压裂酸化技术现状

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50 40
气产量(万m3/d) 油产量(m3/d)
48
日产量
30 20 10 0 酸前 2.9
8.4 0.2 4.7
13.2
胶凝酸酸压
交联酸酸压
地面交联酸酸压酸蚀导流
塔中622井奥陶系灰岩交联酸与胶凝酸酸压效果对比
4.压裂酸化工艺技术
(1)开发压裂技术新发展
开发压裂技术构成:人工裂缝与井网适配技术、储层渗流能力 与裂缝导流能力适配技术、低伤害压裂液与储层适配技术、超前 注水与压裂时机适配技术。
渗流面积极大 提高
产层 产层
100m 大型压裂:300m
4.压裂酸化工艺技术
(2)低渗块状砂岩气藏大型压裂技术
四川八角场角41–0井大型压裂(1999.4.26) 施工层段3000-3091m,有效厚度55m 支撑剂185m3(当时的亚洲最大规模) 缝高101.2m,缝长347.4m 压前2×104m3/d,压后17×104m3/d 增产倍数8.5倍(中小规模压裂增产倍数0-3倍)
意义:研究压裂液流变学,粘性指进现象,指导压裂液返排控制。
低粘驱替高粘试验: 当粘度比达到60:1以 上时,指进现象明显
16 14
90 80 70
指进区最大高度(cm)
12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 泵送时间(s)
指进长度(cm)
60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 泵送时间(s)
井网:开发压裂注采井网优化模拟(矩形)
大路沟
4.压裂酸化工艺技术
(1)开发压裂技术新发展
• 与以往相比的技术进步:储层参数覆盖采用随机分布模型,改变了以往点
分布的局限性;区块筛选及单井优选采用蒙特-卡洛模型,提高了可靠性; 利用长导实验结果进行支撑剂优选及优化设计,提高了改造有效期;与超
前注水有机结合,立足于建立有效驱替压力系统,并形成了生产极限条件。
矿 物 钾 长 石 12.9 5.4 5.5 62.57 9.5 10.9 5.4 11.7 9.5 66.84 19.3 3.7 0.4 29.93
种 类 斜 长 石 12.5 20.1 12.1
和 含 量 % 粘土 方 白 黄 矿物 石 解 云 铁 总量 盐 % 石 石 矿 / / / / 27.4 / / / / 22.3 3.6 / / / 14.3 16.10 0 21.33 12.0 / / / / 18.8 8.0 / / / / 22.0 15.1 / / / / 26.8 8.9 0.5 / / / 22.9 12.0 / / / / 18.8 11.30 0 21.86 5.3 / 5.3 / / 26.5 1.6 53.1 4.8 / / 22.3 / 65.7 2.6 / / 23.0 46.13 0 23.94
压裂酸化技术现状
近年来,国外压裂酸化技术新发展主要有:
– 机理研究新进展:剪切缝特性研究、天然裂缝储层裂缝扩展三维物
模及数模、裂缝伤害及导流能力伤害研究(多相流、循环应力、近 井筒导流特性等)、无因次支撑剂系数法优化设计方法等
– 新型材料技术:UTTA(稳定粘土颗粒运移的超薄粘着剂)、微乳剂、
超低浓度羧甲基瓜胶、超低密度支撑剂(视密度1.05-1.25 g/cm3) 等
反演技术等
– 新材料:超低浓度羧甲基瓜胶、地面交联酸等 – 新工艺:开发压裂、分层压裂、重复压裂、水平井分段压
裂酸化、复杂岩性压裂酸化、火山岩压裂酸化技术等
– 裂缝诊断技术:Tiltmeter裂缝测斜仪技术
1.压裂酸化前的储层评估技术
动、静态结合与宏观、微观结合:系统引入了钻井、录井、测井(FMI)、 全岩分析、扫描电镜、X-CT扫描、恒速压汞、三轴岩石力学实验、地层测 试、核磁共振分析及利用压裂酸化施工资料对储层信息的反演等技术。
非达西渗流 0.1
压力梯度/(MPa/m)
0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 50
