水平井分段压裂技术现状及对策.ppt

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水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术发展现状及对策发展现状及对策2011.08.17汇报提纲汇报提纲汇报提纲汇报提纲一、技术发展现状一、技术发展现状二、主要技术问题二、主要技术问题三、下步工作建议三、下步工作建议一、技术发展现状一、技术发展现状经过经过3030年的发展，国外已形成较为完善的不同完井条年的发展，国外已形成较为完善的不同完井条件下的水平井分段压裂改造技术；件下的水平井分段压裂改造技术；国内水平井压裂改造技术专项研究是近几年的事，主国内水平井压裂改造技术专项研究是近几年的事，主要以试验为主；要以试验为主；目前我们与国外在水平井压裂工程技术各个方面都存目前我们与国外在水平井压裂工程技术各个方面都存在一定差距，尤其是在在一定差距，尤其是在工具方面工具方面；总体技术不配套、不完；总体技术不配套、不完善，需要进一步攻关与试验。

善，需要进一步攻关与试验。

序号序号水平井分段压裂主体技术水平井分段压裂主体技术国外国外中石油中石油中石化中石化11裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术22泵送可钻式桥塞分段压裂技术泵送可钻式桥塞分段压裂技术33管内封隔器分段压裂技术管内封隔器分段压裂技术44封隔器双封单压分段压裂技术封隔器双封单压分段压裂技术55水力喷砂分段压裂技术水力喷砂分段压裂技术一、技术发展现状一、技术发展现状斯伦贝榭斯伦贝榭StageFRACStageFRAC多级封隔器压裂技术多级封隔器压裂技术贝克休斯贝克休斯Frac-pointFrac-point裸眼压裂技术裸眼压裂技术Frac-PointFrac-Point封隔器系统封隔器系统PackerPlusPackerPlussStackFRACsStackFRAC分段压裂技术分段压裂技术1.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术技术特点技术特点液压座封封隔器液压座封封隔器不动管柱不动管柱,投球打开滑套分压各段投球打开滑套分压各段兼做压裂管柱与生产管柱兼做压裂管柱与生产管柱施工快捷施工快捷技术能力技术能力747411/22工具体系工具体系2525级级95/8595/8511/22工具体系工具体系3030级级封隔器耐压差封隔器耐压差:

70.0MPa:

70.0MPa封隔器耐温：

封隔器耐温：

176176适用范围适用范围4411/22-9-955/88井眼井眼局限性局限性裂缝起裂位置无法控制裂缝起裂位置无法控制液压座封裸眼封隔器液压座封裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术案例案例:

现场压裂现场压裂2424段（段（2009.102009.10，NorthDakotaNorthDakota）造斜点：

造斜点：

2968.0m2968.0m，井深：

，井深：

6100.0m6100.0m，井眼直径，井眼直径5.755.75）平均排量平均排量4.2m4.2m33/min/min，施工时间，施工时间25.7525.75小时小时压裂液：

压裂液：

6435.2m6435.2m33支撑剂：

支撑剂：

1542.2t1542.2t1.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术技术特点技术特点遇油膨胀座封，封隔环空遇油膨胀座封，封隔环空隔离系统无需机械操作隔离系统无需机械操作地面投球打开滑套地面投球打开滑套施工快捷施工快捷技术能力技术能力封隔器耐压差：

