壓裂交流材料

壓裂工藝研究室概況 壓裂工藝研究室是從事壓裂技術研究、新技術推廣和化學劑和支撐劑評價主要科研室。負責有關壓裂重點科研項目的研究與推廣，重點井的壓裂設計，現(xiàn)場監(jiān)督與技術服務。主要工作是科研項目研究、壓裂優(yōu)化設計、壓裂現(xiàn)場監(jiān)督、裂縫監(jiān)測、化學劑檢測及支撐劑評價?，F(xiàn)有職工 35人，其中高級工程師12人，工程師 19人，主要科研組 3個：壓裂工藝、壓裂液、支撐劑與地應力 壓裂工藝研究室現(xiàn)有 量壓裂液性能）， 價壓裂液和預前置液的界面性能）， 20旋轉(zhuǎn)粘度計、傷害儀（測量壓裂液的傷害性能），濾失儀（測量壓裂液的濾失性能）。 擁有三維壓裂優(yōu)化設計軟件， 滿足壓裂設計要求。 、重點儀器與軟件 通過幾年的科技攻關在壓裂工藝及配套技術方面取得較大突破，形成了系列成熟技術 1、系列壓裂液技術 40系列水基壓裂液，油基壓裂液，清潔壓裂液完成室內(nèi)研究，配套壓前預前置液處理，壓后縫面處理得到完善。 2、壓裂工藝技術 在區(qū)塊整體壓裂，水井短寬縫壓裂，斜井壓裂，重復壓裂，分層壓裂等方面技術成熟，取得較好應用效果。 3、系列支撐劑及評價技術 開發(fā)了樹脂胞衣支撐劑，形成了系列支撐劑 完善了以裂縫監(jiān)測為主的裂縫評價技術 成熟技術 可承擔的項目及開展工作涉及內(nèi)容 壓裂優(yōu)化設計 壓裂新技術推廣與應用 壓裂施工優(yōu)化技術； 壓裂液配方研究與性能評價； 支撐劑研究與性能評價； 壓裂化學添加劑研究； 化學劑技術分析與監(jiān)測； 壓裂液模擬流動試驗； 地應力技術研究與測試分析。 壓裂液 及配套技術 適應不同類型油藏 條件下的系列水基壓裂液技術 該壓裂液體系主要由低殘渣羥丙基胍膠和延緩交聯(lián)劑組成，可以滿足中原油田各種溫度段 (40 170 )儲層的需要 。 中原油田壓裂目的層可以劃分為五種儲層類型： 強水敏性儲層、低滲易水鎖儲層、堿敏性儲層、微裂縫發(fā)育儲層、凝析氣藏儲層 。采取不同的儲層保護技術，形成了適應各類儲層要求的壓裂液。 (1) 不同體系的延遲交聯(lián)劑性能指標 交聯(lián)劑類型 溫度 交聯(lián) 交聯(lián)時間 穩(wěn)定性 s 無機硼 40 90 9100 有機硼 90 135 9100 復合交聯(lián)劑 135 150 9100 有機鋯 150 170 7100 (170 有機硼交聯(lián)劑在低 有自動破膠特性，該技術獲河南省科技成果二等獎。 有機鋯交聯(lián)劑在低 其是克服了固體交聯(lián)劑交聯(lián)不均勻，破膠不徹底 的缺點。 (2)不同壓裂液體系性能指標 壓裂液殘渣含量低 壓裂液名稱 破膠溫度 壓裂液 水化液 殘渣含量 無機硼壓裂液 90 10 有機硼壓裂液 135 20 復合交聯(lián)壓裂液 150 80 有機鋯壓裂液 170 20 破膠徹底，對儲層傷害小 40 90 無機硼交聯(lián)體系 85,12h 水化液粘度 下 90 135 有機硼交聯(lián)體系 115,12h 水化液粘度 35 150 復合交聯(lián)體系 140,12h 水化液粘度 50 170 有機鋯交聯(lián)體系 160,12h 破膠化水粘度 有機硼體系 壓裂液熱剪切穩(wěn)定性1002003004000 20 40 60 80 100 120時間/ m i 9511 512 513 5有機鋯體系 壓裂液熱剪切穩(wěn)定性01002003004005006000 20 40 60 80 100時間/ m i 裂液熱剪切穩(wěn)定性0501001502002503003500 50 100 150時間/ m i 裂液體系熱剪切穩(wěn)定性01002003004005000 20 40 60 80 100 120時間/ m i s 系列壓裂液熱剪切穩(wěn)定性好 名 稱 表面張力 mN/m 界面張力 mN/m 自來水 注 活性劑用量 低滲易水鎖儲層 毛細管阻力影響，返排困難 表面活性劑性能指標 采用 低成本含氟 復合表面活性劑 (3)針對不同儲層開發(fā)的化學保護技術性能指標 采用小分子 粘土穩(wěn)定劑 強水敏性儲層 粘土膨脹、運移，堵塞油氣流通道 有機酸調(diào)節(jié)， 