国外水平井分段压裂技术发展现状与趋势

2002年以来,随着水平井的规模应用,国外许多公司开始尝试水平井分段压裂技术,经过近10年的发展,现已形成较为完善的适应不同完井条件的水平井分段压裂技术。主流的水平井分段压裂技术主要有水力喷射分段压裂技术、裸眼封隔器分段压裂技术和快钻桥塞分段压裂技术3类,其中裸眼封隔器分段压裂技术应用最为广泛。2007年开始,水平井分段压裂技术成为非常规油气开发的主体技术,开始在北美大规模应用。目前国外能够提供水平井分段压裂工具及技术服务的公司有30多家,这些公司主要通过自主研发、并购和引进等方式获取该项技术。未来,水平分段压裂技术的发展方向主要有4个,即:高导流能力压裂、段数倍增压裂、缝网压裂、随压甜点探测。     

水平井分段压裂技术探讨

越来越多的新投产低渗区块采用水平井进行开发,这些水平井大都需要进行压裂改造。水平井分段压裂技术的应用在保障油气田增储方面发挥巨大作用。     

水平井压裂工艺现状及发展趋势

水平井是薄、低渗透以及小储量边际油气藏开发的有效方式。对于渗透率极低、渗流阻力大、连通性差的油气藏,往往压开多条裂缝来增加油气渗流能力。水平井段跨度大,压裂时如何实现各段间的有效封隔,是保证水平井改造有效性需要考虑的重要方面。广泛调研了国内外水平井现有压裂工艺,对限流法、封隔器分段、封隔器＋滑套分段、水力喷射分段、不动管柱滑套式水力喷射分段压裂工艺的特点、适应性及关键问题进行了讨论,并列举了相关应用实例。针对不同的水平井完井情况,推荐了相适应的分段压裂改造工艺,对以后水平井压裂改造工艺的选择具有借鉴意义。     

水平井全通径分段压裂工艺的研究和应用

川西低渗致密气藏压裂施工中采用常规Y 341套管封隔器分段压裂,发现压裂液返排不够通畅,影响了返排及压裂改造效果。通过调研评价全通径压裂工艺技术,优选连续油管拖动底封分段压裂工艺、K 344封隔器分段压裂工艺进行现场试验。详细介绍了这两种工艺的原理、特点及现场试验情况,并对现场试验结果进行了分析,得出这两种工艺都可实现井内的全通径,保证了压裂液返排和天然气产出通畅,但连续油管拖动底封分段压裂工艺的喷砂射孔设计还须进一步优化,现场试验证明K 344封隔器分段压裂工艺在川西气田具有更好的适应性。     

水平井分段压裂工艺技术现状及展望

随着油气开发难度不断增加,如何更好地进行低渗透油田地开采是油气开发面临的重要难题,尤其是一些低渗透油田地开发。水平井分段压裂工艺技术是其中最重要的一种技术,本文主要分析了水平井分段压裂工艺技术现状以及这项技术未来发展的趋势,从而更好推进我国油田的开发。     

水平井分段压裂工艺技术现状及发展方向

大庆外围低渗透及特低渗透油气田的水平井开发取得较好效果,但其配套技术和工艺技术水平需进一步提高。通过分析大庆油田及国内外水平井分段压裂技术现状,总结国内外油田6大类水平井分段压裂主体工艺技术和1项水平井大型体积压裂技术的原理和特点,以及水平井"工厂化"作业模式。对比大庆油田与国内外水平井分段压裂主体技术的性能指标,找出压裂工艺种类少、施工规模有限等差距。分析大庆油田勘探开发对水平井压裂的技术需求,提出大庆油田水平井改造压裂技术将向多段数(15段以上)、大规模、高效率、低成本、高性价比的方向发展。     

水平井液体胶塞分段压裂工艺及应用

目前,在油田开发中存在一定数量的大段连续射孔、固井质量差、易套变的水平井,无法采用常规机械分段压裂工艺,存在卡管柱风险.水平井液体胶塞分段压裂技术是采用封堵顶段压裂底段,或封堵底段压裂顶段2种工艺管柱,通过注入液体胶塞剂至所需封堵层位,成胶后进行压裂.液体胶塞抗温60～100℃,承压40～50 MPa,无需填砂,成胶时间30～90 min内可调,破胶时间5～72 h可控.压裂封隔器耐压70 MPa,耐温90℃.该工艺在大庆油田现场试验5口井,工艺成功率100％,取得较好的压裂效果,具有很好的应用前景.     

