水力噴射壓裂應(yīng)用及效果分析D

1、水力噴射壓裂工藝應(yīng)用效果分析二一年八月目 錄一、施工概況2二、水力噴射壓裂工藝簡介3三、水力噴射壓裂配套壓裂液改良6四、水力噴射壓裂施工流程、噴射工具改良6一壓裂井場布置及施工流程改良11二噴射工具改良及認(rèn)識16五、水力噴射壓裂現(xiàn)場施工分析19一施工總體分析19二施工異常井單井分析21六、水力噴射壓裂效果分析36一、效果概況36二、典型井例37三、無效井簡介40七、認(rèn)識及建議43一、施工概況截止2010年8月8日，共計完成水力噴射壓裂施工*井次，其中2021年實施*井次，2021年實施*井次。油井*井次，氣井*井次。按施工井況分類：水平井壓裂*井次，4吋套井壓裂*井次，套變井*井次，關(guān)外竄井*

2、井次，大斜度井*井次，二次固井*井次，常規(guī)壓不開*井次。采用一級噴嘴壓裂*次，二級噴嘴壓裂*次。壓裂施工成功率7%，施工壓力高未加砂1井次*，噴嘴脫落未加砂1井次*，壓裂砂堵1井次*，施工壓力上漲過快加砂缺乏80%的5井次*。整體平均施工平均砂比，最大平均砂比，最低平均砂比7%。單井平均參加砂量m3，最高加砂量m3。平均施工破裂壓力74.33MPa，最高施工破裂壓力90MPa。有效實施水力噴射壓裂的*口井,其中油井*井，平均單井日增油*t/d，有效率81.8%；氣井*口井，日產(chǎn)氣都在*m3左右。在一年的現(xiàn)場應(yīng)用過程中，針對水力噴射壓裂的特點和要求，在壓裂液、施工流程、井下噴射工具方面進(jìn)行了深入

3、研究，進(jìn)行了改良和完善，并應(yīng)用到了現(xiàn)場施工。二、水力噴射壓裂工藝簡介水力噴射壓裂是集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)改造技術(shù)，適用于低滲透油藏直井、水平井的增產(chǎn)改造，是低滲透油藏壓裂增產(chǎn)的一種有效方法。水力噴射射孔是將流體通過噴射工具，高壓能量轉(zhuǎn)換成動能，產(chǎn)生高速射流沖擊(或切割)套管或巖石形成一定直徑和深度的射孔孔眼。為了到達(dá)好的射孔效果，可在流體中參加石英砂或陶粒等。依據(jù)伯努利Bernoulli方程原理，把壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，射流增壓與環(huán)空壓力疊加超過破裂壓力產(chǎn)生裂縫并維持裂縫延伸。它采用一種特殊的噴射/壓裂工具，通過兩個步驟來將地層裂縫翻開。第一步：將噴射工具安裝在管柱的末端，油管泵注的高壓

4、流體通過噴嘴噴射而出的高速射流在地層形成一個噴射孔道：.將工作液加壓，經(jīng)過專用噴射工具，產(chǎn)生高速射流沖擊切割套管及巖石形成一定直徑和深度的射孔孔眼；.高速流體的沖擊作用在水力射孔孔道頂端產(chǎn)生微裂縫，能在一定程度上降低地層起裂壓力。噴砂液沖量： 噴砂液的比重；g重力加速度；A噴嘴截面積。水力噴砂射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計：施工參數(shù)：推薦噴嘴壓差2030MPa，噴砂射孔時間*min，盡可能提高排量。磨料類型：石英砂磨料濃度：*%*%磨料粒徑：0.*0.*mm噴射液：稠化劑HPG0.*-0.*%的基液第二步：當(dāng)孔道形成后，壓裂液經(jīng)環(huán)空注入以提高井眼壓力，將孔道中的壓力升高到一定程度，產(chǎn)生裂縫并開始朝深處延伸。

5、.緩慢關(guān)閉環(huán)空，油管和環(huán)空分別泵入流體。.油管流體經(jīng)噴射工具射流繼續(xù)進(jìn)入射孔孔道，根據(jù)伯諾利原理，孔內(nèi)壓力高于井底環(huán)空壓力，當(dāng)孔內(nèi)壓力超過地層破裂壓力,地層被壓開。.保持孔內(nèi)壓力不低于裂縫延伸壓力，同時在噴射流核外將形成相對負(fù)壓區(qū)，環(huán)空流體被高速射流卷吸進(jìn)入射孔通道，裂縫得以充分?jǐn)U展。水力噴射壓裂工藝的優(yōu)點及缺點：優(yōu)點:可在需要壓裂的任意井段進(jìn)行施工，同時對于裂縫條數(shù)沒有限制；不下機械隔離工具，極大地減少了工具砂埋或砂卡的風(fēng)險；對同一井不同井段可采取不同液體體系進(jìn)行改造。缺點：環(huán)空泵注液體，裸眼、篩管完井壓裂環(huán)空有濾失；對套管抗壓有一定要求；施工后需要清理井筒，重新下入完井管柱。 水力噴射壓裂

