水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及對策

關(guān)于水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及對策第1頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三匯報提綱一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀二、主要技術(shù)問題三、下步工作建議第2頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過30年的發(fā)展，國外已形成較為完善的不同完井條件下的水平井分段壓裂改造技術(shù)；國內(nèi)水平井壓裂改造技術(shù)專項研究是近幾年的事，主要以試驗為主；目前我們與國外在水平井壓裂工程技術(shù)各個方面都存在一定差距，尤其是在工具方面；總體技術(shù)不配套、不完善，需要進一步攻關(guān)與試驗。第3頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三序號水平井分段壓裂主體技術(shù)國外中石油中石化1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)2泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)3管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)4封隔器雙封單壓分段壓裂技術(shù)5水力噴砂分段壓裂技術(shù)一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第4頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三②斯倫貝榭StageFRAC多級封隔器壓裂技術(shù)①貝克休斯Frac-point裸眼壓裂技術(shù)Frac-Point?封隔器系統(tǒng)③PackerPlus’sStackFRAC分段壓裂技術(shù)1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)●技術(shù)特點液壓座封封隔器不動管柱,投球打開滑套分壓各段兼做壓裂管柱與生產(chǎn)管柱施工快捷●技術(shù)能力7″×41/2″工具體系25級95/8″×51/2″工具體系30級封隔器耐壓差:70.0MPa封隔器耐溫：176℃●適用范圍41/2″-95/8″井眼●局限性裂縫起裂位置無法控制⑴液壓座封裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)第5頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三●案例:現(xiàn)場壓裂24段（2009.10，NorthDakota）☆造斜點：2968.0m，井深：6100.0m，井眼直徑5.75″）☆平均排量4.2m3/min，施工時間25.75小時☆壓裂液：6435.2m3☆支撐劑：1542.2t1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)第6頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三●技術(shù)特點遇油膨脹座封，封隔環(huán)空隔離系統(tǒng)無需機械操作地面投球打開滑套施工快捷●技術(shù)能力封隔器耐壓差：70.0MPa封隔器耐溫：204℃●適用范圍41/2″和51/2″兩種，分別用于61/8-61/4″和81/8-81/4″裸眼井●局限性封隔器膨脹時間長（7-10天）封隔器無法解封膨脹封隔器滑套機構(gòu)哈里伯頓遇油膨脹封隔器壓裂技術(shù)1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)⑵遇油膨脹封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)第7頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三●主要用于美國、加拿大、墨西哥、中國、中東●＞7500套壓裂滑套●＞5500套裸眼封隔器●＞2500套遇油/遇水膨脹封隔器1.1裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)第8頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1.2泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)

●技術(shù)特點節(jié)省鉆時（同時射孔及座封壓裂橋塞）可進行大排量施工分壓段數(shù)不受限制壓裂后可快速鉆掉，易排出（<10min鉆掉，常規(guī)鑄鐵>4h）●技術(shù)能力橋塞耐壓差86.0MPa，耐溫232℃施工排量與規(guī)模依據(jù)需要而定●適用范圍適用于多種套管尺寸（31/2″、41/2″、51/2″、7″)●局限性對套管和套管頭抗壓要求高對電引爆座封等配套技術(shù)要求高第9頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三從環(huán)空注入反洗井,提供干凈井筒投小球、座封、打掉球座，壓裂下段投中球、開滑套甲、密封下段、壓中段投大球、開滑套乙、密封中部、壓上段開井排液、生產(chǎn)1.3管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)●技術(shù)特點不動管柱，投球打開滑套分壓各段滾珠引鞋與旋轉(zhuǎn)扶正器確保起下順利與居中施工快捷●技術(shù)能力51/2″套管分壓5數(shù)封隔器耐溫120℃，耐壓差50MPa●適用范圍51/2″套管完井第10頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三1.4雙封單壓分段壓裂技術(shù)●技術(shù)特點封隔器外徑上大、下?。ㄏ滦∮?05mm）卡距設(shè)置返循環(huán)通道噴砂口距膠筒距離小(僅200mm)，預(yù)防沉砂設(shè)計有液壓安全接頭，可投球打壓丟手工具串留有標準內(nèi)通道，便于后續(xù)打撈●技術(shù)能力單趟管柱壓裂可以壓裂8段，最大加砂規(guī)模達到145m3工藝管柱耐溫100℃、耐壓70MPa●適用范圍適用51/2″套管完井●局限性拖動管柱,施工周期長不適合氣井

