压裂技术现状及发展趋势 (长城钻探工程技术公司) 在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。 1、压裂技术发展历程 自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。 （2）1970年-1990年：中型压裂。通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开发。 （3）1990年-1999年：整体压裂。压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开发中发挥了巨大作用。 （4）1999年-2005年：开发压裂。考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。 （5）2005年-今：广义的体积压裂。从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。 2、压裂技术发展现状 经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开发的重要手段之一。 2.1 压裂工艺和技术
2012年4月8日星期日 1、黑油模型：指油质较重性质的油藏类型。黑油模型是最完善、最成熟，也是应用最为广 泛的模型。是油藏数值模拟的基础，其它模型大都是黑油模型的扩展。 （1） 黑油模型的基本假设：（1）油藏中的渗流是等温渗流。 （2）油藏中最多只有油、 气、水三相，每一相均遵守达西定律。 （3）油藏烃类只含有油、气两个组分。在油 藏状态下，油气两组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相内，气组分则可 以以自由气的方式存在于气相中，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层 内油相为油组分和气组分的某种组合。在常规油田中，一般不考虑油组分向气组分 挥发的现象。（4）油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相 瞬时达到相平衡状态。（5）油水之间不互溶；天然气也假定不溶于水。 煤层气：赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于 煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。 全国煤层气试验区分布图 J3-K1 哈尔滨 28 3、页岩气 页岩气形成的条件 （1） 岩性：形成页岩气的岩石除页岩外，还包括泥岩、粉砂岩、甚至很细的砂岩 （2） 物性：页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低，典型的气页岩的基质渗透率处于微 达西~纳达西范围，因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况 （3 ）矿物组成：粘土矿物和碳酸盐含量低、粉砂质或硅质（石英）含量较高比较有利。 （4）裂缝： 裂缝发育适中。 2012-4-9 4、压裂工艺成果 压裂工艺推陈出新，分段压裂、裂缝性气藏压裂、火山岩压裂、降滤压裂、重复压裂、转向 压裂、控缝高压裂等压裂技术得到了成功应用， 特别是水平井分段压裂技术的推广应用, 保障油气田增储上产方面发挥了巨大作用。 较好指标： 2、 乌鲁木齐 J1-2 J3-K1 J3-K1 J3-K1 J3-K1 J2 J1-2 J1-P2 J1-2 J1-2 西宁 兰州 J1-2 1-2 西安 P2 成都 2"| C-P 北京1 ? 济南3 9 C-P 长春 E J3-K1 1开滦 15 韩城 2大城 16 蒲县 3济南 17 柳林 4淮北 18 吴堡 5淮南 19 三交 6平顶山 20 临县 7荥巩 21 兴县 8焦作 22 丰城 9安阳 23 冷水江 10晋城 24 涟邵 11屯留 25 沈北 12阳泉 26 红阳 29 阜新 13澄合 27 铁法 30 辽河 14彬长 28 鹤岗 T3 武汉二 长沙 2 ： P2 上海 P2 P2 福州 卢台北
项目名称：压裂防砂技术研究与实验 负责单位：吐哈油田分公司开发事业部 承担单位：吐哈油田分公司吐鲁番采油厂 吐哈石油勘探开发指挥部钻采工艺研究院 2003年9月
负责单位负责人：金志鹏 承担单位负责人：周自武刘建伟承担单位具体负责人：王宇宾刘兆江
目录 二、油井出砂状况机理分析与评价 (6) 三、压裂防砂技术原理及特点 (8) 四、国内外技术状况 (10) 五、压裂防砂工艺技术研究 (11) 六、适合压裂防砂的支撑剂优选 (17) 七、低伤害压裂液的研究与优选 (18) 八、前期压裂防砂现场试验总结分析 (22) 九、压裂防砂试验下部工作安排 (25)
