国内外页岩气水平井分段压裂工具发展现状与趋势

页岩气作为典型的非常规油气藏资源,具有低孔隙度、极低基质渗透率等特征,实施水平井分段压裂改造已成为实现页岩气藏高效开发的关键技术。国外北美地区页岩气开发已实现商业化,并形成了一系列以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂技术及配套工具。国内页岩气开发工艺和自主工具研制均取得了很大的进步。通过调研桥塞/球座+分簇射孔联作、套管固井滑套等页岩气水平井分段压裂技术,介绍了复合桥塞、可溶性桥塞、OptiPort、FracPoint等不同工具的工作原理及结构组成,简述了不同工具的国内外应用现状,对比分析了不同工具的性能特点,指出可钻式复合桥塞系列化研究、可溶性工具的技术攻关及无线智能滑套工具的先导性研究为今后研究的重点攻关方向。     

无限级压裂固井滑套及关闭工具的研制

分段压裂技术已成为低渗致密油气藏提高产量的有效技术手段,尤其是液压式分段压裂技术能实现无限级层段压裂施工改造,改造后可保持原套管通径。为了解决现有固井滑套只能采用液压开启,后期无法关闭,且现有的关闭工具不具备强制脱手功能而无法满足油气藏安全开发的技术问题,研制了无限级压裂固井滑套及其配套的关闭工具,并对固井滑套和关闭工具的关键部件进行了有限元分析,验证了工具结构的合理性。测试结果表明,该固井滑套可承受60 MPa压差,液压开启压力约为16 MPa,结构简单,性能可靠;关闭工具在不低于1 MPa的压差下开关块完全突出,可有效进行固井滑套的关闭动作,其强制脱手拉力约为4 kN。研制的无限级压裂固井滑套可实现液控开启和机械关闭,关闭工具具备强制脱手功能,可有效避免在固井滑套关闭过程中因拉力过大造成的连续管拉断风险。     

新型等通径键槽式滑套压裂技术

为解决常规投球式滑套压裂后不能实现全通径、后期储层改造困难的难题,研制了一种新型等通径键槽式滑套分段压裂技术,该技术主要由键槽式滑套和配套的专用打开工具组成,通过逐级投入专用打开工具打开滑套进行压裂施工,压裂结束后专用打开工具可返排出井口或在井内溶解,无需下钻即可实现管柱内的全通径,节省了施工时间和成本。地面实验和模拟入井试验结果表明,打开工具可顺利通过并打开滑套,工具的各项技术指标均满足设计要求,达到了现场应用条件,具有较好的适用性和应用前景,可为非常规油气藏的降本增效开发提供技术支撑。     

中国石油非常规关键技术获重大突破

2012年12月24日从中国石油勘探与生产分公司获悉,针对致密油气和页岩气等非常规领域开展的油气藏储层改造技术重大现场攻关试验取得重大突破。"十二五"开局以来,在顶层设计指导下,各攻关单位在"十一五"低渗透油气藏储层改造技术成果的基础上,基本掌握复合桥塞多段压裂技术、套管滑套多层压裂技术、连续油管喷砂射孔多层压裂技术、封隔器滑套多层多段压裂技术、体积压裂设计和实时监     

封隔器滑套分段压裂关键工具研制及应用

根据低渗透油气藏体积改造工艺提出的大排量、高液量、高砂量、形成复杂缝网的技术要求,开展了裸眼封隔器滑套分段压裂技术配套关键工具的研制与试验工作。开发了耐高压复合式封隔器和新型可分解压裂球2种关键工具。复合式封隔器整体结构更紧凑,通径更大,裸眼适应性更好。与传统复合材料球相比,新型可分解球具有承压指标高、可自行分解无需回收等优点。与吉林油田合作在莫里青致密油藏开展压裂工具的现场试验工作。试验中完井管柱下入顺利,封隔器坐封动作正常,可分解球入座、起压、承压正常,压裂施工参数达到设计要求,压裂液返排时无残留物。现场试验结果表明,压裂工具完全满足非常规油气藏体积改造工艺的技术要求。     