緩沖劑調(diào)節(jié)， 堿敏儲層 產(chǎn)生沉淀、凝膠，堵塞油氣流通道 短期 防膨率， 長期 防膨率， 采用 堿敏儲層壓前預處理液 進行地層預處理 采用 中性或弱堿性壓裂液 進行壓裂施工 微裂縫發(fā)育儲層 濾失嚴重 ，影響施工 成功率 及 壓裂 效果 采用 速溶型油溶性降濾失劑 降低壓裂液濾失量 凝析氣藏儲層 因素更復雜，傷害嚴重 1510 的水，溫度升高 105 ； 對壓裂液粘度基本無影響 (粘度保留率下降 用量在煤油中 20 用量 ，控制濾失效果最佳 采用 自生氣熱劑 產(chǎn)生大量的熱和氣體，減小氣藏損害 類別 名稱 濃度， % 適應條件 基本組成 低殘渣羥丙基胍膠 應 40儲層壓裂施工 交 聯(lián) 劑 無機硼 應 40儲層壓裂施工 有機硼 應 90儲層壓裂施工 復合交聯(lián)體系 應 135儲層壓裂施工 有機鋯 應 150儲層壓裂施工 破膠劑 于 40儲層壓裂施工 添加劑 于各種壓裂液體系壓裂施工 特殊組成 高活性復合活性劑 于一般儲層壓裂施工 于低滲易水鎖儲層壓裂施工 復合粘土穩(wěn)定劑 于一般儲層壓裂施工 于強水敏儲層壓裂施工 油溶性降濾失劑 于微裂縫發(fā)育儲層壓裂施工 緩沖劑、酸性壓裂液 于堿敏儲層壓裂施工 自生氣熱劑 于凝析氣藏壓裂施工 2004年，在應用系列壓裂液現(xiàn)場試驗的 25口井中，其中油井 5口，氣井 20口。壓前日產(chǎn)油 104后日產(chǎn)油 然氣 104均日增油 然氣 104然氣 104 列壓裂液在天然氣產(chǎn)銷廠、采油一廠、四廠、五廠現(xiàn)場試驗應用 25井次，取得了良好的增產(chǎn)效果。其中油井 6口，氣井 19口。壓前日產(chǎn)油 104后日產(chǎn)油 然氣 104 低傷害壓裂預前置液 技術原理 壓裂預前置液進入地層后，易滯留在孔隙喉道并與巖石表面礦物以及地下流體發(fā)生水鎖、粘土礦物擴散、運移和油水乳化等不良反應。導致地層原始滲透性降低，影響整體壓裂改造效果。 采用新型復合粘土穩(wěn)定劑、高活性表面活性劑、防乳破乳劑等措施，提高預前置液對儲層的保護性能，達到提高壓裂增產(chǎn)效果的作用。 技術指標 80 下 98% 表面張力 m 界面張力 .1 mN/m 粘土防膨率 90% 對地層巖心傷害率： 適用條件 適用于壓裂、酸化等多種增產(chǎn)措施的預處理部分。 應用情況 系列壓裂液現(xiàn)場試驗井、探井上應用40井次，取得了良好的效果。 支撐裂縫處理技術 技術原理 壓裂液在支撐裂縫滯留，其殘渣和濾餅對油氣流通道造成了嚴重阻塞，因而應向了壓裂效果。 該技術采用 三元復合氧化劑、催化劑、增效劑 復合使用，在較低的溫度下，有效地溶解壓裂液殘渣及聚合物濾餅，達到提高壓裂增產(chǎn)效果的作用。 技術指標 濾餅降解率為 100% 壓裂液殘渣降低率 70% 80 下破膠時間 水化液粘度 s 適用條件 適用于壓裂施工前或壓裂施工后對裂縫處理，也可以在壓后返排效果不好的情況下使用該技術，疏通油氣流通道。 應用情況 系列壓裂液現(xiàn)場試驗井、探井上應用27井次，取得了良好的效果。 長井段產(chǎn)層改善產(chǎn)氣剖面技術 技術原理 中原油田文 23、戶部寨氣田存在剖面跨度長、層數(shù)多、層間物性與生產(chǎn)狀況差異大等問題。 通過采用壓前、壓后剖面測試技術、施工測試技術、分壓技術、壓裂優(yōu)化設計技術以及高粘度低傷害壓裂液技術，使之一次性施工壓開較大的產(chǎn)氣剖面或全部低產(chǎn)層產(chǎn)氣剖面，從而有效地提高了長井段氣井的整體生產(chǎn)能力。 技術指標 耐溫性： 130 ， 170 2h， 延緩交聯(lián)時間達 4 破膠時間 10h （未采用強化破膠手段） ， 水化液粘度 s 。 表面張力 22mN/m ，界面張力 m 。 對地層損害率 10% 。 優(yōu)化設計符合率 100%。 壓開產(chǎn)氣剖面程度 70% 。 適用條件 適用于壓裂井段大于 50 油 基 壓 裂 液 一定濃度的磷酸酯凝膠劑在原油或柴油基液中形成膠束，加入交聯(lián)劑后，交聯(lián)劑進入凝膠劑分子中，磷酸酯分子中的H+被交聯(lián)劑中的 代，使小分子的磷酸酯交聯(lián)而形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的 n 液變成油基凍膠，粘度大幅上升。 