低滲透儲層評價與壓裂酸化改造技術(shù).ppt

低滲透儲層評價與壓裂酸化改造技術(shù),主講人：單文文,2007年4月,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估 1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,跨入新世紀，水力壓裂仍公認是實用的發(fā)展中的技術(shù)：“hydraulic fracturing, a technology for all time”;并被認為-油氣藏管理的重要手段“fracturing for reservoir management”, 適用于低、中、高滲儲層 ;（美）,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估,作用與效果 提高單井產(chǎn)量 提高低滲油氣藏的有效經(jīng)濟開發(fā)水平 提高復雜油氣藏的儲量動用程度 提高油氣藏管理水平 水平井與復雜井壓裂技術(shù)的發(fā)展 未膠結(jié)砂層的frac-pack 重復壓裂技術(shù)的發(fā)展,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估, 壓裂酸化是一項應(yīng)用性的工程技術(shù) 應(yīng)用性,可操作性 多學科交叉、滲透 技術(shù)系統(tǒng) 概念上的擴展 從油藏工程提出目標，與油藏工程交叉、滲透、組合 在理論應(yīng)用上、技術(shù)上的發(fā)展,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估, 油氣藏管理的重要手段 提高單井產(chǎn)量 提高采出程度 提高npv與投資回報率,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估,低滲層整體壓裂， 開發(fā)壓裂技術(shù) 致密氣藏大型水力 壓裂技術(shù)（mhf） 重復壓裂技術(shù) co2泡沫壓裂技術(shù) 碳酸鹽巖酸壓裂與 閉合酸化技術(shù) 基巖酸化技術(shù) 碳酸鹽巖水力壓裂 技術(shù),“壓裂開發(fā)”方法 壓裂、酸化建模 材料應(yīng)用性能表征,實驗室現(xiàn)場監(jiān)控軟，硬件理論與技術(shù)研究,技術(shù)系統(tǒng),前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估 1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,低滲透油藏的特殊性,低滲透油藏之所以有別于高滲透油藏，不僅僅是由于其滲透率低soeder，主要是由于低滲透油藏有其特殊的微觀孔隙結(jié)構(gòu)。 微觀孔隙結(jié)構(gòu)與流體相互作用可動流體飽和度 非達西滲流規(guī)律啟動壓力梯度,成果鑒定,1.1 儲層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動流體分析的核 磁共振技術(shù) 1.2 巖石力學性質(zhì)及物性參數(shù)研究 1.3 地應(yīng)力場測試技術(shù) 1.4 低滲儲層非線性滲流特征,1、低滲透儲層評價技術(shù),根據(jù)恒速壓汞判定孔隙特征,兩塊樣品的孔道分布,兩塊樣品的吼道分布,粒度相同但膠結(jié)程度不同的巖心間，孔道分布范圍大體相同，但是喉道分布卻相差極大。,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),特低滲油層的孔隙、喉道結(jié)構(gòu)特征,利用恒速壓汞認識特低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),小 結(jié),現(xiàn)階段研究表明，恒速壓汞技術(shù)在揭示巖石的孔隙結(jié)構(gòu)方面，能夠給出更豐富、直接和具體的信息。利用這些信息可以正確認識孔隙結(jié)構(gòu)的復雜性，形成更真實可靠的描述方法，建立孔隙模型，評價巖石的滲流特性。,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),1）可動流體是評價低滲油田開發(fā)潛力的一個重要參數(shù), 概念 低滲油田由于儲層致密、孔隙微小，一部分流體將被毛管力和粘滯力束縛而無法流動，只有能夠參與流動的流體才具有開采價值，這部分流體稱可動流體。 宏觀上，可動流體反映了低滲油田在開發(fā)過程中儲層液體參與流動的能力。,1.1 儲層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動流體分析的核磁共振技術(shù),1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),研究表明可動流體與儲層滲透率、孔隙度沒 有很好的相關(guān)關(guān)系,滲透率、孔隙度相類似的低滲儲層開發(fā)效果不同與可動流體有密切關(guān)系。 在研究低滲儲層物性的同時，應(yīng)該考慮把可動流體作為評價低滲油田開發(fā)效果的一個相對獨立的重要參數(shù)。,1.1 儲層孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析以及可動流體分析的核磁共振技術(shù),1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),2）可動流體反映了低滲儲層、微觀孔隙結(jié)構(gòu)的特征,可動流體的高低可能反映了儲層微裂縫發(fā)育程度。 可動流體的高低也可能反映粘土充填程度及次生孔隙發(fā)育程度。,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),可動流體飽和度指標,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),可動流體客觀上反映了儲層液體參與流動的能力，它是評價低滲油田開發(fā)效果的關(guān)鍵參數(shù)之一。 可動流體與儲層滲透率、孔隙度沒有很好的相關(guān)關(guān)系，因此它具有相對的獨立性。 可動流體應(yīng)該研究作為低滲油田經(jīng)濟有效開發(fā)的一個關(guān)鍵選層指標和后繼開發(fā)工程措施的重要依據(jù)。