封隔器耐压差：

70.0MPa70.0MPa封隔器耐温：

封隔器耐温：

204204适用范围适用范围4411/22和和5511/22两种，分别用于两种，分别用于6611/88-6611/4/4和和8811/88-8-811/44裸眼井裸眼井局限性局限性封隔器膨胀时间长（封隔器膨胀时间长（7-107-10天）天）封隔器无法解封封隔器无法解封膨胀封隔器膨胀封隔器滑套机构滑套机构哈里伯顿遇油膨胀封隔器压裂技术哈里伯顿遇油膨胀封隔器压裂技术1.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术遇油膨胀封隔器遇油膨胀封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术1.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术11311942240805010015020025030035040045020052006200720082009井数（口）20052006200720082009主要用于美国、加拿大、墨西哥、中国、中东主要用于美国、加拿大、墨西哥、中国、中东75007500套压裂滑套套压裂滑套55005500套裸眼封隔器套裸眼封隔器25002500套遇油套遇油/遇水膨胀封隔器遇水膨胀封隔器1.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术SurfaceCasing95/815004”13.5#P110to14,000TAPRuptureDiscValve13,8651.21.2泵送可钻式桥塞分段压裂技术泵送可钻式桥塞分段压裂技术技术特点技术特点节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）可进行大排量施工可进行大排量施工分压段数不受限制分压段数不受限制压裂后可快速钻掉，易排出（压裂后可快速钻掉，易排出（10min4h4h）技术能力技术能力桥塞耐压差桥塞耐压差86.0MPa86.0MPa，耐温，耐温232232施工排量与规模依据需要而定施工排量与规模依据需要而定适用范围适用范围适用于多种套管尺寸适用于多种套管尺寸（3311/22、4411/22、5511/22、7）7）局限性局限性对套管和套管头抗压要求高对套管和套管头抗压要求高对电引爆座封等配套技术要求高对电引爆座封等配套技术要求高安全接头7”套管割缝喷砂器滚珠引鞋3.5”油管封隔器甲封隔器乙喷砂滑套甲喷砂滑套乙扶正器座封球座扶正器扶正器扶正器接球座接球座水力锚水力锚安全接头7”套管割缝喷砂器滚珠引鞋3.5”油管封隔器甲封隔器乙喷砂滑套甲喷砂滑套乙扶正器扶正器座封球座扶正器扶正器扶正器扶正器扶正器扶正器接球座接球座接球座接球座水力锚水力锚水力锚水力锚从环空注入反洗井从环空注入反洗井,提供干净井筒提供干净井筒投小球、座封、打掉球座，压裂下段投小球、座封、打掉球座，压裂下段投中球、开滑套甲、密封下段、压中段投中球、开滑套甲、密封下段、压中段投大球、开滑套乙、密封中部、压上段投大球、开滑套乙、密封中部、压上段开井排液、生产开井排液、生产1.31.3管内封隔器分段压裂技术技术特点技术特点不动管柱，投球打开滑套分压各段不动管柱，投球打开滑套分压各段滚珠引鞋与旋转扶正器确保起下顺利与居中滚珠引鞋与旋转扶正器确保起下顺利与居中施工快捷施工快捷技术能力技术能力5511/22套管分压套管分压55数数封隔器耐温封隔器耐温120120，耐压差，耐压差50MPa50MPa适用范围适用范围5511/22套管完井套管完井1.41.4双封单压分段压裂技术技术特点技术特点封隔器外径上大、下小（下小于封隔器外径上大、下小（下小于105mm105mm）卡距设置返循环通道卡距设置返循环通道喷砂口距胶筒距离小喷砂口距胶筒距离小（仅仅200mm）200mm），预防沉，预防沉砂砂设计有液压安全接头，可投球打压丢手设计有液压安全接头，可投球打压丢手工具串留有标准内通道，便于后续打捞工具串留有标准内通道，便于后续打捞技术能力技术能力单趟管柱压裂可以压裂单趟管柱压裂可以压裂88段，最大加砂规模段，最大加砂规模达到达到145m145m33工艺管柱耐温工艺管柱耐温100100、耐压、耐压70MPa70MPa适用范围适用范围适用适用5511/22套管完井套管完井局限性局限性拖动管柱拖动管柱,施工周期长施工周期长不适合气井不适合气井231413981531952014.04.94.85.20501001502002502006年2007年2008年2009年11月18日井数（口）段数（段）平均（段/井）一次性射开所有待改造层段，压裂一次性射开所有待改造层段，压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱，采用上提的方式，一趟管柱完成各层的压，采用上提的方式，一趟管柱完成各层的压裂。

