2011水平井限流法压裂射孔方案设计方法研究_邢庆河

2011年5月第26卷第3期西安石油大学学报(自然科学版)

Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition )May 2011Vol．26No．3

收稿日期:2010-07-05基金项目:低渗透水平井重点攻关项目“水平井增产技术研究与现场应用”子课题部分研究成果(编号:2008-1100-38)．作者简介:邢庆河(1981-)，博士，主要从事油气藏增产改造研究．E-

mail :qhxing@sipc．cn 文章编号:1673-

064X (2011)03-0071-03水平井限流法压裂射孔方案设计方法研究

邢庆河1，张士诚

2(1．中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京100083;2．中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京102249)

摘要:各种裂缝监测手段发现限流法压裂能够压开水平井的各个射孔段，但每个射孔段裂缝的扩展

程度与预期存在明显差异，归结为现有布孔方式对储层的控制能力不强．建立一套指`导水平井限流法压裂设计的理论模型具有重要的实际意义．通过现场实验和理论研究，改进了喷嘴节流损失、井筒及孔眼摩阻的计算方法，在此基础上建立了水平井压裂多裂缝同时延伸的流量分配模型，与拟三维裂缝参数计算模型联立，可以实现对水平井限流法压裂射孔方案的设计．现场应用表明，该设计方法能得到预期的裂缝改造规模．

关键词:水平井;限流法压裂;射孔方案;设计方法中图分类号:TE357．2文献标识码:A 水平井限流法压裂与直井的原理一样，都是通过严格控制射孔炮眼数量，以尽可能大的排量施工，利用炮眼摩阻提高井底压力，迫使压裂液分流，使破裂压力相近的地层依次压开．因此，水平井限流法压裂设计的关键也是合理确定总射孔数和各层段的射孔数，在此基础上计算每段的进液量和相应的裂缝参数．目前，没有指导水平井限流法压裂施工设计的理论模型，施工设计主要参考直井限流法压裂的设计方法．本文考虑水平井限流法压裂的特点，在直井

限流法压裂模型［1］

的基础上，提出了水平井限流法压裂射孔方案设计方法，完善了水平井限流法压裂理论．现场应用表明，该设计方法能够实现多裂缝同时延伸时单裂缝的个性化设计．

1

水平井限流法压裂射孔方案设计

方法

水平井限流法压裂射孔方案设计的目的就是在确定每个射孔段裂缝改造规模的情况下，综合考虑

施工过程中井筒、炮眼摩阻、裂缝内压降以及地层滤

失等的影响，对排量在每条裂缝间进行分配，使每个射孔段达到预期的改造效果．确定水平井限流法压裂布孔方案的具体步骤如下:

(1)根据各射孔段的改造规模(裂缝尺寸或导流能力等)，初选各层段的流量;

(2)根据总排量和工艺条件设计总射孔数，首先确定最大施工排量及能够顺利施工的孔眼摩阻值，再应用孔眼摩阻计算公式确定总射孔数;

(3)由每段总进液量初选各段射孔数;

(4)对施工时间分段，计算每一时间段内各部分压力损失;

(5)将流量分配模型和拟三维裂缝延伸模型联立求解，计算随时间变化的各层流量和相应的裂缝参数，直至施工结束;(6)将计算得到的裂缝参数与设计值进行对比，如果不满足每段的改造要求，重新设计各层段射孔数．重复(4)—(6)，直到满足精度要求为止．

从以上步骤可以看出，射孔方案设计的过程主

西安石油大学学报(自然科学版)

要体现为对流量分配模型和拟三维裂缝参数计算模

型的联立求解．

2水平井限流法压裂流量分配模型

考虑水平井限流法压裂的特点，在直井限流法

压裂流量分配模型的基础上，建立水平井限流法压

裂流量分配模型．

2．1流量分配模型

多裂缝同时存在、同时延伸时遵循压力平衡原

则与体积守恒原则［2-3］．模型见图

1．

图1水平井限流法压裂流量分配示意图

Fig．1The flow-rate distribution diagram for limited

flow-rate fracturing of horizontal wells

如图1所示，由多裂缝间的流量守恒可以得到

关系式

Q

总=∑n

i

Q

i

，i=1，…，n．(1

)图2水平井限流法压裂系统压力示意图Fig．2The pressure drop diagram for the limited flow-rate

fracturing system of horizontal wells

如图2所示，由多裂缝间的压力平衡可以得到关系式

p o =p

c i

+Δp

w i

+Δp

pf i

+∑N

i=1

Δp cf i－p h+p cp．

(2)

式中:Q

总

为地面施工排量，m3/min;Q i为第i段的流量，m3/min;p o为参考点压力，MPa;p cp为喷嘴节流损失，MPa;p h为液柱静压力，MPa;p c i为第i段最小主应力，MPa;Δp w i为第i段裂缝内的压降损失，