,小 結(jié),1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),模擬地層條件下，砂巖地層滲透率的變化規(guī)律研究，建立了地層滲透率與有效應(yīng)力的關(guān)系方程：k=aeb,砂巖地層滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系研究,1.2 巖石力學性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),儲層壓力敏感性問題,由于特低滲儲層中喉道的微細結(jié)構(gòu)導致儲層敏感性比中、高滲透層大得多,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),滲透率應(yīng)力敏感性研究,天然裂縫巖心滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系曲線,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),斷裂韌性的測量與預測,巖石斷裂韌性是描述裂尖附近的應(yīng)力場的參數(shù)，是應(yīng)力奇異性的度量。斷裂韌性是載荷參數(shù)(如縫中壓力，原地應(yīng)力)和巖體參數(shù)(如裂縫尺寸)的函數(shù)它可以提供裂縫擴展的判據(jù)。但是，長期以來，由于測試手段和理論研究的局限，在水力壓裂設(shè)計中往往只能給出斷裂韌性的經(jīng)驗估計。 過建立內(nèi)壓式巖石斷裂韌性試驗，測量不同圍壓、不同巖性巖石的斷裂韌性，建立了基于聲波測井資料的巖石斷裂韌性解釋模型。,1.2 巖石力學性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),模擬地層條件下，地層巖石斷裂韌性與應(yīng)力變化規(guī)律研究，建立了地層斷裂韌性與有效應(yīng)力的線性方程,并考察了其對裂縫形狀的影響,地層斷裂韌性與應(yīng)力關(guān)系研究,1.2 巖石力學性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),研究了砂巖地層酸化前后，及不同酸液配方對地層力學性質(zhì)的影響，從而達到優(yōu)化配方和預防作業(yè)后地層出砂,砂巖酸壓過程中地層力學學性質(zhì)變化規(guī)律的研究,1.2 巖石力學性質(zhì)及物性參數(shù)研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),應(yīng)力剖面處理方法及軟件 技術(shù)特點： 特殊測井分析模型（橫波和縱波） 常規(guī)測井分析模型（無橫波） 實測結(jié)果校正模型,特殊測井地應(yīng)力剖面結(jié)果并標定,1.3 地應(yīng)力場及裂縫表征研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),低滲透油層滲流規(guī)律 （低滲低速非達西滲流率）,1.4 特低滲油層的非線性滲流特征,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),建立在達西定律基礎(chǔ)上的滲流規(guī)律 已不適用于特低滲油藏,研究表明，在低滲油層的環(huán)境中，流體顯現(xiàn)某種極限剪切應(yīng)力，當剪切應(yīng)力超過該應(yīng)力時，流體才有相對流動； 與常規(guī)壓力降落曲線相比，受啟動壓力梯度影響的低滲透儲層壓力降落曲線的特征在于壓力導數(shù)曲線后期出現(xiàn)上翹，且幅度隨著啟動壓力梯度值的增加而增加。這也是啟動壓力梯度對低滲透儲層影響的一個固有特征。,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),低滲透油藏產(chǎn)能,用常規(guī)的理論產(chǎn)能公式不能正確預測低滲油藏的產(chǎn)能。不同地區(qū)儲層滲透率相近的巖心在水驅(qū)油過程中表現(xiàn)出不同的滲流規(guī)律，生產(chǎn)能力也大不相同。 由于啟動壓力梯度的存在和特殊的孔隙結(jié)構(gòu)導致其特殊的滲流規(guī)律，因此在產(chǎn)能公式中必須考慮低滲透滲流特征。,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),啟動壓力梯度對油井產(chǎn)量的影響,ph:地層壓力 rh: 供油半徑 o:極限剪切應(yīng)力,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),特低滲透儲層啟動壓力梯度研究,1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù),前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估 1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 4、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,不同壓裂液類型發(fā)展趨勢對比,1950,1960,1970,1980,1990,2000,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,關(guān)鍵壓裂技術(shù)發(fā)展回顧,壓裂力學（65年）：從水平裂縫轉(zhuǎn)變到垂直裂縫； 高粘壓裂液的應(yīng)用：線性膠到交聯(lián)凍膠壓裂液； 模擬水力裂縫的模型應(yīng)用：二維到三維裂縫模型； 支撐劑的改進：高密度、高強度支撐劑的應(yīng)用； 裂縫監(jiān)測技術(shù)的改善、數(shù)字化設(shè)備； 壓裂液流變學研究：流變儀與動態(tài)模擬實驗裝置； 大型水力壓裂的應(yīng)用：開發(fā)低滲油藏，增加產(chǎn)量； 高濃度支撐劑應(yīng)用： 裂縫導流能力損害研究：瓜爾膠和hpg纖維素 泡沫壓裂技術(shù)的改進與應(yīng)用 壓裂液化學發(fā)展的新進展：添加劑與機理,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,1948年水力壓裂開始用于油井增產(chǎn)，使用油基壓裂液（原油、凝固汽油、皂化凝膠油體系）； 50年代末期，發(fā)現(xiàn)了瓜爾膠可作為水基壓裂液的稠化劑，產(chǎn)生了現(xiàn)代壓裂液化學； 60年代開展了瓜爾膠改性研究及其交聯(lián)水基壓裂液體系（b、al）； 70年代提高水基壓裂液體系（無機鈦和鋯）、泡沫液； 80年代有機鈦、鋯交聯(lián)水基壓裂液體系及其泡沫壓裂液體系（n2和co2），微觀結(jié)構(gòu)、流變學特性、傷害與保護； 90年代有機硼交聯(lián)水基壓裂液新體系，膠囊破膠劑技術(shù) 2000年以后低稠化劑濃度水基壓裂液和清潔壓裂技術(shù)。,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,低稠化劑濃度的水基壓裂液,水基壓裂液仍然是壓裂液的主體 降低稠化劑濃度：0.480.6%0.250.4% 較低的粘度，有利控制裂縫的形態(tài) 降低壓裂液成本（2030%） 降低壓裂液的殘渣傷害，提高導流能力18% 改善壓裂效果 技術(shù)途徑 改善稠化劑性能：cmhpg及其交聯(lián)體系 改善溶液ph值的緩沖系統(tǒng) 現(xiàn)場可操作性（變配方壓裂施工）,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,21世紀新液體技術(shù),新型超低濃度壓裂液體系,2000年，國外bj公司研發(fā)提出了hy-cmg胍膠體系； 它由聚合物、緩沖劑、交聯(lián)劑和破膠劑組成。