水平井裸眼分段压裂工具

苏里格气田属地层岩性圈闭性低压、低孔、低渗气藏,采用常规开发方式开发效果不佳。针对苏里格气田压力下降快、砂体连通性差等特点,开发了水平井裸眼分段压裂工具。对裸眼完成的井,在预定井段悬挂裸眼封隔器、压力开启滑套、投球开启滑套等工具,实现压裂作业井段横向选择性分段隔离。根据压裂段数进行分段压裂,一趟管柱实现全井段的压裂作业,从而扩大渗流面积,沟通更多的含气砂体,实现高效开发的目的。介绍了相关配套工具与室内试验、现场试验及作业应用情况,逐渐实现了规模化应用。     

水平井裸眼分段压裂工具

苏里格气田属地层岩性圈闭性低压、低孔、低渗气藏,采用常规开发方式开发效果不佳。针对苏里格气田压力下降快、砂体连通性差等特点,开发了水平井裸眼分段压裂工具。对裸眼完成的井,在预定井段悬挂裸眼封隔器、压力开启滑套、投球开启滑套等工具,实现压裂作业井段横向选择性分段隔离。根据压裂段数进行分段压裂,一趟管柱实现全井段的压裂作业,从而扩大渗流面积,沟通更多的含气砂体,实现高效开发的目的。介绍了相关配套工具与室内试验、现场试验及作业应用情况,逐渐实现了规模化应用。     

水平井连续油管射孔分段压裂工艺

为提高梁8块低渗透储层的开发效果,在该区块沙四段部署了水平井梁8-平1井,对梁8-平1井进行井身轨迹和完井结构优化,应用了连续油管喷砂射孔及环空分段压裂工艺,提高了油藏的泄油面积.实施情况和应用效果表明,该井采用连续油管喷砂射孔、环空分段压裂工艺投产后,产能达到周围油井的5倍,井组控制储量得到有效开发,效果良好.连续油管喷砂射孔、分段压裂工艺实用性强,具有较好的应用前景.     

水平井压裂技术现状与展望

水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、避开障碍物和环境恶劣地带等优点,在石油工业的科研和实践中成了人们关注的焦点.对于钻遇在低渗透油气藏的水平井,由于渗透率低、渗流阻力大、连通性差,产量达不到经济开发要求,必然要面临增产改造的问题.水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同.为此阐述了国内外水平井技术发展概况、水平井压裂设计、水平井分段压裂工艺、水平井压裂存在的主要问题及水平井压裂技术发展趋势,为同类油藏的改造提供了参考.     

水平井压裂选井选层技术探讨

压裂水平井的开发效果和经济效益均优于压裂垂直井,横向裂缝水平井的生产效果好于纵向裂缝水平井,而水平井压裂选井选层是决定压裂效果的关键环节,成功的选井选层可提高压裂成功率和有效率,产生更高的经济效益。不同类型储层的压裂选井选层影响因素也不同,砂泥岩地层压裂的主要影响因素是储层物性、电性、含油气性和岩性,而碳酸盐岩地层压裂的主要影响因素是缝洞储集体的发育情况。探井和开发生产井的选井选层影响因素也不同,探井主要考虑地质静态参数．而开发生产井则侧重于生产动态数据。压裂选井选层人工智能系统能够根据目标区块已有的压裂数据,建立压裂效果的各类预测模型,运用这些模型实现对目标区块目的井（层）的压裂效果预测,从而达到智能化选井选层的目的。文中通过对地层不整合油藏、屋脊断块油藏、厚层底水块状油藏、缝洞型碳酸盐岩油藏及低渗透油气藏等不同类型油气藏水平井压裂选井选层影响因素的分析,提出各自的选井原则和思路,为不同类型油气藏水平井压裂选井选层提供了依据。     

水平井体积压裂技术研究与应用

水平井体积压裂技术是有效开发低渗致密油气藏的关键技术。在深层及超深层碳酸盐岩油藏、致密砂岩油气藏和页岩气等领域,持续开展了裂缝与起裂扩展规律描述方法、裂缝参数优化方法、射孔工艺参数优化、多尺度压裂工艺参数优化方法、分段压裂工具、低伤害压裂酸化工作液体系、压后同步破胶及返排优化、体积裂缝诊断及效果评估方法等研究工作。在调研水平井体积压裂技术研究与现场应用最新进展的基础上,形成了以压前储层综合评价、油藏数值模拟、体积压裂优化设计方法、高效压裂液酸液体系、分段压裂工具/裂缝监测与诊断、压后返排优化控制等为主要内容的储层改造技术链,经华北鄂尔多斯致密砂岩气藏、新疆塔河超深层油藏及四川盆地深层页岩气等试验及推广,效果显著,极大地提高了裂缝的有效改造体积和勘探开发效果。对国内类似油气藏的压裂改造和增储上产均具有重要的借鉴和指导意义。     

压裂后水平井产能预测新模型

应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,进行了数学推导,得出了压裂后水平井的产能计算新模型.该模型通用性强,不仅考虑了多条裂缝之间的相互干扰,而且还考虑了各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距以及裂缝平面与水平井筒之间的夹角对各条裂缝产量的影响.而以往研究中将裂缝按等缝长、等缝宽、等缝间距和等导流能力来计算压裂井产量,在压裂后水平井产能计算中含有偏差.     