裂。

常规管柱拖动式水力喷砂压裂技术常规管柱拖动式水力喷砂压裂技术工具串：

工具串：

引鞋引鞋+筛管筛管+下扶正器下扶正器+单流阀单流阀+喷喷枪枪+上扶正器上扶正器用油管用油管或连续油管下入带喷枪的工具串，在完成一段水力喷砂压裂后，放喷压井后拖动管柱到下一井段进行施工。

或连续油管下入带喷枪的工具串，在完成一段水力喷砂压裂后，放喷压井后拖动管柱到下一井段进行施工。

1.51.5水力喷砂分段压裂技术技术特点技术特点井下工具简单，长度短井下工具简单，长度短工具外径小工具外径小有反洗通道有反洗通道砂卡管柱几率小砂卡管柱几率小技术能力技术能力一趟管柱嘴加砂一趟管柱嘴加砂30-50m30-50m33工艺管柱耐温工艺管柱耐温120120、耐压、耐压50MPa50MPa适用范围适用范围44、51/2、7套管、裸眼或套管、裸眼或筛管完井筛管完井井深井深4000m4000m以内以内局限性局限性一趟管柱施工段数一趟管柱施工段数2-3段段施工周期长施工周期长HalliburtonsCobraMaxH技术特点技术特点连续油管喷砂射孔，环空加砂压裂连续油管喷砂射孔，环空加砂压裂砂塞留置，封堵已压井段砂塞留置，封堵已压井段连续油管兼做冲砂洗井管柱连续油管兼做冲砂洗井管柱施工安全施工安全技术能力技术能力分压段数可依据需要分压段数可依据需要可进行大排量施工可进行大排量施工适用范围适用范围4411/22、5511/22、77套管完井套管完井局限性局限性对套管和套管头抗压以及井场道路要求高对套管和套管头抗压以及井场道路要求高要求配套带压作业井口要求配套带压作业井口连续油管拖动水力喷砂分段压裂技术1.51.5水力喷砂分段压裂技术FortWorthFortWorth盆地页岩气井连续油管拖动水力喷砂分段压裂实例盆地页岩气井连续油管拖动水力喷砂分段压裂实例斜深斜深2755m,2755m,垂深垂深1696m,1696m,水平井段长度水平井段长度878m,4.5878m,4.5套管完井套管完井压裂段数压裂段数4343段段,每段裂缝间距每段裂缝间距15m-18m15m-18m每段加砂量每段加砂量43.1t,43.1t,施工排量施工排量2.2m2.2m33/min/min1.51.5水力喷砂分段压裂技术不动管柱式水力喷砂压裂技术不动管柱式水力喷砂压裂技术将带滑套的水力喷砂压裂工具一次性将带滑套的水力喷砂压裂工具一次性下井，第一段施工结束等裂缝闭合后，从下井，第一段施工结束等裂缝闭合后，从井口旋塞阀投球，待球落座后，打开套放井口旋塞阀投球，待球落座后，打开套放闸门，压裂第二段。

依次压裂待压井段。

闸门，压裂第二段。

依次压裂待压井段。

技术特点技术特点不动管柱不动管柱工具外径小工具外径小有反洗通道有反洗通道技术能力技术能力不动管柱分压不动管柱分压4段，与拖动相结段，与拖动相结合压裂合压裂4-5段段工艺管柱耐温工艺管柱耐温120120、耐压、耐压50MPa50MPa适用范围适用范围5511/22、77套管套管裸眼或筛管完井裸眼或筛管完井井深井深4000m4000m以内以内局限性局限性井口施工压力高井口施工压力高深井受限深井受限1.51.5水力喷砂分段压裂技术国内应用国内应用150150口井以上，最大井深口井以上，最大井深4400m4400m，单段，单段最大加砂规模最大加砂规模50.0m50.0m33。

