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论水平井分段压裂的研究与探讨
论水平井分段压裂的研究与探讨
【摘要】我国开发较早的大型油田相继进入了开采的后期，含水量上升，出油量下降，开采的难度系数增加。
而随着我国国民经济的发展和人们生活水平的提高，对于石油产品的需求量不断的提高，为了适应经济社会的发展，我国的低渗透油田逐渐具有了新的开采需求，尽管低渗透油田地质条件相对较差，开采难度系数较高，但是却蕴含着丰富的石油资源。
而水平井技术是开发薄储层、低渗透油气藏的最佳方式，对于改善油层，提高单井产量具有重要的作用。
本文主要对我国水平井分段压裂进行了研究，旨在更好的开发低渗透油田，增加石油产量，解决我国能源危机。
【关键词】低渗透油田水平井分段压裂研究石油
对低渗透油田而言，水力压裂改造是储层增产的重要手段。
随着我国水平井钻井技术发展和建井成本的降低，水平井开发效益在低渗透油田越来越明显。
但是随着水平段长度不断增加，水平井改造难度不断加大。
在水平井段行程多条相互独立的人工裂缝改善渗流条件以提高单井产量已经得到了人们的普遍认同。
1 水平井分段压裂技术的现状。
“水平井压裂储层改造机理与技术应用研究”项目获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖
孙燚
【期刊名称】《大庆石油学院学报》
【年(卷),期】2011(35)1
【摘要】由东北石油大学教师作为主要承担人完成的＂水平井压裂储层改造机理与技术应用研究＂项目获2010年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖.该项目针对吉林油田低渗储层开采难度大等特点,结合水平井压裂先进技术,根据储层岩性力学特性及地应力特征等,开展适应吉林油田储层的增产配套技术研究,【总页数】1页(P72-72)
【关键词】增产配套技术;科技进步一等奖;低渗储层;化学工业;中国石油;改造机理;水平井;压裂
【作者】孙燚
【作者单位】成果科
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.水平井水力压裂机理及在改造低渗储层中的应用 [J], 张小奇;史建国
2.沈阳化工研究院“创制高效农用杀菌剂唑菌酯及其产业化”项目获中国石油和化
学工业联合会技术发明一等奖 [J], 郑庆伟;
3.沈阳院唑菌酯项目获中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖 [J], ;
4.杭州纸友科技有限公司一项目荣获“2013年度中国石油与化学工业联合会科技进步一等奖” [J],
5.神宁煤业集团煤化工板块一项目获中国石油与化学工业联合会科技进步二等奖[J], 宋程鹏
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水平井分段压裂技术在致密气田中的应用对于层状致密气田，受储层物性差、非均质性强等因素影响，常规直井开发产能效果差，水平井分段压裂技术可大幅度提高日产气量，减少投资成本，降低地面植被破坏率，实现环境有效保护，最大程度提高水平段储量动用程度。
本文以L气田为例，开展水平井分段压裂技术分析，包括化学隔离技术、机械封隔分段压裂技术、限流压裂技术、水力喷砂压裂技术及裸眼分段压裂技术等，重点对技术原理、技术特点及适应性进行分折，并结合L气田地质特征，从钻井、固井、射孔、压裂改造工艺等方面综合考虑，确定L气田采用水平井裸眼分段压裂工艺技术，并对现场施工过程进行分析，包括下入管柱、替泥浆、投球坐封逐级压裂等，现场应用10井次，均取得较好生产效果，平均单井初期油压18MPa，日产气量18.5万方，满足经济评价要求，所取得成果及认识可为同类型气藏提供借鉴经验。
1研究背景1.1L气田发育多套含气层，含气面积110km³，探明储量135亿m³，各套储层均呈现低孔低渗、非均质性强特点，利用一套井网直井开发，存在层间干扰严重、储量动用不均等问题。
1.2结合国内外同类型气田开发经验，考虑L气田层多、储量丰富及储层致密特点，计划采用水平井开采，辅以分段压裂工艺技术，提高储量动用程度，亟需开展相关技术攻关研究。
