压裂改造技术进展及攻关方向

4、现场推广情况
近年来，该技术已成为低渗、特低渗油藏有效开发的主导技术，在义184、永1、盐22等多个区 块累计实施133井次，累计增油25.77万吨，节约压裂材料费23%，压后产量提高21.3%。动用地质 储量1172万吨，新建产能26万吨。
区块
纯103块
义184块
大北20 块
永920块 永1块 盐22 块
20647000
井口 20647500
靶点
构造线及深度
断层
20648000
20648500
20649000
K=3.7mD，Φ=16%，压力系数1.1
编图人：赵林
绘图人：赵林 审核人：刘磊
K=2.2mD，Φ=7.9%，压力系数1.2
K=0.8mD，Φ=6%，压力系数1.4
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
储层-支撑剂柱非均匀缝宽的导流能力预测模型
支撑剂柱-储层互作用下发生非均匀形变
裂缝非均匀变形引起的缝宽变化量：
wq 2wa 2wB
支撑剂柱高度减小引起的缝宽变化量：
H
[ i
(P Pi ) ] H Ei
支撑剂颗粒嵌入引起的缝宽变化量：
2
2
3 8
pK
2
D13
3
D1
1
v
2 pr
E pr
1 vr2 Er
油气流动通道 支撑剂柱
支撑剂柱
油气流动通道
Xf有效= Xf支撑=Xf动态 Pf有效= Pf支撑= Pf动态
技术优势
高导流通道，产能提高20% 减少支撑剂用量，成本降低23% 降低脱砂风险，施工成功率提升
至95% 减少储层损害，提高返排率30%
中国石化胜利油田
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不同支撑剂铺置方式下导流能力对比图
未加纤维
加纤维
支撑剂团 通道
纤维网状结构束缚支撑剂 （放大500倍）
60MPa 闭 合 压 力 ： 导 流 能 力 由 80μm².cm 提 高 至 450μm².cm
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（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
2、建立了高导流压裂适应性评价方法及标准
建立了高导流压裂适应性指数（Ratio*）数学模型；形成了高导流压裂适用性评价标准，Ratio* 大于200时有利于高导流裂缝的形成，低于200时因闭合应力高或地层偏软，不适合。
高导流压裂适应性模型
Ratio*
E*
h
当量弹性模量
1 E*
1 v12 E1
1 vg2 Eg
2
1
1
Egi
3
2E2
1 v2
3
R 3 2
ki13 cosi
储层适用性评价标准 Ratio* >320 200≤Ratio*≤ 320 Ratio* <200
适应性最好 适应性较好 适应性差
通道占有率/ %
80
60 通道形成差
40
通道形
20
成良好
通道形成优
0
0
100
200
300
400
500
600
体积压裂改造区（Ⅱ区）渗流能力大幅度提 高，对主裂缝渗流能力（Ⅰ区）的要求更高。
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（二）致密油藏多尺度组合缝网压裂技术
1、建立了致密油储层可压性评价方法
综合考虑致密储层破裂前及破裂后的力学特征。建立了一种基于全应力应变曲线的评价方法。 建立了评价标准：可压性差区（＜0.4）、可压性中等区（0.4-0.8）、脆性甜点区（＞0.8）， 为选井选层提供了理论依据。
2
3
1
v
2 pr
E pr
2 3
等效渗透
率：
k1,2,3 eq
ke1q,2
k3 (1 )
等效缝宽：
w wi Ai A
非均匀缝宽导流能
力：F ke1q,2,3w
不同支撑剂柱直径、不同间距下的导流能力
支撑剂柱间距
中国石化胜利油田
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（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
1、揭示了脉冲式高导流压裂技术机理
物模研究表明：脉冲式交替泵注是簇式支撑高导流裂缝形成的基础，通过交替泵注“纯液”和 “砂浆”，纤维聚砂成簇，边造缝、边充填，形成簇式支撑高导流裂缝，有效提高支撑缝长和导流能 力，同时节约压裂液和支撑剂。
支撑剂柱加入纤维对比图
大型可视化携砂液流动物模实验
Βιβλιοθήκη Baidu低，难度越来越大。
一般低渗和特低渗
特低渗和致密油
页岩油
至十二五
m
渤南5区沙三段顶面构造图
