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。     

大型压裂施工装备优化配套

为满足大排量、大液量压裂施工的要求,对油田现有压裂装备进行了优化配套组合,并对多级供液体系、地面高低压流程的优化配置以及施工数据采集系统进行技术对接,实施多车组联合作业施工,使多套压裂机组实现了集中控制。大型压裂装备经优化配套后,在安深1井进行了页岩气大型压裂施工。累计泵入时间220 min,总入井液量2 271.93 m3,施工排量9.00～10.73 m3/min,平均排量10.33 m3/min,累计加砂75.21 m3,施工压力41.4～54.1 MPa。施工取得圆满成功,各项技术指标达到设计要求。     

大型压裂施工装备的配置与连接

由于我国还没有针对大型压裂施工制定装备配置与连接规范,各工程服务商大多根据自身条件进行配置,无法达到经济安全作业要求。为此,在分析国内外大型压裂施工现状的基础上,结合国内外在非常规油气开发过程中所取得的经验以及国产压裂装备研制和台架试验中所取得的研究成果,从主体装备的选择与配置、施工参数的选择、配液与供砂以及地面高低压管汇的连接等方面,提出我国大型压裂装备施工配置方案以及地面管汇系统连接要求。     

大型压裂现场配套技术

为满足大排量、大液量、大规模压裂施工要求,对油田现有压裂装备进行优化配套组合,并对多级供液体系、地面高低压流程的优化配置以及施工数据采集系统进行技术对接,实现和对外车组(哈里伯顿、西部钻探)联合作业施工。大型压裂装备经优化配套后,在鸭5-1H井大型压裂施工,施工取得圆满成功,各项技术指标达到设计要求。     

2000型海洋压裂橇组的研制

针对在役的海洋压裂设备存在的机组配套不完善、单机水功率低、自动化程度低等问题,研制了2000型海洋压裂橇组。该橇组是通过开发大功率压裂泵橇、大排量的混砂橇和配酸橇而研发的,并通过网络控制系统将机组所有设备集中控制,同时提供配套齐全的辅助设备,使整套机组既能满足酸化作业要求又能满足压裂作业要求。塘沽4井次的酸化和压裂施工作业表明,机组的设计满足海洋酸化和压裂施工工艺要求,达到了海洋施工作业安全和环保要求。     

川东北元坝区块大型酸压工艺地面配套技术

大型酸压工艺已成为川东北元坝气田增储上产的核心手段，但现场应用存在工艺过程复杂、设备稳定性要求高、施工成本高、配液质量及时效低、供酸难度大、安全风险高等一系列难题。为此，通过地面流程系统整体设计、供配液设备研发和改良、现场施工质量安全保障等方面的研究以及室内攻关和现场应用，集成了系统科学的地面流程设计、高强度工况设备精细保障、地面安全集中控制等技术，可以有效解决地面施工高强度作业、高井口压力作业带来的高安全风险问题；另外，包括了高效的配酸技术、稳定的供液技术及先进的混注技术，与传统配套技术比较，施工时效和成本得到最大程度的优化，在经济性上具有十分明显的优势。所形成的这套适用于元坝区块大型酸压改造的地面配套工艺技术，提高了该区块产能建设时效性和经济性。     

压裂配液、供液工艺技术的改进与应用

常规压裂地面配液、供液工艺技术大多采用先配液、大罐储存,再进行压裂施工的模式进行,但随着非常规油气藏勘探开发的深入,压裂施工的规模不断加大,常规压裂地面配、供液工艺技术难以满足大型压裂的需求。针对这一问题,对大型压裂地面配液、供液工艺技术进行了深入研究,提出了现场配液、多级供液、多体系相互无缝切换的压裂施工配、供液技术,采用该技术在河南油田泌页HF1井和洛伊盆地屯1井进行了现场应用,压裂取得圆满成功,为大型非常规压裂施工提供了技术支撑。     

ZYT5230TGY型供液车的研制

针对现有供酸设备不能满足大型酸化压裂作业的要求,研制开发了大排量并带液添功能的ZYT5230TGY型供液车。采用全液压控制,供酸系统及液添系统集中控制。整机排量大,压力高,可供多台压裂车施工作业。安装了多个流量检测装置,可对供酸系统和液添系统进行流量监测,为压裂作业提供准确的参数。同时具有外部通讯接口,可与仪表车进行通讯。     