該壓裂液造縫能力強，對地層不產(chǎn)生傷害，返排較快 。 基液粘度 80 100； 120 下， 6060； 破膠時間 6h； 濾失系數(shù) 10 返排時間平均 4天； 摩阻比清水小 40%； 砂比 28%； 被分公司列為儲備項目，有待以后進入現(xiàn)場。 該壓裂液體系特別適用于強水敏性、低滲、低壓儲層。 采油工程技術研究院 采油工程技術研究院 壓裂作為一個系統(tǒng)工程，從選井選層、參數(shù)錄取、優(yōu)化設計到現(xiàn)場實施和壓后評估。 以油藏工程為基礎注重壓裂選井選層，采用多個模擬軟件進行模擬計算，經(jīng)過分析、對比、論證確定最優(yōu)的設計方案。 采油工程技術研究院 壓裂優(yōu)化設計軟件 水力壓裂縫高控制軟件 采油工程技術研究院 2004年壓裂室進行壓裂優(yōu)化設計 102口井 采油一廠 6井次 采油二廠 41 井次 采油四廠 22井次 探井 6井次 天然氣井 20井次 華東局 2井次 華北局 1井次。 可對比 87口井，累計增油 60204噸，平均單井增油 692噸。 采油工程技術研究院 項目 一廠 二廠 四廠 天然氣產(chǎn) 銷廠 探井 內(nèi)蒙事 業(yè)部 華北 局 華東局 合計 完成工作量（井次） 6 41 25 20 6 1 1 2 102 完成產(chǎn)值 （萬元） 15 0 40 12 2 15 5 計增油（噸） 3384 24682 18525 折合油12769 750 94 60204 2004年壓裂效果 采油工程技術研究院 通過室內(nèi)水力壓裂模擬試驗，得出重復壓裂在水平應力差達到一定數(shù)值時可以產(chǎn)生新縫 重復壓裂產(chǎn)生新縫，優(yōu)化裂縫參數(shù)，延長有效期； 重復壓裂不產(chǎn)生新縫，突破原有施工規(guī)模，提高裂縫導流能力。 1、重復壓裂技術取得突破 設計原則 (1)重復壓裂 采油工程技術研究院 (1)重復壓裂 小型壓裂 第一時間 第二時間 第三時間 第四時間 初始裂縫 采油工程技術研究院 巖樣號 1 2 3 4 5 6 2大水平應力（ 小水平應力（ 直應力（ 裂壓力（ 伸壓力（ 縫形態(tài) 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 通過室內(nèi)水力壓裂模擬試驗，得出重復壓裂在 水平應力差 (1)重復壓裂 采油工程技術研究院 巖樣號 7 8 9 10 1 2 1 2 3 1 1 2 最大水平應力 ( 小水平應力 直應力（ 裂壓力（ 伸壓力（ 縫形態(tài) 老縫 老縫 老縫 老縫 老縫 新縫 新縫 新縫 重復壓裂產(chǎn)生新縫，優(yōu)化裂縫參數(shù)，延長有效期； 重復壓裂不產(chǎn)生新縫，突破原有施工規(guī)模，提高裂縫導流能力， (1)重復壓裂 采油工程技術研究院 多裂縫 有效裂縫穩(wěn)定性與裂縫的關系曲線01234560 2 4 6 8 10裂縫條數(shù)歸一化后的有效裂縫穩(wěn)定性 =10 =20 =30 =40 =50(2)大斜度井壓裂 采油工程技術研究院 優(yōu)化射孔技術 支撐劑段塞技術 變排量、變粘度施工技術 井斜最大 60 平均砂比 前置液用量 50% (2)大斜度井壓裂 采油工程技術研究院 典型井例 部 1 最大井斜 采取 避射措施 ， 優(yōu)選射孔井段 ， 射孔井段由 7層改為 層； 支撐劑段塞 ：兩個 實施變粘度 、 變排量施工 ： 前置液：粘度 排量 攜砂液：粘度 排量 (2)大斜度井壓裂 現(xiàn)場應用情況 2004年 60井次 油井 57井次，累計增油 均單井累計增油 氣井 3井次，累計增氣 104均單井累計增氣 1042005年 22井次 油井 21井次，壓后平均單井日增油 氣井 1井次，壓后日增氣 104 采油工程技術研究院 上層 下層 加 壓 加 壓 壓裂下層 壓裂上層 封隔器 水力錨 滑套 噴砂器 封隔器 水力錨 割縫 噴砂器 適用范圍： 跨度大、具有一定隔層的兩套目的層的井。 (3)分層壓裂 采油工程技術研究院 雙封工具達到的技術指標 井斜 井溫 140 適用套管內(nèi)徑 裂層段總跨度 100m 單層跨度 54m 地面施工泵壓 (3)分層壓裂 采油工程技術研究院 (3)分層壓裂 在文 72塊沙三中分層壓裂共實施 14口井。 