1、采油新技術(shù)與新理論 (New Technology 80年代: 鈦鋯有機(jī)金屬交聯(lián)液滿足 了高溫地層改造要求, 但傷害高達(dá)80% 目前主要發(fā)展低傷害壓裂液體系,3.1.1 中低溫硼酸鹽延遲交聯(lián)水基壓裂液 機(jī)理: 固體顆粒緩慢溶解 特點(diǎn): 易破膠, 瞬時(shí)交聯(lián), 抗剪切差 控制PH值實(shí)現(xiàn)延遲交聯(lián) 典型配方: 成膠劑濃度4.79Kg/m3; 交聯(lián)劑濃 度0.44%;延遲釋放破膠劑濃度0,012-.06 Kg/m3; PH=11-13; 交聯(lián)時(shí)間2?7 技術(shù)水平,3.1.2 高溫地層有機(jī)復(fù)合硼酸鹽 交聯(lián)水基壓裂液 機(jī)理: 復(fù)合配位體覆蓋 堿性控制結(jié)合力-控制交聯(lián)時(shí)間 氧化降解 技術(shù)水平: 有機(jī)復(fù)合硼酸鹽

2、交聯(lián)劑耐溫150C 有機(jī)復(fù)合硼酸鹽交聯(lián)液在250度不破膠 時(shí)傷害15%,3.1.3 交聯(lián)的甲醛壓裂液 表面張力低 粘度性能好 防濾失性好 砂比可達(dá)0.4,3.1.4 延遲釋放破膠劑 微膠囊包裹破膠劑 酶破膠劑:70-125C; 高溫氧化破膠劑: 130-200F; 有機(jī)酸縮合破膠劑 起破膠作用 防濾失,3.1.5 壓裂液性能 壓裂液摩阻計(jì)算 聚合物溶液（溶膠）計(jì)算 混砂液摩阻計(jì)算 凍膠壓裂液摩阻計(jì)算 壓裂液紊流摩阻放大方法 Bowen法，阻力系數(shù)雷諾數(shù)法，阻力速度法,壓裂液性能測(cè)量 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 管式粘度計(jì) 小直徑管道 盤(pán)管粘度計(jì) 擺動(dòng)式流變儀,3.1.6 壓裂液濾失數(shù)值模擬 冪律液體在侵入?yún)^(qū)的

3、滲流 地層流體在多孔介質(zhì)中的滲流 濾餅區(qū)的滲流 定解條件：初始條件，邊界條件 數(shù)值計(jì)算 參數(shù)分析,3.1.7 模糊邏輯器選擇壓裂液 壓裂液的選擇標(biāo)準(zhǔn) 壓裂液選擇的邏輯系統(tǒng)原則 壓裂液選擇的邏輯系統(tǒng) 模糊邏輯標(biāo)準(zhǔn),3.1.8 清潔壓裂液體系,2 支撐劑 典型支撐劑性能 蘭州砂 唐山陶粒 成都陶粒 宜興陶粒,2.1 樹(shù)脂包層支撐劑 優(yōu)點(diǎn): 增加了粒間接觸面積; 減少了顆粒破碎后微粒運(yùn)移與堵塞; 總體積密度略低. 形式: 固化砂-在地層溫度下膠結(jié) 預(yù)固化砂-地面形成樹(shù)脂薄膜包裹支撐劑,2.2 樹(shù)脂包層支撐劑工藝 雙涂層技術(shù): 內(nèi)層為預(yù)固化樹(shù)脂薄膜, 滿足強(qiáng) 度;外層在一定條件下固化的樹(shù) 脂薄膜, 顆

4、粒粘結(jié); 部分固化技術(shù): 減小固化劑用量控制固化程度 阻止顧化砂在井筒膠結(jié). 呋喃樹(shù)脂包層支撐劑: 提高了高溫穩(wěn)定性,2.3 影響導(dǎo)流能力的因素（一） 承壓時(shí)間增加, 導(dǎo)流能力降低 20/40目陶粒 20/ 40目蘭州砂 20/40目混合砂 非達(dá)西流動(dòng)影響,影響導(dǎo)流能力的因素（一） 環(huán)境與流動(dòng)的影響 顆粒越小,溫度影響越小 低溫測(cè)定Pc-K曲線與一般測(cè)定無(wú)區(qū)別 同一閉合應(yīng)力下鹽水K低 氧化鋁支撐劑(121C): 玻璃珠支撐劑(121C):寶破碎壓力明顯降低,采油新技術(shù)與新理論 (New Technology 153C,Pc=40 Mpa時(shí)唐山陶粒軟化. 原有支撐劑評(píng)價(jià):田菁液粘彈性差, 脆性大