一、问题的提出 吐哈油田雁木西油田和鲁克沁稠油油田都存在一个共同的问题，即油井出砂严重，影响了正常生产。雁木西油田储层中孔低渗，岩性以细砂岩为主，中孔细喉道，平均孔径58.2mm，孔吼直径均值8.04mm，胶结疏松。投产初期油井自喷产能低，出砂较严重，储层出砂造成了严重的地层伤害。采用烧结防砂筛管防砂后，见到了较好的防砂效果，但不能完全满足防砂稳产要求。同时，采用防砂管防砂其有效期一般都不长，粉细砂在井筒中逐渐堆积，使油井产量越来越低。鲁克沁稠油油田表现更加突出，由于地层出砂的影响，油井采油时率低，检泵周期很短，采用TBS防砂管有效期短，地层产能下降快。 以鲁2井为例，鲁2井是鲁克沁区块的一口探井，试油时曾大量出砂，其中目前生产层（2341～2377m）共出砂0.56m3，日产稠油23.3m3/d。而其上层（2290～2320m）出砂达 4.3 m3，日产稠油13.8m3/d，日产水16.4m3/d。试油时累计出砂5.0m3。1998年挤水泥封堵（2290～2309.37m），1998年9月投产2341～2377m，产量一直在18m3/d以上，不出砂。生产15个月之后，掺稀泵泵压偏高，于1999年12月25日进行第一次检泵作业。发现单流阀入口4孔中有3孔被胶皮、碎石、油泥等杂质严重堵塞。投产后由于某些原因不能正常生产，1月28日该井再次上修。检查抽油泵被卡死，油井口袋内沉地层砂约32升。从开始作业至此，共产液18.72m3，折算采油砂比0.17%。试抽出液后开井生产48h后由于抽油杆不下行，光杆再次变形。此间产液37.76m3。 2月14日起原井杆柱，在1300m处发现断脱。改起油管，起完
压裂加砂不足的危害及原因分析研究
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压裂加砂不足的危害及原因分析研究-工程论文 压裂加砂不足的危害及原因分析研究 吴友梅1 王孝超1 邱守美1 贾元钊1 龙长俊1 李文彪2 （1.中国石油华北油田采油工程研究院河北任丘062552；2.中国石油华北油田第二采油厂河北霸州065700） 摘要：华北油田进入开发中后期，水力压裂成为增产稳产的重要措施。本文对近3年压裂施工井进行了统计分析，从理论上分析了加砂不足的危害，并结合华北油田具体情况分析了加砂不足的原因和采取的对策，为提高加砂成功率和改造效果提供有利借鉴。 关键词：压裂；加砂不足；砂堵；异常高压；滤失；导流能力；压裂效果 *基金项目：中石油重大专项“华北油田上产稳产800万吨关键技术研究与应用”(2014E-35)，子课题“强水敏非均质低渗透油藏有效开发技术”（2014E-35-08-05） 压裂缝长和裂缝导流能力是影响压裂效果的两大因素。 但加砂不足会导致储层改造不充分，形成的裂缝导流能力低，严重影响压裂效果。高停泵压力、储层地应力异常、岩性致密和砂堵是引起加砂不足的常见原因。在广泛调研国内相关研究的基础上，通过对加砂不足原因的分析，提出相应的解决措施，对提高加砂成功率和压后增产效果具有重要意义。 1 压裂加砂不足的危害 加砂不足导致砂比过低，不利结果主要有两个：一是支撑剂在裂缝内单层铺置，破碎和嵌入比例增加，对裂缝导流能力不利；二是砂量过少、浓度低使得
1 砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例 砾石充填类防砂是目前主流的防砂工艺，砾石尺寸设计是砾石充填类防砂设计的关键步骤之一，砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态。较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；相反，较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸如表1所示。 目前国内外的主要砾石尺寸设计方法为三类： (1) 第一类：设计依据简单，仅依据地层砂某一特征尺寸的设计方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四种设计模型； (2) 第二类：信息依据丰富，基于地层砂筛析曲线的设计方法，主要包括DePriester和Schwartz两种设计模型； (3) 第三类：基于砾石层孔喉结构模拟的砾石尺寸设计方法。 上述砾石尺寸设计方法均已在中国石油大学(华东)研制开发的Sand control Office软件中实现。 我国西部某出砂气田S-14井地层砂为粉细砂，图3中的曲线D为其筛析曲线，经粒度分析，d10= 0.151 mm，d40= 0.082mm，d50=0.065mm，d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分选系数2.043，均匀系数10.036，标准偏差系数0.231。 表1 油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸 第一类设计方法的设计结果如表2所示。 使用DePriester方法进行砾石尺寸设计结果如图2所示。设计中的取值为：A=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，计算得到系数B的取值范围为[25.4，35.9]。图中曲线A、B分别为B取最小值和最大值时的砾石尺寸分布曲线；曲线C为B取平均值时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.227～0.560mm，匹配的砾石标准为0.25～0.42mm。 使用Schwartz方法设计该井的砾石尺寸，设计中的取值为：Cmin=1.2，Cmax=1.5；选择设计点为d70，设计结果如图3所示。曲线A、B分别为Cg= Cmin和为Cg= Cmin和时得到砾石尺寸分布曲线；曲线C为Cg取平均值1.35时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.160～0.300mm，匹配表1中的标准砾石尺寸为0.21～0.25mm。
