国外水力压裂技术新发展课件.pptx
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1、 地下水力裂缝的几何尺寸、地下水力裂缝的几何尺寸、方位与位置?方位与位置?对进一步提高压裂技术水平对进一步提高压裂技术水平是重要的是重要的关键问题之一关键问题之一!、新方法新方法水力压裂诊断技术及裂缝模型的标定水力压裂诊断技术及裂缝模型的标定水力压裂诊断技术及裂缝模型的标定水力压裂诊断技术及裂缝模型的标定第2页/共75页间接方法直接的近井地带方法直接的远场地带方法新方法水水力力压压裂裂诊诊断断技技术术的的方方法法水水力力压压裂裂诊诊断断技技术术的的方方法法第3页/共75页间接方法间接方法诊断方法诊断方法主要限制主要限制可能估计项目可能估计项目长长度度高高度度宽宽度度方方位位倾倾角角体体积积导导
2、流流净压力分析净压力分析 油油藏藏描描述述提提供供的的模拟假设模拟假设 试井试井需需要要准准确确的的渗渗透透率与压力率与压力 生产分析生产分析需需要要准准确确的的渗渗透透率与压力率与压力 第4页/共75页诊断方法诊断方法主要限制主要限制可能估计项目可能估计项目长长度度高高度度宽宽度度方方位位倾倾角角体体积积导导流流放射性示踪剂放射性示踪剂探测深度探测深度1”2”温度测井温度测井小小层层岩岩石石的的导导温温系系数数影响结果影响结果 HIT对管柱尺寸改变敏感对管柱尺寸改变敏感 生产测井生产测井只能确定何层生产只能确定何层生产 井眼成像测井井眼成像测井只能由于裸眼井只能由于裸眼井 井下电视井下电视用
3、用于于套套管管井井,有有孔孔眼眼的部分的部分 井径测井井径测井裸裸眼眼井井结结果果,取取决决于于井眼质量井眼质量 近近井井地地带带直直接接方方法法几英尺范围,几英尺范围,察看射孔段的察看射孔段的缝高、砂浓度缝高、砂浓度和生产剖面!和生产剖面!第5页/共75页远场直接方法远场直接方法诊断方法诊断方法主要限制主要限制可能估计项目可能估计项目长长度度高高度度宽宽度度方方位位倾倾角角体体积积导导流流地面倾斜图像地面倾斜图像 受深度限制受深度限制 周周围围井井井井下下倾倾斜图像斜图像受井距限制受井距限制 微地震像图微地震像图不不可可能能应应用用与与所所有有地地层层 施施工工井井倾倾斜斜仪仪像图像图要要用
4、用缝缝高高及及缝缝宽宽计计算算缝长缝长 能够被确定能够被确定数十到数百英尺,数十到数百英尺,两大工具:倾斜仪两大工具:倾斜仪和微地震图像和微地震图像可提供宏观尺寸可提供宏观尺寸第6页/共75页直接远场裂缝诊断技术解决的问题:直接远场裂缝诊断技术解决的问题:裂缝是否像设计的那样,已经覆盖整个裂缝是否像设计的那样,已经覆盖整个目的层?是否都在目的层以内?目的层?是否都在目的层以内?加砂量的砂比是否恰当?加砂量的砂比是否恰当?形成的裂缝尺寸及与模型计算相比较的形成的裂缝尺寸及与模型计算相比较的结果如何?产量预测情况如何?结果如何?产量预测情况如何?裂缝长度与方位是否影响了原设计的布裂缝长度与方位是否
5、影响了原设计的布井方案?井方案?第7页/共75页地层中形成裂缝后的岩体位移情况地层中形成裂缝后的岩体位移情况 原理水力压裂远场裂缝诊断方法之一压裂井井下倾斜仪成象(压裂井井下倾斜仪成象(TWTMTWTM)第8页/共75页 可直接测量水力裂缝可直接测量水力裂缝缝高与缝宽缝高与缝宽;可用于不加砂的测试压裂和实际加砂可用于不加砂的测试压裂和实际加砂压裂;压裂;压裂井井下倾斜仪成象技术与地面倾压裂井井下倾斜仪成象技术与地面倾斜仪或周边井井倾斜仪相比,可获得高斜仪或周边井井倾斜仪相比,可获得高六个数量级的强信号六个数量级的强信号。特特点点新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场裂缝断方法远场裂缝断方法