一次性射開所有待改造層段，壓裂時利用導(dǎo)壓噴砂封隔器的節(jié)流壓差壓裂管柱，采用上提的方式，一趟管柱完成各層的壓裂。

第11頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三⑴常規(guī)管柱拖動式水力噴砂壓裂技術(shù)工具串：引鞋+篩管+下扶正器+單流閥+噴槍+上扶正器

用油管或連續(xù)油管下入帶噴槍的工具串，在完成一段水力噴砂壓裂后，放噴壓井后拖動管柱到下一井段進行施工。

1.5水力噴砂分段壓裂技術(shù)●技術(shù)特點井下工具簡單，長度短工具外徑小有反洗通道砂卡管柱幾率小●技術(shù)能力一趟管柱嘴加砂30-50m3工藝管柱耐溫120℃、耐壓50MPa●適用范圍4″、51/2″、7″套管、裸眼或篩管完井井深4000m以內(nèi)●局限性一趟管柱施工段數(shù)2-3段施工周期長第12頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三Halliburton’sCobraMaxH

●技術(shù)特點連續(xù)油管噴砂射孔，環(huán)空加砂壓裂砂塞留置，封堵已壓井段連續(xù)油管兼做沖砂洗井管柱施工安全●技術(shù)能力分壓段數(shù)可依據(jù)需要可進行大排量施工●適用范圍41/2″、51/2″、7″套管完井●局限性對套管和套管頭抗壓以及井場道路要求高要求配套帶壓作業(yè)井口⑵連續(xù)油管拖動水力噴砂分段壓裂技術(shù)1.5水力噴砂分段壓裂技術(shù)第13頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三●FortWorth盆地頁巖氣井連續(xù)油管拖動水力噴砂分段壓裂實例★斜深2755m,垂深1696m,水平井段長度878m,4.5″套管完井★壓裂段數(shù)43段,每段裂縫間距15m-18m★每段加砂量43.1t,施工排量2.2m3/min1.5水力噴砂分段壓裂技術(shù)第14頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三⑶不動管柱式水力噴砂壓裂技術(shù)

將帶滑套的水力噴砂壓裂工具一次性下井，第一段施工結(jié)束等裂縫閉合后，從井口旋塞閥投球，待球落座后，打開套放閘門，壓裂第二段。依次壓裂待壓井段?！窦夹g(shù)特點不動管柱工具外徑小有反洗通道●技術(shù)能力不動管柱分壓4段，與拖動相結(jié)合壓裂4-5段工藝管柱耐溫120℃、耐壓50MPa●適用范圍51/2″、7″套管裸眼或篩管完井井深4000m以內(nèi)●局限性井口施工壓力高深井受限1.5水力噴砂分段壓裂技術(shù)第15頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三

國內(nèi)應(yīng)用150口井以上，最大井深4400m，單段最大加砂規(guī)模50.0m3。1.5水力噴砂分段壓裂技術(shù)第16頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三名稱分壓段數(shù)（段）工具耐壓差（MPa）工具耐溫（℃）國外中石油中石化國外中石油中石化國外中石油中石化裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)2410/7050/204120/泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)不限//86//232//套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)/5/50/120封隔器雙封單壓分段壓裂技術(shù)/8/70100水力噴砂壓裂技術(shù)/4-54-5505050120120120一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第17頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三２.水平井分段壓裂設(shè)計軟件應(yīng)用情況軟件名稱公司名稱主要功能壓裂模擬自動設(shè)計小型壓裂壓裂防砂模擬酸化壓裂模擬產(chǎn)能預(yù)測凈現(xiàn)值優(yōu)化StimplanNSIFracproPTPinnacleMFracMeyerFracCADESchlumbergerGohferLabMarathon一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第18頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂縫測試技術(shù)

