頁巖氣水平井分段大型壓裂實踐(曾雨辰)課件

2012年9月中國·克拉瑪依曾雨辰中國石化中原石油勘探局井下特種作業(yè)處頁巖氣水平井分段大型壓裂實踐2012年9月曾雨辰頁巖氣水平井目錄引言1工藝方案2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)3壓裂液4支撐劑5連續(xù)油管作業(yè)6壓裂準備7壓裂施工8壓后鉆塞9存在問題10認識與建議目錄引言引言

我國頁巖氣勘探開發(fā)還剛起步，采取了引進國外先進技術(shù)的途徑。作為國內(nèi)最具實力的壓裂施工隊伍之一，“中原井下”積極投身到中國頁巖氣革命的浪潮當中，已完成了3口頁巖氣水平井分段大型壓裂施工。

引言

我國頁巖氣勘探開發(fā)還剛起步，采取了引進國外先進技術(shù)的1工藝方案

頁巖氣水平井壓裂工藝

壓裂工藝泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)、光套管注入。多家專業(yè)施工隊伍協(xié)同施工。1工藝方案頁巖氣水平井壓裂工藝壓裂工藝泵送易鉆橋塞分段1工藝方案

采用簇式射孔，即在每一級壓裂井段中采用多點射孔的方式。射孔方案各井壓裂段射孔參數(shù)

1工藝方案采用簇式射孔，即在每一級壓裂井段中采用多點射孔1工藝方案

第1段小型壓裂試驗,每段先注酸預處理,再進行主壓裂施工。涪頁HF-1:每段泵注程序一致,滑溜水→段塞加砂,凍膠→連續(xù)加砂。彭頁HF-1:各段泵注程序不同,滑溜水→段塞加砂,線性膠→連續(xù)加砂。延頁平1:各段泵注程序不同,全程均為段塞加砂。壓裂方案壓裂主要設(shè)計參數(shù)

1工藝方案第1段小型壓裂試驗,每段先注酸預處理,再進行主2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)作為一項新興的水平井壓裂技術(shù)近年來在國外頁巖氣藏及致密氣藏開發(fā)中得到廣泛應用。貝克休斯公司→

“QUIKDrillTM”哈里伯頓公司→“FasDrillTM”威德福公司→“FracGuard?”斯倫貝謝公司→“COPPERHEAD*”

2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)作為一項電纜橋塞坐封工具射孔槍橋塞射孔槍橋塞

電纜橋塞坐封工具裂縫橋塞泵送示意圖橋塞封隔及射孔示意圖

2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)工藝過程⑴井筒準備⑵第一段射孔⑶第一段壓裂⑷下入橋塞+射孔聯(lián)作管串⑸坐封橋塞，預定位置射孔⑹第二段壓裂⑺同樣方式，完成其余段的橋塞封隔、射孔、壓裂。⑻采用連續(xù)油管鉆除橋塞，排液、生產(chǎn)。電纜橋塞坐封工具射孔槍橋塞射孔槍適合大排量注入（光套管）。橋塞與射孔聯(lián)作，帶壓作業(yè)，施工快捷，井筒隔離可靠。橋塞易鉆可排，留下全通徑井筒。套管固井完井，受井眼穩(wěn)定性影響相對較小。壓裂段數(shù)不受限制。工具風險相對較小，施工砂堵井筒易處理。2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)技術(shù)特點適合大排量注入（光套管）。2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)技術(shù)特泵送易鉆橋塞2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)井號廠商材質(zhì)耐壓(MPa)耐溫(℃)最大外徑(mm)備注涪頁HF-1貝克休斯復合材料68.9149104.8實心和空心（投球式）2種彭頁HF-1哈里伯頓復合材料68.9104111.0空心（投球式）延頁平1斯倫貝謝鋁質(zhì)材料68.9177111.5空心（單流閥式）橋塞性能指標泵送易鉆橋塞2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)井號廠商材質(zhì)耐壓耐溫3壓裂液根據(jù)巖石礦物含量及脆性，選擇了復合壓裂液?；锼谇捌谑褂米鳛榍爸靡杭靶×?、低砂比支撐劑的攜砂液。交聯(lián)凝膠、線性膠或清潔壓裂液在后期使用以攜帶較大粒徑及較高砂比的支撐劑。3壓裂液根據(jù)巖石礦物含量及脆性，選擇了復合壓裂液。3壓裂液VikingD，延遲交聯(lián)壓裂液，適用溫度65.5-149℃，交聯(lián)時間0.5-10min可控。具有低摩阻、抗剪切、攜砂能力強、低傷害等特點。涪頁HF-1井：貝克休斯公司化學劑滑溜水組成及配比