6、远场裂缝断方法远场裂缝断方法之一(之一(之一(之一(TWTMTWTM)第9页/共75页压裂作业前先在井中下入一串小尺寸(压裂作业前先在井中下入一串小尺寸(1 11/16”2 7/8”)多达)多达20个的倾斜仪,依据射孔段长度个的倾斜仪,依据射孔段长度与可能的缝高,倾斜仪的布距约与可能的缝高,倾斜仪的布距约20 80英尺,英尺,用用5/16”的细电缆将实时采集到的信号,传递到的细电缆将实时采集到的信号,传递到地面地面。可将倾斜仪偏心贴于套管壁上,或置于环形空间,可将倾斜仪偏心贴于套管壁上,或置于环形空间,以避免注液过程中,在井筒内紊流及支撑剂骚动以避免注液过程中,在井筒内紊流及支撑剂骚动所产生的
7、噪音或对倾斜仪的损伤所产生的噪音或对倾斜仪的损伤。方法方法第10页/共75页T T WW T T M M 应应 用用 实实 例例新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法之一(之一(之一(之一(TWTMTWTM)压压裂裂过过程程,不不同同位位置置倾倾斜斜仪仪测测出出的的缝缝高高随随时时间间的的扩扩展展倾倾角角反反响响曲曲线线 第11页/共75页微地震压裂成象(微地震压裂成象(MFMMFM)目的目的确定裂缝的确定裂缝的缝高、缝长和方位缝高、缝长和方位方法方法在在观察井观察井井下放入检波器,监测压裂过程中产井下放入检波器,监测压裂过程中产 生的地
8、震波生的地震波应用应用东得克萨斯盆地的博西尔砂层组的清水压裂东得克萨斯盆地的博西尔砂层组的清水压裂 砂层埋深:砂层埋深:4000米米,细、粉砂与页岩互层细、粉砂与页岩互层砂层砂层温度:温度:126126平均孔隙度:平均孔隙度:6-106-10平均渗透率:平均渗透率:0.005-0.050.005-0.05毫达西毫达西 新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法之二之二之二之二第12页/共75页A A井与观察井的井筒布置图井与观察井的井筒布置图观观察察井井下下入入1 12 2个个三三分分量量检检波波器器新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场
9、裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法之二之二之二之二(MFMMFM)第13页/共75页A A井压裂过程中的地震平面成像井压裂过程中的地震平面成像新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法之二之二之二之二(MFMMFM)第14页/共75页A A井压裂过程中的北向及西向地震成像井压裂过程中的北向及西向地震成像新方法水力压裂水力压裂水力压裂水力压裂远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法远场裂缝断方法之二之二之二之二(MFMMFM)第15页/共75页地点:地点:东得克萨斯卡尔萨杰气田东得克萨斯卡尔萨杰气田 方法:方法:井下倾斜仪成
10、象井下倾斜仪成象 CGU22-09Monitor WellCGU21-10Monitor WellCGU21-09Monitor WellPhase 2Treatment WellPhase 1Treatment WellEast(ft)North(ft)微地震裂缝监测实例微地震裂缝监测实例(1997年)年)第16页/共75页CGU21-10常规冻胶压裂数据表常规冻胶压裂数据表CGU21-09清水压裂数据表清水压裂数据表2.4kg/m3线性胶线性胶1.753.5%砂比砂比3kg/m3交联冻胶交联冻胶135砂比砂比施工参数及工艺第17页/共75页缝高向上延伸,缝长不对称!缝高向下延伸,缝长不对称