施工成功率 100； 有效率 100； 平均單井增油 累計增油 6336t。 2004年應用情況 采油工程技術研究院 (3)分層壓裂 分層壓裂在其他區(qū)塊共實施 16口井 施工成功率 100 有效率 100 其中油井口 10井次 平均單井增油 計增油 6264t 氣井 6井次 平均單井增氣 1546510計增氣 928 104 采油工程技術研究院 篩選適合于注水井壓裂的壓裂液。特別是壓裂用降濾失劑 改性淀粉，性能良好。 應用濾餅處理劑，有效的清除壓裂液殘渣等固相物含量。 采用 50大裂縫導流能力。 (4)水井壓裂 (4)水井壓裂 技術達到國際先進水平 采油工程技術研究院 (4)水井壓裂 文 13 采油工程技術研究院 對應油井 13產(chǎn)液 產(chǎn)油 t 含水 壓前 后 計增液 036 累計增油 t 467 13產(chǎn)液 產(chǎn)油 t 含水 壓前 后 計增液 058 累計增油 t 385 (4)水井壓裂 采油工程技術研究院 達到指標 措施有效率 100 平均單井日增注 計增注 104均單井累計增注 10643效期 228天 (4)水井壓裂 采油工程技術研究院 針對區(qū)塊構(gòu)造，考慮地應力場分布及剩余油分布，根據(jù)油藏現(xiàn)有的井網(wǎng)類型和地質(zhì)條件，優(yōu)選適合的水力裂縫參數(shù)，以產(chǎn)油量、采油速度、采收率等多目標優(yōu)化整體壓裂方案，優(yōu)化井網(wǎng)中注水井及生產(chǎn)井的注水壓差、生產(chǎn)壓差，并確定合理井距進行井網(wǎng)調(diào)整，進而確定進行單井實施的方案。 (5)區(qū)塊整體壓裂 效果顯著 (5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 多指標集優(yōu)化 指標集 1： 產(chǎn)量、最大采油速度、 30天產(chǎn)量、無水采收期、無水采收率、凈現(xiàn)值、注入孔隙體積倍數(shù)、最大貸款利率限度、貸款償還期、貸款總額。 指標集 2： 最大采油速度（加權(quán)）、凈現(xiàn)值。 指標集 3： 最大采油速度、無水采收率、凈現(xiàn)值、第五年產(chǎn)量。 指標集 4： 最大采油速度、無水采收率、最終采收率（加權(quán)）。 針對不同區(qū)塊的不同開發(fā)階段，采用多指標集進行優(yōu)化。 (5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 綜合決策曲線 05101520251 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21決策排序05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案決策排序指標集 1 指標集 2 (5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案決策排序05101520250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21方案決策排序指標集 3 指標集 4 綜合決策曲線 (5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 優(yōu)化結(jié)果 方案 井網(wǎng) (米 *米 ) 注水井 縫長比 生產(chǎn)井 縫長比 注水 壓力 (采油 壓力 （ 導流 能力 (指標集 1 排序 指標集 2 排序 指標集 3 排序 指標集 4 排序 序號 總和 綜合 排序 1 350350 0 0 16 11 0 19 21 2 21 63 18 2 350350 0 6 11 30 4 17 3 17 41 10 3 350350 0 6 11 30 2 16 4 16 38 7 4 350350 6 11 30 9 11 15 11 46 13 5 350350 6 11 30 14 10 19 10 53 15 6 350350 6 11 30 13 9 17 9 48 14 7 350350 16 11 30 20 20 7 20 67 20 8 