0102030405060长庆油田吉林油田吐哈油田大庆油田中原油田华北分公司新疆油田四川井数（口）长庆油田吉林油田吐哈油田大庆油田中原油田华北分公司新疆油田四川1.51.5水力喷砂分段压裂技术名称名称分压段数分压段数（段）（段）工具耐压差工具耐压差（MPaMPa）工具耐温工具耐温（）（）国外国外中石油中石油中石化中石化国外国外中石油中石油中石化中石化国外国外中石油中石油中石化中石化裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术24241010/70705050/204204120120/泵送可钻式桥塞分段压裂技术泵送可钻式桥塞分段压裂技术不限不限/8686/232232/套管射孔管内封隔器分段压裂技术套管射孔管内封隔器分段压裂技术/55/5050/120120封隔器双封单压分段压裂技术封隔器双封单压分段压裂技术/88/7070100100水力喷砂压裂技术水力喷砂压裂技术/4-54-54-54-55050505050501201201201201201201.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术.水平井分段水平井分段水平井分段水平井分段压裂设计软件应用情况压裂设计软件应用情况软件名称软件名称公司名称公司名称主要功能主要功能压裂模压裂模拟拟自动自动设计设计小型小型压裂压裂压裂防压裂防砂模拟砂模拟酸化压裂酸化压裂模拟模拟产能产能预测预测净现值净现值优化优化StimplanStimplanNSINSIFracproPTFracproPTPinnaclePinnacleMFracMFracMeyerMeyerFracCADEFracCADESchlumbergerSchlumbergerGohferGohferLabLabMarathonMarathon一、技术发展现状一、技术发展现状3.3.水平井水力裂缝测试技术水平井水力裂缝测试技术3.13.1井下微地震波测试技井下微地震波测试技术术一、技术发展现状一、技术发展现状水平井微地震测试图象水平井微地震测试图象3.3.水平井水力裂缝测试技术水平井水力裂缝测试技术3.23.2水力裂缝测斜仪测试技术水力裂缝测斜仪测试技术CHP-7502990050300005030100503020050303005030400503050050306005030700686700686800686900687000687100687200687300687400Easting（m）Northing（m）WellheadsWellboresPerforationLocationsFractureAzimuthStage1FractureAzimuthStage2TiltSitesNote:

Dipsofverticalfracsarenotproperlyrepresentedonthisplanview.一、技术发展现状一、技术发展现状3.水平井水力裂缝测试技术水平井水力裂缝测试技术3.3零污染示踪剂测试技术零污染示踪剂测试技术一、技术发展现状一、技术发展现状3.3.水平井水力裂缝测试技术水平井水力裂缝测试技术3.43.4连续油管测井温技术连续油管测井温技术一、技术发展现状一、技术发展现状近年来，国内在水平井压裂改造方面进行了一些有益的探近年来，国内在水平井压裂改造方面进行了一些有益的探索，开展了机械封隔、水力喷射、限流等分段压裂工艺现场试索，开展了机械封隔、水力喷射、限流等分段压裂工艺现场试验，为今后发展积累了宝贵的经验。

但在基础研究、水力裂缝验，为今后发展积累了宝贵的经验。

但在基础研究、水力裂缝优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水力裂缝动态监测等方面与生产实际需求还有巨大差距，主体技力裂缝动态监测等方面与生产实际需求还有巨大差距，主体技术尚未形成，整体技术远未配套，与国际先进水平的差距进一术尚未形成，整体技术远未配套，与国际先进水平的差距进一步加大，我们应全方位地开展技术引进、技术攻关、技术试验步加大，我们应全方位地开展技术引进、技术攻关、技术试验与推广。

与推广。

二、主要技术问题二、主要技术问题酸压酸化水力压裂总数723823752中石化水平井加砂压裂改造井数少，截止中石化水平井加砂压裂改造井数少，截止20102010年年1010月，水平井加砂压月，水平井加砂压裂仅裂仅4040口井左右。