1个月 1年 4年 8年
6个月 2年 6年 10年
100
油水井间距离/m
150
200
为建立有效驱替压力系统,必须一定的极限排距与生产压差要求。
4.压裂酸化工艺技术
(2)低渗块状砂岩气藏大型压裂技术
大型压裂技术背景
有嵌入与无嵌入长导与短导比较
钢板和不同岩性岩心长导实验
2.压裂酸化实验评价技术
(3)气导实验评价方法
气导必要性及意义:以往液导只适
相同条件下陶粒支撑剂液导和气 导结果相差1.5-2 .5倍
应于油井。气导比液导高,有利于 优选支撑剂及施工参数如加砂规模 及砂液比等。
气测渗透率
a
2 Pa Q L 10
满足了180℃、 6000m以上高 温深井及特殊 岩性储层压裂 酸化改造需要。
3.压裂酸化材料技术新发展
(1)超低浓度羧甲基瓜胶压裂体系
• 作用:进一步降低残渣及残胶对导流能力的伤害 • 核心技术及主要性能指标: 形成了具有自主知识产权的交联剂技术 中低温条件下(<90℃),浓度下限达到0.15-0.22%, 比常规压裂液(一般0.3-0.45%)用量低10%。
长庆油田在盘古梁、西峰等油田推广应用了开发压裂技术,确保了长庆油田每
年200万吨以上产能建设任务的顺利完成。在吉林、大庆等油田也得到了推广应用。
油层 电性参数 油田 井数 口 厚度 m 五里湾 盘古梁 西 峰 172 383 289 99 17.8 22.62 15.67 16.32 电阻 Ω.m 23.33 22.31 47.34 20.03 孔隙度 % 11.99 12.14 11.74 12.63 水饱 % 49.81 50.54 40.48 52.43 产油 t/d 4.88 6.3 6.6 4.9 含水 % 18 15.1 1.41 21.8 投产情况
高温条件下(120-190 ℃),浓度下限达到0.4-0.6%,
比常规压裂液(一般0.3-0.45%)用量低30%以上。 弹性好,沉降慢,纵向支撑效率高 低摩阻(相当于清水的20-30%)
3.压裂酸化材料技术新发展
(1)超低浓度羧甲基瓜胶压裂体系 在长深5井应用,完成国内最高温度之一深井施工
80年代,美国Wattenberg气田提出大型压裂概念,支撑半长大300m,
加砂达到100m3以上
国内以美国安然公司1999年在四川八角场的施工为起步。
• 大型压裂技术定义及适用条件 渗透率<0.1mD,砂体厚度>20m, 砂体展布均匀,裂缝方位与有利 砂体方向一致。支撑半长>300m, 加砂>100m3 • 实施大型压裂的关键技术条件 施工时间长,压裂液具有良好的 携砂流变性及低伤害性能 压裂液量大,使用连续混配技术
的裂缝面积,可避免因面积估计不准确而导致的误差。
2.压裂酸化实验评价技术
(1)裂缝成缝技术及伤害模拟方法
压裂液残渣可使裂缝导流能力 或渗透率降低一倍左右
超级瓜胶的伤害率<<活性水<低浓度<常规瓜胶
2.压裂酸化实验评价技术
(2)长导实验物模及实验方法
以往短导实验的缺点:结果不符合地下长时间变化情况,支撑剂优选及压后油 藏模拟结果不可信,优化设计没有针对性。 长导实验及意义:考虑了时间、模拟介质(钢板+岩心)及地应力等条件,结果 与短导差别较大,高应力时差别更大。 长导影响因素初步排序:支撑剂类型及粒径分布、时间、残胶、残渣、地应力 大小、岩石硬度(杨氏模量)、循环应力(抽汲排液)、支撑剂二次运移分布等。
井段:5217.0~5224.0m 地层温度:183℃ 瓜胶浓度:0.55-0.6% 地层压力:56MPa 施工排量:2.5m3/min 施工压力80.0~88.0MPa 加砂55m3,砂液比20%。
松辽盆地深层超高温火山岩储层 “长深5井” 的低伤害压裂施工,压后 获得日产气18800 m3/d的良好效果,发现新的火山岩深层气储量。
核磁可动 流体测试
100 90 80
频率(喉道个数)
70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4
恒速压汞
5
6
7
8
9
10
喉道半径(微米)
1.压裂酸化前的储层评估技术
利用压裂信息认识储层有效渗透率技术(MiniFrac 2004)