3.1井下微地震波測試技術(shù)一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀水平井微地震測試圖象第19頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂縫測試技術(shù)3.2水力裂縫測斜儀測試技術(shù)一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第20頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂縫測試技術(shù)3.3零污染示蹤劑測試技術(shù)一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第21頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三3.水平井水力裂縫測試技術(shù)3.4連續(xù)油管測井溫技術(shù)

一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第22頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三近年來，國內(nèi)在水平井壓裂改造方面進行了一些有益的探索，開展了機械封隔、水力噴射、限流等分段壓裂工藝現(xiàn)場試驗，為今后發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。但在基礎(chǔ)研究、水力裂縫優(yōu)化設(shè)計、分段壓裂工藝技術(shù)、分段壓裂工具、壓裂材料、水力裂縫動態(tài)監(jiān)測等方面與生產(chǎn)實際需求還有巨大差距，主體技術(shù)尚未形成，整體技術(shù)遠未配套，與國際先進水平的差距進一步加大，我們應(yīng)全方位地開展技術(shù)引進、技術(shù)攻關(guān)、技術(shù)試驗與推廣。二、主要技術(shù)問題第23頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三酸壓酸化水力壓裂總數(shù)723823752●中石化水平井加砂壓裂改造井數(shù)少，截止2010年10月，水平井加砂壓裂僅40口井左右。油田改造井數(shù)改造方式勝利6加砂壓裂西南4加砂壓裂華北12加砂壓裂中原10加砂壓裂江漢32口酸化河南4加砂壓裂江蘇54口酸壓西北68酸壓合計112二、主要技術(shù)問題1.技術(shù)發(fā)展無法滿足技術(shù)需求第24頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三名稱國外中石油中石化應(yīng)用單位貝克休斯、斯倫貝榭、哈里伯頓

川慶鉆探工程公司工程院技術(shù)指標24段、70MPa，204℃10段、50MPa,120℃正在研制技術(shù)特點定點壓裂，球及座可鉆，下工具開關(guān)滑套；壓裂完井一體化管柱工具和國外類似工具和國外類似技術(shù)對比段數(shù)多，耐溫、耐壓高工具系列化程度高段數(shù)少，耐壓、耐溫低；工具缺乏系列化室內(nèi)研究2.主體技術(shù)尚未形成2.1裸眼封隔器+滑套連續(xù)性分段壓裂能力弱二、主要技術(shù)問題第25頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三名稱國外中石油中石化應(yīng)用單位哈里伯頓、BJ西南油氣田勝利油田技術(shù)指標150℃；深度3000m；

油管直徑60.3mm；施工層數(shù)43層油管直徑50.8mm，深度1105m，施工層數(shù)3層試驗技術(shù)特點連續(xù)油管射孔，套管壓裂技術(shù);填砂封隔；一次沖砂，合層生產(chǎn)，節(jié)省作業(yè)時間連續(xù)油管射孔，套管壓裂技術(shù);填砂封隔；一次沖砂，合層生產(chǎn)，節(jié)省作業(yè)時間

/技術(shù)對比

工具先進，性能好，相關(guān)配套設(shè)備齊全工具性能有待提高，配套設(shè)備不齊全缺乏工具與裝備有專業(yè)化的服務(wù)隊伍專業(yè)隊伍較少缺乏設(shè)備、專業(yè)隊伍2.2連續(xù)油管水力噴砂射孔環(huán)空加砂壓裂技術(shù)未配套二、主要技術(shù)問題2.主體技術(shù)尚未形成第26頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三名稱國外中石油中石化應(yīng)用單位BJ、哈里伯頓西南油氣田2009年11月引進技術(shù)進行了6段試驗工程院、江漢井下技術(shù)指標橋塞耐壓86MPa，耐溫232℃，施工層數(shù)不限