口井左右。

油田油田改造井数改造井数改造方式改造方式胜利胜利66加砂压裂加砂压裂西南西南44加砂压裂加砂压裂华北华北1212加砂压裂加砂压裂中原中原1010加砂压裂加砂压裂江汉江汉3322口酸化口酸化河南河南44加砂压裂加砂压裂江苏江苏5544口酸压口酸压西北西北6868酸压酸压合计合计112112二、主要技术问题二、主要技术问题1.1.技术发展无法满足技术需求技术发展无法满足技术需求名称名称国外国外中石油中石油中石化中石化应用应用单位单位贝克休斯、贝克休斯、斯伦贝榭、哈里伯顿斯伦贝榭、哈里伯顿川庆钻探工程公司川庆钻探工程公司工程院工程院技术技术指标指标2424段、段、70MPa70MPa，2042041010段、段、50MPa,12050MPa,120正在研制正在研制技术技术特点特点定点压裂，球及座可钻，下工具定点压裂，球及座可钻，下工具开关滑套；压裂完井一体化管柱开关滑套；压裂完井一体化管柱工具和国外类似工具和国外类似工具和国外类似工具和国外类似技术技术对比对比段数多，耐温、耐压高段数多，耐温、耐压高工具系列化程度高工具系列化程度高段数少，耐压、耐温低段数少，耐压、耐温低；工具缺乏系列化；工具缺乏系列化室内研究室内研究2.2.主体技术尚未形成主体技术尚未形成2.12.1裸眼封隔器裸眼封隔器+滑套连续性分段压裂能力弱滑套连续性分段压裂能力弱二、主要技术问题二、主要技术问题名称名称国外国外中石油中石油中石化中石化应用应用单位单位哈里伯顿、哈里伯顿、BJBJ西南油气田西南油气田胜利油田技术技术指标指标150150；深度；深度3000m3000m；油管直径油管直径60.3mm60.3mm；施工层数；施工层数4343层层油管直径油管直径50.8mm50.8mm，深度，深度1105m1105m，施工层数，施工层数33层层试验技术技术特点特点连续油管射孔，套管压裂技术连续油管射孔，套管压裂技术;填砂封隔；一次冲砂，合层生填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间产，节省作业时间连续油管射孔，套管压裂技连续油管射孔，套管压裂技术术;填砂封隔；一次冲砂，填砂封隔；一次冲砂，合层生产，节省作业时间合层生产，节省作业时间/技术技术对比对比工具先进，性能好，相关配套工具先进，性能好，相关配套设备齐全设备齐全工具性能有待提高，配套设工具性能有待提高，配套设备不齐全备不齐全缺乏工具缺乏工具与装备与装备有专业化的服务队伍有专业化的服务队伍专业队伍较少专业队伍较少缺乏设备、专缺乏设备、专业队伍业队伍2.22.2连续油管水力喷砂射孔环空加砂压裂技术未配套连续油管水力喷砂射孔环空加砂压裂技术未配套二、主要技术问题二、主要技术问题2.2.主体技术尚未形成主体技术尚未形成名称名称国外国外中石油中石油中石化中石化应用应用单位单位BJBJ、哈里伯顿、哈里伯顿西南油气田西南油气田20092009年年1111月月引进技术进行了引进技术进行了66段试验段试验工程院、江汉井工程院、江汉井下下技术技术指标指标桥塞耐压桥塞耐压86MPa86MPa，耐温，耐温232232，施工层数不限，施工层数不限/正在研制正在研制技术技术特点特点连续压裂，一次钻塞，合连续压裂，一次钻塞，合层投产；易钻桥塞钻除时层投产；易钻桥塞钻除时间短间短/技术技术对比对比工具系列化工具系列化没有相关工具没有相关工具没有相关工具没有相关工具2.32.3泵送可钻式桥塞分段压裂技术研究刚起步泵送可钻式桥塞分段压裂技术研究刚起步二、主要技术问题二、主要技术问题2.2.主体技术尚未形成主体技术尚未形成名称名称国外国外中石油中石油中石化中石化应用应用单位单位哈里伯顿哈里伯顿长庆油田、廊坊分院长庆油田、廊坊分院工程院技术技术指标指标耐温耐温120120，耐压差，耐压差50MPa50MPa，单喷嘴过砂量，单喷嘴过砂量20-30m20-30m33耐温耐温120120，耐压差，耐压差50MPa50MPa，单喷嘴过砂量，单喷嘴过砂量5-5-10m10m33耐温耐温120120，耐压，耐压差差50MPa50MPa，单喷嘴，单喷嘴过砂量过砂量5-10m5-10m33技术技术特点特点管柱简单，定点压裂，施管柱简单，定点压裂，施工安全工安全管柱简单，定点压裂，施管柱简单，定点压裂，施工安全工安全管柱简单，定点压管柱简单，定点压裂，施工安全裂，施工安全技术技术对比对比工具系列化工具系列化工具系列化工具系列化工具系列化工具系列化2.42.4水力喷射压裂喷嘴耐磨能力差，加砂规模受限水力喷射压裂喷嘴耐磨能力差，加砂规模受限二、主要技术问题二、主要技术问题2.2.主体技术尚未形成主体技术尚未形成水平井水力裂缝优化设计技术水平井水力裂缝优化设计技术水平井井下压裂管柱及工具水平井井下压裂管柱及工具水平井连续油管作业技术水平井连续油管作业技术水平井水力裂缝监测技术水平井水力裂缝监测技术水平井压后压力测试与解释水平井压后压力测试与解释3.3.水平井分段压裂配套技术研究不够水平井分段压裂配套技术研究不够二、主要技术问题二、主要技术问题上述差距仅仅是表面现象，其实质反映的是我国基础工上述差距仅仅是表面现象，其实质反映的是我国基础工业（包括高新材料、精工制造等）的差距，同时也折射出我业（包括高新材料、精工制造等）的差距，同时也折射出我们科技攻关工作中的不足。