聚合物是一種高屈服應(yīng)力的羧甲基瓜爾膠（high-yield cmg）； 聚合物用量僅約為常規(guī)聚合物用量1/2，一般使用濃度為0.180.30%； 適用地層溫度：93121； 目前國外已有超過500口井的使用。,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,分子設(shè)計技術(shù)，形成粘彈性壓裂液體系（hpf） lmw lmw鏈長只有常規(guī)瓜膠的1/25，排列密度高、低分子量,halliburton公司r.hanes等人研制了新型低分子瓜膠（lmw）,低分子胍膠壓裂液體系,分子量17-30萬，比常規(guī)壓裂液分子量小約210萬 流變特性與常規(guī)胍膠不同，粘度穩(wěn)定，耐剪切性好 液體濾失控制好 濾餅，對裂縫表面損害較小 不使用破膠劑，返排率高 重復使用對裂縫導流能力沒有損害 液體回收重復利用，減少對環(huán)境的污染、也節(jié)約成本。,2.1 國內(nèi)外壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧,2、壓裂酸化材料近期研究進展,壓裂液研究的系統(tǒng)優(yōu)化,brian davison等人于1999年提出了采用模糊邏輯優(yōu)選壓裂液配方體系的新方法： 模糊邏輯評價因子 壓裂液類型 基液：水基或油基 粘度：交聯(lián)或線性膠 返排：泡沫、乳化 壓裂液配方體系,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.1優(yōu)化稠化劑濃度,壓裂液化學與流變學仍然是國內(nèi)外研究的熱點，優(yōu)質(zhì)低傷害低成本是壓裂液工程應(yīng)用發(fā)展的方向； 近年來，壓裂液實驗技術(shù)、化學材料技術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)均有較大發(fā)展，支持和基本滿足了壓裂工程應(yīng)用的需要； 水基壓裂液是壓裂液的主體，完善稠化劑性能、改善交聯(lián)與破膠性能、降低稠化劑濃度是水基壓裂液的研究方向；,2.2.1優(yōu)化稠化劑濃度,2、壓裂酸化材料近期研究進展,常規(guī)聚合物壓裂液滯留殘渣將破壞裂縫和 堵塞支撐劑。此測試結(jié)果是用30-lbm 硼酸鹽作交聯(lián)劑，用酶作破膠劑在20/40目支撐劑、38度和1000 psi 。瓜膠用甲基藍染色,無聚合物壓裂液 無殘渣滯留堵塞裂縫。20/40目支撐劑、38度和1000 psi,清潔壓裂液無殘渣，對裂縫滲透率保持高，主要缺點是成本高，國外現(xiàn)場施工超過20000井次，僅2002年就超過6000井次,2.2.2 清潔壓裂液體系,2、壓裂酸化材料近期研究進展,理論基礎(chǔ)-化學成因,粘彈性表活劑viscoelastic surfactant molecules 形成蟲形的膠束form long, wormlike micelles 膠束纏繞entanglement of the micelles 形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)a network structure 破膠機理：有機物或親油性物質(zhì),2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.2 清潔壓裂液體系,水基與清潔壓裂液組成對比,稠化劑 交聯(lián)劑 殺菌劑 粘土穩(wěn)定劑 ph值調(diào)節(jié)劑 助排劑 破乳劑 其它,ves表面活性劑 （2%5%） 熱穩(wěn)定劑 粘土穩(wěn)定劑 其它,清潔壓裂液clear frac,瓜爾膠壓裂液guar frac,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.2 清潔壓裂液體系,清潔壓裂液與聚合物壓裂液對比,聚合物壓裂,清潔壓裂液壓裂,頁巖,砂 體,頁巖,水基壓裂液與清潔壓裂液造縫特性對比,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.2 清潔壓裂液體系,清潔壓裂液流變特性,流體具有剪切變稀特性，即隨著剪切速率的增加，流體粘度降低，同時隨著剪切速率的降低，粘度增加； 流變特性符合冪律模型，即= k n ，其中，n為0.40.6，k為1.502.50pas n； 目前，膠束流體最高耐溫能力可達100 80配方粘度：70100mpa.s（60min，170s-1） 具有粘彈特性，以彈性為主（g g），儲能模量g為32.5pa，損耗模量g為2.8pa； 支撐劑沉降: 成都陶粒20目, 0.51.510-3 m/min,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.2 清潔壓裂液體系,泡沫壓裂液及其技術(shù)的發(fā)展,第一代泡沫壓裂液：70年代，水+起泡劑，n2，砂液比1 2lbgal ，利于壓后返排，解決低壓氣井； 第二代泡沫壓裂液：80年代，水+起泡劑+聚合物，n2、co2，提高流體粘度，增加穩(wěn)定性，砂液比4 5lbgal，高壓油氣藏； 第三代泡沫壓裂液：80年代末90年代初，水+起泡劑+聚合物+交聯(lián)劑，以n2泡沫壓裂液為主,粘度和穩(wěn)定性進一步提高，造縫和攜砂能力增強，適合于高溫深井大型水力壓裂，砂液比達5lbgal ； 第四代泡沫壓裂技術(shù)：恒定內(nèi)相技術(shù)，控制內(nèi)相體積，降低施工摩阻,滿足大型泡沫壓裂施工。,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.3 泡沫壓裂液,co2泡沫壓裂液的特點,co2泡沫壓裂液適用性 應(yīng)用范圍廣：油氣井，高溫、低溫油氣藏，深井； 特別應(yīng)用于低壓、水敏性油氣藏。 co2泡沫壓裂液的特點 密度高：接近水的密度，適合深井施工；浮力大，攜砂能力強； 水溶性較好，壓后緩慢釋放，提供了良好的溶解氣驅(qū)，利于返排； 水溶液ph值低(35)，降低了壓裂液對基質(zhì)的傷害； 水溶液具有低的表面張力，有利于壓裂液返排。 不足 酸性影響流變性能，提高穩(wěn)定劑和起泡劑的用量； 與高瀝青質(zhì)、高含蠟原油混合，形成酸渣和蠟析出。,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.3 泡沫壓裂液,國內(nèi)外co2泡沫壓裂液研究對比,co2 壓裂現(xiàn)狀 國外：美國、加拿大、德國等已大量應(yīng)用，在壓裂液、工藝設(shè)計、現(xiàn)場質(zhì)量控制和壓裂設(shè)備形成系統(tǒng)，并配套。 