考虑因素:停泵后裂缝继续延伸;不需事先知道闭合时刻

σ min
β
节理
人工裂缝在天然裂缝中滑移的条件
渐近角≤30°,应力差≥10.5MPa

人工裂缝不能穿透天然裂缝的条件 渐近角≤30°,应力差≤6.5MPa
特例
人工裂缝与天然裂缝的关系为
到达天然裂缝界面
穿透裂缝界面 在天然裂缝界面滑移
不到达 滑移后再穿透
2.压裂酸化实验评价技术
(5)非反应性透明平行板模型
指进区高度随时间变化图
指进区长度随时间变化图
2.压裂酸化实验评价技术
(6)反应性透明平行板模型 意义:研究酸岩反应形态,酸液与压裂液交替注入的粘性指进 现象,优化多级注入酸压技术
稠化酸驱替压裂液 粘度比:1∶60
不同时间的 指进形态
2.压裂酸化实验评价技术
(7)水平井物模实验方法
①测试化学暂堵胶塞强度的小型物理模型 ②测试化学暂堵胶塞在水平井段 中形态的物理模型
3.压裂酸化材料技术新发展
(2)地面交联酸技术
目的:降低滤失,提高酸液有效作用距离,达到深穿透目的 主要技术参数:地面交联酸可实现地面的交联与破胶控制。酸岩反应速度 与胶凝酸相差1-2个数量级,与常规酸相差2-3个数量级 实例:塔中622井,4913.52-4925m,温度126℃,压力系数1.15,孔隙度23%(奥陶系)地面交联酸酸压日产油48m3,较常规酸压提高6倍。 推广:已在塔里木、长庆、四川及华北等油田成功实施20井次以上,酸蚀 裂缝半长101-158m,实现了深穿透(常规酸压缝长一般30-70m )
– 改造工艺技术:在线混配技术、连续油管压裂酸化技术、大型水压
裂技术、低伤害复合压裂技术、水平井分段压裂技术(多级封隔器 及水力喷射)等
– 裂缝诊断技术:测斜仪及微地震波检测技术等
近年来,国内压裂酸化技术新发展主要有:
– 储层评价:多视角综合评价,充分利用宏观与微观资料,
及动静资料,如恒速压汞、核磁共振可动流体测试、核磁 测井、FMI测井,以及利用压裂酸化施工参数对储层参数的
胶塞驱替压裂液 界面清楚
排量低管路未充填满
3.压裂酸化材料技术新发展
压裂酸化材料系列
1. 低伤害压裂液 超 低浓度 羧甲基 瓜 胶 2. 高温深井压裂 低浓度羧甲基瓜胶 酸化液 加重压裂酸化液 CO2 泡沫压裂液 3. 防水敏压裂液 乳化压裂液
主要优点
超低伤害 耐高温、低伤害 降低井口压力 适合低压水敏层 适合水敏层
主要性能指标
浓度下限 0.15%
183℃浓度 0.55% 3 密度 1.37 g/cm 泡沫质量 30-70% 油水比 3:7-5:5, 稳定性>2 h 4.深穿透酸液 地面交联酸 低滤失、低酸岩 黏 度 >100 反应速度 mPa.s@2h 5. 高强度支撑剂 不同密度、不同粒径 破碎率低、导流 破碎率<18%@69MPa 能力高
样 品 序 号 1 2 3
Bq1井 井 段 m
石 英 47.2 52.2 64.5 59.7 59.1 52.7 56.0 59.7 43.6 14.5 8.3
1 10/24(1402.62) 1 13/24(1402.92) 1 17/24(1403.22) 平均含量% 4 2 30/47(1611.38) 5 2 15/47(1610.47) 6 2 34/47(样 1)(1611.78) 7 2 34/47(样 2)(1611.78) 8 2 30/47(1611.38) 平均含量% 9 5 3/19 (样 2)(1817.17) 10 6 2/5(1820.50) 11 6 3/5(1820.34) 平均含量%
O
2
A P12 P22) (
气测导流
aWf
2 Pa Q L 10
O
2
h P 2 P22) (1
Βιβλιοθήκη Baidu
2.压裂酸化实验评价技术
(4)裂缝扩展物模试验方法

穿透天然裂缝的条件
σ max
人工 裂缝
渐近角≥ 60°,应力差≥10.5MPa
渐近角≥ 90°,应力差≥6.5MPa
井号
排量m3/min 注入液量,m3 支撑剂,t
角41-0井
6.2~6.4 862 352(185m3)
平均砂浓度,kg/m3
泵压,MPa
629
82~75
四川须家河广安002-X36 施工井段:1802.4~1830.4m,25m 支撑剂:258.2m3
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