塔河油田加砂压裂返排流程设计与优化-经济 塔河油田加砂压裂返排流程设计与优化 赵敏江柳志翔李洪文 （中国石油化工股份有限公司西北油田分公司完井测试管理中心新疆轮 台841600 ） 摘要分级加砂压裂及常规加砂压裂是国内外油田通用的针对低孔、低渗类低品位油、气藏开发的一项重要手段。但是，在压裂结束开井测试求产初期会出现支撑剂回流、地层出砂等问题。以前塔河油田采用单一条管线进行采油、排砂的普通流程进行压后测试。该流程存在砂堵后整改必须关井，无法达到连续返排的要求，并且在关井期间存在由于砂粒沉降造成油管内砂堵的风险。经过数年 的摸索，试油技术人员通过改进排砂流程的配置，制定“四流程、六管汇、八通道”的新型返排流程，解决了加砂压裂施工后返排期间砂堵影响施工的问题。 关键词加砂压裂支撑剂返排流程 一、现状分析 加砂压裂返排流程的配置是关系到加砂压裂完井储层改造工艺成败的 重要项目。以前塔河油田采用单一条管线进行采油、排砂的普通流程进行压后测试。该流程在压后返排过程中支撑剂回流造成对地面测试设备后就需要关井处理。如果处理不及时，就无法满足压裂结束后连续返排的要求，并且在关井期间 存在由于砂粒沉降造成油管内砂堵的风险。 二、加砂压裂返排流程设计 1.高配置加砂压裂返排流程设计。2010年前西北油田分公司无针对加 砂压裂后计量求产的返排流程，2011年一2013年通过对西北油田分公司加砂
压裂后返排情况的调查研究，逐渐摸索出专门应用于加砂压裂后计量求产的“四 流程、六管汇、八通道”的高配置加砂压裂返排流程。见图1。 ■PR. ■ ■J*"***1 fl 1 (1)高配置加砂压裂返排流程的连接方法：主测试流程：29/16 〃K5法兰变3 〃1502由壬变扣+由壬直角+3 〃15由壬管线+由壬直角+3 〃1502 壬管线 +3 〃 150由壬三通+3 〃 15(由壬管线+由壬直角+3 〃150由壬管线+④号油嘴管汇+3〃15由壬管线+⑤号油嘴管汇+3 〃由壬管线+分离器+2 7/8 〃油管计量罐+打油泵+打油平台。见表1。 戟I 高社＜"玖乓驰追曲:孔四；一各配豐 (2)1井排砂流程：3〃1由壬三通+3〃150由壬管线+地面采油树(15K) +②号油嘴管汇(70 MPa) +2 7/8 〃油管排酸三通+排酸罐、放喷 口。 (3)2井排砂流程：3〃1由壬三通+3〃150由壬管线+地面采油树(15K) +③号油嘴管汇(70 MPa) +2 7/8 〃油管排酸三通+排酸罐、放喷口。
延安职业技术学院 毕业论文 题目：延长油田用压裂液的优点与不足所属系部：石油工程系 专业：应用化工生产技术（油田化学）年级班级：07应用化工（4）班 作者：李阿莹 学号： 指导老师： 评阅人： 2010年月日
目录 第一章绪论…………………………………………………………………（）第二章延长油田地质情况……………………………………………（）第三章压裂液概述………………………………………………………（）3.1 概述………………………………………………….……………………（）3.2 分类……………………………………………………………….………（）3.3 压裂液的国内外研究与应用状况…………………………….….（）第四章延长油田用压裂液…………………………………..………（）4.1 胍尔胶压裂液……………………………………………………………（）4.2 清洁压裂液………………………………………………………………（）4.3清洁压裂液与胍胶压裂液的应用对比…………………………………（）结论…………………………………………………………..…………….………（）参考文献…………………………………………………………….……………（）致谢………………………………………………………………………………（）
摘要：经过几十年的开发,延长油田已进入中后期开发阶段,为了达到稳产、增产进而合理利用资源的目的,油田企业会对部分井实施措施作业。本论文以此为出发点,就油田常用的两种压裂液体系用外加剂、工艺、施工效果等方面做了概述并由对两种压裂液体系的应用对比,总结出各自的有优点与不足. 关键词：水力压裂延长油田胍胶压裂液清洁压裂液
油田压裂返排液处理技 术 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
油田压裂返排液处理技术 1.压裂返排液的产生及存在的问题 压裂工艺是油井增产的一项主要措施在各油田普遍采用。其中最常用的是水基压裂液它具有高黏度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等优点现已成为主要压裂液类型。 油井压裂过程中产生的返排压裂废液具有污染物成分复杂、浓度高、黏度大，精品文档，超值下载 处理难度大，是油田较难处理污水之一。如不处理直接进入集输流程，会严重干扰后续流程，严重影响到油田生产，导致设备堵塞、油田下降，环保不达标等诸多问题。 表1 压裂返排液污水性质 图1 不同压裂返排水样 2.国内常规压裂返排液处理工艺简介 化学氧化－絮凝沉淀－过滤处理工艺 采用双氧水、次氯酸钠等强氧化破胶使返排液中的高分子物质氧化分解成小分子物质，降低废液黏度，提高传质效率，增加水处理药剂的分散与分解；絮凝可以改变水中多分散体系表面电性，破坏废液胶体的稳定性，使胶体物质脱稳、聚集；过滤，去除水中不溶或微溶物，脱色除臭。氧化－絮凝－过滤是油气田污水处理常用工艺。 在实际应用过程中该工艺也存在一些不足，具体如下：