2水平井分段压裂技术分析2.1化学隔离技术2.1.1化学隔离分段压裂技术主要原理是利用液体胶塞对各压裂段进行分隔，即压裂完第一段后，有液体胶塞和砂子封堵压裂段，再进行第二段压裂，以此类推，直到压裂完所有井段，再进行冲胶塞和砂子作业，施工结束后进行排液求产。
2.1.2该压裂技术施工安全性高，但存在以下几方面问题：2.1.2.1一是液体胶塞对储层污染，影响渗透率；2.1.2.2二是冲砂过程中会对储层造成伤害；2.1.2.3三是施工工序复杂，作业周期长，压裂成本高。
2.2机械封隔压裂技术机械封隔压裂技术主要利用封隔器对各压裂段进行隔离，可分为机械桥塞、环空封隔器分段压裂、双封隔器单卡分压等三种类型。
吉林油田致密油水平井固井技术［摘要］分析了致密油水平井固井施工难点（包括下套管难度大、套管不易居中、替驱不干净、对水泥浆性能要求高等），并提出了具有针对性的措施，即套管安全下入技术（包括井眼净化、模拟通井和漂浮固井技术）、套管居中技术（包括扶正器选型及加放、套管居中度校核）、变排量注替技术、固井前置液体系。
现场应用表明，采取上述措施可以提高固井质量，能够为致密油水平井固井施工提供参考。
［关键词］致密油；水平井；固井技术为了满足分层、分段开采和穿层压裂等后期压裂增产改造的需要，这对固井施工质量提出了更高的要求。
而致密油水平井水平段长（一般在1000ｍ以上），其井眼轨迹特殊，这给固井施工带来了困难。
为此，笔者对致密油水平井固井技术进行了探讨，以便为提高固井施工质量提供帮助。
１致密油水平井固井难点1．1 套管不易居中套管在自重作用下易靠近井壁下侧，而套管偏心影响岩屑携带及注水泥驱替干净效果，因此套管居中是提高固井质量时必须考虑的问题。
1．2 替驱不干净水平环空顶替过程中，前置液易发生指进效应［１］，而且顶替排量越大指进效应越明显，从而造成水平段环空顶替不充分而影响水泥环的胶结，尤其在大位移水平段环空顶替过程中，指进效应会进一步显著，即随着顶替接触时间的延长，宽边与窄边推进的差距会增大，使得水泥浆和钻井液发生不必要的掺混，从而造成替压升高顶替困难的现象。
此外，在大斜度（井斜大于３０°）段和水平井段环空下部，由于岩屑和重晶石的沉淀堆积或固相颗粒浓度的提高，导致黏度增加，最终造成难以驱替干净的问题。
1．3 对水泥浆性能要求高在重力作用下，大位移水平段处的水泥浆沿水平井眼径线方向沉降，水泥颗粒沿水平井井眼轴线方向重新排布，若水泥浆沉降稳定性较差，会导致大位移水平段处的水泥环强度不均匀，影响水泥环整体的胶结质量和均匀性。
此外，水泥浆在水平井中凝固时，容易在水平井眼上侧形成游离液通道，这会引起油气水窜问题，严重时还会影响后期压裂等增产作业。
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种在油气开采过程中常用的增产技术。
随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术得到了广泛的应用和发展。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状及展望作一详细的介绍。
1. 水平井压裂技术的起源水平井压裂技术起源于美国，上世纪90年代在美国的油气田开采中开始得到广泛应用。
通过对水平井进行定向钻井和高压液体介质的注入，从而将岩层进行压裂，增加了裂缝的面积和导流能力，提高了油气的产量。
2. 水平井压裂技术的应用水平井压裂技术在油田和气田的开发中得到了广泛的应用。
通过这一技术，能够有效地开采低渗透储层、致密砂岩和页岩气等非常规油气资源，提高了油气田的开采效率和产量。
3. 水平井压裂技术的发展随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术的研究和发展也日益受到重视。
在技术方面，水平井的水平段长度和井眼直径越来越大，压裂技术也更加精细化和智能化；在装备方面，钻井设备和压裂设备也在不断更新和完善，提高了作业的效率和安全性。
4. 水平井压裂技术的问题水平井压裂技术在应用过程中也存在一些问题。
压裂液回收、裂缝控制、产能持续性等问题，需要在技术上不断攻关和改进。
二、水平井压裂工艺技术展望1. 技术的智能化和精细化未来，水平井压裂技术将朝着智能化和精细化的方向发展。
通过引入先进的传感技术和互联网技术，实现作业过程的实时监测和智能控制，提高作业的精准度和安全性。