MPa;Δp

pf i

为第i段炮眼摩阻，MPa;Δp cf i为第i段与第i－1段间的沿程摩阻，MPa．

式(1)和式(2)组成的(i+1)个非线性方程组与裂缝几何参数模型联立求解，可确定各段的射孔数、进液量及裂缝几何参数等．

2．2关键压力参数的改进算法

通过现场试验和理论推导，建立了压力平衡关系式中几个关键参数的改进模型和算法．

(1)孔眼摩阻

目前，孔眼摩阻多采用

p

pf

=2．24?10－10

Q2ρ

n2d4C2

(3)计算［4］．式中:C为流量系数，无因次;d为孔眼直径，

m;p

pf

为孔眼摩阻，MPa;Q为压裂液注入排量，m3/min;n为总射孔数．上述方法主要靠经验改变式(3)中的流量系数来表征在压裂过程中孔眼摩阻随施工时间的变化，计算结果与文献［5］中描述的水平井限流法压裂施工中孔眼摩阻的变化规律比较，误差很大．为准确描述限流法压裂施工过程中孔径及摩阻的变化，对国外试验得到的孔眼流量系数与孔眼直径线性关系式［6］进行改进，得到孔眼流量系数与孔径在施工过程中任意时刻的计算关系式

C=0．56+3．6376?10－4∫t0q(τ)υ(τ)dτ;(4)

d=d

initial

+2．4?10－7∫t0q(τ)υ(τ)dτ．(5)式中:d和d initial分别为磨蚀后孔眼直径和初始孔眼直径，m;q(τ)为携砂液排量，m3/min;t为携砂液泵注时间，min;υ(τ)为砂浓度，kg/m3．有了不同施工阶段的流量系数和孔径，利用式(3)就可以计算施工过程中任意时刻的孔眼摩阻，计算结果与文献［5］中水平井限流法压裂现场施工曲线的变化趋势吻合．

(2)井筒摩阻计算

通过现场试验，提出了相同施工条件下直井筒与水平井筒摩阻不同的理论［7］．利用现场实验数据，得到改进的降阻比法计算井筒摩阻．

水平井筒降阻比计算公式为

ln(1/σ)=1．75－1．154?10－4

D2

Q

－2．819?10－5G

D2

Q

－0．1639ln

G

0．12

;(6)直井筒降阻比计算公式为

ln(1/σ)=2．40－1．154?10－4

D2

Q

－2．819?10－5G

D2

Q

－0．1639ln

G

0．12

．(7)

—

27

—

邢庆河等:水平井限流法压裂射孔方案设计方法研究降阻比σ定义为

σ=Δp G，p

Δp o

．(8)

式中:σ为降阻比，无因次;Δp G，p为溶胶或混砂溶胶的摩阻，MPa;Δp o为清水摩阻，MPa;G为胶链剂浓度，kg/m3;C p为支撑剂浓度，kg/m3;Q为管内流量，m3/min;D为井筒内径，mm．利用式(6)、式(7)计算结果代入式(8)，得到施工过程中的井筒摩阻．

(3)喷嘴节流损失

通过现场试验得到水平井限流法压裂喷嘴的节流损失与流量的关系．对于Φ42mm喷嘴为

p

cp

=0．1259Q1．6205;(9)对于Φ30mm喷嘴为

p

cp

=0．1186Q2+0．2229Q．(10)式中:p cp为喷嘴节流损失，MPa;Q为经过喷嘴的流量，m3/min．

3现场应用效果

以大庆油田葡萄花油层一口水平井为例，说明射孔方案设计方法的应用．根据水平井段钻遇油气层情况确定本井射孔段位置，以均衡改造为目标，即要求施工后各射孔段裂缝参数尽量接近．用本文提出的方法模拟计算得到每段布4孔，实现5个射孔段全部进液，最大缝长125．6m，最小缝长117．9m，达到了均衡改造的目标．每个射孔段产生裂缝的缝长、缝高及进液量情况见表1(1 5为裂缝从水平段根端到趾端依次排序)，与压后测井解释得到的各射孔段进液量情况相符．

表1各射孔段裂缝参数及进液量

Tab．1The fracture parameters and fracturing liquid

amount through different fractures

裂缝1裂缝2裂缝3裂缝4裂缝5缝长

/m

120．2125．6124．5124．3117．9

缝高

/m

21．2619．4519．4319．4020．60进液量

/m3

102．698．79796．595．6图3是施工过程中每个射孔段的进液量情况．从图中可以看出，虽然每个射孔段的射孔数及孔径相同，但每条裂缝的进液量都不一样，且每条裂缝的进液量在施工过程中都是不断变化的，这就是考虑了射孔段之间的井筒摩阻和孔眼磨蚀等综合作用的结果．支撑剂经过孔眼段时对孔眼的磨损是引起各条裂缝间流量差距逐渐变大的主要原因