6、工藝的使用范圍：對于常規(guī)水力壓裂無法實施的井況，可應(yīng)用水力噴射壓力，作為常規(guī)水力壓裂措施的補充，主要應(yīng)用于裸眼、篩管及套管完井的直井、定向井、水平井，及需要定點壓裂的情況。三、水力噴射壓裂配套壓裂液改良壓裂液的主要作用是造縫、攜帶懸浮支撐劑、形成永久性的人工裂縫、連通、疏通和擴大油氣通道，使裂縫有足夠的導(dǎo)流能力，到達(dá)增產(chǎn)增注的目的。壓裂液是影響壓裂效果的重要因素，如果壓裂液性能不好或性能控制不當(dāng)，有可能導(dǎo)致壓裂施工完全失敗。根據(jù)壓裂不同階段對壓裂液的性能要求，壓裂液在一次施工中可以使用一種以上性能不同的液體，優(yōu)良的壓裂液應(yīng)該具有粘度高、濾失少、摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、殘渣少和易返排等性能，

7、根據(jù)壓裂施工特點，影響壓裂效果的壓裂液性能分為：影響造縫作用效果的壓裂液性能和影響儲層、填砂裂縫滲透率的壓裂液性能，前者反映壓裂液造縫作用的功能強弱，后者反映壓裂液對儲層及形成的裂縫滲透率的最終影響。結(jié)合水力噴射壓裂工藝特點，考慮到水力噴射過程中的壓裂液高剪切歷史，尤其是在噴嘴處，壓裂液流速*m/s，由于目前水力噴射采用的是水基胍膠壓裂液體系，壓裂液體系中的稠化劑-胍膠，它是一種由天然植物膠改性而成的高分子聚合物，由其配制而成的壓裂液體系是一種假塑性流體，具有剪切稀釋性的特點，而且在高剪切歷史中，其粘度損失有一局部是不可逆的。綜合考慮交聯(lián)劑官能團的特性，選用了有機硼交聯(lián)劑。其主要優(yōu)點是：有機硼

8、交聯(lián)劑分子與胍膠分子其交聯(lián)強度較弱，在經(jīng)歷高剪切或者高溫條件下，能夠先于胍膠分子本身斷鏈，而在恢復(fù)低剪切或低溫條件后，又能夠重新實現(xiàn)交聯(lián)。一、液體性能1、液體的摩阻性能壓裂液的摩阻大小既關(guān)系到壓裂施工能否順利進(jìn)行，又關(guān)系到施工泵壓對地層做功的大小。壓裂液摩阻愈高，那么會使泵壓愈高，排量降低，在井口設(shè)備功率一定時，因壓裂液摩阻大而導(dǎo)致用于造縫的有效功率減少，限制裂縫的形成和延伸，甚至可能會受設(shè)備功率的限制，導(dǎo)致壓裂失敗。壓裂液的摩阻性能由壓裂液的組成和類型決定，與壓裂液的粘度及流變性有關(guān)，并受流速的影響，摩阻大小隨壓裂液中高分子聚合物的濃度和流速而變化，規(guī)律較為復(fù)雜。通常，壓裂液中高分子聚合物在

9、一定濃度范圍內(nèi)，當(dāng)流速到達(dá)某值；紊流時，摩阻減小，這就是通常所說的高分子聚合物的紊流減阻效應(yīng)。層流狀態(tài)下的產(chǎn)生的剪切稀釋作用，但作用機理完全不同于紊流減阻作用，因此，采用高分子聚合物的壓裂液體系，特別是延遲交聯(lián)的凍膠體系，有利于控制系統(tǒng)的摩阻性能，提高壓裂效率。水力噴射施工中使用的液體摩阻，通過延遲交聯(lián)和調(diào)整胍膠濃度根本保持在5-7Mpa/千米，較好地滿足了施工要求。2、射孔液性能射孔采用基液攜帶石英砂，石英砂的砂比*%。這樣有利于增強石英砂對地層的有效沖擊力和射完孔后殘液從射孔通道返出時的返排阻力。噴射壓裂所用基液粘度根本保持在*mpa.s之間。3、檢測方法及高溫性能有別于常規(guī)壓裂液流變性能