國內(nèi)：室內(nèi)實驗研究和現(xiàn)場實驗階段 設(shè)備不能完全配套：加砂濃縮器、升溫裝置、co2 容量 工藝設(shè)計：設(shè)計方法、軟件 壓裂液：室內(nèi)研究不夠、現(xiàn)場質(zhì)量控制較差 國內(nèi)外差距 起步晚2030年：國外始于60年代后期，國內(nèi)始于90年代中期； 機理研究薄弱：相態(tài)轉(zhuǎn)變條件、超臨界特性、流變特性、摩阻； 缺乏試驗方法標準，添加劑不配套，無系統(tǒng)的壓裂液配方體系； 工藝設(shè)計軟件少、經(jīng)驗不足； 設(shè)備裝置少，不配套； 施工井數(shù)少，施工井淺，施工規(guī)模小，施工經(jīng)驗不足。,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.3 泡沫壓裂液,泡沫壓裂液流變學特性,泡沫壓裂液為同時具有剪切變稀、粘彈性和觸變性的非牛頓流體； 泡沫壓裂液的流動曲線，可分別用冪率模型、ellis模型、cross模型和carreau模型，以及修正共轉(zhuǎn)jeffreys 模型進行表征，但僅就描述粘度曲線而言，冪率模型更為簡捷實用； 采用5參數(shù)粘彈觸變性本構(gòu)方程可描述典型的泡沫壓裂液流體的觸變環(huán)，模型計算值與實驗值吻合良好； 用廣義maxwell粘彈性本構(gòu)方程可描述泡沫壓裂液流體的粘彈性，證明泡沫壓裂液流體具有松弛時間譜。,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.3 泡沫壓裂液,co2與ves混合后，粘度低，縫高控制好，可得長縫； co2可形成弱酸性環(huán)境，抑制粘土； co2與ves混合后的產(chǎn)量效果好于瓜膠和cmhpg與co2混合。, ves-co2壓裂液,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.3 泡沫壓裂液,視密度1.25的高強超低密度支撐劑,allan r.rickard 等研究了高強度的超低密度支撐劑（視密度僅1.25g/cm3，在56mpa閉合應(yīng)力下滲透率可達40達西以上）,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.4 支撐劑材料,四大優(yōu)點：,對壓裂液粘度要求低； 可達到提高砂比以產(chǎn)生較大裂縫導流能力； 對施工排量要求低； 沉降速度低，有利于控制縫高而增加支撐縫長 。,低密度高強度支撐劑、低粘壓裂液與低排量配合，可以在較大程度上控制裂縫的高度。,視密度1.25的高強超低密度支撐劑,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.4 支撐劑材料,樹脂包裹支撐劑： 過去不能滿足壓后快速返排需要，目前新的樹脂包裹支撐劑，固結(jié)時間短，形成的固結(jié)強度滿足快速返排需要。 在south texas油田高溫超深井中應(yīng)用并取得了好的效果 室內(nèi)試驗高閉合應(yīng)力下導流能力超過高密度支撐劑,樹脂和纖維支撐劑,新型纖維 （propnet、fiberfrac ） fiberfrac纖維基壓裂液 固結(jié)支撐劑剖面，控制回流 提高壓裂液的支撐劑輸送能力 有助于支撐劑懸浮直到裂縫閉合，避免支撐劑快速沉降,2、壓裂酸化材料近期研究進展,2.2.4 支撐劑材料,壓裂液化學實驗室 色譜（超級過濾）、潤濕吸附、電鏡技術(shù)、核磁技術(shù) 壓裂液流變實驗室 旋轉(zhuǎn)粘度技術(shù) 控制應(yīng)力流變儀 動態(tài)模擬試驗裝置 動態(tài)濾失與傷害（支撐裂縫導流能力的污染與消除） 大型管路模擬實驗裝置 支撐劑輸送與沉降模擬實驗裝置（slot） 現(xiàn)場評價與分析設(shè)備,2.3 現(xiàn)代壓裂液實驗技術(shù)的新進展,2、壓裂酸化材料近期研究進展,建立裂縫成縫技術(shù)和裂縫傷害模擬實驗及檢測方法,采用巖石力學壓機在標準巖芯柱上壓出裂縫； 正注2%kcl水測基礎(chǔ)滲透率；氣藏基準滲透率的測定方法？ 反注壓裂液進行傷害； 正注2%kcl水測傷害后滲透率。,裂縫成縫技術(shù)及傷害模擬方法,2.4 裂縫傷害和導流能力評估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進展,稠化劑濃度、用量影響模擬試驗研究,常規(guī)壓裂液稠化劑濃度對 支撐裂縫的傷害,壓裂液規(guī)模對支撐裂縫的傷害,殘渣濾餅傷害,壓裂液稠化劑濃度及用量對導流能力傷害,2.4 裂縫傷害和導流能力評估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進展,初步建立了長導實驗評價方法，意義重大,長期和短期導流能力差值并非是常規(guī)認為的1/3 兩者差別隨著閉合壓力的增加而增大。 在閉合壓力較高區(qū)域作業(yè)時，更應(yīng)進行支撐劑長期導流實驗,巖板：1.25.5 鋼板：1.12.5,嵌入？ 破碎？,初步建立了長導實驗方法,2.4 裂縫傷害和導流能力評估技術(shù),2、壓裂酸化材料近期研究進展,化學緩速酸,泡沫酸,乳化酸,地下交聯(lián)酸,緩速、降阻、降濾失 高溫深井、濾失嚴重井,緩速、降濾失性不好 高溫井,緩速、降濾失、易返排 中深井、水敏性地層,緩速、降濾失、摩阻高 中深井、濾失嚴重井,緩速、降阻、降濾失 高溫深井、濾失嚴重井,稠化酸,酸蝕 縫長 導流 能力,醇基酸液,好的酸壓效果,2.5 酸化酸壓液體,2、壓裂酸化材料近期研究進展,深井酸壓裂酸液體系 國外在深井酸壓裂技術(shù)中多采用膠凝酸、乳化酸和稠化酸體系 稠化酸是超深井酸壓的首選酸液體系。halliburton公司的vca稠化酸體系在德克薩斯西部油田施工近40口井，平均增產(chǎn)2.0倍。 bj公司在同一油田應(yīng)用共聚稠化酸體系酸化與常規(guī)酸化對比，共聚稠化酸體系酸化增產(chǎn)比常規(guī)酸化高5倍。shell intl. ehp b.v.用琥珀油聚糖作為稠化劑來提高酸化的效率。,2.5 酸化酸壓液體,2、壓裂酸化材料近期研究進展,前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估 1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù) 2、壓裂酸化工材料近期研究進展 4、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 5、壓裂酸化工藝技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,3.1 基本概念,1.地應(yīng)力：地殼或巖石圈中存在的應(yīng)力，包括由 上覆巖體或巖層重力引起的應(yīng)力和構(gòu) 造運動引起的應(yīng)力兩部分。 它決定了水力壓裂裂縫的基本形態(tài)： 水平裂縫或垂直裂縫,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),一般地層巖石含有孔隙，孔隙中含有流體，流體承受的壓力稱為孔隙壓力。