高能气体压裂技术的发展趋势

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近期美国 Oryx 能源公司 , 阿科公司和马拉松 公司经过多年研究开发出了超正压射孔技术 .美国 人 Luc Peti t jean则进一步采用火药燃烧气体做为 超正压射孔技术需要的超正压 . 把射孔与高能气体 压裂复合推向一个新阶段 .
在开发生产后期 ,高能气体压裂与水力压裂复 合 ,高能气体压裂与酸化复合已经被国内几家油田 所采用 ,均取得了良好的地质效果 . 展望未来 ,高能 气体压裂及其复合技术具有良好的发展前景 .
( 4)可以实现隔层位同时施工 .油气井有时几个 层位 (中间有隔层 )需同时施工 ,高能气体压裂由于 结构的限制 ,只能分层分次施工 ,费工费时 . 高能气 体压裂与射孔复合技术可以实现多层位隔层同时施 工 ,如 1996年 10月 24日 ,在辽河油田沈阳采油厂 一次施工四个层位 ,最大隔层 19m.
我国很多油田存在油藏渗透率低 ,产能低等问 题 ,常规的射孔技术难以达到预期效果 ,采用射孔与 高能气体压裂复合形成的超正压射孔技术 ,可以达 到提高初产 ,保护油藏 ,增加可采储量的目的 .
2 高能气体压裂与水力压裂及酸化复 合技术
油气井在开发生产的后期要进行水力压裂或酸 化处理 ,现在有几个油田已成功地把高能气体压裂 与水力压裂 ,高能气体压裂与酸化处理结合在一起 , 并取得了良好的地质效果 .
1 高能气体压裂与射孔复合技术
高能气体压裂与射孔复合技术是一项射孔与高 能气体压裂相结合的增加油气产量的新技术 [ 1] . 其 设计原理是: 在射孔弹架内装填钝感发射药团 ,把带 有射孔弹和弹架装入到射孔弹的枪身里 . 采用油管
起下工艺将工具下到油气井目的层位 . 投棒引爆火 帽、火帽引爆导爆索、导爆索引爆连接在导爆索上的
深 . 射孔后 ,环空的高压继续对地层施压 ,由于在气 体形成最大压力点前没有从射孔孔眼处泄漏 ,所以 在射孔的同时用高能气体压裂地层是一种高效的一 次性作业技术 . 由于在形成射孔通道的同时对通道 表面进行强化处理而形成小的双翼裂缝 ,无需对射 孔通道进行清洗 ,据国外报道 ,该技术适用于低渗透 油气藏或低压油气藏 ,此外 ,当储层可动粘土含量较 高 ,以及需要在多个层中产生裂缝时 ,也可考虑使用 该技术 .应用结果表明 ,利用该技术增加 了可采储 量 ,降低地层损害 ,提高初始产量 . 在多数情况下大 大提高产量 ,这是因为该方法可降低近井眼压力损 耗和表皮因子 ,在美国 Oryx 公司所属的一个油田 , 与常规射孔比较可提高初始产量一倍 .
井段 /m
3 827~ 3 831 3 139~ 3 289 3 217~ 3 220 3 234~ 3 238
1 547~ 1 551
2 964~ 3 010 白云岩
5 川西南 威 111 2 483~ 2 990
6
辽河 沈采
边 3-21
7
辽河 沈采
安 107
8 川西南 清 1井
9 川西南 威 2 10 辽河 安 15-7
石崇兵等: 高能气体压裂技术的发展趋势
— 19 —百度文库
平 均 低 0. 4M Pa 的 情 况 下 , 平 均 每 天 多 增 加 32. 1m3 .
高能气体压裂与酸化处理复合技术 ,高能气体
缝 (缝长径向可达 2~ 8m ) ,酸液可渗入油层径向范 围比单一的酸化或化学解堵剂效果要好的多 .