水平井裸眼选择性分段压裂完井技术及工具

为了最大限度地提高苏里格气田低压、低渗透气藏的产量,开展了低渗透气藏水平井裸眼选择性分段压裂工艺技术的研究与应用,由于完井方式的不同、井身轨迹弯曲和井眼尺寸等因素的限制,使得裸眼水平井与直井以及套管固井水平井的选择性压裂完井管串有很大区别。据此介绍了利用油管作为完井和压裂管串一趟下入裸眼水平段中,不需要下套管固井、射孔等作业,实现裸眼水平段选择性分段压裂工艺技术,并详细介绍了这种技术的管串结构、工艺原理、技术特点、配套工具以及现场的应用情况。研究与现场应用表明,采用这种技术与其他低渗透气藏压裂增产技术相比,开发效果更好,投入成本更低,经济效益显著。     

水平井多井段压裂技术在大港油田的应用

介绍了大港油田水平井中10-73H井喷砂射孔不动管柱分段压裂的实施情况,讨论了设计原则、压裂材料性能要求、压裂参数设计情况和压裂施工情况,该井顺利压裂后取得了良好的增产效果,表明该压裂技术适用于大港油田低渗高压储层的压裂改造。     

水力喷射定向射孔与压裂联作技术在水平井压裂中的应用

传统的水平井施工是通过油管传输射孔和分段压裂来进行的，为简化其施工工序，降低成本，在长庆油田多口水平井中应用了水力喷射定向射孔与压裂联作技术。结果证明了该技术是水平井压裂工艺中比较安全、高效的一种工艺。与传统技术相比，该技术具有井下工具简单、工序少等特点，一趟钻具可以压裂2～3层，明显缩短了施工周期，降低了施工成本。     

X10—3水平井分段压裂优化技术研究

XIO-3水平井具有埋藏深、笼统全相位射开井段长、原油黏度高、水平井筒与油藏最大地应力方向不完全平行的特点。压裂改造时存在吸液孔数多、裂缝扭曲复杂、多裂缝发育、压裂液滤失严重、压裂液返排及生产时原油流动困难的问题。基于裂缝形态预测、储层地质精细划分、压裂水平井裂缝参数优选、投球分段压裂和施工压力预测等技术,形成了一套适合水平井长射孔段的低成本综合优化设计方法和分段压裂技术;通过采用大排量、高黏度前置液造缝,使用粉陶打磨孔眼和降滤失,优化压裂液性能,采用低密度支撑剂等手段,保证了施工的顺利实施。测试结果表明,压裂改造形成了4批次裂缝,产液量从压前抽汲9．7m^3·d^-1。变为自喷产液量20m^3·d^-1,获得了良好的增产效果。     

水平井整体压裂软件开发与应用

目前的水平井压裂仅立足于单井,没有考虑注水和井网的影响,仅仅以提高水平井单井压裂的产能为目的,具有很大的局限性。以提高整个区块的采收率为目标,以整个油藏为研究对象,建立了水平井整体压裂理论模型,充分考虑水平井、直井联合布井的情况,设计了多种水平井、直井联合布井井网,开发了一套水平井整体压裂优化设计软件。在优选水平井整体压裂井网基础上,考虑不同的水平段长度,对裂缝条数、裂缝长度、导流能力、裂缝间距、裂缝不对称分布等参数进行了设计,得到了最佳的裂缝参数,并预测了压裂水平井的生产动态（日产量、累积产量、含水率、采出程度等）。该方法和软件对提高油田水平井整体压裂效果具有一定的指导意义。     

水平井投球分段压裂技术及现场应用

水平井的压裂改造技术是当前国内外研究的热点和难点之一,目前基本采用井下工具进行分段压裂,工艺复杂,可靠性较差,在已大段射孔的水平井中无法应用.针对已大段射孔、无法下井下工具的水平井,提出了水平井投球分段压裂技术.采用系统优化设计方法,在裂缝类型预测、储层地质精细划分、裂缝参数优化、压裂材料优选、投球批次及数量优化和施工压力预测等技术基础上形成了投球分段压裂整体技术,不需要特殊的井下工具.通过西柳10平1和西柳10平3井两口水平井的现场实施,该技术分段准确,增产效果显著.现场试验表明水平井投球分段工艺简单、可靠,是一种值得推广的技术.