非常规水平井压裂地面施工配套技术

非常规油气储层增储增产主要是通过大排量、大液量和大砂量的水平井多级分段压裂改造技术来实现的,常规单套压裂机组及供配液方式已远远不能满足其压裂施工工艺要求。为此,在优化多套压裂机组配套时,采用2套混砂车同时在线施工并整合数据采集及实时施工曲线,实现多机组集中控制、数据采集和远传监控,同时完善多级供液和不同压裂液体系的连续混配工艺技术,实现了多种压裂液体系连续无缝切换的非常规水平井压裂施工。在泌页HF1井15段压裂施工中,累计完成压裂液配制23 000 m3,最高配液量3 705 m3/d,实际入井液量22 129 m3,最高排量14.7 m3/min,最高压力68 MPa,加砂量799.6 t,单台混砂车施工排量5～8 m3/min,各项技术参数符合施工设计要求。     

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。     

连续混配压裂液及连续混配工艺应用实践

目前油气田实施水力压裂施工的流程是先配液,然后等待干粉增稠剂在储液罐中经过足够时间的充分溶胀后再进行压裂施工。这种传统的配液与施工作业模式,不仅存在着施工周期长、配液强度大的问题,而且长时间的配制和储存容易导致基液降解、黏度降低,如不能及时使用或施工失败,基液将全部变质腐败,由此造成极大的浪费和损失,也增加了成本与环保压力。同时,随着国内页岩气勘探开发进程的加快,丛式水平井组结合“工厂化”压裂用液量大、罐群数量多、场地占用面积大,传统的配液方式已不能满足页岩气井大规模压裂的需求。为此,在开发出速溶胍胶压裂液的基础上,对国产连续混配车进行了配套改造,研制出适应于页岩气大液量、高排量施工的滑溜水连续混配装置并进行了现场应用。结果表明：速溶胍胶压裂液能满足连续混配施工的要求,所研制的连续混配装备性能稳定、使用方便,解决了材料浪费、压裂工作液变质和环境污染等问题,缩短了施工作业周期、减少了作业费用、降低了现场作业强度,实现了高效、绿色环保的压裂施工。     

从我国压裂市场现状谈大型压裂机组的研制

随着我国油气井深度和开发难度的不断增加以及压裂工艺的日益强化,压裂装备在油气井开发中的作用越来越突出,大型压裂装备和施工作业集成已经成为未来油气井提高单井产量的主要措施之一。以我国油气开发的现状入手,从开发的难度和投入设备的能力方面分析了研发大型成套压裂装备的必要性。阐述了目前国内正在开发的2500型压裂机组技术内容和技术关键;该项目的研制成功解决了我国深层、高压油气资源勘探开发难题,提高了我国石油钻采重大装备国产化、产业化能力。     

大胆更新装备加强酸化压裂和固井高科技服务

近几年来 ,井下作业技术服务的难度加大 ,国际国内市场竞争加剧。四川石油管理局井下作业处在注重工艺技术创新的同时 ,重视装备更新。先后引进具有国际先进水平的ＨＱ - 2 0 0 0型压裂机组、ＨＲ440型连续油管车组、ＣＰＴ -80 0Ｄ型水泥车组等多功能作业的配套工具。该处用ＨＱ - 2 0 0 0型压裂机组 ,在四川中部地区圆满地完成 3口井对外合作大型加砂压裂施工作业 ,创国内施工规模之最 ,并在施工参数方面刷新国内纪录 ,并且使低渗透厚层砂岩凝析气藏增产效果获得重大突破。在新疆盆参 2井施工作业时 ,首创国内超深井大型加砂压裂施工规模…     