11、!裂缝在产层延伸,缝长不对称!第18页/共75页CGU21-10常规冻胶压裂井测出缝长常规冻胶压裂井测出缝长CGU21-09清水压裂井测出缝长清水压裂井测出缝长东西向相差倍东西向相差倍东西向相差倍东西向相差倍监 测 结 果 缝 长 不 对 称!第19页/共75页裂缝诊断结果的裂缝诊断结果的作用作用裂缝裂缝模拟模拟结果与结果与实际实际情况情况不一致不一致的原因的原因 直观显示了裂缝的长度、高度、走向等重直观显示了裂缝的长度、高度、走向等重要信息要信息为裂缝模拟提供了标定的依据为裂缝模拟提供了标定的依据 裂缝模拟软件未经与裂缝实际测量及净压裂缝模拟软件未经与裂缝实际测量及净压力动态结果相标定力动态
12、结果相标定裂缝模拟软件没有与具体区块的真实压裂裂缝模拟软件没有与具体区块的真实压裂几何尺寸相结合几何尺寸相结合裂缝诊断结果的应用标定裂缝模型标定裂缝模型第20页/共75页标定后的模型应满足的条件:标定后的模型应满足的条件:接近实际诊断的裂缝高度(例如用接近实际诊断的裂缝高度(例如用TWTMTWTM方法)方法)接近观察到的压裂过程的接近观察到的压裂过程的净压力值净压力值保持原有的岩石性质保持原有的岩石性质对所有井的裂缝模拟具有对所有井的裂缝模拟具有相容性相容性相容性相容性新新 方方 法法 裂裂 缝缝 模模 型型 的的 标标 定定满足:满足:第21页/共75页地应力剖面测定地应力剖面测定净压力和三
13、维模拟基础净压力和三维模拟基础(小型压裂、地应力测试)(小型压裂、地应力测试)第22页/共75页施工压力拟合施工压力拟合 确定裂缝延伸状态和几何参数确定裂缝延伸状态和几何参数第23页/共75页注意:注意:在模型的标定中,要注意裂缝扩展在模型的标定中,要注意裂缝扩展模型经典理论以外的现象,例如在多层压裂模型经典理论以外的现象,例如在多层压裂中,裂缝的高度就不但受各小层的闭合应力中,裂缝的高度就不但受各小层的闭合应力及渗透率差别的控制,并且也受及渗透率差别的控制,并且也受“多层效应多层效应”的约束。的约束。净净 压压 力力 历历 史史 的的 拟拟 合合第24页/共75页实实 例例 分分 析析 常常
14、 规规 缝缝 高高 与与 多多 层层 缝缝 高高 扩扩 展展 的的 差差 别别新新 方方 法法 裂裂 缝缝 模模 型型 的的 标标 定定第25页/共75页实实 例例 分分 析析标定前标定后净压力拟合结果裂缝模型的标定裂缝模型的标定第26页/共75页 所谓的所谓的清水压裂清水压裂,除了早期用清水不带砂外,除了早期用清水不带砂外,多数是用化学处理剂,如减阻剂、活性剂、防多数是用化学处理剂,如减阻剂、活性剂、防膨剂处理过的清水或线性胶,这种水也常常称膨剂处理过的清水或线性胶,这种水也常常称作作滑溜水(滑溜水(滑溜水(滑溜水(slick water-frac)slick water-frac)slic
15、k water-frac)slick water-frac)。作业中带有少量砂的,但也有加砂量较多的,作业中带有少量砂的,但也有加砂量较多的,砂比常为砂比常为3.5%3.5%。用用用用水量多,排量大水量多,排量大水量多,排量大水量多,排量大是它们的共是它们的共性,至于造缝导流能力的大小性,至于造缝导流能力的大小 与储层物性有与储层物性有关。关。、新工艺清水压裂技术及其进展清水压裂技术及其进展低渗透油气藏高效开采的低渗透油气藏高效开采的关键关键:降低压裂液对地层的伤害!降低压裂液对地层的伤害!降低开采成本!降低开采成本!第27页/共75页清水压裂技术清水压裂技术清水压裂技术的发展历程清水压裂技术
