国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展讲义
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缝发育度相对低
粘土含量相对 低，天然裂缝 发育度相对低
常规压裂液压裂 氮气泡沫携砂压裂
70-80%氮气泡沫压裂液
大规模水力压裂 氮气泡沫不携砂压裂
酸压和高能气体压裂
增产 大型活性水压裂
措施
液氮连续油管压裂
直井一次改造两层的加砂压 裂，尾追高强度石英砂
水平井分段压裂
清洁压裂液
水平井同步压裂
CO2加砂压裂 氮气泡沫压裂
压裂方式：投球封堵，逐层压裂，一般5层以后桥塞封堵
工艺参数：一般进行5层连续施工，最多可以连续施工12层
应用区域：美国西部的皮申斯盆地Rulison气田 储层特征：
深度3657.6-4572m，厚度1524m 渗透率0.001mD；地层温度：130-160 ℃ 施工参数： 单井施工层数≥40层，单日施工层数≥20层 液体类型：交联压裂液、滑溜水压裂 平均排量4.7m3/min ；最高施工压力65.5MPa 支撑剂浓度：
➢北德克萨斯Barnett页岩 井深：垂深2150—2450m,最深3050m 斜深2745m-4575m 水平段:610-1830m 地层温度：71－93℃ 地层压力系数：1.06-1.18 渗透率：0.0001–0.0006mD 孔隙度：2% – 6%
➢施工方式 水力泵送桥塞 分段多簇射孔 套管压裂
主体技术
连续油管喷砂射孔环 空加砂分层压裂 （CobraMax）
技术特点
水力喷砂射孔，环空加砂压裂，砂塞封堵或 底封隔器封堵。压裂层数无限，最高单井连 续施工19层。
TAP套管滑套分层压裂 套管滑套和完井管柱一起下入，通过滑套和
(treat and
飞镖实现分层压裂，开关滑套可实现分层测
production)
沙特阿拉伯2A区的Arab-D地层分支长 度4160、4168m，分27段改造
北美致密油也有所应用
Bakken双分支井 HESS.2010.01
多支井定向工具系统包括：可控制工具 旋转的定向装置和可调节的弯曲接头， 实现工具定位并进入分支 进入分支控制方式：液体排量超过一个 门限速度时，促使工具下部弯曲
加拿大Bakken油层
➢ 完井方式：4.5 〞衬管完井 ➢ 水平段长825-1305m ➢ 采用水力喷射分段压裂技术 ➢ 最多分压30段（66小时） ➢ 施工排量：0.85-3.5m3/min ➢ 每段加砂：5.0-11.3吨 20/40目砂
第8页
二.水平井分段改造技术
快速可钻式桥塞分段压裂技术在北美页岩气储层改造中广泛应用
第1页
一、国外储层改造技术新进展 二、未来技术发展建议
• 提高SRV：水平井+分段改造+滑溜水 • 低伤害：滑溜水 • 低成本：滑溜水+高效多段改造工艺+同步压裂+工厂化作业
ft ft
冻胶压裂
1.2×107m3
滑溜水压裂
北
观测井1
北
（
（
）
射孔位置 ）
观测井2
东（ft）
4.1×107ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3
东（ft）
Barnett页岩分别采用冻胶压裂与滑溜水重复压裂时的微地震监测结果
第10页
三.HiWAY通道压裂技术
HiWAY通道压裂技术特点：
➢建 立 以 支 撑 剂 墩 柱 支 撑 的 非 连 续铺置的大通道（深层油气高 速公路）
➢支 撑 裂 缝 的 大 通 道 大 大 提 升 了 油气导流能力，消除了对充填 层渗透率的依赖
➢降 低 了 压 裂 液 残 渣 对 导 流 能 力 的伤害，可进一步降低压裂液 成本
试、分层生产。压裂层数无限。
适用条件
套管完井 实际垂深≤3100m 井底温度≤140℃
套管完井 目前尺寸单一，仅限4 ½”套管 应用温度160ºC，耐压差70MPa
第5页
一.直井分层改造技术
JITP(just-in-time perforating)实时射孔投球分层压裂技术实现单井分压40层
射孔方式：电缆传输，逐层上返射孔，投球憋压点火激发
氮气泡沫+线性胶
70%氮气泡沫 活性水压裂 交联冻胶压裂
压裂井层和压裂液体系与工艺优选需求－－直井分层、水平井分段
第3页