第一、该工艺受温度影响比较大，在低温环境，化学氧化剂反应慢，氧化时间长，需要较长的停留时间，导致氧化反应罐（池）占地大，不易在现场作业，运输困难等。 第二、除油效果不明显，系统对乳化油去除效果不佳，需要添加大量药剂，导致污泥量大，增加污泥处理成本。 第三、过滤器时常堵塞，由于氧化破胶不彻底，污油处理效果不佳，导致过滤器堵塞严重，影响最终出水效果和整套装置处理能力。 化学氧化－絮凝沉淀－电解氧化－过滤联合处理工艺 电解法集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体，能够使大分子物质分解为小分子物质，降解的物质转变成易降解的物质，是污水深度处理的常用方法。 然而电解技术目前在国内应用情况并不理想，时常存在电极钝化、结垢等问题，时常需要更换电极，处理效果稳定性差，成本高，操作检修频繁。 设备占地大，运输困难，不太适合压裂返排液现场处理要求。 化学氧化－絮凝磁分离－过滤联合处理工艺 该工艺改进了絮凝沉淀工艺，采用高效磁分离机能够减少沉降时间，缩小设备占地面积，相对之前两种工艺有改进之处。然后该工艺化学氧化、除油工艺依然存在，仍然存在处理不达标，设备占地面积大等诸多不足。 臭氧氧化气浮一体装置-旋流溶气气浮-过滤联合处理工艺
2012年4月8日星期日 1、黑油模型：指油质较重性质的油藏类型。黑油模型是最完善、最成熟，也是应用最为广 泛的模型。是油藏数值模拟的基础，其它模型大都是黑油模型的扩展。 （1）黑油模型的基本假设：（1）油藏中的渗流是等温渗流。（2）油藏中最多只有油、气、水三相，每一相均遵守达西定律。（3）油藏烃类只含有油、气两个组分。在油藏状态下，油气两组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相内，气组分则可以以自由气的方式存在于气相中，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层内油相为油组分和气组分的某种组合。在常规油田中，一般不考虑油组分向气组分挥发的现象。（4）油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时达到相平衡状态。（5）油水之间不互溶；天然气也假定不溶于水。 （2）物性：页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低，典型的气页岩的基质渗透率处于微达西~纳达西范围，因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况 （3）矿物组成：粘土矿物和碳酸盐含量低、粉砂质或硅质（石英）含量较高比较有利。（4）裂缝：裂缝发育适中。 2012-4-9 4、压裂工艺成果 压裂工艺推陈出新，分段压裂、裂缝性气藏压裂、火山岩压裂、降滤压裂、重复压裂、转向压裂、控缝高压裂等压裂技术得到了成功应用，特别是水平井分段压裂技术的推广应用，在保障油气田增储上产方面发挥了巨大作用。 较好指标：
水平井压裂分段数：9段 深层气压裂最大支撑剂量： 908.5t （角64－2H井） 最大注入井筒液量： 4261.1m3 最大酸压规模：1603 m3 ?水力喷射分层加砂压裂在四川、长庆地区施工20余井次，平均单井次缩短施工周期20天以上；气井应用不动管柱分层压裂技术307井次，施工成功率99%；平均单井缩短试气周期20天以上；连续混配压裂施工405井次，累计配液88898 m3，累计缩短施工周期425天。 ?裸眼封隔器分段压裂取得突破性进展。全年在苏里格等地区现场应用22井次，并取得良好效果。长城钻探在苏里格气田采用裸眼封隔器进行压裂投产后产量是临近直井的5倍以上。 ?川庆钻探与美国EOG公司合作，在角64－2H井应用水平井泵送电缆桥塞压裂技术，成功完成水平井9段分层加砂压裂施工，注入液体4261.1m3，支撑剂908.5t，刷新此项工艺技术作业时间最短、段数最多（9段）、注入砂量最大、注入液量最多、累计作业时间最长等5项亚洲记录， ?2010年，国产水平井裸眼封隔器及配套工具的成功研发和推广应用，打破了外国公司的垄断，取得了很好的增产效果，产量是临近直井的3倍以上。 ?2010年，川庆钻探在合川 2口井成功进行了连续油管喷砂射孔环空6－7级分段压裂现场施工；西南油气田的威201页岩气井也已进行了2次的页岩气压裂改造施工，为非常规气藏有效开发探索出了新的途径。 5、机械分段压裂技术 机械分段压裂技术包括裸眼封隔器分段压裂技术、动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、不动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、封隔器＋桥塞分段压裂技术等。 1、裸眼封隔器分段压裂 ◆裸眼封隔器分段压裂是苏里格水平井储层改造的主要方式：到目前苏里格共完成裸眼分段压裂36井（167段），占整个水平井改造总井数的81.8%。 ◆应用规模逐年扩大： 09年8井次、10年1~7月28井次。 ◆技术水平逐步提高：分段数从3段到10段（工具已下井，近期压裂施工），最长水平段1512m，最大下入深度5235m。 套管鞋：3698.81