机械或液压触发无限级分段压裂滑套研制

研制了一种机械或液压触发无限级分段压裂滑套。改进现有压裂滑套的结构,设计弹性套、可变径球座,使用同一尺寸的低密度压裂球能够全通径开启若干级滑套,降低压裂后管柱的摩阻,实现储层的精细化改造,并且提供后期修井作业的无障碍通道。对弹性套、可变径球座、弹簧等零件进行理论力学分析和有限元仿真分析,均能满足要求。在室内试验,通过机械驱动过球试验,验证了滑套动作的完整性; 通过混砂压裂液开启滑套试验,得到滑套开启的最小排量为80 m³/h,该值与理论计算值相符。研制的分段压裂滑套及其配套工艺管柱可进行无限级分段压裂作业,为海上低渗和陆上非常规油气藏的精细化压裂增产改造提供技术支持。     

可钻式复合桥塞多层段压裂技术的现场应用

国内正逐渐开始对致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规油气藏进行勘探开发,针对这类非常规油气藏,多层段压裂改造是提高单井产量的必要手段.可钻式复合桥塞多层段压裂技术作为目前国内外进行页岩气藏等非常规油气藏开发使用的主体储层改造技术,该技术具有不受分段压裂层数限制、工具管柱简单、不易造成砂卡、解除封堵快捷、桥塞钻铣完后保证了井筒的畅通便于后续工艺管柱的下入等诸多的优点,文章从压裂工艺原理、技术关键和现场应用等几方面进行了分析.该技术在现场的成功应用取得了显著的增产效果,同时也为国内非常规油气藏的多层压裂改造提供了新的技术支撑及开发思路.     

连续管无限级滑套分段压裂技术在苏里格的应用

为了解决苏里格地区油井压裂后续改造中存在的一些问题,引进了连续管无限级滑套分段压裂技术。该技术通过无限级滑套和套管一起固井,然后下入连续管井下工具组合逐个打开无限级滑套进行压裂。该技术在苏里格区块进行了一口井10层的加砂压裂,该井作业时间约15h,有8个滑套都顺利打开,当超压滑套不能打开时,及时进行了喷砂射孔,顺利完成了10层的主压裂,压裂过程中封隔器均坐封稳定可靠,解封顺利,出现砂堵不能解封时,第一时间建立起正循环解除了砂堵。连续管无限级滑套分段压裂技术的成功实施为我国非常规油气藏的压裂改造提供了一种新的解决方法。     

无限级套管滑套多层压裂技术研究

油气资源正逐步成为未来油气产业发展的重点。随着勘探工作的逐步深入和勘探技术的不断发展,我国对低品位、难开采油气资源的动用程度逐年提高,对储层改造提出了新的挑战,套管滑套多层压裂技术则为油气田增产增效提供了新思路。本文从我国油气田开发压裂现状出发,针对当前压裂技术成本高、作业周期长、增产效果不明显等局限性进一步优化设计,引进了无限级套管滑套多层压裂技术,阐述了该技术的设计思路及配套工具的原理、结构,并以苏里格地区苏76-5-2H井为研究对象进行室内及现场试验分析,得出该工艺具有固完井压裂一体化管柱、全通径、无限级压裂等优点,提高了施工作业效率,是一种先进、安全、高效的多层压裂工艺技术,为我国致密油气田多层多段压裂技术探索提供了新的技术手段。     

水平井分段压裂工具技术现状与展望

目前,水平井分段压裂技术是通过地层改造,提高低渗、低压及低丰度等非常规油气藏采收率的主要技术.为了促进我国水平井压裂工具的研制及应用技术进步,介绍了国内外的水平井套管(环空)压裂工具和油管压裂工具的结构、工作原理、应用现状及优缺点,指出了我国水平井分段压裂技术的发展方向,即研制井下可溶压裂工具、发展井下智能化识别与控制...     