2. 环保技术的研发和应用水平井压裂过程中产生的废水和废液对环境造成了一定的影响，未来需要加大对环保技术的研发和应用力度，实现压裂液的高效回收和再利用，降低对环境的影响。
3. 产能持续性技术的研究和应用水平井压裂工艺技术在增加了产能的也存在一定程度上的产能持续性问题。
未来需要加大对产能持续性技术的研究和应用，延长油气田的有效生产期，降低油气田的衰竭速度。
4. 新材料和新技术的推广应用水平井压裂工艺技术的发展也离不开新材料和新技术的推广应用。
水平井投球分段压裂技术及现场应用郭建春;赵志红;赵金洲;胡书宝;韩新德;陈红军【摘要】水平井的压裂改造技术是当前国内外研究的热点和难点之一,目前基本采用井下工具进行分段压裂,工艺复杂,可靠性较差,在已大段射孔的水平井中无法应用.针对已大段射孔、无法下井下工具的水平井,提出了水平井投球分段压裂技术.采用系统优化设计方法,在裂缝类型预测、储层地质精细划分、裂缝参数优化、压裂材料优选、投球批次及数量优化和施工压力预测等技术基础上形成了投球分段压裂整体技术,不需要特殊的井下工具.通过西柳10平1和西柳10平3井两口水平井的现场实施,该技术分段准确,增产效果显著.现场试验表明水平井投球分段工艺简单、可靠,是一种值得推广的技术.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2009(031)006【总页数】4页(P86-88,95)【关键词】水平井;分段压裂;暂堵球;优化设计;现场应用【作者】郭建春;赵志红;赵金洲;胡书宝;韩新德;陈红军【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500;华北油田公司钻采部,河北任丘,062552;华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘,062552;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TE357.1水平井压裂经过十多年的发展，国外现场已经应用的水平井分段压裂工艺主要有水力喷射压裂技术和PSI技术等［1，2］；国内主要是环空分段压裂、桥塞分段压裂、限流压裂等［3，4］。
这些技术都有一定的局限性，笔者在这一背景下提出了水平井投球分段压裂技术，该技术具有井下工具少、施工工序简单、作业效率高等优点，为水平井加砂压裂提供了一种简单可靠的新途径。
水平井投球分段压裂技术是在压裂过程中利用暂堵球来实现分段压裂的一项技术，其首先要解决的问题是对水平射孔井段进行有效分段。
水平井压裂工艺技术现状及展望发布时间：2021-01-25T02:27:05.890Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：赵军[导读] 水平井的突出特点是井眼穿过油层的长度长，大大增加了井与油层的接触表面积，从而使油井的单井产量高，油井的生产速度快，减少了生产时间；中石化中原石油工程有限公司井下特种作业公司河南濮阳 457000摘要：现阶段，油田开发中有很大部分都是属于低渗透油气藏，其渗透率低，渗透阻力大，所以，为了提高经济效益，实现油田稳产增产，水平井压裂工艺被广泛应用于各大油田。
虽然水平井压裂工艺已经被普遍应用，但在水平井分段压裂施工过程中还存在一定的技术局限性以及设备滞后性，导致目前我国水平井分段压裂技术发展缓慢。
基于此，阐述了现阶段我国水平井分段压裂技术现状，以及面临的问题、不足，并对今后水平井压裂工艺的发展趋势进行了分析。
关键词：水平井；分段压裂工艺；现状；展望引言近年来我国原油、天然气的新增储量大幅度增加，无论是开采方式还是油、气井的生产都已经表现出较为复杂特殊的条件，实际开采的过程中应当在进一步提升单井产量的同时，利用储量优势来确保油田经济效益增加，文章从这一点出发，探讨了有关内容，希望可以给有关从业人员以启发。
一、水平井的优势及压裂原理1.水平井的优势水平井的突出特点是井眼穿过油层的长度长，大大增加了井与油层的接触表面积，从而使油井的单井产量高，油井的生产速度快，减少了生产时间；可以连续贯穿几个薄油层，从而使不具有工业开采价值的油层也能进行生产，提高了原油的采收率。
2.水平井压裂原理在石油和天然气，水平井生产的压裂裂缝和水平井筒的轴线。
在水平井压裂，如果轴和最大应力在同一个方向，可以形成和最小应力方向垂直的纵向裂缝。