．

图3施工过程中的进液量与时间的关系Fig．3The variation of the fracturing liquid amount through

fractures with time during fracturing

上述是以均衡改造为目标的射孔方案的优化设计．如果要求不同的射孔段控制不同的油藏体积，也可以从合理控制改造规模的角度去优化布孔方案，实现对裂缝的个性化设计．

4结论及建议

(1)提出了计算水平井限流法压裂施工过程中各射孔段进液量随施工时间、射孔数等变化的数学模型，为水平井限流法压裂射孔方案设计奠定了理论基础．

(2)通过联立流量分配模型与拟三维裂缝几何参数模型可进行水平井限流法压裂的射孔方案设计．

(3)水平井限流法压裂是一个比较新的课题，很多工作有待进一步完善，建议开展考虑多裂缝起裂顺序及缝间干扰，完善优化设计理论模型;加强对储层及盖、底层应力的认识，为准确模拟每个射孔段的裂缝形态奠定基础．

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lation［M］．3th Edition Beijing:Petroleum Industry

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(下转第77页)

—

37

—

王俊奇等:液态气动力压裂对油井套管的动力响应研究

变化．刚开始施工时产生的压力最大，在距离施工点1 2m 的范围内套管受拉，远离油层后恢复到初始状态

．

图3液态气动力压裂过程中压力与时间的关系曲线

Fig．3

The relationship between prussure and time

in the liquid explosive

fracturing

图4液态气动力压裂过程中压力与深度的关系曲线

Fig．4

The relationship between prussure and depth

in the liquid explosive fracturing

6结论

(1)建立了液态气动力压裂对油井套管的动力

响应模型，

并进行了解析求解，获得了油井套管动力响应的定量规律．

(2)根据模型的计算结果可知，当油井深度一定时，施工产生的压力随时间的增大而减小;当时间一定时，压力随深度的变化而变化，大体呈下降的趋势，但油层上部有一段套管受到拉应力，应该选用抗拉强度较高的套管．参考文献:

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张新宝

(上接第73页)

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责任编辑:贺元旦

—

77—

Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China)JXSYU2011V．26N．3p．62-66 A waterflood front monitoring technology and its application in Huaziping area，Ansai Oilfield

Abstract:In order to determine the waterflood direction and waterflood front location in waterflooding field，a waterflood front mo-nitoring technology is put forward．The technology is based on no source seism，Kurl-Moore Criterion，the theory of fracture mechanics and so on．Its application in Huaziping area shows that，the waterflood front monitoring diagram can be obtained through the processing of original seismic points，and the dominant wterflood direction and the waterflood sweep state can be obtained according to the water-flood front monitoring diagram．The monitoring result can be used for the adjust of injection-production well pattern and the potential tapping of residue oil，and thus the final recovery factor can be enhanced．

Key words:waterflood front monitoring;no-source seismic exploration;enhanced recovery factor

HE Ya-wei1，DOU Ya-li2(1．Colloge of Energy and Environmental Engineering，Yan＇a n University，Yan＇a n716000，Shaanxi，China;2．Xingzichuan Oil Production Plant，Shaanxi Yanchang Petroleum(Grop)Co．Ltd．，Yan＇a n717400，Shaanxi，China)JXSYU2011V．26N．3p．67-70

Design of perforation plan of limited-entry fracturing for horizontal wells

Abstract:Limited-entry fracturing is a chief stimulation measures for horizontal wells in low permeability reservoirs，some monito-ring results show that，all perforation intervals can be fractured by limited entry fracturing，but there is difference between the actual fracture geometry parameters and the expected parameters．It is because the perforation plan is lack of the control ability to reservoir．There is no a theoretical model to guide the design of the limited entry fracturing for horizontal wells．The calculation methods for throttle loss of nozzle and the friction pressure difference of holebore and perforation holes are modified by means of field tests and theoretical research．Based on these，a flow rate distribution model is established，and it can ensure all the fractures extend at the same time．The design plan for limited entry fracturing can be finished by combining the model with pseudo3D fracture parameter calculating model．Field application shows that the design method for limited entry fracturing can achieve the expected fracture parameters．Key words:horizontal well;limited-entry fracturing;perforation plan;design method

XING Qing-he1，ZHANG Shi-cheng2(1．International Petroleum Exploration＆Development Co．Ltd．，Sinopec，Beijing100083，China;2．Key Laboratory of Education Ministry for Petroleum Engineering，China University of Petroleum(Beijing)，Beijing102249，China)JXSYU2011V．26N．3p．71-73，77

Study on dynamic response law of oil well casing to liquid explosive fracturing

Abstract:Currently，liquid explosive dynamic fracturing is widely applied in oilfields，but its effect on the casing determines the safety and the further popularization of the technology．Based on the establishment of physical model and the force analysis，the mathe-matical model for the dynamic response of casing is presented，and the dynamic response law is acquired through solving the model．It is shown that，when the oil well depth is constant，the construction pressure will decrease with the prolonging of the time，and when the time is constant，the casing pressure will descend with the increase of oil well depth，but a segment of casing will bear tensile stress．Key words:liquid explosive fracturing;casing;dynamic response

