2500型超高压页岩气压裂车开发研究

我国页岩气多分布在山区,不仅埋藏深、岩石抗张强度大,而且井场道路复杂、施工场地有限,所需开采压力、排量、时间均高于美国页岩气开采的技术要求,对压裂车的单机功率、压力、排量、通过性、自动化水平及可靠性有着更高的要求。针对国内页岩气压裂工艺的特点,分析了超高压页岩气压裂车开发需解决的技术难点,从2500型超高压页岩气压裂车的技术参数、结构特点、先进性及试验情况进行了研究,为解决我国页岩气开采对压裂车大功率、超高压、大排量和智能化的要求提供了技术支持。性能测试结果表明,2500型超高压页岩气压裂车设计合理,各项性能完全满足我国页岩气压裂开采要求。     

适合中国大型页岩气压裂成套装备的解决方案

针对中国页岩气勘探开发的特点,通过对北美大型页岩气压裂成套装备和中国页岩气储藏地理条件的分析研究,提出了适合中国大型页岩气压裂成套装备的连续作业解决方案。该方案包括连续管作业系统、连续供液系统、连续输砂系统、混砂系统、高压注入系统、返排液处理系统和智能控制与数据处理系统。该套装备具有如下功能和作用:可在有限井场空间实现大规模压裂作业,减少了现场工作人员;车载化和轻量化设计解决了设备在页岩气储藏地区狭窄崎岖道路上的行驶问题;连续配液和连续加砂系统实现了大规模作业的连续性,并提高了作业效率和安全性,压裂基液在线式混配既节约又环保;混砂车不仅可以实现大排量,而且可以实现纤维添加和脉冲间歇加砂;压裂返排液处理系统实现了水资源的节约和有效利用,也实现了达标排放,节能环保;智能控制与数据处理系统不仅可远程控制现场设备作业,还可进行现场数据的采集、处理和远程传输,保证作业的安全性和稳定性。     

电驱压裂设备在页岩气储层改造中的应用

压裂设备是页岩气藏储层改造的核心装备,随着国内页岩气勘探开发向深层进军,压裂工艺技术的发展对相关装备提出了更高的要求,而电力驱动则是压裂设备技术发展的重要方向。为此,调研了国内外电驱压裂设备的技术进展,指出大功率变频系统是决定其性能的一项关键技术,在分析该技术应用于电驱压裂设备适应性的基础上,结合2500型电驱压裂车在四川盆地威远地区实施页岩气储层改造压裂作业情况,对比分析了电力驱动压裂设备与柴油驱动压裂设备的相关经济技术指标。研究结果表明:①较之于相同功率的柴油动力压裂车,电驱压裂车可以实现功率全覆盖和输出排量的连续调节,能更好地满足压裂工艺对泵送排量精确控制的作业要求,同时还可以节省动力费用约68%、节约设备购置成本10%～20%;②较之于橇装设备,电驱压裂车具有更好的移运性能,适合在黄土沟壑、丘陵山地等道路条件较差的压裂井场推广应用。进而提出建议:下一步将提高单机功率密度作为电驱压裂设备的发展方向,同时加大高压大功率半导体器件的基础研究,提前做好页岩气平台建设的用电需求规划,以更好地发挥电驱设备的作业成本优势。     

可推广的绿色开采综合技术

<正>页岩气既是常规天然气潜在替代资源,也是清洁环保能源。页岩气的勘探开发中水平井分段压裂施工设备多、用液多、砂量多、井场储液罐多、施工时间长,常规的施工组织模式已不能满足生产提速、降本增效的需求,因此需要探索实践提高时效、减少井场占地、加快施工速度、缩短投产周期、降低施工成本的页岩气压裂"工厂     

行业要闻

页岩气开发新标准出台 近日,石油勘探开发研究院制定了页岩气采气工程方案编制规范、水平井多级分段压裂设计规范、页岩气水平井完井设计要求等3项二级企业标准。该标准涵盖了页岩气开发的重要流程,在页岩气开发的标准化、流程化、规范化道路上向前迈进了一步。     

微博

页岩气发展的重要支持在于解决环境问题 林伯强：页岩气开发能引发一系环境问题,包括页岩气钻井、水力压裂、井场建设等方面存在噪声污染。提到页岩气开采可能产生的种种环境问题,并不是对我国发展页岩气的否定。恰恰相反,认识这些问题并对其有效解决,才是对我国页岩气发展的重要支持。     

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页岩气发展的重要支持在于解决环境问题林伯强:页岩气开发能引发一系环境问题,包括页岩气钻井、水力压裂、井场建设等方面存在噪声污染。提到页岩气开采可能产生的种种环境问题,并不是对我国发展页岩气的否定。恰恰相反,认识这些问题并对其有效解决,才是对我国页岩气发展的重要支持。     