（石油工程中稱為地層壓力） 在油氣藏開發(fā)過程中，孔隙壓力是變化的。,2.地層壓力（孔隙壓力）,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),3.有效應(yīng)力, ：有效應(yīng)力，作用在巖石骨架（顆粒）上的力 ：地應(yīng)力（總應(yīng)力） pp :孔隙壓力（地層壓力）,:孔隙彈性系數(shù)，表征孔隙壓力對總應(yīng)力 的反作用程度。,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),3.1 基本概念,4.地層破裂壓力 使地層產(chǎn)生張性裂縫的壓力 如果不考慮液體濾失,如果考慮液體濾失,2：水平最小主應(yīng)力 1：水平最大主應(yīng)力 pp ：地層壓力 ：泊松比 t：巖石抗張強度,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),3.1 基本概念,5.裂縫閉合壓力（閉合應(yīng)力）： 開始張開一條已存在的裂縫所需流體壓力 這壓力和巖層中垂直于裂縫面的應(yīng)力大小相等，方向相反。 這應(yīng)力就是地應(yīng)力的最小主應(yīng)力，常常稱之為閉合應(yīng)力 6.裂縫延伸壓力 是指延伸一條存在著裂縫所需要的壓力,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),7.瞬時停泵壓力（isip）： 是指水力壓裂停泵時刻的壓力 8.凈壓力 是指水力裂縫內(nèi)流體壓力高于閉合壓力的部分 即 pn = pf- pc pn ：凈壓力，pf：裂縫內(nèi)凈壓力， pc ：閉合壓力 9. 摩擦力 井筒摩阻 ，孔眼摩阻，裂縫內(nèi)摩阻,3.1 基本概念,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),地應(yīng)力場對水力裂縫的控制,地應(yīng)力在垂向上的分布決定了裂縫延伸的方向和形態(tài)。,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),地應(yīng)力場對水力裂縫的控制,層間應(yīng)力差大于3mpa時能限制縫高的延伸,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),巖石力學性質(zhì)對裂縫的影響,較大的隔、油層楊氏模量之比對縫高具有一定的限制作用,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),隔層較大的斷裂韌性可限制縫高的擴展,巖石力學性質(zhì)對裂縫的影響,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),壓裂液綜合濾失對裂縫尺寸影響很大,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),k越大，縫長越短，縫寬越大。,k=0.1 lb/ft2/sn,k=1.0 lb/ft2/sn,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),上下隔油層地應(yīng)力差不均衡時，排量越大，裂縫在高度上的擴展越不均衡。,q=2m3/min,q=3m3/min,3.2 參數(shù)對設(shè)計的影響,3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù),前言：對壓裂酸化技術(shù)近期發(fā)展的總評估 1、壓裂酸化前儲層評價技術(shù) 2、壓裂酸化材料近期研究進展 3、壓裂酸化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,提 綱,低滲油藏“壓裂開發(fā)”方法是在低滲油藏整體壓裂基礎(chǔ)上進一步拓展形成的低滲油藏的非常規(guī)經(jīng)濟評估與開發(fā)可行性的預測方法。它以油藏工程與水力壓裂力學為基礎(chǔ)，以油藏數(shù)值模擬與壓裂裂縫模擬為基本手段，針對油藏特征進行地質(zhì)建模與水力裂縫建模，在開發(fā)方案編制初期就考慮到水力裂縫在開發(fā)井網(wǎng)中的影響與作用，井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)的最優(yōu)化的組合，提出低滲油藏獲得最佳經(jīng)濟開發(fā)的井網(wǎng)部署與水力裂縫系統(tǒng)設(shè)置及實現(xiàn)水力裂縫的實施方案。低滲油藏“壓裂開發(fā)”概念已超越了傳統(tǒng)的單井壓裂范圍。它是以油藏整體作為其工作單元而不是以單井為其工作單元；它將對油藏整體在經(jīng)水力裂縫與開發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化組合的改造作用后，提出對低滲油藏的有效的經(jīng)濟開發(fā)評估，即對其單井產(chǎn)量、采油速度、采出程度、投資回報率與凈現(xiàn)值進行總評估，以及論證經(jīng)濟開發(fā)的可行性。這樣，與其它的油田開發(fā)手段結(jié)合在一起，使稀井高產(chǎn)與低投入高產(chǎn)出的實現(xiàn)，有效地經(jīng)濟開發(fā)低滲層，有了技術(shù)支持。,技術(shù)簡介,4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,開發(fā)壓裂技術(shù)研究內(nèi)容,“壓裂開發(fā)”方法及其技術(shù)系統(tǒng)是總結(jié)了水力壓裂與油藏工程近期發(fā)展的國內(nèi)外重要研究成果而建立的。其研究內(nèi)容由七方面構(gòu)成,油藏工程研究； 地質(zhì)建模； 水力裂縫模擬條件研究； 水力裂縫建模； 開發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化組合研究； 產(chǎn)量、采油速度、采出程度經(jīng)濟效益等預測； 低滲油藏壓裂開發(fā)實施與評估等。,4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,發(fā)揮“長縫效應(yīng)”在與井網(wǎng)優(yōu)化組合方面，應(yīng)使單井泄油面積和形狀與水力裂縫匹配，使水力裂縫能有效擴展，在一次采油期就能進一步提高單井產(chǎn)能與采出程度 優(yōu)化組合系統(tǒng)中的“長縫效應(yīng)”在二次采油期： 整體壓裂注水開發(fā) 提高凈現(xiàn)值 為低滲油藏的儲量動用與經(jīng)濟高效開發(fā)提供重要的新的途徑與手段,產(chǎn)量 采出程度 投入 經(jīng)濟效益,水力裂縫與井網(wǎng)優(yōu)化組合系統(tǒng)最重要的特點與功能,開發(fā)壓裂技術(shù)研究內(nèi)容,蒙特-卡洛經(jīng)濟風險性評價區(qū)塊整體評價,特低滲油藏“整體開發(fā)壓裂”技術(shù),4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,研究了適合特低滲儲層特點的壓裂經(jīng)濟評價模型，并建立了54 種經(jīng)濟下限圖版，以縱坐標h，橫坐標k/來表征不同油價下的經(jīng)濟下限，并著重研究了油價和技術(shù)進步對經(jīng)濟下限的影響，獲得了規(guī)律性認識。