WANG Jun-qi1，WANG Pei-pu2，LI Qian3(1．College of Petroleum Engineering，Xi＇a n Shiyou University，Xi＇a n710065，Shaanxi，Chi-na;2．No．3Oil Production Technology Services Department，Changqing Oilfield Company，Yinchuan750006，Ningxia，China;3．Institu-te of Oil Production Technology，Dagang Oilfield Company，Dagang300280，Tianjin，China)JXSYU2011V．26N．3p．74-77 Numerical simulation of the flow field inside a gravitational oil/gas separator with different coalescing components Abstract:The numerical simulation of oil/gas separation flow field in a gravitational separator with different coalescing compo-nents，including parallel plates，opponent snake-shaped curve plates，antitropic snake-shaped curve plates and grid-shaped plates，is car-ried out by using standardκ-εmodel and multiphase mixture model．The coalescing performance of different components is obtained by comparing the velocity vector and every phase volume fraction distribution in the separation flow field inside the separator with four dif-ferent coalescing components．The simulation results show that，the coalescing component composed of grid-shaped plates has the best coalescing liquid effect，the coalescing component composed of antitropic snake-shaped curve plates is secondary，and the coalescing component composed of parallel plates has the worst coalescing liquid effect．The simulation results can provide help for the design of Ⅷ

油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介

油气田用各种防砂筛管及工艺技术简介 防砂筛管是为了解决油气井开发中油气井出砂问题和水平井组不射孔开发问题而研发的产品。我公司现有激光割缝防砂筛管、打孔筛管、金属棉防砂筛管、TBS防砂筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管以及弹性防砂筛管等各种规格型号的产品，并已批量应用于全国各油田的防砂井和水平井生产中。与目前国内外水平井使用的完井方式相比，各油田水平井产要是以筛管、打孔衬管、射孔三种完井方式为主。由于绝大多数水平井是砂岩油藏和稠油油藏，稠油防砂问题是水平井开发的主要矛盾之一，因此以筛管完井占主导地 位。 用于防砂完井防砂的筛管主要有 金属棉筛管、TBS筛管割缝筛管、弹性筛管、螺旋筛管、V缝自洁防砂筛管 筛管防砂完井的发展历程及性能评价 1、1996年以前 防砂完井技术试验阶段，主要以金属棉筛管完井防砂为主。 金属棉筛管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽热采、采油生产和后期作业。防砂材料强度不足、不均匀，容易堵塞和损坏（击穿）。 2、1996～2002年间 开发并应用了TBS筛管。TBS筛管是以打孔套管为基管，将金属纤维过滤单元烧结在基管上，单层管结构，内径大，可防细砂，解决了金属棉筛管内径小、堵塞和强度低的问题。 TBS筛管存在问题：过滤单元易脱落、加工工艺性差。 3、2002年以后 由于机械加工工艺的进步，割缝筛管加工成本降低，近几年来在辽河油田应用的最多，主要适用于粗砂、分选性好的油藏。

存在问题：不能防止细砂，缝隙易冲蚀变大、缝型为单一直缝抗压强度低。 4、2005年以后 割缝筛管防砂完井技术推广应用阶段和弹性筛管现场试验阶段 高强度弹性筛管进入现场，显示出明显的优势。 解决了TBS过滤单元脱落的问题，防砂材料采用弹性金属纤维，渗透性能好，抗堵塞性能高，扩大了防砂范围。截止到目前在辽河油田的水平井上应用了32井次。 目前水平井最主要的防砂完井筛管是弹性筛管和割缝筛管。 目前水平井筛管完井方式主要有两种： A、95/8″套管内悬挂7″筛管。 B、7″套管下接7″筛管，上部固井。

射孔

5.3.完井设计的基本理论 5.3.1.完井方式 5.3.1.1射孔完井方式 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管 50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射和技术套管的重合段一般不小于m 孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。 图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井 5.3.1.2裸眼完井方式

裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。 5.3.1.3割缝衬管完井方式 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。 5.3.1.4砾石充填完井方式 它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。