此项 技 术 在辽 河 油 田 沈阳 采 油 厂、 四川 石 油 管
高能气体压裂与射孔复合的另外一个技术是超
正压射孔技术 . 超正压射孔技术 (简称 EOP)是采用井眼压力
远高于使地层产生裂缝所需要的压力 (即岩层破裂 压力 )的条件下进行射孔 .是国际上刚兴起的一项新 的油气层改造技术 ,是射孔领域的前沿技术 .其作用 原理主要是将射孔枪下至目的层深度 ,射孔枪身底 部连接无壳弹通过引爆转换结构先引燃无壳弹 ,无 壳弹燃烧形成超正压射孔需要的超正压 ,然后进行 射孔 ,这样射孔的目的是减小射孔弹射流通过环空 的摩阻 (液体换成气体 ) ,就使射孔弹射击得更远更
该 技 术 最 早 是 1983 年 由 美 国 人 Fra nki n C For d 通 过 专 利 形 式 提 出的 一 项 油 气 井 增产 措 施 的 设想 .为了提高油气井的产量 ,拟采用聚能射流射孔 和可控推进剂压裂装置相结合的方法 . 该装置被下 入油气井中一定深度的地质产层 . 压裂装置由可变 横截面的壁厚的圆柱形药室构成 ,药室中充以易燃 烧推进剂气体发生剂 . 它们包覆着一定孔密和相位 角排列的射孔弹 . 沿压裂装置的纵向 ,一种研磨性材 料分布在推进剂容器内 ,通过用压力控制的气体增 大射孔 ,并将液体注入射孔中 .在井孔产油区所要求 的位置上进行压裂 . 这里由高速射流穿透井眼产油 区 ,并产生裂缝 ,随后注入高压发射药燃烧气体和产 物 ,增大并扩展了射流形成的裂缝 .
往目的层挤酸 ,酸液通过撞击起爆器上的筛孔或泄 与酸化复合技术 ,取得了公认的比单一酸化效果要
沙孔 ,流入油层部位 .
好得多的地质效果 (见表 1) .
由于高能气体压裂在目的层位压开多条径向裂
表 1 高能气体压裂与酸化复合 技术施工效果表
序号 油田 井号 1 川南 合 30 2 川南 合 25
3 川南 五 4 4 川西南 威 92
西安石油学院高能气体压裂技术中心从 1995 年元月开始此项技术的研究工作 . 1996年 10月 24 日在辽河油田静 42-64井下井试验成功 , 现已在辽 河、长庆、华北等油田共 进行了十多井次的现场试 验 ,取得了良好的地质效果 [2 ] .如辽河油田牛 26-309 井 ,作业前产油 14m3 /d,作 业后产油 42m2 /d,增加 产量 28m3 /d.
射孔弹 .射孔弹穿透枪身及目的层套管 ,在油气层部 位形成射孔孔眼 ,延迟燃烧的枪身内的发射药 .燃烧 产生的高温高压气体通过射孔孔眼冲刷 ,加大加深 射孔孔深可达 1~ 2m,迅速聚集的高压气体在射孔 孔眼前沿形成多条裂缝 ,裂缝范围可达 1~ 2m,较单 独射孔和单一高能气体压裂的疏通半径都大 ,增加 油气产量更加有效 .
大庆油田曾专门在同一区块做过单一水力压裂 与水力压裂高能气体压裂复合技术效果 对比的试 验 , 73口井的统计数据表明 ,高能气体压裂与水力 压裂复合和单一的水力压裂比较油井普遍比单一的 水力压裂多增产 35% ,注水井增注比单一的水力压 裂多增注 50% 以上 . 从 1996年 7月至今 ,对 27口 油井的统计中可以得出 ,高能气体压裂与水力压裂 复合 ,平均每天多增油 18. 2t, 5口注水井进行高能 气体压裂与水力压裂复合在注水压力下降 2. 2M Pa 的情况下 ,平均每天增注 147. 4m3,比单一水力压裂
摘要: 着重综述了高能气体压裂 ( HEGF)技术的发展趋势。 对 HEGF技术与射孔复合技术、水力压 裂 及酸化 相结 合的 综合 压裂 技术 、液体 药压 裂技 术、 袖套 式射 孔压裂 复合 技术 和爆 炸松 动增 产技 术 进行了详细的分析论述 ,并对这些技术在大庆油田、长庆油田、华北油田、辽河油田、四川油田等的 应用情况做了讨论。 对国外 HEGF技术的发展情况也做了介绍 . 关键词: 气体压裂 ; 爆炸压裂 ; 射孔 ;液体炸药 ;水力压裂 中图分类号: T E357. 28 文献标识码: A
近年来 ,高能气体压裂正朝着复合技术的方向 发展 ,在开发的前期高能气体压裂技术与射孔技术 相结合 ,形成一种深穿透复合射孔技术 ,也叫双流射 孔技术 . 即射孔弹射流穿透地层后 ,紧接着从枪身射 孔眼中穿出一股高压高温液气流对射孔弹射出的小 孔进行第二次冲刷和穿深 ,并同时对地层进行高能 气体压裂 .