VikingD凝膠液組成及配比

滑溜水降阻率達70-80%，且具有較好的防膨效果。3壓裂液VikingD，延遲交聯(lián)壓裂液，適用溫度65.53壓裂液滑溜水降阻率可達70%左右。FR-66降阻劑水合速度只有10秒左右，特別適合在線混配?？紤]到儲層巖石的脆性不足，選擇了線性膠作為高支撐劑濃度的攜砂液。

線性膠組成及配比

滑溜水組成及配比

彭頁HF-1井：哈里伯頓公司化學劑3壓裂液滑溜水降阻率可達70%左右。FR-66降阻劑水合速3壓裂液延長石油研究院的滑溜水和清潔壓裂液。清潔壓裂液為成品，施工時按1%的比例在線加入，同時加入0.01%的過硫酸銨作為破膠劑?；锼M成及配比延頁平1井：國產(chǎn)化學劑添加劑名稱產(chǎn)品代號使用濃度（‰）備注殺菌劑

0.5配液加入粘土穩(wěn)定劑KCL20配液加入破乳劑2.0配液加入降阻劑PAM0.5配液加入助排劑4.0配液加入3壓裂液延長石油研究院的滑溜水和清潔壓裂液?；锼M成及配4支撐劑井號種類階段備注前期中期后期涪頁HF-1陶粒100目40/70目30/50目彭頁HF-1石英砂100目40/70目延頁平1陶粒100目40/70目100目40/70目20/40目最后1段各井使用的支撐劑4支撐劑井號種類階段備注前期中期后期涪頁HF-1陶粒100涪頁HF-1井、彭頁HF-1井使用了1.75〞(外徑44.45mm)連續(xù)油管配合壓裂作業(yè)及鉆塞。延頁平1井使用了2〞(外徑50.8mm)連續(xù)油管配合壓裂作業(yè)及鉆塞。5連續(xù)油管作業(yè)涪頁HF-1井、彭頁HF-1井使用了1.75〞(外徑44.46壓裂準備井號額定壓力（MPa）材料級別主通徑（mm）涪頁HF-1105“EE”級?180mm彭頁HF-1105“DD”級?150mm延頁平1105“DD”級?130mm壓裂井口使用采氣樹和油管頭作為壓裂井口各井壓裂井口6壓裂準備井號額定壓力（MPa）材料級別主通徑（mm）涪頁6壓裂準備涪頁HF-1井和延頁平1井現(xiàn)場配制濃縮液，施工時按比例與清水混合注入井內(nèi)。彭頁HF-1井在往儲罐內(nèi)打水時加入殺菌劑、防水鎖劑，施工中降阻劑、降阻劑破膠劑為混砂車在線加入。各井滑溜水配制統(tǒng)計

壓裂液：滑溜水6壓裂準備涪頁HF-1井和延頁平1井現(xiàn)場配制濃縮液，施工時6壓裂準備涪頁HF-1井的原膠和彭頁HF-1井的線性膠預先配出1～2段的用量，隨后根據(jù)需要進行配制補充。延頁平1井使用的清潔壓裂液為成品，使用時按1%比例在線加入。各井其它壓裂配制統(tǒng)計

壓裂液：其它井號名稱數(shù)量(m3)備注涪頁HF-1凝膠基液2150除在線加入添加劑之外此時加入彭頁HF-1線性膠3400延頁平1清潔壓裂液636.1在線加入6壓裂準備涪頁HF-1井的原膠和彭頁HF-1井的線性膠預先6壓裂準備井號類型數(shù)量備注100目40/70目30/50目20/40目涪頁HF-1陶粒125t456t220t現(xiàn)場裝砂，人工吊裝加砂(100目)+立式砂罐加砂彭頁HF-1石英砂300t1415t現(xiàn)場裝砂，立式砂罐加砂延頁平1陶粒60m3310m320m3現(xiàn)場裝砂，砂罐車加砂支撐劑各井支撐劑準備統(tǒng)計