一、油田常用专业压裂软件 国外压裂设计分析软件主要包括：E-StimPlan、Terrfrac、GOHFER、Meyer、FracproPT 等。其中Terrfrac是由美国Cliffton教授开发，水力裂缝扩展理论最为完善，它采用了二维流动方式实现了裂缝扩展的全三维模拟，主要应用地热开发、核废料处理等领域，但是它仅针对水力压裂已知方案模拟，可以对压裂裂缝扩展的敏感性因素进行分析，在国外很少见到该软件设计的油田压裂实例。 GOHFER是美国Stim-Lab公司开发的，采用定向网格式储层描述技术，其特点是采用有限元求解，具有较好的模拟复杂地质条件下裂缝扩展的能力，但是该软件的导流能力预测、产能预测模块尚不完善，无法进行压裂方案的经济优化设计，不能开展泵注程序的优化。同时该软件在压裂测试诊断方面的功能不齐全，只有二维压力降落诊断分析功能。 FracproPT是美国GRI开发的，该软件优点是比较适合现场技术和施工人员应用，但是其模型是无计算网格的拟三维模型或者说是裂缝的形态是预先假设好的圆形/椭圆的固定形状，该软件在进行弱遮挡储层的裂缝扩展模拟时缝高容易出现失控和对于由于岩性差异造成纵向裂缝形态的重要影响由于模型过于简单而掩盖了（如泥岩段与砂岩段缝宽上的差异等）。这样大大制约了在弱遮挡储层及多层砂岩油藏压裂设计方面的应用。 MEYER是一套拟三维压裂设计分析软件，其优点是采用类似人工智能的技术进行压裂设计和分析，在国内外相对应用较少。 E-StimPlan是由国际上久负盛名的压裂专家. Nolte、Mike Smith先生创建的NSI公司开发的全三维压裂设计与分析软件，它不仅继承了压裂酸化领域的最新研究成果，适合压裂工程师进行压裂优化设计，尤其是Nolte、Smith创建的压裂压力诊断技术，特别适合现场工程师进行现场压裂分析。 E-StimPlan压裂设计分析软件具备目前进行压裂优化设计所需要的压裂设计、压裂分析/诊断、压裂油藏模拟和经济优化评价功能，能够完成压前地层评估、压裂方案设计与优化、全三维压裂模拟与敏感性分析、压裂过程及压后压力降落实时数据采集与分析、压力历史拟合和压裂效果评价等工作。其突出技术特点如下： 1、水平井压裂方面 (a)地质建模方面：具备综合、便捷的水平井地质建模功能。它是可以通过引入邻 近井在三维空间用深度校正的方式来实现建模，并运用图形显示。显示的内容除 了地质分层外，还包括深度转换后的测井曲线和E-Stimplan计算的地应力曲线 等。 (b)在裂缝起裂机理方面：考虑到一般起裂初期总是沿井筒垂直向上开始起裂的。
第23卷 第1期2011年2月 中国海上油气 CHIN A OF FSH OR E O IL A ND G A S V ol.23 N o.1 Feb.2011 第一作者简介:谭章龙,工程师,2001年毕业于西安石油学院石油工程专业,目前主要从事海上油气田钻完井、大修井作业。地址:天津市塘沽区渤海石油路688号海洋石油大厦B 座B 608室(邮编:300452)。 大斜度井压裂充填防砂工艺研究与实践 以南堡35 2油田Ax 井为例 谭章龙1 司念亭1 李贵川1 龙江桥1 王青春 2 (1 中海石油(中国)有限公司天津分公司生产部; 2 中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司) 摘 要 针对南堡35 2油田Ax 井明化镇组疏松砂岩油藏储层非均质性较强、砂岩粒度分选性较差、极易出砂,防砂层跨度大、间隔距离长,井斜角大等特点,研制了暂堵抑砂液,并充分运用端部脱砂控制、防止提前脱砂以及泵砂控制等技术措施,在该井成功实施了5层压裂充填防砂作业,可为渤海在生产油田疏松砂岩油藏大斜度井防砂作业提供借鉴。 关键词 疏松砂岩 压裂充填防砂 大斜度井 端部脱砂 提前脱砂 泵砂控制 南堡35 2油田Ax 井为一口大斜度定向生产井,最大井斜角70 6 ,完井期间采用T CP 负压射孔+ 168 28mm 优质筛管5层防砂完井方式。A x 井投产初期生产正常,约一年后因防砂筛管砂堵几乎无产出。根据生产需要,决定打捞出Ax 井原井下防砂管串,再重新进行5层砾石充填防砂作业。Ax 井储层非均质性较强,砂岩粒度分选性较差,极易出砂;主力油层为明化镇组,油藏为高孔隙、高渗性疏松砂岩油藏,且油水关系复杂,存在边水、底水。Ax 井为大斜度井,砾石充填作业存在如下问题:!全井防砂段存在?上吐下泻#现象,即明化镇0油组与邻井连通性较好,属注水受益层,在全井筒使用密度为1 0g/cm 3常规修井液时仍存在不断反吐地层砂现象;明化镇I 、II 油组地层压力系数小于1 0,使用密度为1 0g/cm 3常规修井液时有较大漏失。?全井防砂段跨度较大(约340m ),分层较多,5层防砂作业存在较大风险。%5个防砂段隔层间距离长且井斜角较大,为砾石充填作业施工增加了难度。针对上述问题,开展了大斜度井压裂充填防砂工艺设计和技术措施研究,并成功应用于Ax 井压裂充填防砂作业,取得了良好效果。 1 技术思路 结合Ax 井防砂层段地质、油藏特性及其与周边油水关系,考虑到该井下部3个防砂层段离边水、 底水较近(小于15m)且层间间隔较小,为了不压穿水层或使各分层间压窜,决定对下部3层防砂段采用微压裂充填防砂方式;考虑到该井上部2个防砂层段离边水、底水较远(大于30m )且层间间隔较大,决定采用一趟2层防砂方式进行规模较大的压裂充填防砂作业。同时,为了降低施工风险,在下部3层防砂作业时采用单层防砂方式,并且全井筒使用暂堵抑砂液以平衡明化镇0、I 、II 油组上下压力关系,降低射孔层段上部出砂、下部漏失较大对防砂施工作业的影响。 2 工艺实践 2 1 端部脱砂控制 与常规压裂充填防砂工艺一样,大斜度井压裂充填是通过控制端部脱砂阻止裂缝径向延伸,并且膨胀裂缝形成?短宽裂缝#,从而形成具有较高导流能力的高渗透带[1]。 施工过程中,先泵入前置液撑开地层形成裂缝,再泵入低浓度砂浆到达裂缝顶端,阻止裂缝继续生长,最后泵入高浓度砂浆由裂缝前缘向近井筒充填裂缝,一旦裂缝不再径向延伸,裂缝将被膨胀变宽。在顶替过程要结束时,如果没有出现脱砂压力,可通过降低泵速并打开环空获得小流量返出,以此来充填近井筒裂缝、射孔炮眼和筛套管环空,形成好的滤砂层。另外,通过降泵速的方法也可诱导端部脱砂