深层页岩气压裂滑溜水技术研究与应用

为满足深层页岩气地层特征对大型压裂施工使用滑溜水的造缝、耐温、减阻性能技术要求,通过改进聚合物分子结构以提高减阻剂的减阻性能,同时引入刚性基团提高减阻剂的耐温性能,采用两步法合成出耐高温、高减阻率的减阻剂,以及配套配伍性好的黏土稳定剂和助排剂,形成了深层页岩气压裂滑溜水技术。该滑溜水在丁山构造深层页岩气压裂进行了现场应用,地层垂深(TVD)4 095.46 m,最高温度达143℃,现场减阻率达到82%,单段携砂量最高达到83 m~3,解决了深层页岩气耐温造缝及携砂难题,满足了深层页岩气压裂需求。     

页岩气水平井压裂安全环保问题及对策

近年来,中国页岩气发展迅猛,先后建成了一批国家级页岩气示范区,页岩气年产量已突破100亿m3,在一定程度上缓解了天然气供需紧张的局面。然而,大规模的页岩气开发给安全和环保带来了巨大的压力和挑战,诸如在设备搬迁、分段射孔与水力压裂、水资源消耗、地层水污染、噪音、放射性物质污染等方面均给自然环境、人员健康、公众生存权益造成了一系列的影响。中国石油、中国石化两大石油公司参照试气行业相关规范与标准,结合页岩气开发实际情况,通过优化井场选址、压裂返排液处理技术攻关及配置装备的应用、压裂液重复循环利用、配套压裂技术的探索和攻关等措施来减轻页岩气开发生产过程中的安全环保压力,使得页岩气真正成为一种清洁环保的能源,推动经济的发展。     

页岩气“井工厂”开发关键技术

为了提高页岩气的开发效率,降低开发成本,减少对环境的影响,一个井场钻多口井进行批量化作业的"井工厂"开发模式在北美应用越来越广泛。为此,在国内外文献调研的基础上,分析了"井工厂"开发的特点及现状;介绍了主要的关键技术,包括井场部署、井组优化设计、可移动钻机、批量化作业、井眼轨迹控制、同步压裂、微地震监测、钻井液循环利用和压裂液回收利用。这些关键技术的应用对我国页岩气高效开发具有一定的借鉴意义。     

大规模增产作业中液体的回用技术探讨

针对页岩气、致密气等非常规气藏体积压裂过程中存在的配液用水缺乏、压裂返排液处理困难、环境污染风险大等问题,探讨了大规模增产作业中的液体回用技术。大规模增产作业对水资源的需求量大,井场用水供需矛盾突出,且产生的压裂返排液量大,面临的环境形势严峻,制约了非常规气藏的开发。压裂返排液的组成复杂,其成分主要取决于压裂液配液水质、压裂液化学组成、储层地质化学、地层水等,影响其回用时的压裂液性能,需针对性地进行处理。大规模增产作业中的液体回用技术主要是通过杀菌、沉降除机械杂质、化学沉淀除高价金属离子、补充损失的添加剂等措施使压裂返排液的性能满足再次施工要求。该技术在四川盆地须家河致密气储层及侏罗系致密油储层中得到了广泛应用,返排液回收后的利用率达95%,节约了水资源,实现了循环经济。     

北美页岩气开发的关键技术

为了解决中国页岩气资源经济有效开发问题,依据北美地区页岩油气藏开发案例进行了类比分析,总结了成功开发页岩气的关键技术和油藏管理方法。研究结果表明:页岩油气富集的"甜点区"识别、长水平段水平井钻井、分段清水压裂以及微地震监测是页岩气藏开发的支撑技术;重视压裂液水资源管理和采用同井场多井的水平井钻井技术有利于降低开发成本;中国页岩气储层具有非均质性强的特点,应有针对性地进行储层表征研究。     

页岩气水平井工厂化作业造价确定与控制对策

中国页岩气开发即将进入“工厂化”作业时代,但现行钻井、压裂工程计价方法与“工厂化”作业模式不匹配,造价方法与管理水平相脱节,不利于进行合理的项目评价和投资决策。为此,从工程造价的角度分析了页岩气水平井“工厂化”作业的6个优点：减少井场占地、缩短建井周期、循环利用钻井液、提高压裂设备利用率、重复利用水资源、提高压裂设备配件材料利用率。进而提出了适应“工厂化”作业模式下的钻井、压裂计价方法：钻井作业按钻机类型以“量价分离”的形式分开次计费,压裂作业按不同阶段设备工作时间和相应台时费单价计费。同时针对“工厂化”作业对当前钻井系统工程造价管理工作所提出的挑战,指出了控制页岩气水平井工程造价的5项对策和措施：加快页岩气水平井“工厂化”作业示范区建设、持续开展技术攻关、优化钻井工艺技术、科学制订计价标准和计价规则、优化井组部署。     