如果垂直轴和最大主应力方向，将形成横向裂纹扩展的最大主应力方向。
在石油和天然气，在水平井压裂之前，石油和天然气通常基于径向流的流动趋势围坐在井壁，渗流阻力比较大。
分段压裂技术在水平井完井中的应用效果分析引言：随着现代石油勘探技术的不断发展，水平井完井技术作为一种提高油气开采效率的重要手段，得到了广泛应用。
而分段压裂技术作为水平井完井中的关键环节，对于增加储层的有效油气产能以及改善井壁稳定性起着至关重要的作用。
本文将从应用效果的角度，综合分析分段压裂技术在水平井完井中的作用，探讨其对增产提效的贡献。
一、分段压裂技术的基本原理分段压裂技术是指在水平井完井过程中，根据地层特点和井况参数，将井眼分段进行封隔，并通过压裂装置将压裂液注入井眼，使地层破裂并形成裂缝，以增加储层的有效渗透性。
其基本原理包括：分段封隔、压裂液压力传递、破裂液进入储层、裂缝扩展和固化。
二、分段压裂技术的主要应用效果1. 提高产能：分段压裂技术能够有效增加储层的渗透能力，进而提高油气的产能。
由于水平井完井中利用这一技术进行压裂的裂缝面积更大，壁面覆盖更广，增加了油气流通区域，进一步扩大了有效渗透面积，使得油气能更充分地通过裂缝进入井筒。
2. 高效改造油气藏：一些老旧的油气藏可能由于地质构造复杂、渗透性差等原因导致开采效果不佳，分段压裂技术则可通过破坏或改善储层内部裂缝系统，改变产层渗透性，破坏油气藏中原有较差的渗透阻力，从而提高其开采效果。
3. 降低井壁失稳风险：在水平井完井过程中，井壁稳定性一直是一个值得关注的问题。
分段压裂技术通过将井眼分段封隔，使压裂液的注入能更精确地控制在目标地层内，有效避免或降低井壁失稳的风险，提高水平井完井的成功率和安全性。
4. 优化砂岩酸化作用：砂岩酸化作用是提高石油或天然气开采效果的重要手段。
分段压裂技术可将酸液分别注入各个段位，使其在目标地层内形成酸液作用导向孔隙和裂缝，从而增强砂岩酸化效果，提高开采效率。
三、案例分析以某油气田为例，在其水平井完井中应用了分段压裂技术，取得了显著的应用效果。
通过分段压裂技术，该油气田井筒的有效渗透面积得以大幅度增加，均匀覆盖整个储层。
吉林油田水平井重复压裂技术研究与现场应用
作者：张超会
来源：《价值工程》2011年第29期
Repeated Fracturing Technology Research and Its Field Applications in Horizontal Wells in Jilin Oilfield
Zhang Chaohui
（PetroChina Jilin Oilfield Company Oil Production Technology Institute，Songyuan 138000，China）
摘要：水平井重复压裂技术是低渗透油田增加单井产量、确保油田稳产、提高经济效益的关键手段。
水平井重复压裂技术经过现场试验后，取得了较好的应用效果。
截至08年底水平井重复压裂技术在FY油田现场施工12井次，措施成功率100%，取得了很好的增油效果。
现场实践表明，水平井重复压裂技术为低渗透油田开发的增产稳产提供了重要的技术措施。
Abstract: It is the key technology of raising the output of production of oilfield with low permeability, insuring stable production, and improving economic performance. After field experiment, the result is positive. By the end of 2008, the technology has been used 12 times in wells of FY oilfield, success rate is 100% and the effect is positive. It has been found that the repeated fracturing technology in horizontal well is important to increase and stabilize the output of petroleum production.