一.直井分层改造技术 第4页
国外直井分层压裂技术以“连续油管喷砂射孔环空加砂分层压裂”和 “TAP套管滑套分层压裂技术 ”为主，技术成熟，国内通过引进，在长庆 苏里格、四川须家河已应用。
第2页
不同特征储层有与其适应的工艺技术
页岩 储层
远东盆地 Barnett
阿巴拉契亚盆地 Devonian
密歇根盆地 Antrim
圣胡安盆地 Lewis
阿肯色州 Fayetteville
储层 主要 特征
脆性断裂、天然 裂缝发育
低压、水敏储层
束缚水充填天然裂缝系统， 需要先排水
页岩+细砂岩、低 压、水敏，天然裂
第7页
二.水平井分段改造技术
北美致密油开发借助水平井分段压裂实现有效动用
美国Bakken油层
➢ 地层深度2745-3230m ➢ 渗透率0.0001-1mD（0.005-0.1mD占优） ➢ 孔隙度2-12%（4-8%占优） ➢ 水平段长度365.7-3962m ➢ 采用裸眼封隔器分段压裂 ➢ 平均排量6.2m3/min，平均压力49.5Mpa ➢ 最多分压18段，压后平均日产油130m3
➢压后效果 压裂前：无产量 压裂后： 28300-56600m3/d
桥塞钻塞时间平均8-12min
第9页
二.水平井分段改造技术
多分支井导向工具的完善，初步形成多分支井立体改造技术
储层岩性：碳酸盐岩、砂岩 应用概况
路易斯安那灰岩，深1828m、双分支， 各分支压开7条缝，加入40/70目的渥 太华砂102.5t、28%交联酸166.5m3
裸眼封隔器分 通过投直径不同的球逐段打开滑套，依据井眼尺寸大小 裸眼完井，耐温218ºC，耐压
段压裂
一般可分压6-17段，最多分压30段。
150MPa
快速可钻式桥 水力泵送桥塞，桥塞座封，多级点火射孔，套管压裂， 套管完井，适用多种套管尺寸，
塞分段压裂 连续油管钻除桥塞。压裂段数无限。
耐温232ºC，耐压86MPa
交联冻胶600-720kg/m3，滑溜水240-360kg/m3 压后气井累积产量通常是传统压裂的3倍
SPE119757
第6页
二.水平井分段改造技术
主体技术
技术特点
适用条件
水力喷砂分段 水力喷砂射孔，通过拖动连续油管实现逐段改造。压裂 4〞、5-1/2〞、7〞套管、裸眼、
压裂
段数无限。
筛管完井，井深4000m以内
粘土含量相对 低，天然裂缝 发育度相对低
常规压裂液压裂 氮气泡沫携砂压裂
70-80%氮气泡沫压裂液
大规模水力压裂 氮气泡沫不携砂压裂
酸压和高能气体压裂
增产 大型活性水压裂
措施
液氮连续油管压裂
直井一次改造两层的加砂压 裂，尾追高强度石英砂
水平井分段压裂
清洁压裂液
水平井同步压裂
CO2加砂压裂 氮气泡沫压裂
压裂方式：投球封堵，逐层压裂，一般5层以后桥塞封堵
工艺参数：一般进行5层连续施工，最多可以连续施工12层
应用区域：美国西部的皮申斯盆地Rulison气田 储层特征：
深度3657.6-4572m，厚度1524m 渗透率0.001mD；地层温度：130-160 ℃ 施工参数： 单井施工层数≥40层，单日施工层数≥20层 液体类型：交联压裂液、滑溜水压裂 平均排量4.7m3/min ；最高施工压力65.5MPa 支撑剂浓度：
➢北德克萨斯Barnett页岩 井深：垂深2150—2450m,最深3050m 斜深2745m-4575m 水平段:610-1830m 地层温度：71－93℃ 地层压力系数：1.06-1.18 渗透率：0.0001–0.0006mD 孔隙度：2% – 6%
➢施工方式 水力泵送桥塞 分段多簇射孔 套管压裂
主体技术
连续油管喷砂射孔环 空加砂分层压裂 （CobraMax）
技术特点
水力喷砂射孔，环空加砂压裂，砂塞封堵或 底封隔器封堵。压裂层数无限，最高单井连 续施工19层。
TAP套管滑套分层压裂 套管滑套和完井管柱一起下入，通过滑套和
(treat and
飞镖实现分层压裂，开关滑套可实现分层测
production)
沙特阿拉伯2A区的Arab-D地层分支长 度4160、4168m，分27段改造
北美致密油也有所应用
Bakken双分支井 HESS.2010.01
多支井定向工具系统包括：可控制工具 旋转的定向装置和可调节的弯曲接头， 实现工具定位并进入分支 进入分支控制方式：液体排量超过一个 门限速度时，促使工具下部弯曲