5、;有機(jī)鋯壓裂液粘度低,破膠性 能差. 4.6 壓裂壓力分析 濾失系數(shù) 裂縫長(zhǎng)度 平均縫寬 閉合時(shí)間,4.7 選井選層原則 足夠的能量與儲(chǔ)量 前次施工失敗井 前次改造力度不夠井 支撐劑破碎井 改造污染井,5 重復(fù)壓裂時(shí)機(jī) 低含水期壓主力層效果明顯 中含水期是最佳重復(fù)壓裂時(shí)期 高含水期是重復(fù)壓裂非主力油層 與接替油層的最佳時(shí)期,使含水率平 穩(wěn)甚至下降,6 重復(fù)壓裂模擬研究 裂縫方位不利時(shí),增加縫長(zhǎng)降低掃油效率; 裂縫方位有利且不含水時(shí),增加縫長(zhǎng)和導(dǎo) 能力利于增產(chǎn), 但在中高含水期可能有下列 三種情況; (a) qo比qw增加快 (b) qo比qw增加小 (c) qo下降qw增加,6.1 二維二相油

6、藏裂縫系統(tǒng) 假設(shè) 數(shù)學(xué)模型 邊界條件 初始條件 差分方程 求解方法,6.2 乾安實(shí)例 當(dāng)Lf 增加到一定程度后，累計(jì)產(chǎn)油量和累計(jì)產(chǎn)水量增加趨于平穩(wěn)，Lfopt=50-100m 陶粒作支撐劑（FRCD高）較蘭州砂的增產(chǎn) 幅度高，在裂縫方位有利時(shí)提高FRCD 不會(huì)使 fw急劇增加. 重復(fù)壓裂qo增加，qw增加，但qo增加快,第二節(jié) 堵老縫壓新縫重復(fù)壓裂技術(shù),1、堵老縫壓新縫重復(fù)壓裂原理 2、重復(fù)壓裂造新縫的力學(xué)機(jī)理 3、原裂縫堵劑實(shí)驗(yàn)研究 4、應(yīng)用效果 5、進(jìn)一步開(kāi)展的工作,如果xmin+x誘導(dǎo)ymax+y誘導(dǎo)，可以形成新裂縫 （1）重復(fù)壓裂井的應(yīng)力變化能夠形成新的人工裂縫。解決該關(guān)鍵問(wèn)題的基礎(chǔ)在

7、于全面分析和描述人工裂縫、地層流體壓力變化、孔隙熱彈性應(yīng)力、鄰井注水/生產(chǎn)活動(dòng)都產(chǎn)生新的誘導(dǎo)應(yīng)力； （2）堵老縫造新縫重復(fù)壓裂的時(shí)機(jī)?；卮鹪谑裁礂l件下能夠形成新裂縫，只有在此條件下實(shí)施堵老縫造新縫重復(fù)壓裂才有實(shí)際意義； (3) 如何實(shí)現(xiàn)堵老縫造新縫重復(fù)壓裂。實(shí)踐證明采用高強(qiáng)度裂縫堵劑封堵老裂縫是有效的。,1、堵老縫壓新縫重復(fù)壓裂原理,2、重復(fù)壓裂造新縫的力學(xué)機(jī)理,(1) 裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力 (2) 生產(chǎn)引起地應(yīng)力變化 (3) 注水引起地應(yīng)力變化 (4) 總應(yīng)力變化與分布 (5) 重復(fù)壓裂時(shí)機(jī),2.1 裂縫誘發(fā)的應(yīng)力變化, 縫口張開(kāi)裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力最大，縫端所誘導(dǎo)的應(yīng)力最小。 張開(kāi)裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力隨著離縫距離