,經(jīng)濟下限一般性認識： 在相同條件下，矩形井網(wǎng)的經(jīng)濟下限要低于正方形反九點的經(jīng)濟下限； 流壓越低、油價越高，所需的經(jīng)濟下限越低； 絕大多數(shù)情況下，考慮長導、應(yīng)力敏感、啟動壓力及可動流體后，對物性要求更高了； 以k/=0.05 md/mpa.s為界，低于0.05 md/mpa.s后，要求的h快速增加，說明特低滲透油田開發(fā)，必須有一定的有效厚度與有效孔隙度支持。,特低滲油藏“整體開發(fā)壓裂”技術(shù),特低滲透油藏經(jīng)濟改造下限選井選層,4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,在壓裂產(chǎn)量預測方面，可考慮長導、應(yīng)力敏感、啟動壓力與可動流體飽和度，并形成了相關(guān)模型軟件及模擬方法，更適合特低滲特點，較以往有四點重要改進。,模擬的主要認識（同時考慮上述四因素）： 如應(yīng)力敏感性弱，啟動壓力小，可動流體高，則考慮長導的壓后產(chǎn)量高于以往采用平均導流的壓后產(chǎn)量20%以上； 如應(yīng)力敏感性一般，啟動壓力一般，可動流體一般，則考慮長導的壓后產(chǎn)量低于以往平均導流的壓后產(chǎn)量30%以上； 如應(yīng)力敏感性強，啟動壓力大，可動流體低，則考慮長導的壓后產(chǎn)量低于以往采用平均導流的壓后產(chǎn)量45%以上； 在所有情況下，矩形井網(wǎng)的產(chǎn)量高于正方形反九點的（單井控制面積相同）。,特低滲油藏“整體開發(fā)壓裂”技術(shù),初步建立了特低滲透油藏壓裂產(chǎn)量預測方法,在確定壓裂施工支撐劑量以后，利用公式非常方便的計算出優(yōu)化的縫長和縫寬，即：jd vs cfd (較大的nprop),由該優(yōu)化設(shè)計理論得出一下結(jié)論：壓裂井的動態(tài)主要由壓裂規(guī)模即縫長確定。為了獲得最佳的采油指數(shù)，縫越長，需要的導流能力也越高。,特低滲油藏“整體開發(fā)壓裂”技術(shù),初步建立了特低滲透油藏壓裂優(yōu)化設(shè)計方法支撐劑系數(shù)法,4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,初步建立了考慮啟動壓力的井網(wǎng)優(yōu)化方法,特低滲油藏“整體開發(fā)壓裂”技術(shù),通過增加縫長和導流能力，同時在裂縫方向上拉長井距，在垂直裂縫方向上壓縮排距，可以改變流動形態(tài),縮短“井距”，減少啟動壓力,提高驅(qū)動壓差的利用率。 井網(wǎng)匹配的長縫和高導流能力，可較大幅度提高產(chǎn)量，從而在一定程度上避開啟動壓力作用的低速滲流區(qū)。,4.1 開發(fā)壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,co2泡沫壓裂技術(shù)是近兩年來在長慶鄂爾多斯上古氣藏進行co2泡沫壓裂技術(shù)試驗研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)形成的一套適合我國低滲氣藏的co2泡沫壓裂配套技術(shù)，提高了我國co2壓裂的技術(shù)水平。經(jīng)驗表明，co2壓裂技術(shù)是高效開采低滲氣藏特別是低壓、水敏（或水鎖）氣藏必不可少的手段。,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,技術(shù)優(yōu)點,co2泡沫壓裂是用液體二氧化碳與膠凝水或凍膠的混合液作為壓裂液對目的層進行改造的一種工藝技術(shù)，具備以下優(yōu)點： 為壓后工作液返排提供了氣體驅(qū)替作用； 氣態(tài)的co2能控制液體濾失，形成co2泡沫壓裂液后濾失系數(shù)小，提高壓裂液效率； 減少了水基壓裂液的用液量； co2與水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，有效地降低了系統(tǒng)的總ph值，降低了壓裂液對基質(zhì)的傷害； 降低了壓裂液的表面張力，有助于壓裂液的迅速返排等，因此有利于提高壓裂效果。,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)低滲透油藏和低滲透氣藏傷害極力有明顯的差異，油藏傷害以膨脹為主，而氣藏傷害是以吸附傷害、水鎖傷害為主。由于儲層巖心親水性強，孔隙與喉道較小，毛管阻力強，清水對巖心傷害嚴重，到達80%以上； 由于泡沫壓裂液具有兩相流作用，減少了壓裂液水相的相對含量和進入巖心的水量。因此，泡沫壓裂液傷害較低，僅有4061%。,不同液體對巖心的傷害對比,研究之一: 不同壓裂液對比實驗,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,井筒溫度場：泵注12分鐘以后，在炮眼附近不能發(fā)泡。（泵注流體溫度5，co2比例50%）,研究之二:co2壓裂發(fā)泡條件及溫度場研究,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,co2泡沫壓裂液流變性能對比,co2酸性介質(zhì)對硼交聯(lián)壓裂液流變性能有著嚴重影響,ac-8酸性交聯(lián)劑對交聯(lián)壓裂液的流變性能有顯著提高,研究之三：酸性交聯(lián)劑的研究與開發(fā),4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,研究之四：co2壓裂優(yōu)化設(shè)計研究,變泡沫質(zhì)量co2壓裂設(shè)計：提高凍膠攜砂性能,4.2 co2泡沫壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,碳酸巖鹽壓裂技術(shù)是一項世界級的難題，油氣藏改造重點實驗室針對哈薩克斯坦扎那若爾凝析油氣田的地質(zhì)特點，在砂巖加砂壓裂的基礎(chǔ)上拓寬發(fā)展，并考到碳酸鹽巖的特低滲透、天然裂縫發(fā)育、濾失嚴重、高地應(yīng)力、施工摩阻高的儲層特點和工藝難點，經(jīng)過2年時間總結(jié)形成了“碳酸鹽巖壓裂技術(shù)”，在哈薩克斯坦扎那若爾油田應(yīng)用以來，取得了顯著的增產(chǎn)效果。