350350 16 11 30 21 19 10 19 69 21 9 350350 6 11 30 16 13 21 13 63 18 10 350350 6 11 30 11 8 18 8 45 12 11 350350 6 11 5 12 6 20 6 44 11 12 350350 6 11 15 18 18 5 18 59 15 13 350350 6 11 30 17 14 14 14 59 15 14 350350 6 11 45 10 7 16 7 40 9 15 350350 6 11 60 8 5 12 5 30 4 16 350350 1 11 60 5 15 1 15 36 5 17 350350 9 11 60 6 12 9 12 39 8 18 350350 1 6 60 7 3 11 3 24 3 19 350350 1 13 60 15 4 13 4 36 5 20 350350 1 11 60 1 1 6 1 9 1 21 350350 1 16 60 3 2 8 2 15 2 (5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 文 13北塊整體壓裂 文 33塊沙三上油藏整體壓裂 衛(wèi) 360塊低滲油藏整體壓裂 衛(wèi) 42 文 13西南塊整體壓裂 文 72塊沙三中整體壓裂（ 2004） 衛(wèi) 22塊整體壓裂（ 2004） 現(xiàn)場實施 壓裂 87井次，成功率 累計增油 66607t 平均單井累計增油 5)區(qū)塊整體壓裂 采油工程技術研究院 文 33塊沙三上： 共實施壓裂 17井次 整體壓裂后，區(qū)塊日產(chǎn)油由 22276t，增加 54t； 平均地層壓力上升 區(qū)塊綜合遞減和自然遞分別下降 衛(wèi) 360塊： 共實施壓裂 22井次 區(qū)塊改造后，采油速度從 提高到 水驅(qū)控制程度提高 水驅(qū)動用程度提高 采收率由 15 到 25； 增加可采儲量 38 104t。 (5)區(qū)塊整體壓裂 中 原 油 田 分 公 司 中原油田采油工程技術研究院 系列支撐劑研究 中 原 油 田 分 公 司 支 撐 劑 系 列 研 究 低密度支撐劑研究； 中密度支撐劑研究； 高強度支撐劑研究； 樹脂包衣支撐劑研究 。 中 原 油 田 分 公 司 低、中密度和高強度支撐劑機理 成 中 原 油 田 分 公 司 合氧化鋁在空氣中脫水流程（見圖 1）。 由圖 1示出不管什么形態(tài)的氧化鋁只要適應它生長條件，并加熱到1200 時就開始形成 在1200 1300 恒溫 34小時基本上可全轉(zhuǎn)化為 低、中密度和高強度支撐劑機理 中 原 油 田 分 公 司 鋁 硅酸鹽二元相圖 低、中密度和高強度支撐劑機理 中 原 油 田 分 公 司 低、中密度和高強度支撐劑機理 鋁 硅酸鹽的形成機理很復雜，追蹤機理需要做許多方面的實驗，如 熱或熱重分析，電子顯微鏡以及各種力學，熱力學材料力學等性能測試。 際上就 、圖 3。 中 原 油 田 分 公 司 技術關鍵 技術特點 技術指標 低、中密度和高強度支撐劑研究內(nèi)容 中 原 油 田 分 公 司 低 、 中密度和高強度支撐劑研究內(nèi)容 技術關鍵： 原料選擇； 相轉(zhuǎn)劑的選擇； 燒結(jié)溫度的確定； 生產(chǎn)工藝研究。 中 原 油 田 分 公 司 技術特點： 相對密度低； 破碎率低； 酸溶解度低； 圓球度高； 粒徑分布均勻； 導流能力高 。 低、中密度和高強度支撐劑研究內(nèi)容 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撐劑技術指標 支撐劑 粒徑 盤 0 0 美） 0 0 江蘇東方 低密度支撐劑粒徑分布對比表 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撐劑技術指標 支撐劑 體積密度（ g/ 視密度（ g/ 濁度（ 圓、球度 破碎率（ %） 酸溶解度 （ %） 導流能力 2(6 美） 0 蘇東方 7 密度支撐劑技術指標測試對比表 中 原 油 田 分 公 司 低密度支撐劑技術指標 低密度支撐劑導流能力測試對比表 閉合壓力（ 導流能力 m2） 江蘇東方 10 0 0 0 0 0 中 原 油 田 分 公 司 低密度陶粒導流能力