连续混配压裂液及配液装置

传统的油气田压裂工艺多采用先批量配制压裂液再进行压裂施工作业的方式,存在着准备时间长、劳动强度大、残液排放污染环境等缺点。针对这些问题,自主研发了连续混配车及配套的速溶瓜尔胶压裂液体系,形成了连续混配压裂工艺,实现了配液与压裂施工实时进行,施工过程将速溶瓜儿胶及所有的化学添加剂按设计量加入连续混配车储藏罐,利用自动控制系统混合、配液,最后泵出符合设定要求的压裂液基液,实时进行压裂施工,最高单机混配排量可达8m3/min。同时可在线检测压裂液黏度,根据施工需要实时调整压裂液性能,消除压裂液浪费,减小环境污染。配液与压裂施工连续、紧凑,操作简单、方便,有效提高了压裂施工效率。     

国内大型压裂装备发展现状及分析

随着国内压裂施工作业中压力和排量的不断增加,国内的压裂装备也朝着高压力和大排量的方向发展。列举了国内现阶段的几种典型的大型压裂装备与技术,包括车载压裂装备、涡轮驱动压裂装备、全液压驱动压裂装备、电驱压裂装备和橇装压裂装备,介绍了各项技术的特点和性能,并分析了各自的优势和不足。通过对比研究表明,压裂橇装技术比较成熟,且能适应当前压裂施工环境作业的要求。最后,结合压裂橇装设备的技术特点,提出了压裂橇装设备需要解决的关键技术难题,这对大型压裂橇装设备的研制具有一定的指导意义。     

海上油田大规模压裂连续配液新工艺研究与应用

研究了一套适用于海上平台大规模压裂(≤1000m~3液体)的新工艺。该工艺主要利用占地面积较小的一套连续配液设备、配套的速溶型海水基压裂液体系,实现了连续配液连续施工的压裂工艺。该工艺解决了淡水资源短缺、运输储存困难以及大规模压裂周期长、平台空间受限等问题,为海上油田水平井多段压裂提供了高效、经济的作业方式,并经过现场应用,实现了海水配液、连续压裂施工的项目研究最初目的。     

大型压裂装备应用问题解析及发展方向

国内大型压裂装备在页岩气开发过程中普遍存在功率利用率低以及设备使用不合理的情况。通过对现场装备施工数据的采集和分析,解析了提升压裂装备功率利用率和传动箱挡位应用方法;为了降低施工作业费用、保障施工作业安全,提出了在大型压裂施工中压裂车的配置数量计算方法和压裂车经济运行模式的建议。结合国家新的道路和环保要求以及工程施工模式的改变,从减少装备功能冗余以及优化装备配置达到降低设备成本的目的;结合我国电力资源的优势,提出了电动压裂装备推广应用的研发思路。在大型压裂工程中,合理地应用和配置压裂装备对于降低施工成本具有指导意义。     

压裂酸化现场配液技术研究与应用

压裂、酸化施工液的质量是影响施工效果的关键因素。在不满足集中配液的情况下，传统的现场配液方法难以保证液体质量。研制的采用混合射流技术、配液速度为150m^3／h现场配液配酸车，在现场得到了很好的应用。文章介绍了现场配液配酸车的原理、关键技术和使用效果。     

江汉油田启动国家重大专项项目

国家“大型油气田及煤层气开发”专项示范工程——“3000型压裂机组”项目，日前在江汉油田启动。“大型油气田及煤层气开发”专项，是同载人航天与探月工程、大型飞机制造齐名的国家16个重大专项之一。“3000型压裂机组”项目，由17台核心装备组成，是目前世界上功率最大的车载压裂装备，能充分满足国内油田对超深井、超高压井、非常规能源等的压裂作业需要。     

超大排量压裂液连续混配装置研制与应用

为满足超低渗油气藏、致密油气和页岩气勘探开发所需的大排量、超大规模压裂施工的技术需求,解决目前"先配液后施工"的常规压裂作业中配液时间长、劳动强度大、残液污染环境等难题,研发了全自动连续混配装置。采用模块化设计、干粉自动上料、精确计量、高效水粉混合、多液路添加、在线检测检验、自动控制等技术手段集成了配液系统。实现了胍尔胶、氯化钾及化学添加剂等物料的按比例连续混合,单机连续施工排量达12m3/min、即时黏度可达30~38mPa·s。装置占地面积小、自动化程度高、安全环保,经现场应用验证,能够显著提高配液效率,为超大规模高效压裂开发提供了技术支撑。