6壓裂準備井號類型數(shù)量備注100目40/70目30/50目6壓裂準備壓裂設(shè)備涪頁HF-1井動用了7臺2500型、10臺2000型壓裂車等設(shè)備彭頁HF-1井動用了8臺2500型、3臺2000型壓裂車等設(shè)備延頁平1井動用了6臺2000型、8臺1800型壓裂車等設(shè)備。壓裂施工主要設(shè)備統(tǒng)計6壓裂準備壓裂設(shè)備壓裂施工主要設(shè)備統(tǒng)計7壓裂施工井號作業(yè)次數(shù)泵送排量(m3/min)泵送壓力(MPa)備注涪頁HF-1110.8-1.5247.1-68.2前期出現(xiàn)橋塞未坐封、不能丟手，壓力高無法泵送橋塞，用連續(xù)油管補救射孔等問題。彭頁HF-1110.4-1.512.3-35.2各段順利延頁平161.0-1.918.8-32.2一次因井筒有沉砂橋塞無法泵送到位；各段實射2簇。橋塞及射孔橋塞及射孔作業(yè)統(tǒng)計7壓裂施工井號作業(yè)泵送排量泵送壓力備注涪頁HF-1110.7壓裂施工

壓裂施工統(tǒng)計表

涪頁HF-1井進行了10段12次壓裂彭頁HF-1井對泵注程序進行了調(diào)整，注入液量和砂量比設(shè)計均有較大幅度的提高。延頁平1井比設(shè)計多壓了1段。壓裂施工7壓裂施工壓裂施工統(tǒng)計表涪頁HF-1井進行了10段127壓裂施工涪頁HF1彭頁HF1延頁平17壓裂施工涪頁HF1彭頁HF1延頁平18壓后鉆塞壓后用連續(xù)油管鉆塞。涪頁HF-1井剩4個橋塞未能鉆除，延頁平1井剩2個橋塞未能鉆除，彭頁HF-1井橋塞全部鉆除。8壓后鉆塞壓后用連續(xù)油管鉆塞。9存在問題⑴有高壓設(shè)備、管件損壞，高壓部件斷裂飛出的情況發(fā)生。⑵沒有泵送濃縮滑溜水的可計量供液泵，混砂車添加劑比例泵不適應直接泵送粘稠的添加劑。⑶立式砂罐只能分裝2種支撐劑，存在安裝拆卸慢、不易準確查看砂面確定剩余砂量等問題。9存在問題⑴有高壓設(shè)備、管件損壞，高壓部件斷裂飛出的情況發(fā)9存在問題⑷涪頁HF-1井出現(xiàn)過橋塞未丟手、射孔槍未發(fā)射的問題，延頁平1井出現(xiàn)過水平段沉砂橋塞送不到位的問題，花費時間進行處理影響了施工進度。⑸地層因素造成一些段施工壓力高，支撐劑進入地層困難，壓裂施工不順利。9存在問題⑷涪頁HF-1井出現(xiàn)過橋塞未丟手、射孔槍未發(fā)射的⑴施工設(shè)備設(shè)施及地面流程配套要適應頁巖氣壓裂大排量、大液量、大砂量、施工時間長，使用多種液體和支撐劑的這種特點。⑵頁巖氣壓裂施工涉及到多個專業(yè)服務(wù)隊伍，密切配合、通力協(xié)作是施工獲得成功的前提和保證。10認識與建議⑴施工設(shè)備設(shè)施及地面流程配套要適應頁巖氣壓裂大排量、大液量、⑶實現(xiàn)即配即注、減少作業(yè)環(huán)節(jié)、防止壓裂液浪費，是今后的主要目標。同時要對排出液的處理利用設(shè)備進行研制和配套。⑷目前泵送易鉆橋塞由國外公司提供并服務(wù)，國內(nèi)的研制已取得一定進展，要加快進入現(xiàn)場試驗應用的步伐。⑸三口頁巖氣水平井的壓裂實踐，對我國頁巖儲層改造技術(shù)進行了有益探索，取得的經(jīng)驗和教訓可供國內(nèi)今后頁巖氣水平井壓裂施工參考借鑒。10認識與建議⑶實現(xiàn)即配即注、減少作業(yè)環(huán)節(jié)、防止壓裂液浪費，是今后的主要目請批評指正！

請批評指正！2012年9月中國·克拉瑪依曾雨辰中國石化中原石油勘探局井下特種作業(yè)處頁巖氣水平井分段大型壓裂實踐2012年9月曾雨辰頁巖氣水平井目錄引言1工藝方案2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)3壓裂液4支撐劑5連續(xù)油管作業(yè)6壓裂準備7壓裂施工8壓后鉆塞9存在問題10認識與建議目錄引言引言

我國頁巖氣勘探開發(fā)還剛起步，采取了引進國外先進技術(shù)的途徑。作為國內(nèi)最具實力的壓裂施工隊伍之一，“中原井下”積極投身到中國頁巖氣革命的浪潮當中，已完成了3口頁巖氣水平井分段大型壓裂施工。