/正在研制技術(shù)特點連續(xù)壓裂，一次鉆塞，合層投產(chǎn)；易鉆橋塞鉆除時間短

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技術(shù)對比工具系列化沒有相關(guān)工具沒有相關(guān)工具2.3泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)研究剛起步二、主要技術(shù)問題2.主體技術(shù)尚未形成第27頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三名稱國外中石油中石化應(yīng)用單位哈里伯頓長慶油田、廊坊分院工程院技術(shù)指標耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量20-30m3耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量5-10m3

耐溫120℃，耐壓差50MPa，單噴嘴過砂量5-10m3

技術(shù)特點管柱簡單，定點壓裂，施工安全管柱簡單，定點壓裂，施工安全管柱簡單，定點壓裂，施工安全技術(shù)對比工具系列化工具系列化工具系列化2.4水力噴射壓裂噴嘴耐磨能力差，加砂規(guī)模受限二、主要技術(shù)問題2.主體技術(shù)尚未形成第28頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三①水平井水力裂縫優(yōu)化設(shè)計技術(shù)②水平井井下壓裂管柱及工具③水平井連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)④水平井水力裂縫監(jiān)測技術(shù)⑤水平井壓后壓力測試與解釋3.水平井分段壓裂配套技術(shù)研究不夠二、主要技術(shù)問題第29頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三上述差距僅僅是表面現(xiàn)象，其實質(zhì)反映的是我國基礎(chǔ)工業(yè)（包括高新材料、精工制造等）的差距，同時也折射出我們科技攻關(guān)工作中的不足。我們應(yīng)整體規(guī)劃，分步實施，優(yōu)化資源，貼近生產(chǎn)，滿足需求，超前儲備，迎頭趕上，努力形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的配套技術(shù)。三、下步工作建議第30頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三順序主體分段壓裂技術(shù)備注優(yōu)先發(fā)展套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)改進完善封隔器雙封單壓分段壓裂技術(shù)改進完善水力噴砂分段壓裂技術(shù)改進完善同步攻關(guān)封隔器+滑套封分段壓裂技術(shù)攻關(guān)研究泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)攻關(guān)研究1.加快形成主體技術(shù)三、下步工作建議第31頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三壓裂工具封隔器+滑套耐磨噴嘴連續(xù)油管作業(yè)井口與保護裝置易鉆橋塞1.加快形成主體技術(shù)三、下步工作建議第32頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三序號主體分段壓裂技術(shù)“十二五”前三年“十二五”后二年1管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)51/2″套管分壓6段51/2″套管分壓8段2水力噴砂分段壓裂技術(shù)51/2″井眼分壓6段51/2″井眼分壓10段3連續(xù)油管水力噴砂射孔環(huán)空壓裂技術(shù)壓裂井口、連續(xù)油管保護裝置配套，現(xiàn)場試驗達到工業(yè)化應(yīng)用水平4封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)6″裸眼分壓大于7段6″裸眼分壓大于10段5泵送可鉆式橋塞分段壓裂技術(shù)可鉆式橋塞定型、耐溫120℃,耐壓差35MPa達到工業(yè)化應(yīng)用水平1.加快形成主體技術(shù)三、下步工作建議第33頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三①水平井水力裂縫起裂與延伸機理研究2.加大科技攻關(guān)力度σV

σh—minσH—maxσZ

β井筒方位角

三、下步工作建議第34頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三②水平井井眼與完井方式優(yōu)化設(shè)計技術(shù)直井水平井縱向縫水平井橫向縫2.加大科技攻關(guān)力度三、下步工作建議第35頁，講稿共42頁，2023年5月2日，星期三③水平井同步壓裂技術(shù)●兩口以上水平井沿最小主地應(yīng)力方位平行鉆進●同時進行壓裂