水力压裂 水力压裂水力压裂水力压裂在油田开发中，人们发现，在对油层进行高压注水时，油层的吸水量开始随注水压力的上升而按一定比例增加。开始当压力值突破某一限度时，就会出现吸水量成几倍或几十倍的增加，远远超出了原来的比例，而且当突破某一限度后即使压力降低一些，其吸水量仍然很大。实践中的这一偶然发现，给人们以认识油的新启示：既然油层通过高压作用能提高注入量，那么通过高压作用能否提高油层的产量呢？经过多次证明：油层通过高压作用后，不但可以提高产量，而且能较大幅度的提高产量。最早进行压裂工作的是1947年在美国的湖果顿气田克列帕1号井进行的，苏联是1954年开始的，而我国是1952年在延长油矿开始的。40年代末水力压裂常作为一口井的增产措施来对待，但发展至今在油气田开发中的意义，已远远超过了一口井的增产增注作用。在一定条件下能起到改善采油或注水剖面，提高注水效果，加快油田开发速度和经济效果的作用。近些年来，国外在开发极低渗透率（以微达西计）的气田中，水力压裂起到了关键性的作用。本来没有开采价值的气田，经大型压裂后成为有相当储量及开发规模很大的气田。从这个意义上讲，水力压裂在油气资源的勘探上起者巨大的作用。由于上述原因，水力压裂无论在理论上、设备上、工艺上，在短短的几十年来发展的很快。现今的压裂设备能力，一次施工可用液量3000~4000米3，加砂300米3，可压开6000米的井深，裂缝长达1000米。从实践中，我们认识到压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要措施。其优点是：施工简单、成本较低、增产（注）显著。适用于岩性微密、低渗透地层。§§§§4.1 压裂的增产原理压裂的增产原理压裂的增产原理压裂的增产原理一一一一. 压裂的过程压裂的过程压裂的过程压裂的过程压裂是靠水（液体）传导压力的，故也叫水力压裂。其过程是：在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液体以大于油层吸收能力的排量向井内注入，使井筒内的压力逐渐提高。当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平或垂直裂缝。当继续注入液体时，裂缝也会向油层深处延伸与扩展，直到液体注入速度等于油层渗透速度时，裂缝才会停止延伸与扩展。如果地面停止注入夜体，油层由于外来压力消失，又会使裂缝闭合，为了防止停泵后裂缝闭合，在挤入的液体中加入支撑剂（如石英砂、核桃壳等），使油层中形成导流能力很强的添砂裂缝。 导流能力导流能力导流能力导流能力=添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率Kf××××裂缝宽度裂缝宽度裂缝宽度裂缝宽度W 二二二二. 增产
绕丝筛管砾石充填防砂 砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。 砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工 艺设计。 1) 充填方式选择 根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。2）地层预处理设计 根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。 3）砾石设计 砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。 （l）砾石尺寸选择 通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。目前普遍采用Saucier公式 D50＝(5～6) d50 该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6 ＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。 （2）砾石质量 为满足防砂工艺要求，对砾石的质量要求主要有：砂砾粒度均匀；圆度、球度好；在标准的土酸中的溶解度小于1%；砾石试样在水中搅拌后其浊度不大于50度；显微镜观察没有发现两个或两个以上颗粒结晶块；满足抗破碎试验要求。（3）充填砾石用量 砾石充填防砂所用的砾石数量要根据充填部位的体积来确定。为了保证施工质量，设计用量时要考虑足够的附加量以提高其防砂效果。 4）防砂管柱设计 防砂施工管柱通常包括充填工具、生产筛管、信号筛管、光管、扶正器等。（1）绕丝筛管