8、變化，離縫越遠(yuǎn)，誘導(dǎo)應(yīng)力越小。 垂直于裂縫方向上（重壓新裂縫方向）所誘導(dǎo)的水平應(yīng)力最大，在初始裂縫方向上所誘導(dǎo)的水平應(yīng)力最小。 在重壓新裂縫方向上，最大水平主應(yīng)力方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力明顯高于最小水平主應(yīng)力方向上的誘導(dǎo)應(yīng)力。,2.2 生產(chǎn)誘發(fā)的應(yīng)力變化, 空間上，距離井眼和裂縫端部距離越近，應(yīng)力變化越大； 在間上，生產(chǎn)初期，由于生產(chǎn)速度快，孔隙壓力下降幅度大，引起應(yīng)力變化幅度最大，生產(chǎn)時(shí)間增加到一定程度后，應(yīng)力隨時(shí)間變化不在明顯，近隨空間距離變化； 在垂直初始裂縫方向（重復(fù)壓裂新裂縫方向）上，最大水平主應(yīng)力下降的速度大于最小水平應(yīng)力方向上的應(yīng)力下降。,2.3 鄰井注水產(chǎn)生熱彈性應(yīng)力和孔隙彈性應(yīng)力,

9、注入引發(fā)的應(yīng)力變化在徑向上始終為負(fù)，表現(xiàn)為張應(yīng)力，井眼處應(yīng)力變化最大，隨著徑向距離的增加應(yīng)力數(shù)值逐漸降低，到一定距離后逐漸為零； 切向上應(yīng)力變化相對(duì)比較復(fù)雜，首先隨著徑向距離增加逐漸增大，然后到達(dá)最大值，之后逐漸減少，到一定距離后為零，同時(shí)應(yīng)力的變化從負(fù)值到正值，這種變化趨勢(shì)主要受徑向距離和注入時(shí)間控制； 從注入模型的推導(dǎo)來(lái)看，沒(méi)有剪切應(yīng)力產(chǎn)生，因此，徑向應(yīng)力方向即為最大水平應(yīng)力方向，切向應(yīng)力方向?yàn)樽钚∷綉?yīng)力方向上； 切向上的應(yīng)力變化比徑向上的應(yīng)力變化偏大，則在最大水平應(yīng)力方向和最小水平應(yīng)力方向上的應(yīng)力變化具有相似的特征。,2.4 總應(yīng)力, 重復(fù)壓裂井中發(fā)生了應(yīng)力重定向，并在距井眼一定距離處

10、（應(yīng)力各向同性點(diǎn)）應(yīng)力重新轉(zhuǎn)向，逐漸恢復(fù)到初始應(yīng)力水平； 重壓縫長(zhǎng)方向上，井眼到應(yīng)力各向同性點(diǎn)之間的差應(yīng)力隨初始差應(yīng)力的降低而增加；超過(guò)應(yīng)力各向同性點(diǎn)后，差應(yīng)力隨初始差應(yīng)力的增加而增加； 應(yīng)力重定向的發(fā)生和應(yīng)力各向同性點(diǎn)的距離與很多因素有關(guān)，其中初始水平應(yīng)力差是決定應(yīng)力轉(zhuǎn)向和和應(yīng)力各向同性點(diǎn)位置的關(guān)鍵因素，如果重復(fù)壓裂過(guò)程中差應(yīng)力大于某一值，應(yīng)力轉(zhuǎn)向根本不可能發(fā)生。,2.5 重復(fù)壓裂時(shí)機(jī),3、原裂縫堵劑實(shí)驗(yàn)研究,3.1 裂縫堵劑性能要求 (1) 堵劑能夠在一定程度上預(yù)先成膠，優(yōu)勢(shì)在于 能完全進(jìn)入地層裂縫中從而有效封堵裂縫； 不滲入地層孔隙從而不會(huì)堵塞巖石孔隙。 (2) 要求堵劑有高的強(qiáng)度、良好

11、的粘彈性，也就是很好的抗拉性及與巖石表面強(qiáng)的粘附力。以保證重復(fù)壓裂時(shí)裂縫偏離最大主應(yīng)力方向，堵劑強(qiáng)度至少要高于產(chǎn)層破裂壓力。 (3) 良好的剪切稀釋性，有利于泵入和流動(dòng)。,3.2 堵劑體系,4、應(yīng)用效果,長(zhǎng)慶油田,5、進(jìn)一步開(kāi)展的工作,（1）物理模擬 （2）裂縫監(jiān)測(cè),采油新技術(shù)與新理論 (New Technology & Theories for Oil-production) 第七部分：整體壓裂改造,“壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)”按照儲(chǔ)層最大滲流方向布井，充分體現(xiàn)了壓裂油藏工程的特點(diǎn)，與儲(chǔ)層構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、天然裂縫發(fā)育、儲(chǔ)層分布、壓裂裂縫優(yōu)化匹配，能夠有效的提高低滲透油田的壓裂開(kāi)發(fā)效果，研究表明按照壓裂開(kāi)發(fā)井