F1
F8
F9
F4
二
零
一 二 年
樊142沙四上顶面构造图
九
月
十三五至未来
永920沙4段顶面构造图
渤南洼陷沙三下页岩油顶面构造图
F6 F7
F3
500
K=31mD，Φ=18%，压力系数1.1 20646000
20646500
部分区块高导流通道压裂与常规压裂对比
加砂量 m3
18
单井累油t （1年）
1828
压裂 工艺
通道压裂
36
1406
常规压裂
345
5830
通道压裂
63
2020
常规压裂
32
1080
通道压裂
36
850
常规压裂
50
3066
通道压裂
40
1999
常规压裂
62
1874
通道压裂
64
4700
通道压裂
67
2001
常规压裂
产量提高 百分比，%
胜利油田低渗透油藏储量状况统计表
油藏类型
探明储量（亿吨）
已动用
未开发
小计
控制 储量 （亿吨）
一般低渗（＞10mD） 6.40 胜利 东部 特低渗（3～10mD） 1.83
致密（≤ 3mD）
0.57
胜利西部
/
合计
8.80
0.25
6.65
0.79
2.63
1.93
2.50
0.21
0.21
3.18（含西部） 11.98
34.3
23198
100
丰度 104t/km2
59.3
56.1
96.5
50 45 2261 40 35 30 27.6 25 20 15 10 5 0
2019年
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
一、前言 二、压裂改造技术进展 三、下步攻关方向
Contents
目录
（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
70
极限泄油半径
60
启动压力梯度
50
40 30 20
10
0
0
0.5
1空气渗透1率.510-3um2 2
2.5
不同渗透率启动压力与泄油半径关系
2.5 2 1.5 1 0.5 0 3
致密油常规压裂
月递减：20% 年递减率5%
盐222块常规压裂单井递减曲线
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
2
1
0
3
0
﹥
组合缝网压裂
+水平井
+密切割
增加分支缝数量，提高渗流面积
页岩油
u=1
u=2
u=3
u=4
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 空气渗透率10-3um2
r极限＜10m
常规压裂
水平井密切体积压裂
大幅增加裂缝数量，提高渗流面积
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
一、前 言
通过近三年的探索和实践，三项压裂改造技术的应用井数和占比逐年提高，单井压后产能逐步提
高。目前已在浊积岩、砂砾岩和滩坝砂累计应用78个块，动用储量4986万吨，新建产能52.5万吨。
动用储量，万吨 新建产能，万吨
为滩坝砂致密油藏和陆相页岩油接替资源的开发奠定技术基础。
近三年施工井统计
300
评价新模型
评价标准
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
（二）致密油藏多尺度组合缝网压裂技术
2、建立全三维体积裂缝扩展数值模拟方法
针对多尺度裂缝压裂，建立一套致密油压裂裂缝三维数值模拟方法，实现了致密油储层复杂裂缝 起裂、延伸、相互干扰的全过程模拟，并实现了对裂缝复杂性的定量评估。
对于气测渗透率≥3md的可以注水开发的低渗和特低渗油藏，常规连续加砂水力裂缝受微粒沉降、 嵌入等影响，造成裂缝有效导流能力小，缝内渗流阻力大，渗流面积小，导致单井产能低，递减快。
常规连续加砂支撑剂破碎、嵌入示意图 支撑剂导流能力降低对比图（钢板和真实岩心）
常规连续加砂压裂裂缝剖面图
60MPa闭合压力：导流能力由65 μm².cm降至33 μm².cm，降低40%
Ratio值
导流能力差
导流能力优
导流能 力良好
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（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
3、形成了脉冲式高导流压裂设计优化技术
建立了非均匀缝宽的导流能力预测模型，确定支撑剂柱直径0.3m≤D≤0.75m、支撑剂柱直径与 间距之比0.58~0.64、纤维浓度0.6%、脉冲时间45-75s等工艺参数，指导了设计优化和现场实施。
（二）致密油藏多尺度组合缝网压裂技术