16、的发展历程两个砂岩地层的应用效果对比两个砂岩地层的应用效果对比清水压裂对致密气藏伤害评价清水压裂对致密气藏伤害评价清水压裂增产机理及适应性清水压裂增产机理及适应性压裂液返排监测技术压裂液返排监测技术第28页/共75页70年代中期年代中期,在俄克拉荷马西北的密西西,在俄克拉荷马西北的密西西比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水压裂;用大量的清水,每分钟排量为压裂;用大量的清水,每分钟排量为8 12方,砂比为方,砂比为1.75%,由于砂量及砂比都由于砂量及砂比都较低,难以长期支撑形成的裂缝。较低,难以长期支撑形成的裂缝。1986 至至1987年年在吉丁斯油田(澳斯
17、汀白垩在吉丁斯油田(澳斯汀白垩石灰岩石灰岩地层)进行了清水压裂,基质岩石的地层)进行了清水压裂,基质岩石的渗透率为渗透率为0.005至至 0.2毫达西毫达西,地层厚度为,地层厚度为50至至 500英尺。压裂后,油井从平均日产油英尺。压裂后,油井从平均日产油0.640.64方增加至方增加至6.46.4方。压裂规模平均方。压裂规模平均24002400方方清水,排量平均清水,排量平均7 7方,平均用浓度方,平均用浓度7.57.5至至15%15%的盐酸的盐酸500500方。方。清水压裂技术新进展清水压裂技术新进展1988年年联联合合太太平平洋洋能能源源(UPR)公公司司在在其其第第一一口口水水平平井井
18、中中也也进进行行了了清清水水压压裂裂,在作业中使用了蜡珠作为分流剂。在作业中使用了蜡珠作为分流剂。95年以后年以后,广泛应用于,广泛应用于裂缝性致密砂裂缝性致密砂岩岩气藏;提出了冻胶与滑溜水联合的气藏;提出了冻胶与滑溜水联合的混合混合清水压裂技术。清水压裂技术。第29页/共75页1995年年UPR公公司司东东得得克克萨萨斯斯盆盆地地棉棉花花谷谷致致密密、低渗砂岩地层低渗砂岩地层施施工工概概况况:泰泰勒勒段段砂砂岩岩,对对150口口井井进进行行了了250次次的清水压裂的清水压裂储层情况:储层情况:渗透率渗透率0.001至至0.05毫达西毫达西无无论论纵纵向向上上和和横横向向上上都都非非常常不不均
19、均质质,纵纵向向上上砂砂页岩交替,砂层总厚为页岩交替,砂层总厚为1000到到1500英尺英尺清水压裂技术应用实例清水压裂技术应用实例1压裂工艺:压裂工艺:压裂工艺:压裂工艺:采采用用大大量量清清水水与与少少量量的的化化学学剂剂(降降阻阻剂剂、活活性性剂剂、防膨剂等)防膨剂等)20/40目目的的 Ottawa砂砂子子,总总砂砂用用量量在在2273公公斤斤到到136吨之间吨之间砂砂比比3.5%,少少数数作作业业中中使使用用砂砂比比达达到到15%的的尾尾随随支撑剂支撑剂排排量量为为1.6方方到到13方方,用用水水量量约约为为64方方到到3180方方,前置液占前置液占40%到到50%第30页/共75页
20、棉花谷泰勒砂层棉花谷泰勒砂层A A气田大型清水压裂与常规压裂的比较气田大型清水压裂与常规压裂的比较 新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较清水压裂与冻胶压裂效果比较第31页/共75页泰勒砂层气藏泰勒砂层气藏清水压裂清水压裂与与常规压裂常规压裂产量对比产量对比 新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较清水压裂与冻胶压裂效果比较第32页/共75页泰勒砂层泰勒砂层C C气田气田清水压裂清水压裂与与常规压裂常规压裂产量的比较产量的比较造缝后导流能力不足!造缝后导流能力不足!所以要根据地层物性设所以要根据地层物性设计合理的导流能力、选计合理的导流能力、选择施工工艺择施工工艺新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较清水压裂与冻