,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（1）油藏工程研究，加強選井選層研究，工程結(jié)合油藏，地應(yīng)力、裂縫方位、孔隙類型研究； （2）力裂縫模擬條件研究、水力裂縫建模研究及其開發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化組合研究； （3）優(yōu)化增產(chǎn)工藝研究：壓前認識地層，測試壓裂，認識裂縫延伸壓力、液體濾失性質(zhì)； （4）低壓、低滲孔隙型油井加砂壓裂研究，包括選層壓裂研究； （5）壓裂工作液體的流變性研究； （6）壓裂裂縫的動態(tài)裂縫導流能力研究； （7）產(chǎn)量、采油速度、采出程度、經(jīng)濟效益等預測； （8）壓裂施工管柱、工具設(shè)備、井口與裝置優(yōu)化研究； （9）排液工藝及設(shè)備研究，利用連續(xù)油管、氮氣、抽汲車和鄰井管網(wǎng)氣。,技術(shù)體系,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,世界級難題； 巖石楊氏模量高（5-60000mpa），裂縫窄，易早期脫砂，施工壓力高； 天然裂縫發(fā)育，液體的濾失無法預測與控制； 裂縫延伸具有多裂縫延伸特點； 壓后產(chǎn)量預測困難。,裂縫空間擴展預測與三維多裂縫數(shù)值模擬應(yīng)用 帶有水力裂縫的三維三相油藏數(shù)值模擬應(yīng)用 滿足造縫、支撐劑輸送與低傷害要求，高粘壓裂液體系 施工期間異常的高濾失速率預測與預防， 小粒徑支撐劑性能研究,開展的研究,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,儲層參數(shù) 孔隙度：2-3%，深度：4600-5100米 壓力系數(shù)：1.15，溫度：120-130 施工簡況 時間：2004年10月16日 泵注管柱:89mm油管 液量358.73m3，加砂量30.54m3 排量：4.0-4.5m3/min 砂濃度：50-720kg/m3,塔中621井碳酸鹽巖加砂壓裂施工,壓前壓后效果對比 壓裂前日產(chǎn)油0.105m3 壓裂后04年10月17日6mm油嘴，油壓29.6mpa，日產(chǎn)油148.75m3，氣64654m3 截止到05年6月19日5mm油嘴，油壓24mpa，日產(chǎn)油102噸（123m3），氣56000m3，累計生產(chǎn)原油2萬噸,4.3 碳酸鹽巖壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4砂巖裂縫性地層壓裂,關(guān)鍵技術(shù)：濾失，縫高控制，多縫，傷害,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,現(xiàn)場施工技術(shù),裂縫性復雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),濾失控制與形成主裂縫技術(shù),天然裂縫識別及其傷害評價,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4砂巖裂縫性地層壓裂,天然裂縫的濾失為基質(zhì)濾失量的10倍，當縫內(nèi)凈壓超過裂縫張開壓力時，濾失系數(shù)將增加50倍。 根據(jù)天然裂縫寬度和密度確定粉陶粒度和用量。 高粘度壓裂液及凈壓力控制。,控制液體濾失技術(shù),控制濾失與形成主裂縫技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.4 砂巖裂縫性地層壓裂,沿最大水平主應(yīng)力的方位射孔。 射孔位置的選擇應(yīng)綜合天然裂縫產(chǎn)狀、密度及最小主應(yīng)力剖面等確定 20孔/m或以上,形成主裂縫技術(shù),控制濾失與形成主裂縫技術(shù),4.4 裂縫性復雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,含天然裂縫儲層的壓裂設(shè)計優(yōu)化,天然裂縫與最大主應(yīng)力相交：形成主裂縫及降濾為主進行設(shè)計。 天然裂縫與最大主應(yīng)力平行：易產(chǎn)生平行多裂縫，以極限裂縫寬度原理進行設(shè)計。 天然裂縫屬于潛在縫：當天然裂縫張開壓力大于或接近基質(zhì)巖塊的最小主應(yīng)力時，以臨界壓力為上限進行設(shè)計；否則應(yīng)以降低濾失為目的進行設(shè)計。 復雜巖性儲層往往伴隨高應(yīng)力的特點，設(shè)計時應(yīng)以降低摩阻為目的。,降低近井摩阻：沿最大主應(yīng)力方向射孔；小粒徑陶粒段塞；段塞注入時機、注入量的優(yōu)化。 降低濾失：粉陶段塞優(yōu)化高粘壓裂液 裂縫高度控制：酸預處理線性膠壓裂 排量優(yōu)化：極限縫寬設(shè)計原理優(yōu)選滿足安全施工的極限排量。 泵注程序優(yōu)化：線性加砂技術(shù),現(xiàn)場施工技術(shù),4.4 裂縫性復雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,極限縫寬設(shè)計：n=1， w=10.00 mm，（單一裂縫）；n=5，w=2.00 mm（多裂縫） 裂縫極限寬度：n=1， w5.40 mm (20/40目）；n=1， w3.78 mm (30/60目),優(yōu)化了支撐劑鋪置濃度，得到了小粒徑支撐劑導流能力可滿足增產(chǎn)要求的研究結(jié)論,現(xiàn)場施工技術(shù),小粒徑支撐劑優(yōu)化技術(shù),4.4 裂縫性復雜巖性油藏加砂壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,工作的對象： 玉門青西油田 技術(shù)發(fā)展過程： 1999年研究了復雜巖性酸壓技術(shù)。 隨著儲層巖性的變化，2002年該技術(shù)進一步完善與提高。 2004年窿104井加深井段復雜巖性儲層改造技術(shù)。,乳化酸不同工藝組合導流能力試驗數(shù)據(jù),普通酸膠凝酸乳化酸多組分閉合酸,不同酸液體系下酸蝕裂縫導流能力試驗結(jié)果,膠凝酸酸壓多組分酸閉合酸化,（復雜巖性：碎屑巖、碳酸鹽巖、粘土礦物各占1/3）,由原來的各占1/3發(fā)展到以砂礫巖為主，交互白云質(zhì)細砂巖、白云質(zhì)泥巖,4.5 復雜巖性酸壓技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,技術(shù)特色,即通過鹽酸酸壓形成長的人工裂縫，并溝通儲層的天然裂縫系統(tǒng)，通過多組分酸閉合酸化穩(wěn)定裂縫壁面上的粘土礦物，同時進一步溶解裂縫壁面上的砂質(zhì)組分，實現(xiàn)人工裂縫深部的基質(zhì)酸化，提高整個裂縫系統(tǒng)的有效導流能力。