关键词：低渗透水平井重复压裂应用
Key words: low permeability；horizontal well；repeat fracturing；application 中图分类号：TE4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）２9-0070-02
1问题的提出
水平井压裂技术作为油气井增产的主要措施广泛应用于低渗透油气田的开发。
但随着开发时间的推移和生产过程中压力、温度等环境条件的改变，导致水平井压后裂缝导流能力降低或失效,因此实施重复压裂，这对油藏稳产增产和提高采收率都非常重要。
从目前水平井重复压裂取得的初步效果来看，水平井的重复压裂有着巨大的潜力，为此开展了水平井重复压裂技术
研究。
为进一步开展水平井重复压裂提供了一些有益的探索和实践。
对于指导和实施水平井重复压裂具有重要意义。
2水平井重复压裂评估
2.1 重复压裂技术的特点根据渗流力学的观点，水平井重复压裂所产生的裂缝必须满足两个条件方可有效：
①重复压裂裂缝较初次压裂裂缝要长。
②导流能力较初次压裂的要高。
2.2 储层评价对水平井重复压裂地层进行评估，一般考虑重复压裂井的现状；前次压裂的生产历史，确定产层能量及可采储量；评估前次压裂裂缝有效程度及失效原因；对前次压裂及油藏生产历史进行分析。
通过评估，获取重复压裂施工所需的信息和参数，诸如地层是否具备期望的生产能力、累积产量及期望的采收率，裂缝导流能力大小，确定支撑剂在缝内的状况;裂缝支撑缝高是否适当以及压裂液与地层的配伍性等。
2.3 压裂材料评价与选择支撑剂评价:包括对支撑剂进行物理评价和导流能力评价。
目前，国内的石英砂产地多、但性能差异大，在不同闭合应力下的导流能力相差很大。
必须结合地层的压力、温度和环境条件进行仔细评价。
支撑剂性质的好坏，直接关系到压裂效果的好坏，支撑剂的选择原则应该是具有足够的抗压强度，较小的破碎率，较高的导流能力，货源广，价格低。
其中最主要的原则：一是满足闭合压力的要求；二是满足导流能力的要求，对于FY油田水平井重复压裂来说，由于水平井工艺的复杂性，为了延长水平井重复压裂周期，所以支撑剂选用石英砂，具体粒径支撑剂规格如下：支撑剂类型：石英砂；支撑剂粒径：ф=0.85mm～1.18mm；支撑剂强度：20MPa。
2.4 压裂液体系评价与选择与油藏的匹配性；满足重复压裂工艺要求，即完成高砂比携砂液的输送和具有较低的摩阻，同时，还应具有低伤害、易返排、安全可靠、可操作性强等特点。
根据不同区块的储层温度和流体性质以尽可能提高返排率和降低地层伤害为前提，选择不同的压裂液配方体系，FY油田油层温度32℃，选用交联比为40：1的水基硼砂型压裂液体系。
2.5 水平井重复压裂的选井条件满足以下条件的水平井进行重复压裂后均可获得好的压裂效果。
①有一定的地质储量，这是水平井重复压裂工艺成功的物质基础；
②初次压裂不成功的井；
③初次压裂规模较小、砂比低、裂缝导流能力低、有效缝长较短的井；
④初次压裂液质量差、破胶不彻底的井；
⑤采用混合支撑剂进行压裂过的井；
⑥初次压裂完后采用过多顶替液的井。