我们应整体规划，分步实施，优们科技攻关工作中的不足。

我们应整体规划，分步实施，优化资源，贴近生产，满足需求，超前储备，迎头赶上，努力化资源，贴近生产，满足需求，超前储备，迎头赶上，努力形成有自主知识产权的配套技术。

形成有自主知识产权的配套技术。

三、下步工作建议三、下步工作建议顺序顺序主体分段压裂技术主体分段压裂技术备注备注优先发展优先发展套管射孔管内封隔器分段压裂技术套管射孔管内封隔器分段压裂技术改进完善改进完善封隔器双封单压分段压裂技术封隔器双封单压分段压裂技术改进完善改进完善水力喷砂分段压裂技术水力喷砂分段压裂技术改进完善改进完善同步攻关同步攻关封隔器封隔器+滑套封分段压裂技术滑套封分段压裂技术攻关研究攻关研究泵送可钻式桥塞分段压裂技术泵送可钻式桥塞分段压裂技术攻关研究攻关研究1.加快形成主体技术加快形成主体技术三、下步工作建议三、下步工作建议压裂工具压裂工具封隔器封隔器+滑套滑套耐磨喷嘴耐磨喷嘴连续油管作业连续油管作业井口与保护装置井口与保护装置易钻桥塞易钻桥塞1.加快形成主体技术加快形成主体技术三、下步工作建议三、下步工作建议序号序号主体分段压裂技术主体分段压裂技术“十二五十二五”前三年前三年“十二五十二五”后二年后二年11管内封隔器分段压裂技术管内封隔器分段压裂技术5511/22套管分压套管分压66段段5511/22套管分压套管分压88段段22水力喷砂分段压裂技术水力喷砂分段压裂技术5511/22井眼分压井眼分压66段段5511/22井眼分压井眼分压1010段段33连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术压裂井口、连续油管保护装压裂井口、连续油管保护装置配套，现场试验置配套，现场试验达到工业化应用水平达到工业化应用水平44封隔器封隔器+滑套分段压裂技术滑套分段压裂技术66裸眼分压大于裸眼分压大于77段段66裸眼分压大于裸眼分压大于1010段段55泵送可钻式桥塞分段压裂技术泵送可钻式桥塞分段压裂技术可钻式桥塞定型、耐温可钻式