利用测井信息优化压裂酸化设计方案_张瑞瑞

油田高压注汽锅炉在役检验与研究利用测井信息优化压裂酸化设计方案①作者简介：助理工程师，2003-07毕业于大庆石油学院石油工程专业 新疆石油科技２００8年第3期（第１8卷） 利用测井信息优化压裂酸化设计方案 张瑞瑞① 黄高传 周春燕 新疆油田公司采油工艺研究院，834000新疆克拉玛依 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 新疆油田公司重油开发公司 摘要 与储层改造相关的测井信息主要有：地应力、岩石力学性质、物性（孔、渗、饱）等。除此之外对单井还有井径、井斜的变化 情况。作为储层改造方案和重点井的基础工作，过去很少利用测井信息进行地应力、岩石力学性质的系统研究。其中主要原因是辅助手段单一和专业细化使这一领域的研究成为盲区。 主题词测井信息压裂酸化优化设计 1前言 与储层改造相关的测井信息主要有：地应力、岩 石力学性质、储层结构、产状、物性（孔、渗、饱）以及地层流体、温度等。除此之外还有单井的井径、井斜的变化情况。作为储层改造方案和重点井的基础工作，过去很少利用测井信息进行地应力、岩石力学性质的系统研究。主要原因是辅助手段单一和专业细化使这一领域的研究成为盲区。近几年来，准噶尔盆地先后开发了莫北、盆5、陆梁等油田，这些油田的难点是井深、低渗、高温。并且都普遍带边底水；有些区块要进行注水开发，稳产、增产与控水对压裂酸化工艺提出的要求更高，因此必须依据一个共同的地质平台—测井信息深化地层认识为优化方案设计与地层评估提供重要依据。 准噶尔盆地油区，今后将进入注水开发，如何利用压裂酸化工艺技术进行稳油控水，油层或单井的基础地质研究显得尤为重要。本文介绍测井信息在压裂酸化设计方案中的重要作用。 2 与压裂酸化设计方案制定相关的测 井资料 2.1与流体扩散有关的性质 （1）孔隙度；（2）岩性和饱和度；（3）渗透率；（4）孔隙压力。 2.2与岩石变形和破裂相关的性质 （1）弹性性质； （2）断裂韧性、强度和摩擦角。 3压裂设计应用实例 3.1与流体扩散性质有关参数的求取 3.1.1参数的获取 我们在认识一个区块含油性、储层物性等油藏基础资料的过程，是前期地质勘探及工程钻井、录井、测井一个综合的认识过程。在后期油田开发的时候，我们能够掌握到区块的平均孔隙度、平均渗透率及饱和度等基础资料。但是在进行压裂酸化单井设计的时候，我们没有足够的投入去进行系统的单井资料的收集。通过单井测井信息来进行处理分析得到压裂设计所需参数就尤为重要。 通过消化吸收Forward 储层油气藏测井分析平台，能够做到对单井的孔、渗、饱等地层物性、岩性的认识。 （1）单孔隙度分析 可以采用自然伽马、补偿中子、自然电位、中子寿命和电阻率等五种方法计算地层的泥质含量SH 相对体积；利用密度测井、声波测井或补偿中子三种孔隙度测井之一计算地层的孔隙度，并且进行泥质校正；计算出可动油气参数、流体性质分析参数、渗透率和出砂指数等; （2）泥质砂岩分析 采用交会图技术计算孔隙度、泥质体积，在计算过程中对泥质和油气影响进行校正，还计算出粘土含量、粉砂指数、含水饱和度、渗透率、含烃重量、含烃体积; （3）复杂岩性分析 计算出孔隙度、泥质含量、饱和度等储层参数，它除了一般复杂岩性程序中的砂岩、灰岩、白云岩和硬 15··

水平井射孔工艺技术(科普)

水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。

中联煤层气压裂设计方案格式要求

中联沁水煤层气田枣园示范项目 压裂作业施工设计要求 为做好中联沁水煤层气田枣园示范项目的压裂作业施工设计，中联公司对设计格式、设计内容及有关要求规定如下，望遵照执行。 1、设计格式、内容及技术要求按设计编写大纲编写。 2、设计书名称、封面、扉页按照后附样本执行。 3、请务必于2000年9月20日前将送审稿2份送达中联公司勘探开发事业部。为避免反复修改，望就计算机模拟设计等关键性问题事先能与中联公司沟通。 4、设计书统一采用A4幅面，装钉按甲方要求。甲方审批后的正式设计汇交10份，并在扉页加设计单位盖公章。 5、其它施工资料按甲方标书要求执行。 如有疑问，请与郭本广、马方明、张遂安联系。联系电话为： 马方明010-******** 张遂安010-******** 中联煤层气有限责任公司勘探开发事业部 技术管理部

压裂、作业施工设计 （编写大纲） 一、目的、任务 1.施工目的 2.任务 （1）简单叙述甲方方案对应内容。 （2）明确射孔井段、压裂井段等内容。 二、基本数据 1.钻井基本数据 2.煤层基本数据 （1）综合测井解释结果 （2）注入/压降测试（试井）解释数据 （3）煤层煤质特征、含气量及等温吸附数据 3.煤层顶底板岩石力学数据 三、压裂施工设计 1.施工方案 （1）层号、层位、井段、厚度 （2）注入方式 （3）压裂管柱

（4）压裂液名称及其配方 （5）支撑剂名称及其规范数量 （6）压裂井口 （7）施工最高限压 2.计算机模拟 （1）入机参数及其选择（可以利用经验数据、借用邻井资料参考，不合理数据应予以剔除） （2）设计模拟结果（要求压裂优化缝长90-120米。要有模拟裂缝剖面图、砂堤剖面图等） 3.泵注程序表 4.压前准备工作 （1）设备、工具（动力、机械等） （2）井筒准备 （3）压裂液准备 （4）支撑剂准备 5.施工步骤及技术要求（按程序进度顺序直到完井结束） 6.压裂管柱示意图 四、作业施工设计 1.施工准备（设备、材料、入井液等） 2.施工步骤及技术要求（按程序进度顺序）