碳酸盐岩储层加砂压裂改造技术研究 及其在大港油田的应用 吕选鹏 康相千 周承富 张国昌 (渤海钻探工程公司井下技术服务分公司 天津300283) 摘要 酸压是碳酸盐岩储层改造的重要手段,但酸压存在酸液滤失量大、刻蚀裂缝不连续、很难形成深穿透长缝且裂缝易闭合等缺点。国内外对碳酸盐岩储层加砂压裂进行了尝试。通过总结碳酸盐岩储层加砂难点,从加强改造目的层物性资料研究、提高小型测试压裂的评价指导作用、降低压裂液滤失,提高压裂液效率、主压裂之前的前置酸处理+Na2CO3溶液液垫技术,以及优化施工工艺和研制新型压裂液等方面,提出了针对性对策。在大港油田成功应用4井次,取得了良好效果。 关键词 碳酸盐岩 加砂压裂 高温 难点 0 引 言 酸压工艺技术是奥陶系和深层砂岩伴生白云岩等碳酸盐岩油气层的一项主要的储层改造技术。该技术在试验、应用、持续改进过程中,趋于规模化、系统化、规范化,取得了可喜的成果。但是,碳酸盐岩油藏酸压技术存在着诸多问题,酸岩反应速度快、酸液滤失量大,裂缝会因为很高的平、闭合应力而闭合,以及与时间有关的 岩石蠕变 效应,由于地层的不均一性,酸液纵向上存在反应速度的差异,导致刻蚀裂缝在纵向上不连续,天然裂缝的存在以及酸液反应速度的限制,酸液未能达到预定的裂缝长度就反应殆尽,难以实现深穿透,即使是大规模的工作液量,酸蚀缝长仅在100m左右,且有效期短;而水力加砂压裂技术具有能够实现大规模压裂液造长缝[1],改善人工裂缝导流能力,措施有效期长,残渣含量低等特点。大港油田,如C42、B19等探井沙三段下部层位、滨20X1沙三段均发现深层砂岩伴生白云岩的碳酸盐岩类储层,海古1井和海古101井奥陶系发现丰富的碳酸盐岩含气层。因此,对碳酸盐岩水力加砂压裂技术研究有重要的意义。 1 国内外碳酸盐岩水力加砂压裂实例 国内外对碳酸盐岩加砂压裂进行过大量的尝试和实验[2],如国外哈萨克斯坦的扎纳若尔油气田、国内四川磨溪气田、塔里木塔中油田[3]、长庆气田奥陶系[5]等都进行过碳酸盐岩储层水力加砂压裂施工,其储层物性和主要施工参数如表1所示。 表1 碳酸盐岩储层加砂实例储层物性及施工参数表 油田层位 四川磨溪 气田 哈萨克斯坦扎纳若尔 油气田KT-I层 长庆气田 奥陶系 塔里木油田 碳酸盐岩改造目的层 埋深(m) 3500~41003800~45003200~37005400~6600岩性白云岩 生物碎屑灰岩、 鲕粒灰岩、白云岩 细粉晶 白云岩 白云岩储集类型 裂缝- 孔隙型 孔源-裂缝型、孔隙 型和孔隙-溶洞 裂缝- 孔隙型 裂缝型孔隙度(%) 3.5~10.3 4.6~13.7 3.2~8.30.01~8.5 渗透率(mD)0.11~3.68 1.2~18.10.1~2.00.1~1.2 前置液量比例 (%) 45~6835~5228~4745~55排量(m3 min) 1.2~2.5 4.0~4.4 2.4~4.5 3.5~5.0施工压力 (MPa) 42~5365~7548~5762~83砂比(%)10~2510~3010~3510~36加入支撑剂量 (m3) 9.6~12.2 6.3~20.018.2~37.515.2~47.3 压后增产倍数增产不明显3~43~104~12备注 7次施工 5次加砂砂堵 2次砂比为 30%时砂堵 1次砂比为30% 左右时砂堵上世纪90年代,四川在国内没有先例的情况下,率先在磨溪气田雷一段储层进行了7井次加砂压裂试验,从效果上看都不理想。由表1可以看出,排量低是加砂规模小、增产效果不理想的原因;哈萨克斯坦扎纳若尔油气田KT-I层系储层岩采用大排量(4.0~ 4.4m3 min)、加砂规模大,压裂后效果显 2011年10月油 气 井 测 试第20卷 第5期 [作者简介] 吕选鹏,男,高级工程师,1996年毕业于西南石油学院采油工程专业,现主要从事井下作业技术管理工作。
成 果 推 介 石油科技论坛 ２００８年第３ 期 疏松砂岩油藏在大港、胜利、辽河等油田十分发育。在已开发的油田中，疏松砂岩油藏约占三分之二以上。２０世纪６０年代以来，这些油田均着力进行各类防砂方法的研究，无论是机械防砂，或是化学防砂，在一定时期内都能控制地层出砂，但总是以牺牲油（气）井部分产能为代价。有些工艺实施后，产量下降幅度甚至高达７０％～８０％，这对高速开发油气田十分不利。 大港油田集团有限责任公司为了提高这类油田的开发效果，组织钻采工艺研究院研究开发了疏松砂岩油藏压裂防砂软件、现场施工实时监测系统以及充填工具、压裂工作液、砾石与筛管等工艺技术，形成了综合配套的压裂充填防砂工艺技术系列。 本工艺针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，利用非常规压裂技术，结合机械防砂工艺，达到提高油井产量及稳定地层砂的特殊改造工艺。在本工艺实施过程中，通过压裂能建立高导流裂缝，提高地层渗流能力， 从而解除地层污染，达到增产目的。同时，压裂也具有一定的减缓地层出砂的作用。在实施压裂技术的同时，结合机械防砂技术，从而进一步提高防砂效果。 该工艺的技术特点是，通过采用高黏低温防砂工作液，由高到低变排量施工，实现支撑带净化和裂缝增宽，达到防止疏松砂岩油藏出砂增产的目的。 压裂充填防砂工艺技术被认为是一种适合中、高渗透率疏松砂岩油藏的优选防砂完井和增产新技术。 一、 主要技术成果 （１）该项目研究一套适合于疏松砂岩油藏的以支撑 压裂充填防砂工艺技术 带净化和裂缝增宽技术为主体的压裂充填防砂综合配套工艺技术，并在现场实验中证明了该技术是经济可行的，各项指标达到或超过了设计指标，可以有效提高防砂有效率和防砂有效期，确保防砂效果。 （２）该项目研究的压裂充填管柱及工具，具有一趟管柱实现单层或多层充填的优点，同时配套工具具有悬挂、封隔、充填、充填口反复开关、反洗、丢手等基本功能，既能充填，又能循环，可以在充填完成后验证充填质量和进行二次充填，功能完善。 （３）该项目研究完成的三种压裂充填防砂工作液，具有清洁无污、保护油层的特点。（４）该项目通过砾石优选及与地层砂、筛管筛缝三者的系列化配伍研究，可以减少防砂井在生产过程中，地层砂反充填至砾石充填带降低渗透率的现象发生。 ⑸ 该项目完成的施工设计软件和现场施工监测与解释系统，在设计中可以实现参数优 化，在现场施工中可以实现破裂压力挤注测试和充填验证测试（盲高、充填系数计算），实现裂缝延伸过程的动态显示；为施工参数的优选、是否二次填砂以及防后效果分析提供了科学的依据。 二、 应用效果与前景 该项目分别在大港油田数个采油厂、胜利、吉林、青海油田和印度ＡＳＳＡＭ油田进行了大量的现场推广应用，并且在推广应用过程中不断完善压裂充填防砂工艺技术，拓展了其应用的领域，提高了该工艺技术的防砂施工成功率和有效率。截至２００７年底，现场共实施应用４９３ 井 ６８压裂防砂工艺 加压裂液 加支撑剂