非常规气藏增产改造与监测技术实践

非常规油气藏必须经过增产改造方能投入有效开发,但目前却存在增产改造范围有限、封隔难度大、改造针对性不强等技术瓶颈。为此,针对这些技术难题,四川油气田通过持续技术攻关和对引进技术的消化吸收,初步形成了适应不同类型非常规油气藏储层的增产技术系列,即：①非常规储层机械分层（分段）改造技术系列;②水平井分段改造技术系列;③页岩气藏体积压裂技术;④非常规储层增产改造裂缝监测技术。这些新技术有效地解决了制约非常规油气藏增产改造的技术难题,取得了良好的应用效果,为国内非常规油气藏增产改造提供了强有力的技术支撑。     

吉林油田致密油水平井优快钻井完井技术

吉林油田致密油水平井钻井成本高、钻井周期长、机械钻速慢,井眼易失稳,且摩阻和扭矩大、套管下入困难,针对这些问题,开展了二开长水平段水平井优快钻井完井技术研究.为了从设计源头降低钻井成本、缩短钻井周期,将前期采用的三开小井眼井身结构简化为浅下表层套管的二开井身结构,节省了一个开次的中完时间;同时,研究形成了以井眼轨道优化...     

吉木萨尔页岩油藏超长水平井水平段长度界限研究

页岩油气开发实践表明,较长的水平段有利于提高单井控制储量与经济效益。与美国相比,中国页岩油气埋藏深度相当,但水平井的水平段长度差距较大。优化钻井技术、提高水平井水平段长度已成为现阶段中国非常规油气藏水平井钻井技术难题之一。以吉木萨尔页岩油藏超长水平井为例,分析了制约水平段长度的关键因素,包括额定泵压、钻井液安全密度窗口、钻柱和套管屈曲等,推导了水平井管柱摩阻-扭矩计算模型。基于吉木萨尔页岩油藏JHW00421井地质条件和现有钻井设备工艺参数,优化了井眼轨迹与钻具组合,研究了避免钻柱与套管屈曲的技术条件,制订了水平段长度为3 500 m的钻井技术方案,该井最终完钻井深为5 830 m,水平段长度为3 100 m,达到钻井方案设计要求。该项技术为页岩油藏超长水平井的实施提供了技术参考。     

中国致密砂岩气藏勘探开发关键工程技术现状与展望

中国致密砂岩气藏具有低孔低渗、裂缝发育、局部超低含水饱和度、高毛管压力、地层压力异常、高损害潜力等工程地质特征。经过10多年持续攻关，已经形成了裂缝性致密砂岩气藏保护屏蔽暂堵技术系列、气体钻井及全过程欠平衡完井保护技术系列，成功试验了CO2泡沫压裂液体系、N2增能压裂液体系和低摩阻高黏度瓜胶有机硼冻胶压裂液大排量套管注入的大型压裂工艺。实践证明，贯彻储集层保护与改造并举的方针，实现全过程储集层保护是致密砂岩气藏及时发现、准确评价和经济开发的重要保证。建议加强致密砂岩岩石物理学基础研究，重视水平井及特殊工艺井的钻井及完井储集层保护配套技术应用，大力提高增产改造技术的适应性，形成针对不同类型致密砂岩气藏的配套技术系列。参42     

非常规油气勘探、评价和开发新方法

非常规油气资源丰富,商业开采潜力大,北美页岩油气已经实现工业化和商业化成功开采.因不同于常规储层的低孔、低渗等特征,非常规储层的勘探、评价和开发需要一套新的技术和方法.在对北美已经商业化生产的Eagle Ford,Marcellus和Hawkville等区块的页岩勘探、评价和开发技术调研的基础上,总结出一套针对非常规油气勘探、评价及开发的方法.首先通过二维和三维地震技术以及试验井勘探,识别盆地形态和边界、储层厚度和面积;其次通过岩心数据对测井曲线进行校正,获取包含测井资料、岩石物理分析成果和“七性关系”处理的测井解释综合成果图,并结合地震识别技术,对有利储层及“甜点”区分布进行预测;最后,应用地质导向技术,引导水平井钻井在相对高品质储层中持续安全稳定的进行,并结合三维地震技术,针对不同地质储层情况设计不同的压裂增产方案,达到有效增产效果.这些新方法的成功探索,能为中国致密油气、页岩油气及煤层气的勘探、评价和开发提供参考.     