《采油工程方案设计》试题及答案

《采油工程方案设计》综合复习资料参考答案 一、名词解释 1．油气层损害2．吸水指数3．油井流入动态 4. 蜡的初始结晶温度5．面容比 6.化学防砂 7. 破裂压力梯度8.财务内部收益率9.油田动态监测 10. 单位采油（气）成本 二、填空题 1.砂岩胶结方式可分为、、、。 2.油气层敏感性评价实验有、、、、和等评价实验。 3.常用的射孔液有、、、和等。 4.油田常用的清防蜡技术，主要有、、、、和等六大类。 5.碳酸盐岩酸化工艺分为、和三种类型。 6.目前常用的出砂预测方法有、、和等四类方法。 7.采油工程方案经济评价指标包括、、、、、和等。8．按防砂机理及工艺条件，防砂方法可分为、、和等。9．电潜泵的特性曲线反映了、、和之间的关系。 10．酸化过程中常用的酸液添加剂有、、、等类型。 11．水力压裂常用支撑剂的物理性质主要包括、、、等。 三、简答题 1.简述采油工艺方案设计的主要内容。 2.简述油井堵水工艺设计的内容。 3.试分析影响酸岩复相反应速度的因素。

4.简述完井工程方案设计的主要内容。 5.简述注水井试注中排液的目的。 6.试分析影响油井结蜡的主要因素。 7. 简述油水井动态监测的定义及其作用。 8. 简述采油工程方案经济评价进行敏感性分析的意义。 9. 简述注水工艺方案设计目标及其主要内容。 10. 简述低渗透油藏整体压裂设计的概念框架和设计特点。

《采油工程方案设计》综合复习资料参考答案 一、名词解释 1.油气层损害：入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。 2.吸水指数：单位注水压差下的日注水量。 3.油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。 4.蜡的初始结晶温度：随着温度的降低，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 5. 面容比：酸岩反应表面积与酸液体积之比。 6.化学防砂：是以各种材料(如水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以硬质颗粒为支撑剂，按一定比例搅拌均匀后，挤入套管外地层中，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，阻止地层出砂的工艺方法。 7.破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。 8．财务内部收益率：项目在计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率。 9．油田动态监测：通过油水井所进行的专门测试与油藏和油、水井等的生产动态分析工作。 10．单位采油（气）成本：指油气田开发投产后，年总采油（气）资金投入量与年采油（气）量的比值。表示生产1t原油（或1m3天然气）所消耗的费用。 二、填空题 1.砂岩胶结方式可分为基质胶结、接触胶结、充填胶结、溶解胶结。 2.油气层敏感性评价实验有速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏和应力敏等评价实验。 3.常用的射孔液有无固相清洁盐水射孔液、聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液、乳化液射孔液等。 4.油田常用的清防蜡技术，主要有机械清蜡技术、热力清防蜡技术、表面能防蜡技术、化学药剂清防蜡技术、磁防蜡技术、微生物清防蜡技术等六大类。

高速通道压裂新技术

高速通道压裂新技术 水力压裂的目的是建立从地层到井筒的流动路径，提高油气井产能。常规压裂技术通常采用支撑剂填充裂缝，保持裂缝开启，从而建立有效生产通道。本文所述的新型压裂技术在整个支撑剂填充区形成高速通道网络，将裂缝导流能力提高几个数量级。通过在几个油气田的成功实施，表明该技术能明显改善油气井的经济生产能力。 Emmanuel d’Huteau YPF公司 阿根廷NEuquén Matt Gillard Matt Miller Alejandro Pe?a 美国得克萨斯州SuGaR LanD Jeff Johnson Mark Turner Encana油气（美国）公司 1947 年，Stanolind 石油天然气公 司在美国堪萨斯州西南部的 Hugoton 油田进行了首次水力压裂实验。此后， 勘探与生产公司开始广泛采用这种油 气藏增产技术提高或延长油井产能。 实际上，今天仍在生产的很多油气田， 如果没有实施水力压裂，早就不具备 经济开采能力。 水力压裂作业过程中，用专业化 设备向井中快速泵入压裂液，泵入速 度快于压裂液向地层中的渗入速度， 从而迫使地层压力上升，使地层破裂， 从而产生裂缝（下图）。通过连续泵入 压裂液，使裂缝从井筒向地层远处延伸， 从而增加导流面积，确保更多油气流 向井筒，帮助提高油气井产能。 美国科罗拉多州丹佛 Oleg Medvedev 加拿大艾伯塔省埃德蒙顿 Tom Rhein PEtRoHawk能源公司 得克萨斯州CoRPus CHRisti Dean Willberg 美国犹他州盐湖城 《油田新技术》2011 年秋季刊：23 卷，第 3 期。 ?2011 斯伦贝谢版权所有。 ClEaRFRAC 和 HiWAY 是斯伦贝谢公司的商标。 裂缝单翼 ^理想化的裂缝延伸横截面视图。通过连续泵入压裂液（虚线箭头）使裂 缝沿最小应力面向两边延伸，形成裂缝单翼。 4 油田新技术