油田压裂返排液处理技术 1.压裂返排液的产生及存在的问题 压裂工艺是油井增产的一项主要措施在各油田普遍采用。其中最常用的是水基压裂液它具有高黏度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等优点现已成为主要压裂液类型。 油井压裂过程中产生的返排压裂废液具有污染物成分复杂、浓度高、黏度大，精品文档，超值下载 处理难度大，是油田较难处理污水之一。如不处理直接进入集输流程，会严重干扰后续流程，严重影响到油田生产，导致设备堵塞、油田下降，环保不达标等诸多问题。 表1 压裂返排液污水性质 图1 不同压裂返排水样 2.国内常规压裂返排液处理工艺简介 2.1 化学氧化－絮凝沉淀－过滤处理工艺 采用双氧水、次氯酸钠等强氧化破胶使返排液中的高分子物质氧化分解成小分子物质，降低废液黏度，提高传质效率，增加水处理药剂的分散与分解；絮凝可以改变水中多分散体系表面电性，破坏废液胶体的稳定性，使胶体物质脱稳、聚集；过滤，去除水中不溶或微溶物，脱色除臭。氧化－絮凝－过滤是油气田污水处理常用工艺。
在实际应用过程中该工艺也存在一些不足，具体如下： 第一、该工艺受温度影响比较大，在低温环境，化学氧化剂反应慢，氧化时间长，需要较长的停留时间，导致氧化反应罐（池）占地大，不易在现场作业，运输困难等。 第二、除油效果不明显，系统对乳化油去除效果不佳，需要添加大量药剂，导致污泥量大，增加污泥处理成本。 第三、过滤器时常堵塞，由于氧化破胶不彻底，污油处理效果不佳，导致过滤器堵塞严重，影响最终出水效果和整套装置处理能力。 2.2 化学氧化－絮凝沉淀－电解氧化－过滤联合处理工艺 电解法集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体，能够使大分子物质分解为小分子物质，降解的物质转变成易降解的物质，是污水深度处理的常用方法。 然而电解技术目前在国内应用情况并不理想，时常存在电极钝化、结垢等问题，时常需要更换电极，处理效果稳定性差，成本高，操作检修频繁。 设备占地大，运输困难，不太适合压裂返排液现场处理要求。 2.3 化学氧化－絮凝磁分离－过滤联合处理工艺 该工艺改进了絮凝沉淀工艺，采用高效磁分离机能够减少沉降时间，缩小设备占地面积，相对之前两种工艺有改进之处。然后该工艺化学氧化、除油工艺依然存在，仍然存在处理不达标，设备占地面积大等诸多不足。 2.4 臭氧氧化气浮一体装置-旋流溶气气浮-过滤联合处理工艺 该工艺克服了传统化学氧化受温度、反应速率等影响，采用最新臭氧多重催化氧化和高效旋流溶气气浮技术，实现压裂返排液快速、高效破胶降粘，同时能够高效去除悬浮物、油、胶体等诸多污染物，实现压裂返排液快速、达标处理后回注。从多个油田应用情况数据来看（详见下表），该技术处理效果比较明细，基本能够满足压裂返排液回注或回用的要求。 图2现场应用照片
二、市场情况 1、产品的市场体量 （1）使用量：陶粒砂市场在2014年度过了一段冷却期，在2015年复苏回暖，中石油年度网络公示显示：陶粒砂使用量已从2008年的21万吨上升至2015年的50度万吨； （2）市场规模：国内石油需求量继续增加,石油对外依存度继续增大。为了满足国内日益增加的石油需求,石油开采业发展迅速。与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。 我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,发展比较迅速,市场规模增速达到20%。 2、产品的市场销售情况
3、国内市场需求量 （1）随着石油天然气工业的发展，石油天然气井的深度越来越大，开采的难度越来越大。例如，塔里木油田的深度达到了6500 米以上。据资料介绍，中国低渗透型矿床占中国未开采总量的55%以上，因此国内对高强度陶粒产品的需求量必将增大。目前我国石油压裂支撑剂年总需求量约为70 万吨。其中，大庆、塔里木、长庆、中原等几大油田，约需45 万吨以上；随着油价的升高、开采力度的加大，对支撑剂的需求量还在快速增长。2012需求将达120万吨，年均增长率约15%。 4、进出口及国际市场需求量 （1）总体而言，出口量小于进口量。我国的陶粒砂产品占据整个北美市场的13%，平均每年的业务总量达30亿美元； （2）目前国际市场对石油压裂支撑剂的年需求量约300 万吨，对高强度压裂支撑剂的需求量约60 万吨。资料显示：世界第一产油国俄罗斯石油支撑剂年需求量60 万吨。南美、北美、苏丹、委内瑞拉、印尼、哈萨克斯坦、澳大利亚等国的年需求量250 万吨。 三、行业现状 1、发展速度 该行业发展较慢，市场规模年均增长率约为15%。企业总产能年均增速约为12%。 2、企业现状 企业数量众多，大多数是小型企业，产量低，技术含量低。 3、行业增长速度 我国石油压裂支撑剂行业的增长速度约为10%。 4、对该行业的投资 四、行业竞争情况 1、竞争要素 （1）技术水平、企业规模、研发能力、营销渠道、原材料的获得。 （2011-2016 年中国石油压裂支撑剂行业市场运营格局及投资商机研究报告）