引言

我國頁巖氣勘探開發(fā)還剛起步，采取了引進國外先進技術(shù)的1工藝方案

頁巖氣水平井壓裂工藝

壓裂工藝泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)、光套管注入。多家專業(yè)施工隊伍協(xié)同施工。1工藝方案頁巖氣水平井壓裂工藝壓裂工藝泵送易鉆橋塞分段1工藝方案

采用簇式射孔，即在每一級壓裂井段中采用多點射孔的方式。射孔方案各井壓裂段射孔參數(shù)

1工藝方案采用簇式射孔，即在每一級壓裂井段中采用多點射孔1工藝方案

第1段小型壓裂試驗,每段先注酸預處理,再進行主壓裂施工。涪頁HF-1:每段泵注程序一致,滑溜水→段塞加砂,凍膠→連續(xù)加砂。彭頁HF-1:各段泵注程序不同,滑溜水→段塞加砂,線性膠→連續(xù)加砂。延頁平1:各段泵注程序不同,全程均為段塞加砂。壓裂方案壓裂主要設(shè)計參數(shù)

1工藝方案第1段小型壓裂試驗,每段先注酸預處理,再進行主2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)作為一項新興的水平井壓裂技術(shù)近年來在國外頁巖氣藏及致密氣藏開發(fā)中得到廣泛應用。貝克休斯公司→

“QUIKDrillTM”哈里伯頓公司→“FasDrillTM”威德福公司→“FracGuard?”斯倫貝謝公司→“COPPERHEAD*”

2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)作為一項電纜橋塞坐封工具射孔槍橋塞射孔槍橋塞

電纜橋塞坐封工具裂縫橋塞泵送示意圖橋塞封隔及射孔示意圖

2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)工藝過程⑴井筒準備⑵第一段射孔⑶第一段壓裂⑷下入橋塞+射孔聯(lián)作管串⑸坐封橋塞，預定位置射孔⑹第二段壓裂⑺同樣方式，完成其余段的橋塞封隔、射孔、壓裂。⑻采用連續(xù)油管鉆除橋塞，排液、生產(chǎn)。電纜橋塞坐封工具射孔槍橋塞射孔槍適合大排量注入（光套管）。橋塞與射孔聯(lián)作，帶壓作業(yè)，施工快捷，井筒隔離可靠。橋塞易鉆可排，留下全通徑井筒。套管固井完井，受井眼穩(wěn)定性影響相對較小。壓裂段數(shù)不受限制。工具風險相對較小，施工砂堵井筒易處理。2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)技術(shù)特點適合大排量注入（光套管）。2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)技術(shù)特泵送易鉆橋塞2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)井號廠商材質(zhì)耐壓(MPa)耐溫(℃)最大外徑(mm)備注涪頁HF-1貝克休斯復合材料68.9149104.8實心和空心（投球式）2種彭頁HF-1哈里伯頓復合材料68.9104111.0空心（投球式）延頁平1斯倫貝謝鋁質(zhì)材料68.9177111.5空心（單流閥式）橋塞性能指標泵送易鉆橋塞2泵送易鉆橋塞分段壓裂技術(shù)井號廠商材質(zhì)耐壓耐溫3壓裂液根據(jù)巖石礦物含量及脆性，選擇了復合壓裂液。滑溜水在前期使用作為前置液及小粒徑、低砂比支撐劑的攜砂液。交聯(lián)凝膠、線性膠或清潔壓裂液在后期使用以攜帶較大粒徑及較高砂比的支撐劑。3壓裂液根據(jù)巖石礦物含量及脆性，選擇了復合壓裂液。3壓裂液VikingD，延遲交聯(lián)壓裂液，適用溫度65.5-149℃，交聯(lián)時間0.5-10min可控。具有低摩阻、抗剪切、攜砂能力強、低傷害等特點。涪頁HF-1井：貝克休斯公司化學劑滑溜水組成及配比

VikingD凝膠液組成及配比

滑溜水降阻率達70-80%，且具有較好的防膨效果。3壓裂液VikingD，延遲交聯(lián)壓裂液，適用溫度65.53壓裂液滑溜水降阻率可達70%左右。FR-66降阻劑水合速度只有10秒左右，特別適合在線混配?？紤]到儲層巖石的脆性不足，選擇了線性膠作為高支撐劑濃度的攜砂液。