电缆输送射孔工艺技术

第一节电缆输送射孔工艺技术 电缆输送射孔按工艺的不同又可分为： 1、普通电缆输送射孔 普通电缆输送射孔是利用油矿电缆把射孔器通过井口防喷器和井内套管下放到一定深度，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种常规射孔方法。 2、过油管射孔技术 过油管输送射孔是利用油矿电缆把过油管射孔器通过井口防喷装置、采油树和井内油管下放到套管中，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种射孔方法，具有较好的防喷能力。 过油管射孔可使用有枪身射孔器或无枪身射孔器，可在不起油管的情况下，用电缆将射孔器通过油管下到目的层进行射孔。能实现带压射孔、不停产射孔，射孔后直接投产，可避免在起下油管时压井所造成产层和环境污染。主要适用于：1、生产井、注水井补孔。 2、带压生产井不停产补孔。 3、套变严重不适于其它射孔器起下的井。 4、小直径套管井。

3、工程射孔 主要包括油管冲孔射孔和套管封串射孔，油管冲孔具有装枪直径小、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿油管而不损伤套管。冲孔作业可实现循环解卡和循环压井的目的。 套管封串射孔具有装枪直径较大、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿套管及水泥环而不射入地层。当油气井中某层因固井质量或其他原因造成的上下层串通时可以进行封串射孔。然后挤水泥达到封串的目的。 4、工程爆炸 主要包括爆炸切割、爆炸松扣。 爆炸切割：当油管、套管或钻杆因各种原因被卡在井内，无法提出时，为了下一

步的施工或是为了减少损失需要上部未卡死的油管、套管或钻杆提出时，可选用 爆炸切割作业。切割弹的型号（包括2寸-31 /2寸油管切割弹，3/2寸-7寸套管切割弹、2寸-51/2钻杆切割弹） 特点和用途： UQ 系列油管切割弹、TQ 系列套管切割弹和ZQ 系列钻杆切割弹采用无杵堵粉末冶金不烧结药型罩、独特的聚能装药结构设计。产品具有切割成功率高、切口平齐、对其它管材无损伤等特点。切割弹可通过电缆输送在油气井内对油管、套管进行切割。 爆炸松扣：当井内管柱因各种原因被卡死需要倒扣退出时，可选用专用的爆炸松 扣器下到需要松开的接箍处，进行爆炸松扣作业。从而起出此点以上的管柱。 施工要求： （一）组装爆炸杆 1. 根据井况资料和工程爆炸通知单的内容，确定导爆索电雷管的型号。 2. 确定用药量 3. 检查导爆索外皮有无损伤，有无断药现象。 4. 将导爆索均匀分布在爆炸杆的周围。 5. 每隔100mm 用白沙带捆扎一道。 6. 用高压绝缘胶带在爆炸杆的两端和中间绑扎三个扶正器。 7. 将电雷管紧附在导爆索的上端，用白沙布绑紧。雷管的一根引线接爆炸杆本体，另一根引线用黑胶布包好，捆扎好的最大外径应小于管柱内径。 （二）爆炸松扣施工 1）当爆炸松扣器进入离卡点以上50m 时，通知井队以卡点以上钻具重量的100%～115%作拉力提升钻具后，再按每千米钻具扭转3～3.5圈给钻具施加反扭矩，然后射孔小队再下放电缆，测量对深曲线，测出卡点以下50m 深度。 2）当测完钻具磁性接箍深度曲线后，用比例尺丈量每个接箍间距离与井队提供的管柱结构数据是否相符，确认无误后，同井队技术人员一起确定松扣深度位置和采用的标准接箍。 3）利用爆炸松扣器的零长和已确定的标准接箍上起电缆，使爆炸松扣器正好对准要松扣的接箍上，通电点火引爆雷管和导爆索，产生爆轰波冲击丝扣，使扣松动，从而达到松扣目的。 （三）爆炸松扣炸药量的选择 爆炸松扣药量的选择应根据卡点深度的不同，钻井液密度大小及钻具钢的差别而选用不同药量。 5、电缆桥塞 电缆桥塞工艺就是根据油气井的封层需要在已射孔的两个层位之间进行封堵，同时可以在分层试油时上返封层。达到预期的分层，封堵进行生产或试油的目的。 该工艺施工时间短，座封深度准确，座封牢固安全可靠。对于两个层位之间距离较近的封堵效果明显优于其它方式。目前电缆桥塞规格为：5寸、51/2寸、7寸、95 /8寸。适用于相应规格的套管。是理想的分层试油或分层采油的封层方法。 施工技术 （一）STS 电缆桥塞压力密封工具工作原理： 位于电缆密封工具上端的电动高温点火器点着后产生火花，引着位 于点