( 2)高能气体压裂与射孔复合技术简化了施工 工艺 .传统的高能气体压裂技术对于探井则需要先 射孔 ,再进行高能气体压裂 .对于生产井 ,则需补孔 再行高能气体压裂、费工费时 . 而采用高能气体压裂 与射孔复合技术则可两步合一 .对于探井射孔压裂
收稿日期: 2000-04-17 作者简介: 石崇兵 ( 1967-) ,男 ,吉林九台县人 ,工程师 ,大学本科 ,主要从事采油工程技术方面的研究 .
2 415~ 2 445
2 745~ 2 850
石灰岩 3 239~ 3 312 3 238~ 3 296
白云岩 2 842~ 2 980 2 645~ 2 652
油层套管 尺寸 /mm
177. 8
井别 气井
射孔孔密 药量 / (孔· m- 1) /k g
10
50
施工日期 压力峰值 /M Pa
1995-10-22 60. 00
西安石油学院与塔里木油田合作在塔里木油田 大宛 101(目的层位 2 585~ 2 590m )进行了高能气 体压裂与水力压裂复合技术作用 ,该层位破裂压力 75M Pa ,压力梯度为 0. 029M Pa / m. 此井先进行高能 气体压裂 ,实测峰值压力为 80M Pa. 尔后进行水力 压裂 , 破裂压力降至 35M Pa,高能气体压裂与水力 压裂相复合 ,大大降低了水力压裂的破裂压力 .由于 该井为新井试油 ,没有得出单一措施和复合措施的 对比结果 .
127. 0 气井
10
70
1996-12-07
110. 7 111. 8
146. 05 气井 177. 8 气井 127. 0 气井
16
40
1997-05-28
82. 1 81. 4
16
100
1995-05-17至 1997-09-30
48. 54
16
60
1995-01-08 1995-01-08
177. 8 注水井
压裂与化学解堵处理复合 ,其工艺简便易行 ,即采用 油管起下工艺 ,把无壳弹下到目的层位 ,投棒撞击火 帽进行高能气体压裂 . 不起管柱从油管顶部 (地面 )
理局川西南矿、川南矿都进行了相当规模的推广 . 特 别是四川石油管理局的气井 ,大多是灰岩地层、破裂 压力高、天然裂缝不规范 ,采用无壳弹高能气体压裂
第2 01050卷年第9月5 期
Jo urnal
of
西安石油学院学报 (自然科学版 ) Xi′an Petr oleum Institute( Na tural Science
Edi t i on )
文章编号: 1001-5361( 2000) 05-0017-04
Sep. 2000 V o l. 15 No. 5
与以往的高能气体压裂相比 ,此技术具有以下 特点:
( 1)增加了高温高压气体的能量利用率 . 传统的 高能气体压裂技术是在油气层有射孔的部位内的套
管中燃烧压裂弹 ,所形成的高温高压气体大部分作 用在套管壁上 ,只有少量气体通过射孔孔眼进入地 层 .而高能气体压裂与射孔复合技术 ,其火药燃烧气 体绝大部分都通过射孔孔眼作用于地层 ,大大地提 高了火药燃烧气体的能量利用率 .
— 18 —
西安石油学院学报 (自然科学版 )
一次完成 .对于生产井补孔和压裂一步完成 .简化了 现场施工过程 ,降低了成本 .
( 3)增加了高速射流的作用过程 . 由于该技术是 把发射药密封在射孔弹的枪身内 ,发射药燃烧产生 的高温高压气体通过射孔孔眼 ,高速射入地层 ,对射 孔孔眼产生冲刷和加深 ,其效果远远优于单纯的高 能气体压裂的高温高压气体的作用 .
16
75 1997-05-25
177. 8 油井
20
75 1997-07-10
气井
48 60
1997-02-11
59. 4
114. 3 127. 0
气井 油井
94. 6 1996-08-29 83
16
27. 3 1993-05-03
HEG F作业前 HE GF及酸化 /( m3· d- 1 ) 作业后 /( m3· d- 1)
高能气体压裂技术的发展趋势
Development Tendency of High Energy Gas Fracturing( HEGF) Technique
石崇兵 1 ,李传乐2
( 1. 辽河石油勘探局 钻采工艺研究院 ,辽宁 盘锦 124010; 2. 中原油田 采油三厂 ,山东 莘县 252429)
无显示
1 000
无显示
12 000
无产量 没产量
1 200 注不进水
液 408 9 000 2 000 150 5
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