非常规油气致密储层微观孔喉结构表征新技术及意义

非常规油气致密储集体以纳米、微米孔喉为主,微观孔喉结构特征是决定其低孔低渗的主要因素,也是建立非常规油气储层评价标准,揭示油气形成因素、富集规律等基本地质特征的基础。目前,非常规油气致密储层微观孔喉表征技术主要利用了纳米材料科学、物理化学以及分析化学等学科研究方法,通过二维场发射扫描电镜等图像直接观测、气体吸附等间接数值测定以及X-CT三维数值重构模拟孔隙结构三类技术方法,在孔喉大小、形态、分布、三维连通性等方面取得了初步进展,提高了纳米级微观孔喉结构的表征精度。但孔喉结构特征表征技术仍在测试原理、多类型数据融合、多技术手段联合与实验前处理、多尺度特征表征等方面值得进一步探索,该研究也将为准确评价有利致密储层发育区、致密油气等非常规油气甜点区提供依据。     

中国储层地质模型30年

储层地质模型是表征地质体规模、储层建筑结构与流体分布特征的综合体，是地质研究的最终成果和数值模拟的基础数据体。回顾并总结了中国储层地质建模30年来的发展历程与阶段、地质模型的类型划分与主要特点以及中国储层地质建模技术的主要进展。前20年，在引进、吸收国外建模理念和技术的基础上，形成了中国储层地质模型的基本框架、流程和步骤；建立了扇三角洲、辫状河等储层原型地质知识库，开展了河流相储层分级构型研究，推动了定量地质学的发展；分构造背景和储层类型建立模型，在随机模拟方法和技术上取得突破。近10年来，建模手段日趋丰富，方法不断进步，同时随着开发阶段和开发对象的深刻变革产生了3个方面的重大变化：①非常规储层开发逐渐受到重视，针对非常规储层的地质建模技术得到了大力发展与广泛应用；②许多油田进入中-高含水期或开发后期，针对老油田的储层表征与建模技术不断深化；③随着天然气工业的快速发展，形成了一套针对天然气开发需求的油藏描述与地质建模技术。     

中国石化油藏地球物理技术进展与探讨

油藏地球物理技术被认为代表了21世纪地球物理技术的发展方向,与丰富的油藏生产动态资料信息联合,提高了地球物理对油藏描述的精度,对于提高油藏的储量动用程度和提高采收率具有重要的意义。我国油气地质构造条件复杂,岩性油气藏、深层超深层、深水及非常规油气勘探开发是当前及未来一个时期内的主要勘探开发方向。针对我国油气藏特点和老油田提高采收率的需求,总结了中石化近年来油藏地球物理技术研究的主要成果,包括以多尺度资料联合高精度成像、储层反演和油藏建模为核心的油藏描述技术,以油气藏流体监测为主的动态监测及分析技术,以随钻、微地震为主的工程优化技术。讨论了技术的发展方向,注重挖掘油田开发信息,井、震、动、模等一体化联合和大数据以及人工智能应用,攻关井中地震技术,研发解释、建模油藏工程一体化应用平台,发展随钻地震、微地震及动态监测技术,推动油藏地球物理技术的发展。     

国外致密气藏钻完井技术现状与启示

目前非常规气藏尤其是致密气藏的开发在国内外受到普遍关注,国外在致密气藏钻井、完井、压裂等方面形成一系列配套技术,其成功的开发实践将为中国致密气藏开采提供宝贵的经验。在系统调研并分析国外致密气藏钻完井及配套技术的基础上,借鉴国外致密气藏的开发经验,得出以下几点启示:一是综合应用小井眼、快速钻井等技术降低成本,减小费用;二是储层及环境保护须贯穿致密气藏钻完井过程的始终;三是水平井、多分支井技术有助于提高油藏接触面积,提高单井产量及采收率;四是气藏描述技术有助于研发有针对性的钻完井技术。上述分析研究结论将对中国致密气藏钻完井技术起到有效地推动作用。