3FY油田水平井重复压裂措施方法研究
3.1 优化人工裂缝参数，提高人工裂缝导流能力根据储层的油藏特征、剩余油分布情况，适当增加压裂规模以增加缝长，提高端部、根部的泄油面积，加砂量由新井的平均单层加砂12m3提高到18m3，同时通过提高砂液比来提高裂缝的导流能力，重复压裂水平井单层设计平均砂比为24%。
3.2 通过对暂堵剂的使用，形成多条人工裂缝，改善出油剖面，沟通剩余油对于射孔长度超过20m的重复压裂水平井，采取压前投球，压中投球的技术手段，尽可能产生多条人工裂缝，沟通剩余油，提高单井产量。
从FP28井施工曲线中可以看出，投球后施工压力上涨
2MPa，说明该井有新的人工裂缝产生。
FP28井压后产油量为6.7m3/d，比压前2.7m3/d的产量有较大幅度的提高，取得较好的效果。
3.3 合理的选用水平井分段压裂工具，实现重复压裂水平井任意层段的压裂施工
3.3.1 水平井机械分段压裂工艺能够满足水平井重复压裂需求
目前的水平井滑套分压+桥塞，双封单卡、丢捞一体，多段分压均能满足水平井任意层段的选择性压裂，工具及工艺管柱方面能够满足水平井重复压裂需求。
针对不同重复压裂水平井射孔情况，合理有效的选用不同的工艺管柱，使得作业、施工做到高效、安全。
3.3.2 水平井重复压裂潜力、有效做法及建议
潜力：已实施的长射孔井（>30m）水平井；水平段在400-500m之间水平井，裂缝条数?燮3。
有效做法：长射孔井段重压井，重压前投堵剂，开启新裂缝；压裂段数较少的水平井，适当实施补孔压裂；重压井，在井网条件允许下，可以适当提高压裂规模，增加裂缝扫油面积。
4应用效果分析
为了探索低渗透油田的增产途径，2007年8月18日FP45井的成功压裂，拉开了FY油田水平井重复压裂的序幕，到目前为止，FY水平井重复压裂12井21段，工艺成功率100%,平
均单井增产2.99t/d，取得了较好的应用效果，有效的证明了水平井机械分段压裂工艺能够实现水平井重复压裂的需要。
4.1 进行了水平井重复压裂试验，取得了较好效果截止2008年底对FY油田12口水平井进行了重复压裂，压后都取得了较好效果。
从产量统计表3中可以看出：该区块实施的12口水平井重复压裂后的产液量是重压前的2.8倍，产油量是重压前的2倍，取得了较好的效果。
5结论与认识
通过对水平井重复压裂技术在低渗透油田开发中的应用得到以下结论和认识：从压后水平井产量来看，水平井重复压裂有一定潜力，压后效果较好；水平井机械分段压裂工艺能够实现水平井重复压裂的需求；严格的压准要求是水平井重复压裂工艺成功的有效保障；对于水平井长射孔井段，依据常规认识投暂堵剂能够产生新的人工裂缝，沟通剩余油，提高水平井重复压裂压后产能；在施工过程中，减少前置液用量，提高砂比，造短、宽缝，能够有效的提高人工裂缝的导流能力，减少储层伤害，提高重复压裂效果。
参考文献：
[1]Economides，M.J，油藏增产措施[M].石油工业出版社，2002.
[2]吴奇，魏顶民，杨宇等.压现.化技术论文集.北京:石油工业出版社，1999.
[3]J.L.吉德利.水力压裂技术新发展[M].石油工业出版社，1995.。