12、網(wǎng)布井和開(kāi)采可以提高采收率2%以上。1990年以來(lái)在低滲透油田的開(kāi)發(fā)與調(diào)整中得到了廣泛的應(yīng)用。,整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)概況,整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)輪廓,構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與分層應(yīng)力 區(qū)域構(gòu)造分析、地應(yīng)力巖心試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂測(cè)量、測(cè)井分析、數(shù)值模擬等配套的地應(yīng)力測(cè)量與描述技術(shù)，能夠?qū)艠?gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量與數(shù)值模擬分析整體壓裂開(kāi)發(fā)井網(wǎng)的優(yōu)化。 地應(yīng)力巖心試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂測(cè)量、測(cè)井分析等配套分層應(yīng)力剖面計(jì)算技術(shù)單井壓裂方案的優(yōu)化。 壓裂模擬技術(shù) 國(guó)外“黑油模型改造”（石油工程平臺(tái)）、國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的整體壓裂數(shù)值模擬軟件整體壓裂方案模擬。 國(guó)外壓裂軟件（集總?cè)S及擬三維軟件 FracPro 、 Meye

13、r+全三維設(shè)計(jì)軟件GOHFER 、 Stim-plan ）、國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件單井壓裂方案模擬。,整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)輪廓,壓裂施工工藝 根據(jù)儲(chǔ)層應(yīng)力、壓力、裂縫發(fā)育、壓裂液的濾失特征，研究適合不同類型油氣藏壓裂改造的壓裂工藝： 分層壓裂：機(jī)械封隔與投球 限流壓裂：薄互層、多層新完井壓裂改造 轉(zhuǎn)向壓裂：遮擋層薄弱時(shí)控制縫高的壓裂技術(shù) 暫堵與分步加砂：雙重介質(zhì)低滲透砂巖儲(chǔ)層壓裂技術(shù) 增能助排技術(shù)：低壓地層壓裂技術(shù) 裂縫改向：注水開(kāi)發(fā)油藏的重復(fù)壓裂技術(shù) 壓裂材料 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)技術(shù),整體改造設(shè)計(jì)以 “壓裂開(kāi)發(fā)井網(wǎng)”、壓裂油藏模擬、壓裂模擬為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和最終采收率為目標(biāo)，優(yōu)化油水井壓裂方

14、案及工作制度。,整體壓裂改造優(yōu)化設(shè)計(jì),低滲油藏整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)已在部分油藏成功應(yīng)用, 低滲均質(zhì)整裝砂巖油藏：吉林乾安、大慶朝陽(yáng)溝、吐哈善鄯等油田 以直井壓裂投產(chǎn)開(kāi)發(fā)為主,低滲復(fù)雜砂巖油藏整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)需開(kāi)展基礎(chǔ)研究, 裂縫性低滲透油藏：壓裂數(shù)值模擬的技術(shù)難度、壓裂工藝技術(shù)難度 復(fù)雜斷塊低滲油藏：壓裂數(shù)值模擬的技術(shù)難度、斜井/水平井壓裂工藝 技術(shù)難度 直井+水平井整體壓裂開(kāi)發(fā)油藏：壓裂數(shù)值模擬的技術(shù)難度、水平井壓 裂工藝技術(shù)難度,整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀,整體壓裂數(shù)值模擬在方案設(shè)計(jì)中的重要性, 整體壓裂數(shù)值模擬是編制方案的一個(gè)強(qiáng)有力工具。 油藏整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)是建立在水力裂縫模擬和含水力裂縫的

15、油藏?cái)?shù)值模擬的組合應(yīng)用基礎(chǔ)上。,油藏整體壓裂數(shù)值模擬技術(shù),整體壓裂數(shù)值模擬技術(shù)現(xiàn)狀, 改造黑油模型：將裂縫長(zhǎng)度、導(dǎo)流能力及裂縫方位作為油藏的性質(zhì)置入黑油模型中，采用等值滲流阻力法、等連通系數(shù)法進(jìn)行模擬。 低滲砂巖油藏模型、裂縫性單滲油藏模型、裂縫性雙滲油藏模型以及裂縫性油藏水平井模型都需要改造以適應(yīng)整體壓裂數(shù)值模擬需要。,裂縫性油藏整體壓裂數(shù)值模擬模型開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,油藏整體壓裂數(shù)值模擬技術(shù),整體壓裂裂縫性油藏中滲流數(shù)學(xué)模型,油藏整體壓裂模擬軟件研制,油藏在既定注采井網(wǎng)系統(tǒng)下的整體壓裂模擬；未投入開(kāi)發(fā)油藏壓裂開(kāi)發(fā)的整體壓裂模擬；油藏整體壓裂可控參數(shù)的影響性分析,不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究