10、檢測方法，主要是增加*分鐘*s-1的高剪切過程來模擬現(xiàn)場施工中井筒與噴嘴位置的高剪切情況，而后再按照常規(guī)170s-1模擬裂縫內(nèi)剪切情況測量壓裂液粘度。另外，不考慮套管補液后，按照油管和套管總液量計算，增加了最低交聯(lián)比的高溫評價。液體在滿足常規(guī)性能要求的情況下，通過采用控制交聯(lián)時間及降低交聯(lián)比來到達(dá)降低液體摩阻。從實驗結(jié)果看，凍膠液高溫時的粘度根本上在*mpa.s之間。交聯(lián)時間根據(jù)不同井況，根本控制在*分鐘，使壓裂液在到達(dá)噴嘴時不完全交聯(lián)，以減少施工時高剪切對液體的不利影響。不同井溫下的液體性能和高溫曲線見下表1，下列圖1、2、3、4。表1不同井溫下的壓裂液延緩交聯(lián)情況井號井溫交聯(lián)時間 S交聯(lián)劑

11、交聯(lián)比136463350-550115398500-600100352200-35077169300-500二、壓裂液質(zhì)量控制 為了保證水力噴射壓裂新工藝在現(xiàn)場的順利實施，我處與設(shè)計部門以及上級主管部門緊密合作，充分滿足其對壓裂液指標(biāo)的技術(shù)要求。在壓裂液配制前，首先組織室內(nèi)實驗，而后將實驗結(jié)果上報至上級主管部門，在其認(rèn)可后，按照室內(nèi)實驗出具壓裂液體設(shè)計，我處配液站組織配液，在壓裂液配制完成后進(jìn)行再次抽樣檢測，合格后再進(jìn)行施工。三、效果及存在的問題和建議1、形成了初步的水力噴射壓裂液性能檢測和評價方法；2、目前壓裂液體系根本滿足了設(shè)計要求；3、由于目前室內(nèi)儀器無法完全模擬壓裂液在噴嘴時的高剪切過

12、程，因此有必要尋找到適宜的實驗方法或儀器進(jìn)行再研究以獲取更具代表性的數(shù)據(jù)；4、由于清潔壓裂液具有更低的摩阻性能、較高的粘彈性和高剪切后的快速恢復(fù)性，建議開展清潔壓裂液水力噴射現(xiàn)場試驗。五、水力噴射壓裂現(xiàn)場施工分析一施工總體分析主要應(yīng)用對象是各類常規(guī)壓裂難以實施的復(fù)雜井況，整體施工成功率較常規(guī)壓裂偏低，壓裂施工成功率78.4%， 水平井壓裂情況：施工順利11井次，壓力上提前停砂5井次。水力噴射壓裂施工參數(shù)與常規(guī)壓裂相比有以下特點:1施工砂比偏低，整體平均施工平均砂比21.55，最大平均砂比28.6，最低平均砂比7%。2、加砂量偏低，單井平均參加砂量3，最高加砂量3。3、破裂壓力較高。平均施工破裂

13、壓力74.33MPa，最高施工破裂壓力90MPa。六、水力噴射壓裂效果分析一、效果概況自開展水力噴射壓裂工藝以來，截止2021年8月共實施*口井。平均單井日增油*t/d，有效率81.8%；氣井2口井，日產(chǎn)氣都在*m3左右。分類統(tǒng)計情況如下：七、認(rèn)識及建議1、通過應(yīng)用水力噴射壓裂技術(shù)，解決了包括水平井在內(nèi)的多種復(fù)雜井況井的儲層改造難題。作為一項常規(guī)水力壓裂的補充措施，應(yīng)進(jìn)一步加強選井選層的工作，提高施工成功率和效果。2、現(xiàn)場應(yīng)用證明，經(jīng)過優(yōu)化壓裂液配方，采用的液體具備抗高溫、抗高剪切*s-1的性能，根本滿足了水力噴射壓裂加砂的需要，但需要進(jìn)一步優(yōu)化，以適應(yīng)深井、降摩阻的要求。3、水力噴射工具使用過程中存在噴嘴脫落、沖蝕、噴槍斷裂等問題，有待于進(jìn)一步改良和完善，延長噴射工具壽命。目前試驗所用的工具是從油田外引進(jìn)的，因此，特別是要開發(fā)出自己的水力噴射壓裂工具。4、通過對壓裂現(xiàn)場流程的改良，有效地提高了壓裂液的利用率，節(jié)約了設(shè)備使用，降低了壓裂施工費用，降低了工