線性膠組成及配比

滑溜水組成及配比

彭頁HF-1井：哈里伯頓公司化學劑3壓裂液滑溜水降阻率可達70%左右。FR-66降阻劑水合速3壓裂液延長石油研究院的滑溜水和清潔壓裂液。清潔壓裂液為成品，施工時按1%的比例在線加入，同時加入0.01%的過硫酸銨作為破膠劑?；锼M成及配比延頁平1井：國產(chǎn)化學劑添加劑名稱產(chǎn)品代號使用濃度（‰）備注殺菌劑

0.5配液加入粘土穩(wěn)定劑KCL20配液加入破乳劑2.0配液加入降阻劑PAM0.5配液加入助排劑4.0配液加入3壓裂液延長石油研究院的滑溜水和清潔壓裂液。滑溜水組成及配4支撐劑井號種類階段備注前期中期后期涪頁HF-1陶粒100目40/70目30/50目彭頁HF-1石英砂100目40/70目延頁平1陶粒100目40/70目100目40/70目20/40目最后1段各井使用的支撐劑4支撐劑井號種類階段備注前期中期后期涪頁HF-1陶粒100涪頁HF-1井、彭頁HF-1井使用了1.75〞(外徑44.45mm)連續(xù)油管配合壓裂作業(yè)及鉆塞。延頁平1井使用了2〞(外徑50.8mm)連續(xù)油管配合壓裂作業(yè)及鉆塞。5連續(xù)油管作業(yè)涪頁HF-1井、彭頁HF-1井使用了1.75〞(外徑44.46壓裂準備井號額定壓力（MPa）材料級別主通徑（mm）涪頁HF-1105“EE”級?180mm彭頁HF-1105“DD”級?150mm延頁平1105“DD”級?130mm壓裂井口使用采氣樹和油管頭作為壓裂井口各井壓裂井口6壓裂準備井號額定壓力（MPa）材料級別主通徑（mm）涪頁6壓裂準備涪頁HF-1井和延頁平1井現(xiàn)場配制濃縮液，施工時按比例與清水混合注入井內(nèi)。彭頁HF-1井在往儲罐內(nèi)打水時加入殺菌劑、防水鎖劑，施工中降阻劑、降阻劑破膠劑為混砂車在線加入。各井滑溜水配制統(tǒng)計

壓裂液：滑溜水6壓裂準備涪頁HF-1井和延頁平1井現(xiàn)場配制濃縮液，施工時6壓裂準備涪頁HF-1井的原膠和彭頁HF-1井的線性膠預先配出1～2段的用量，隨后根據(jù)需要進行配制補充。延頁平1井使用的清潔壓裂液為成品，使用時按1%比例在線加入。各井其它壓裂配制統(tǒng)計

壓裂液：其它井號名稱數(shù)量(m3)備注涪頁HF-1凝膠基液2150除在線加入添加劑之外此時加入彭頁HF-1線性膠3400延頁平1清潔壓裂液636.1在線加入6壓裂準備涪頁HF-1井的原膠和彭頁HF-1井的線性膠預先6壓裂準備井號類型數(shù)量備注100目40/70目30/50目20/40目涪頁HF-1陶粒125t456t220t現(xiàn)場裝砂，人工吊裝加砂(100目)+立式砂罐加砂彭頁HF-1石英砂300t1415t現(xiàn)場裝砂，立式砂罐加砂延頁平1陶粒60m3310m320m3現(xiàn)場裝砂，砂罐車加砂支撐劑各井支撐劑準備統(tǒng)計

6壓裂準備井號類型數(shù)量備注100目40/70目30/50目6壓裂準備壓裂設(shè)備涪頁HF-1井動用了7臺2500型、10臺2000型壓裂車等設(shè)備彭頁HF-1井動用了8臺2500型、3臺2000型壓裂車等設(shè)備延頁平1井動用了6臺2000型、8臺1800型壓裂車等設(shè)備。壓裂施工主要設(shè)備統(tǒng)計6壓裂準備壓裂設(shè)備壓裂施工主要設(shè)備統(tǒng)計7壓裂施工井號作業(yè)次數(shù)泵送排量(m3/min)泵送壓力(MPa)備注涪頁HF-1110.8-1.5247.1-68.2前期出現(xiàn)橋塞未坐封、不能丟手，壓力高無法泵送橋塞，用連續(xù)油管補救射孔等問題。彭頁HF-1110.4-1.512.3-35.2各段順利延頁平161.0-1.918.8-32.2一次因井筒有沉砂橋塞無法泵送到位；各段實射2簇。橋塞及射孔橋塞及射孔作業(yè)統(tǒng)計7壓裂施工井號作業(yè)泵送排量泵送壓力備注涪頁HF-1110.7壓裂施工

壓裂施工統(tǒng)計表

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