页岩气压裂“工厂化”模式

<正>页岩气的勘探开发离不开水平井分段压裂技术,水平井分段压裂技术目前都采用大规模的缝网体积压裂工艺技术,其压裂施工特点是"四多一长":设备多、用液多、砂量多、井场储液罐多、施工时间长。以往常规井的施工组织模式已经不能满足现场生产提速、降本增效的需     

YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车的研制

为了更好地开发中国的页岩气资源,根据中国页岩气藏分布区域和页岩气压裂施工的特点,研制了一种以涡轮发动机为动力源的YLC3360-140型页岩气专用涡轮压裂车(4500型压裂车)。通过选型涡轮发动机,设计了与之匹配的高速减速箱、五缸柱塞泵、控制系统和液压系统,实现了涡轮发动机在中国油田压裂设备上的首次应用。在四川珙县的页岩气压裂施工作业中,涡轮压裂车的最大水功率为2 607 kW,压裂泵最大流量为1. 9 m~3/min,最大压力为87. 5 MPa。现场应用结果表明,与传统压裂设备相比,以涡轮发动机为动力源的压裂设备在单机功率密度、道路通过性、节能减排和操控方便性等方面优势明显,具有较高的推广价值。     

页岩气水平井大型压裂设备配套及应用

为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要,根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置,并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备,满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业,为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验,增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发,目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离,需要加以完善。     

CSGT-480连续混配车使用要点和性能提升方法

随着近年来压裂施工工艺变化,单次注入地层的液量越来越大,单层上千方,单井几万方液体规模的施工已屡见不鲜,按传统的配液方式配置压裂液需要大量的液罐和消耗很长的配液时间,加上井场场地的限制,在一定程度上影响了施工进度,降低了作业效率。随着页岩气工厂化压裂施工的开展,连续混配、即配即注工艺变得十分必要,连续混配车就是满足该工艺的一种装备。文章通过分析连续混配车在使用中遇到的问题,提出连续混配车使用注意事项和性能提升方法。     

深层长水平段页岩气井趾端压裂滑套的研制

为打破国外公司的技术垄断、解决国内深层长水平段页岩气井第一段储层改造面临的技术难题,在明确应用环境及施工要求的基础上,开展了结构设计、室内试验与评价、配套固井工艺研究,研制出了一种能够满足高温、高压固井及大排量压裂施工要求的趾端压裂滑套,并在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区内的长宁H7-5井开展了现场试验。结果表明:(1)自主研发的趾端压裂滑套通过井口打压的方式打开,形成第一段压裂或泵送通道,可替代连续油管第一段射孔作业;(2)趾端压裂滑套采用内表面特殊涂层设计、内滑套上行开启结构以及压裂喷砂孔暂堵设计,可提高滑套在固井环境中的适应能力、降低固井水泥对滑套正常开启的影响;(3)趾端压裂滑套采用破裂盘破裂开启滑套的方式,可提高滑套的开启精度,保证在高温、高压条件下工具能够精确开启。结论认为,所研制的趾端压裂滑套现场工艺操作简单,工具性能稳定、可靠,开启精度高,各项指标均达到了页岩气水平井固井、压裂设计和施工的要求,提高了施工作业的效率,降低了作业的风险和成本,在深层长水平段页岩气井第一段储层改造中具有较好的推广应用前景,对于深层页岩气藏实现效益开发具有重要的现实意义。     

长宁-威远地区页岩气压裂返排液处理技术与应用

针对长宁-威远地区页岩气开发存在的压裂返排液无害化处理难、现场施工配液用水缺乏等问题,分析了该地区页岩气压裂返排液的主要成分,明确了细菌、悬浮物以及高价金属离子的浓度是影响压裂返排液回用的主要因素。通过杀菌剂灭菌、絮凝沉降悬浮物、化学沉淀高价金属离子以及过滤絮体和沉淀等措施,开发出了适合长宁-威远地区页岩气压裂返排液回用的处理方法及处理工艺单元化的撬装处理装置,并在W204井区集气站进行了成功应用。处理后的压裂返排液清澈透明,水质满足行业标准要求,并成功回用于W204H4平台施工,施工性能稳定,实现了节能减排。     

页岩气压裂用可溶性桥塞研制及性能评价

可溶性桥塞是页岩气水平井分段压裂领域的一项前沿技术,根据页岩气水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂工艺技术原理,设计了可溶性桥塞结构,并对其关键部件性能进行了测试,获取了卡瓦锚定力、胶筒密封级别及丢手环螺纹剪切值等关键参数。为了验证自主研发的可溶性桥塞整体性能,开展了桥塞坐封丢手性能、高温承压密封性能及溶解性能测试,测试结果表明,桥塞丢手方式设计合理,高温承压密封性能稳定,溶解性能良好,能够满足现场压裂施工及后期测试对井筒条件的要求。