,建立了“降阻酸深度酸壓多組分酸閉合酸化”的增產(chǎn)技術(shù)方法,不同酸液體系下酸蝕裂縫導流能力實驗結(jié)果,4.5 復雜巖性酸壓技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,模擬深井地層條件下壓裂酸化有關(guān)特性參數(shù)的實驗技術(shù) 擬三維、全三維水力裂縫模擬及優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 兩酸三礦物酸化增注設(shè)計技術(shù) 低摩阻、耐高溫的壓裂液體系 耐高溫、配伍性好，低傷害的有機緩速酸體系 長巖心酸化模擬實驗技術(shù) 閉合酸化酸蝕裂縫導流能力試驗技術(shù) 現(xiàn)場實時評估、及效果分析,其主要技術(shù)包括以下8項深井、超深井壓裂酸化技術(shù)：,主要技術(shù)體系,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（1）裂縫性碳酸鹽巖油氣藏壓裂酸化技術(shù),儲層基巖物性較差，天然裂縫較發(fā)育，酸液濾失較嚴重。 儲層埋藏較深，深度為52005600m，酸壓裂施工管路摩阻高，施工壓力高，對酸壓材料、設(shè)備、井口、井下工具等要求高。 地層溫度大于120，酸巖反應(yīng)速度快,酸蝕裂縫長度受限，高溫防腐蝕難度大。為了獲得長的酸蝕裂縫，對酸液緩速、緩蝕性能提出了很高要求。 地層有效閉合壓力大于50mpa，不利于形成高的酸蝕裂縫導流能力。 地層壓力系數(shù)不高，殘酸返排困難，必須研究高效助排技術(shù)，提高殘酸返排率。 部分井存在底水，完井方式大多為裸眼完井，隔層條件較差，控制縫高困難。,主要技術(shù)難點,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,形成了適合輪南地區(qū)奧陶系儲層酸壓裂改造配套技術(shù)。 形成了一套適合輪南奧陶系儲層酸壓裂改造的低摩阻、耐高溫、緩速 緩蝕性能優(yōu)良、低濾失的工作液體系。 在國內(nèi)首次系統(tǒng)地開展了低、中、高溫酸巖反應(yīng)動力學研究，確立了 輪南奧陶系灰?guī)r與常規(guī)酸和稠化酸的高溫酸巖反應(yīng)動力學方程，為酸 壓裂設(shè)計提供了更為可靠的參數(shù)。 首次提出并建立了考慮酸溶蝕孔對壓力降落影響的新的數(shù)學模型，編 制了新型的酸壓裂壓力降落評估軟件，并采用酸壓裂壓力降落評估軟件 對酸壓裂施工井進行了評估。 這種酸化工藝方法在國內(nèi)外尚屬首次，為今后其他類似異常高壓超深井的改造提供了可借鑒的經(jīng)驗。,（1）裂縫性碳酸鹽巖油氣藏壓裂酸化技術(shù),主要成果及創(chuàng)新點：,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,對于氣藏，因液相的侵入造成儲層潤濕性變化，從而大大降低氣相滲透率，對地層造成傷害。 酸化井段地層污染嚴重，必須采用適合的低傷害緩速酸體系解除鉆井泥漿傷害。 氣層為多層，物性差異大，需要采用分層酸化技術(shù)。 施工井段埋藏較深，儲層破裂壓力梯度為0.0210.029mpa/m，井口施工壓力高，必須采用性能良好的壓裂設(shè)備、管柱、工具等。 儲層溫度變化范圍大，為80130，必須優(yōu)選適合不同溫度的酸液體系。同時對高溫情況，酸液腐蝕嚴重，為了保證安全施工，緩蝕劑及相應(yīng)的主體酸添加劑必須耐高溫。,（2）低孔低滲異常高壓氣藏改造技術(shù)研究,主要技術(shù)難點：,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,（2）低孔低滲異常高壓氣藏改造技術(shù)研究,主要創(chuàng)新點：,形成了異常高壓低滲氣藏壓裂技術(shù)和氣井分層解堵酸化技術(shù)系列，包括壓裂酸化前的儲層評估技術(shù)，巖石力學參數(shù)及斷裂韌性實驗技術(shù)，地應(yīng)力剖面及裂縫方位研究技術(shù)，覆壓物性實驗技術(shù)，“變交聯(lián)比、變破膠比”有機硼耐高溫延遲交聯(lián)壓裂液體系，低傷害醇基緩速酸液體系，氣井壓裂酸化實時監(jiān)測技術(shù)以及壓裂酸化后效果評估技術(shù)。 形成了80、120、140不同溫度系列的有機硼延遲交聯(lián)壓裂液體系，具有良好的耐高溫耐剪切、低傷害、降阻、延遲交聯(lián)及破膠性能。 研究了氣井低傷害醇基緩速酸化酸液體系和粘性暫堵酸液體系。采用的醇基低傷害緩速酸具有良好的耐高溫、緩速、低傷害性能，酸后地層沒有出砂，暫堵效果明顯。,4.6 高溫深層壓裂酸化技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,水-壓裂工作液體系具有低表面張力、低傷害、低成本的特點，適合特低滲透氣藏改造。,4.7 水-壓裂工藝技術(shù),配方：清水+防膨劑+助排劑 傷害率為4.8%，成本較低（98.5元/m3以內(nèi)）,角62b井的水-壓裂,摩阻為清水的27% 設(shè)計加砂26噸，實際加砂29噸 液體返排率為6070% 產(chǎn)氣量增加10倍,粗糙裂縫面，有錯位，少量支撐劑支撐，具有高導流能力,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,4.8 締合壓裂液,fa-200酸性交聯(lián)稠化劑ac-12酸性交聯(lián)劑。 酸凍膠耐溫能力達到153；破膠性能良好。 殘渣為53mg/l；成本279元/m3。,民19-5（2）井施工第一層（6+7號層）: 儲層深度: 1243.8-1260.0m 加 砂: 18m3 施工排量: 3m3/min 平均砂比: 32%；最高砂比: 48 較瓜膠壓裂液施工井增產(chǎn)13%。,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,低分子可重復使用的壓裂液,交聯(lián)后，將ph值調(diào)到67，破膠，粘度為25.3mpas。再將ph調(diào)節(jié)到11，又交聯(lián)成凍膠。,4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,建立了重復壓裂設(shè)計方法,低滲透油藏考慮裂縫轉(zhuǎn)向機制的重復壓裂新技術(shù),形成了重復壓裂選井選層及復壓時機研究方法,初步建立裂縫轉(zhuǎn)向的預測方法,4.9 重復壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,重復壓裂前地應(yīng)力場模擬,考慮了五點、反九點井網(wǎng)。,初步建立裂縫轉(zhuǎn)向的預測方法,4.9 重復壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,隨著時間間隔的增加，重復壓裂壓后效果呈現(xiàn)先升后降的趨勢，最佳重復壓裂時機為間隔1年半到2年半之間大慶新站 有利壓力區(qū)間以原始壓力為中心，上下可波動一個地飽壓差的范圍； 礦場統(tǒng)計壓力系數(shù)一般在0.7-1.3之間較為有利。,復壓時機研究,形成了重復壓裂選井選層及復壓時機研究方法,大慶新站油田預測示例,4.9 重復壓裂技術(shù),4、壓裂酸化技術(shù)的近期發(fā)展,重復壓裂工藝設(shè)計要點,滲透率進一步降低 楊氏模量較初次壓裂時高 目的層與隔