16、,滲透率各向異性時(shí)壓裂裂縫系統(tǒng)與井網(wǎng)不同組合,井網(wǎng)不同泄油形狀, 滲透率愈高，采出程度也愈高；而滲透率不同的各向異性程度與不同縫長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的采出程度是不同的，與水力裂縫方向相平行的方向滲透性愈好，采出程度愈高。,正方形（300300）,矩形（360250）,矩形（450200）,不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究,5、裂縫性油藏深層/超深層壓裂技術(shù),井底破裂壓力高 井底破裂壓力一般主要受地應(yīng)力及巖性的控制。一般說(shuō)來(lái)絕大多數(shù)地層井底破裂壓力的絕對(duì)值隨地層深度的加深而增加。如塔里木東河塘石炭系6000m的深井,地層破裂壓力普遍高于100MPa。 壓裂管路沿程摩阻高 對(duì)于選定的壓裂液配方系列和管柱結(jié)構(gòu)

17、，井段越深，沿程摩阻損失越大，摩阻的增加，直接減少了作用與地層的實(shí)際有效作用力。因此，對(duì)降低摩阻提出了更高的要求。 施工注入方式選擇性差 由于必須考慮采取保護(hù)套管的措施防止套管超壓，在選擇進(jìn)液方式時(shí)只能側(cè)重選擇油管進(jìn)液。采用油管壓裂通常選用3 1/2in油管，或采用復(fù)合油管管柱。,壓裂液性能要求高 由于壓裂井段深（5000m）、地層溫度高（120），所以要求壓裂液應(yīng)具有良好的耐高溫、耐剪切、低摩阻等性能，同時(shí)要求壓裂液應(yīng)具備良好的延遲交聯(lián)性能，以有效利用施工設(shè)備水功率。 壓裂支撐劑性能要求高 由于壓裂井段深，地層閉合壓力大，要求支撐劑具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)流能力，一般都選用強(qiáng)度較高的成都陶粒作為支撐

18、劑。 施工過(guò)程中易出現(xiàn)砂堵 壓裂過(guò)程中縫寬小、裂縫的高濾失都可能導(dǎo)致砂堵，引起砂堵原因有兩種：近井帶脫砂；裂縫端部脫砂。這兩種脫砂在施工曲線上有不同特征。,近井筒摩阻大，主裂縫難以有效延伸 由于天然裂縫系統(tǒng)，存在近井筒“多裂縫現(xiàn)象”和“裂縫迂曲現(xiàn)象”，導(dǎo)致主裂縫延伸有限。 如：江漢盆地深層裂縫性斷塊油藏測(cè)試壓裂分析表明近井筒摩阻高達(dá)7-26MPa。,大密度射孔，降低地層破裂壓力 優(yōu)化水力裂縫設(shè)計(jì)，求取裂縫支撐長(zhǎng)度 在地層評(píng)估的基礎(chǔ)上對(duì)壓裂的施工規(guī)模，水力裂縫的幾何尺寸，水力裂縫在垂向和水平方向的延伸進(jìn)行預(yù)測(cè)。建議使用全三維水力裂縫模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)三維彈性理論計(jì)算裂縫的幾何尺寸，同時(shí)考慮縫內(nèi)壓裂液呈二維流動(dòng)，能夠較為真實(shí)地描述水力壓裂過(guò)程，計(jì)算出較為精確的裂縫形態(tài)以及裂縫內(nèi)部支撐劑分布剖面。以獲得最大，最經(jīng)濟(jì)的壓后產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化裂縫支撐半長(zhǎng)。 壓裂油藏?cái)?shù)值模擬 從油藏整體出發(fā)，研究水力裂縫對(duì)油氣產(chǎn)量及掃油效率的影響，以及注水對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響。,壓裂改造技術(shù)對(duì)策,壓裂改造技術(shù)對(duì)策,提高壓裂效果的關(guān)鍵：降低壓裂液的傷害 1、減少進(jìn)入地層的液體量 減少前置液量 2、減少壓裂液殘?jiān)?使用優(yōu)質(zhì)、低聚合物、