加拿大Bakken油层
➢ 完井方式：4.5 〞衬管完井 ➢ 水平段长825-1305m ➢ 采用水力喷射分段压裂技术 ➢ 最多分压30段（66小时） ➢ 施工排量：0.85-3.5m3/min ➢ 每段加砂：5.0-11.3吨 20/40目砂
第8页
二.水平井分段改造技术
快速可钻式桥塞分段压裂技术在北美页岩气储层改造中广泛应用
第1页
一、国外储层改造技术新进展 二、未来技术发展建议
• 提高SRV：水平井+分段改造+滑溜水 • 低伤害：滑溜水 • 低成本：滑溜水+高效多段改造工艺+同步压裂+工厂化作业
ft ft
冻胶压裂
1.2×107m3
滑溜水压裂
北
观测井1
北
（
（
）
射孔位置 ）
观测井2
东（ft）
4.1×107ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3
东（ft）
Barnett页岩分别采用冻胶压裂与滑溜水重复压裂时的微地震监测结果
第10页
三.HiWAY通道压裂技术
HiWAY通道压裂技术特点：
➢建 立 以 支 撑 剂 墩 柱 支 撑 的 非 连 续铺置的大通道（深层油气高 速公路）
➢支 撑 裂 缝 的 大 通 道 大 大 提 升 了 油气导流能力，消除了对充填 层渗透率的依赖
➢降 低 了 压 裂 液 残 渣 对 导 流 能 力 的伤害，可进一步降低压裂液 成本
试、分层生产。压裂层数无限。
适用条件
套管完井 实际垂深≤3100m 井底温度≤140℃
套管完井 目前尺寸单一，仅限4 ½”套管 应用温度160ºC，耐压差70MPa
第5页
一.直井分层改造技术
JITP(just-in-time perforating)实时射孔投球分层压裂技术实现单井分压40层
射孔方式：电缆传输，逐层上返射孔，投球憋压点火激发
氮气泡沫+线性胶
70%氮气泡沫 活性水压裂 交联冻胶压裂
压裂井层和压裂液体系与工艺优选需求－－直井分层、水平井分段
第3页
一.直井分层改造技术 第4页
国外直井分层压裂技术以“连续油管喷砂射孔环空加砂分层压裂”和 “TAP套管滑套分层压裂技术 ”为主，技术成熟，国内通过引进，在长庆 苏里格、四川须家河已应用。
第2页
不同特征储层有与其适应的工艺技术
页岩 储层
远东盆地 Barnett
阿巴拉契亚盆地 Devonian
密歇根盆地 Antrim
圣胡安盆地 Lewis
阿肯色州 Fayetteville
储层 主要 特征
脆性断裂、天然 裂缝发育
低压、水敏储层
束缚水充填天然裂缝系统， 需要先排水
页岩+细砂岩、低 压、水敏，天然裂
第7页
二.水平井分段改造技术
北美致密油开发借助水平井分段压裂实现有效动用
美国Bakken油层
➢ 地层深度2745-3230m ➢ 渗透率0.0001-1mD（0.005-0.1mD占优） ➢ 孔隙度2-12%（4-8%占优） ➢ 水平段长度365.7-3962m ➢ 采用裸眼封隔器分段压裂 ➢ 平均排量6.2m3/min，平均压力49.5Mpa ➢ 最多分压18段，压后平均日产油130m3
➢压后效果 压裂前：无产量 压裂后： 28300-56600m3/d
桥塞钻塞时间平均8-12min
第9页
二.水平井分段改造技术
多分支井导向工具的完善，初步形成多分支井立体改造技术
储层岩性：碳酸盐岩、砂岩 应用概况
路易斯安那灰岩，深1828m、双分支， 各分支压开7条缝，加入40/70目的渥 太华砂102.5t、28%交联酸166.5m3
裸眼封隔器分 通过投直径不同的球逐段打开滑套，依据井眼尺寸大小 裸眼完井，耐温218ºC，耐压
段压裂
一般可分压6-17段，最多分压30段。
150MPa
快速可钻式桥 水力泵送桥塞，桥塞座封，多级点火射孔，套管压裂， 套管完井，适用多种套管尺寸，
塞分段压裂 连续油管钻除桥塞。压裂段数无限。
耐温232ºC，耐压86MPa
交联冻胶600-720kg/m3，滑溜水240-360kg/m3 压后气井累积产量通常是传统压裂的3倍
SPE119757
第6页
二.水平井分段改造技术
主体技术
技术特点
适用条件
水力喷砂分段 水力喷砂射孔，通过拖动连续油管实现逐段改造。压裂 4〞、5-1/2〞、7〞套管、裸眼、
压裂
段数无限。
筛管完井，井深4000m以内