深位置) 岩心分析的液相（气相）渗透率; 测井解释得到的渗透率; 3、孔隙度 如果有岩心分析和测井解释的，优先考虑岩心分析
二、射孔方案设计
射孔优化设计参数的选取 6、供油半径 根据实际情况优先选取如下 中途测试得到的数据； 套管所得的数据 7、泥质含量 根据实际情况优先选取如下靠前渗透率 岩心分析得到的泥质含量; 测井解释得到的泥质含量; 8、垂向渗透率和水平向渗透率的比值 选用实测岩心数据
二、射孔方案设计
射孔方案根据项目规定的区块选取射孔所需的各种 地质参数，进行射孔层段的选取
三、水平井工厂化压裂方案设计
3、压裂液性能优化 4、支撑剂优选 页岩气选择支撑剂材料主要综合考虑合适的强 度、密度和粒径这3个方面 支撑剂的强度要求能够承受储层的闭合应力，强 度越高的支撑剂密度也越高，而一般页岩气压裂所用 的压裂液黏度较低，携砂能力弱。故选择支撑剂时， 在满足强度的要求下应选低密度支撑剂。支撑剂粒径 的选择主要考虑岩石的硬度，这主要从支撑剂嵌人地 层的角度来考虑。对于硬度大的储层，支撑剂嵌人不 是严重的问题，可选择小粒径的支撑剂;反之对于偏塑 性的储层，则应该选择大粒径的支撑剂。
纳 达 西 空 隙
一、水平井射孔层段优化
水平井一般都采用均匀的布孔，水平段全部 射开的完井方式。费用成本的高，施工难度大， 因此页岩气水平井射孔层段优化就显得尤为重要。
均匀的水平井射孔
一、水平井射孔层段优化
射孔层段优化设计 根据地层特性选择射孔，地层参数是直接影响 射孔井产量计算结果正确与否的主要参数。 通过岩心、电测、高压物性取样等工作取得垂 向渗透率与水平向渗透率的比值Kz/Kh,f地层渗透率、 孔隙度、流体粘度等参数。 地层厚度应选用《射孔层位通知单》中提供的 有效厚度，如果没有选用测井解释的数据。 垂向渗透率与水平向渗透率比值（储层非均质 性）可根据岩心实测数据确定。 渗透率的确定可根据实际情况选用岩心分析的 液相渗透率或中途测试解释渗透率，也可采用测井 解释渗透率加权平均值。
三、水平井工厂化压裂方案设计
1、岩石力学脆性选择压裂模式 页岩气压裂过程中，只有不断产生各种形式 的裂缝，形成裂缝网络，压裂后气井才有可能获 得工业气流。岩石力学实验表明，岩石的脆性特 征是页岩气压裂形成缝网的最重要的岩石力学特 征参数。 根据北美页岩气开发的实践经验，给出了岩 石脆性指数和压后裂缝形态的关系。压裂液体系 优选一般根据岩石脆性指数，一般随着脆性指数 的提高，压裂液用量越多，支撑剂浓度越低，支 撑剂用量越少。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
六、压后裂缝评估
水平井水力压裂裂缝评价 为检验压裂设计、评价压裂施工效果，需要评估 水力裂缝。 目前发展了许多检测和确定压裂裂缝高度的方法， 如适于裸眼井的井下电视法、地层微扫描仪和噪声测 井等，还有适用于裸眼井和套管井的间接测试方法， 如微地震法、井温测井、伽玛测井和声波测井等。根 据施工压力曲线可以定性分析压裂裂缝延伸情况，结 合压裂后压力降落数据可以成功地解释裂缝几何尺寸、 裂缝导流能力、压裂液滤失系数、压裂液效率和裂缝 闭合时间、水平最小主应力等参数。
四、微地震监测技术
4.1微地震监测技术原理 4.1.1微地震监测技术基本原理 一般来讲，微地震监测是利用声学 运动学原理，起源于对天然地震的 监测。在地下的水力压裂井中，地 层会由于地下压力的变化而被强制 压开一条很大的裂缝，底层中的能 量会沿着这条裂缝向地层中不停的 辐射，导致主裂缝周围地层发生错 动或者涨裂。主裂缝中的涨裂和错 动向外辐射的能量与地震勘探中的 震源相似，它的频率非常高，通常 在200Hz-2000Hz的范围内浮动。
三、水平井工厂化压裂方案设计
水力压裂的流程
三、水平井工厂化压裂方案设计
工厂化压裂流程图
三、水平井工厂化压裂方案设计
工厂化作业=正规统一化的协调操作+压裂方案设计
压裂方案设计 根据对设计井的储层特征进行分析： 1、根据岩石的脆性程度选择压裂的模式; 2、确定页岩气压裂工艺; 3、根据储层物性、储层应力、固井状况等确定 射孔位置; 4、根据储层物性、岩石力学参数等选择合适的 支撑剂和压裂液配方; 5、压裂施工参数设计及优化。
六、压后裂缝评估
水平井水力压裂裂缝评价
lg p
1、正斜率很小的线段Ⅰ该段 斜率范围为0.125-0.2，说明裂缝 正常延伸
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ Ⅳ Lg t
2、压力不变的线段Ⅱ此段物理意义不明确， 最可能的情况是注入压裂液被滤失所平衡，裂 缝几乎不延伸，才能保持压力为常数。通常结 合线段Ⅲ 、Ⅳ的压力变化进行分析，若后面压 力下降，则可能是缝高增加，后面的压力升高， 则可能是二次缝隙使滤失增大所致。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
三、水平井工厂化压裂方案设计
由于技术进步和压裂设备的不断更新，水平井 压裂技术也从分段压裂、多级分段压裂发展到大规 模分段多簇的体积压裂，“工厂化”作业技术。 体积压裂：通过水力压裂对储层实施改造，使 天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现 对天然裂缝和岩石层理的沟通，同时在主裂缝的侧 向上强制形成次生裂缝，最后形成天然裂缝与人工 裂缝相互交错的裂缝网络，从而将有效储层打碎， 实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面 积及导流能力，提高初始产量和最终采收率 压裂技术特点：主要体现在大液量、大排量、 大砂量、小粒径和低砂比。
Ⅰ
4、负斜率线段Ⅳ反映了裂缝高度增加，也不能 排除压开多条裂缝或者裂缝在延伸过程中遇到 大规模裂缝体系的可能性。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
பைடு நூலகம்四、微地震监测技术
五、压前裂缝预测
六、压后裂缝评估
七、产量预测
七 、产量预测
页岩气藏的储量计算方法 根据页岩气藏的自身特点,可用于页岩气藏储量 计算的3种方法有:类比法、静态法和动态法。 1、类比法 对于勘探初期,在没有或少有探井基础数据的情 况下,应用类比法比较简单有效。用类比法将我国页 岩与北美典型性页岩进行区域地质、储层、地球化学 等多方面比较,认识到我国具有较大的页岩气潜力;在 缺乏钻井数据的前提下,甚至可以利用两者类比,对我 国页岩气资源进行粗略估算。这种估算的精度不高, 但也能为初期勘探提供一些指导
页岩气水平井射孔压裂技术
引言
页岩气：页岩空隙中的天然气。
美国的页岩气是开发最早的，技术是最成熟 的。经验技术表明：水平井水力压裂技术，对于 页岩气的开发是至关重要的，是页岩气获得工业 性开发和提高采收率的的关键技术。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术