21、胶压裂效果比较第33页/共75页90 年代中期安纳达柯石油公司东得克萨斯棉花谷上侏罗年代中期安纳达柯石油公司东得克萨斯棉花谷上侏罗纪博西尔砂层纪博西尔砂层储层情况:储层情况:储层情况:储层情况:博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下,是黑灰色页岩间夹有博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下,是黑灰色页岩间夹有细砂、粉细泥质砂岩的大厚层细砂、粉细泥质砂岩的大厚层粘土的主要成分是绿泥石与伊利石粘土的主要成分是绿泥石与伊利石平均孔隙度与渗透率分别为平均孔隙度与渗透率分别为610%及及0.005 0.05毫达西毫达西 低渗储层的含水饱和度为低渗储层的含水饱和度为50%,高渗透率储层为,高渗透率储层为5%清水压裂技术应用清
22、水压裂技术应用实例实例2混合清水压裂混合清水压裂工艺技术工艺技术混合混合清水压裂法:清水压裂法:在工艺实践中发现,对某些储层清水压裂导流在工艺实践中发现,对某些储层清水压裂导流能力得不到保证,采用了混合清水压裂工艺:用清能力得不到保证,采用了混合清水压裂工艺:用清水造一定的缝长及缝宽后,继以硼交链的水造一定的缝长及缝宽后,继以硼交链的3.6 4.2 公斤公斤/方的胍胶压裂液,带有方的胍胶压裂液,带有20/40、40/70目砂子,目砂子,从而产生较高导流能力的水力裂缝。从而产生较高导流能力的水力裂缝。第34页/共75页EXT-4EXT-4气井气井清水压裂加清水压裂加少量砂子少量砂子压后采气曲线压
23、后采气曲线第35页/共75页EXT-9EXT-9气井气井清水压裂清水压裂加加大量砂子大量砂子压后采气曲线压后采气曲线第36页/共75页EXT-15EXT-15气井气井混合清水压裂混合清水压裂压后采气曲线压后采气曲线第37页/共75页研研 究究 的的 目目 的的 在上侏罗系砂岩的博西尔地层进行了清水压在上侏罗系砂岩的博西尔地层进行了清水压裂,施工中泵入大量清水并在裂缝扩展过程中又裂,施工中泵入大量清水并在裂缝扩展过程中又毫无防滤措施,在这样致密的砂层内毛管力自吸毫无防滤措施,在这样致密的砂层内毛管力自吸现象又严重地存在;同时考虑到泵入水在裂缝扩现象又严重地存在;同时考虑到泵入水在裂缝扩展过程中,
24、也会受到应力依赖的渗透率的影响。展过程中,也会受到应力依赖的渗透率的影响。所以采用数值模拟方法所以采用数值模拟方法研究这些因素对气井产能研究这些因素对气井产能的影响。的影响。清水压裂对致密砂岩地层伤害评价清水压裂对致密砂岩地层伤害评价第38页/共75页压裂施工及监测情况滑溜水滑溜水1590方方40/70目涂层砂目涂层砂(RCS)50方方 平均排量平均排量12方方 井口平均作业压力井口平均作业压力53 MPa 微地震成象监测微地震成象监测 有有有有 效效效效 厚厚厚厚 度:度:度:度:169ft169ft169ft169ft孔孔孔孔 隙隙隙隙 度:度:度:度:8.89%8.89%8.89%8.8
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