致密油藏较一般低渗油藏物性差，含油丰度低，极限泄油半径小，启动压力梯度高，常规压裂水
力裂缝单一，改造体积小，缝控储量低，压后单井产能低，递减快，弹性开发效益差。
气测渗透率
液测渗透率
渗流面积示意图
一般低渗常规压裂
﹥
极限泄油半径，m 启动压力梯度，MPa/m
胜利致密油渗透率测试
（二）致密油藏多尺度组合缝网压裂技术
针对上述问题，通过攻关和完善，形成适合致密油藏弹性开发的“多尺度组合缝网压裂技术”。
技术原理：为改善致密油藏压后效果，将多尺度裂缝与高导流裂缝融合，在“高导流主裂缝”上
嫁接“分支缝”，同时利用天然裂缝，提高“波及油藏体积”和“裂缝导流能力”，增大缝控储量，
提高压后产能。
10
20
30
40
50
空气渗透率10-3um2
3mD＜K，r极限＞60m
常规压裂
高导流压裂 渗 流 面 积
降低缝内流动阻力，提高渗流面积
70
60
50
40
30
20
10
0
60
0
﹥
+分支缝
致密油
u=1
u=2
u=3
u=4
0.5
1
1.5
2
2.5
空气渗透率10-3um2
≤ 3mD，r极限＜60m
常规压裂
7
6
5
4
3
30% 288% 27% 53%
134%
初期日产油
t/d
一年累增油 t
加砂强度 m3/m
压裂材料费
万元
14.3
2563
8.1
1655
3.34
48.4
1.21
40.1
常规压裂 高导流
常规压裂 高导流
常规压裂 高导流
降本增效明显
常规压裂 高导流
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
总井数 新技术井数 新技术占比274
250
211
207
200
近三年动用储量和新建产能
2500
动用储量
新建产能
2000
1500
1863
150
132
100 54 40.6
50
0
2017年
111 52.7
2018年
75.6
2019年
1000 862
500 7.6
0
2017年
17.3
2018年
未动储量
沉积类型
0.46
1.31 0.55 0.19 2.51
中国石化胜利油田
SINOPEC SHENGLI OILFIELD
一、前 言
探明已动用储量其中浊积岩储量1.02亿吨，砂砾岩储量5.23亿吨，滩坝砂储量2.55亿吨。
中国石化胜利油田
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一、前 言
低渗油藏开发的深入，开发的对象发生变化，储层物性越来越差，丰度越来越
压裂改造技术进展 及攻关方向
石油工程技术研究院 2020年7月
一、前言 二、压裂改造技术进展 三、下步攻关方向
Contents
目录
一、前 言
➢ 胜利低渗透油藏探明石油地质储量11.98亿吨；已动用储量8.8亿吨，占已探明低渗油藏的73.4%。 ➢ 济阳凹陷陆相页岩油预测储量40.45亿吨。
胜利低渗透油藏分布图
连续加砂
簇式加砂
Xf有效＜ Xf支撑＜ Xf动态 Pf有效＜ Pf支撑＜ Pf动态
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（一）低渗油藏簇式支撑高导流压裂技术
根据对低渗透储层渗流规律的认识，研究了适合低渗油藏开发的“簇式支撑高导流压裂技术”。 技术原理：通过脉冲式加砂、纤维束缚成团，在人工裂缝内形成稳定的簇式支撑，油气渗流通道 由惯性流变为高速线性流，裂缝导流能力提高，有效缝长增加，渗流面积扩大，大幅提高单井产能。
一、前 言
为适应油藏开发的需要，以扩大渗流面积和提高缝控储量为目的，根据不同低渗油藏物性和渗流
极限泄油半径，m 极限泄油半径，m 极限泄油半径，m
特点，逐渐形成三种压裂改造技术。
400 350 300 250 200 150 100
50 0 0
渗 流 面 积
一般低渗和特低渗
u=1
u=2
u=3
u=4
技术优势
高导主缝
分支裂缝
天然裂缝
多尺度组合缝网压裂原理图
Ⅱ区：体积压裂改造区中低速非达西流
极限泄油半径
r
r
Ⅲ区： 基质区 低速非 达西流
形成复杂分支缝网，有效 改 造 体 积 （ ESRV ） 提 高 70%
提高压后稳产期，递减率 降低30%
Ⅰ区：主裂缝内高速达西流动
提高措施产能，累油增加 40%
滩坝砂 浊积岩 砂砾岩 合计
块数 个 27 22 5 54
探明未开发储量
地质储量 比例
万吨
%
23066
77.5
3795
12.8
2883
9.7
29744
100
丰度 104t/km2
50.1
69.8
141.5
块数 个 23 22 16 61
控制储量
地质储量 比例
万吨
%
7811
33.7
7420
32.0
7967