《采油工程方案设计》课程综合复习资料

《采油工程方案设计》参考答案 一、名词解释 1. 油气层损害：入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。 2．吸水指数：单位注水压差下的日注水量。 3．财务内部收益率：项目在计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率。 4．裂缝导流能力：在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 5．蜡的初始结晶温度：随着温度的降低，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 6．有杆泵泵效：抽油机井的实际产量与抽油泵理论排量的比值。 7．油田动态监测：通过油水井所进行的专门测试与油藏和油、水井等的生产动态分析工作。 8．面容比：酸岩反应表面积与酸液体积之比。 9．流入动态：油井产量与井底流压之间的关系，反映了油藏向该井供油的能力。 10．单位采油（气）成本：指油气田开发投产后，年总采油（气）资金投入量与年采油（气）量的比值。表示生产1t原油（或1m3天然气）所消耗的费用。 11．应力敏感性：在施加一定的有效压力时，岩样物性参数随应力变化而改变的性质。 12．吸水剖面：在一定注水压力下，各吸水层段的吸水量的分布。 13．水力压裂：利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。 14．化学防砂：是以各种材料（如水泥浆、酚醛树脂等）为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以硬质颗粒为支撑剂，按一定比例搅拌均匀后，挤入套管外地层中，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，阻止地层出砂的工艺方法。 15．财务净现值率：项目净现值与全部投资现值之比，也即单位投资现值的净现值。 16．套管射孔完井方法：钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管过油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流通道的完井方法。 负压射孔完井方法：射孔时造成井底压力低于油藏压力的射孔完井方法。 17．破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。 18．蒸汽吞吐采油：向采油井注入一定量的蒸汽，关井浸泡一段时间后开井生产，当采油量下降到不经济时，再重复上述作业的采油方式。 19．裸眼完井方法：生产段油层完全裸露的完井方法。 20．采油指数：油井IPR曲线斜率的负倒数。 21．自喷采油法：利用油层自身的能量将井底爆炸产生高压，高温气体，使井筒附近地层产生和保持多条径向裂缝，从而到达油水井产量增注目的工艺措施。 22．高能气体压裂：利用特定的炸药在井底爆炸产生高压高温气体，使井筒附近地层产生和保持多条径向裂缝，从而达到油水井增产增注目的的工艺措施。 23．人工井壁防砂法：从地面将支护剂和未固化的胶结剂按一定的比例拌和均匀，用液体携至井下挤入油层出砂部位，在套管外形成具有一定强度和渗透性的避面，可阻止油层砂粒流入井内而又不影响油井生产的工艺措施。 24.酸压：用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂。４.人工胶结砂层防砂法： 25.稠油：地层条件下粘度大于50mPa.s或地面脱气情况下粘度大于100mPa.s的原油。 26.财务净现值：项目在计算期内各年净现金流量按设定折现率(或规定的基准收益率)贴现的现值之和． 27.负压射孔完井方法：射孔时造成井底压力低于油藏压力的射孔完井方法。 28.水敏：油气层遇淡水后渗透率降低的现象。 29.裂缝导流能力：在裂缝闭合压力下裂缝支撑剂层的渗透率与裂缝支撑缝宽度乘积。它综合反映了支撑剂的物理性质与支撑剂在缝中的铺置状况。 30.压裂液：压裂施工过程中所用的液体的总称。 31.有效厚度：指在现代开采工艺条件下，油气层中具有产油气能力的厚度，即在油气层厚度中扣除夹层及不出油气部分的厚度。 32.投资利润率：项目生产期内年平均利润总额与总投资的比例。

水平井重力定向射孔方式研究

水平井重力定向射孔方式研究 测井技术 WELL LOGGING TECHNOLOGY 1999年第23卷第1期vol.23 No.1 1999 -------------------------------------------------------------------------------- 袁吉诚陈锋 摘要介绍了内定向和外定向两种水平井重力定向射孔方式，从运用范围、定向精度的定量分析以及定向射孔的检测手段方面比较了两者的优缺点，列举了该技术在国内的使用情况，并讨论了特殊井况下水平井定向射孔方式的优选方法。 主题词：水平井定向射孔精度优选法 On Oriented Gravity Perforating Modes in Horizontal Well． Yuan Jicheng, Chen Feng. ABSTRACT Internal and external oriented gravity perforating modes for horizontal well are introduced herein.The advantage and disvantage of the two modes are compared in terms of application range,orientating accuracy and the checking means to examine the oriented perforating results.Their application status in China is enumerated and the optimization of oriented perforating in horizontal well is summarized too. Subject Terms：horizontal well oriented perforating accuracy optimization 引言 水平井射孔一般要求向水平两侧或两侧以下30°方向射孔以免造成地层砂向井筒内沉降和底水突进。目前，国内外的水平井重力定向方式大致有两种：一种是采用在枪身外焊翼翅，配合转动接头，靠翼翅与井壁摩擦阻力不平衡，在偏心重力作用下实现枪串的整体转动来进行射孔定位(称外定向)；另一种是在枪身内采用弹架偏心设置，配合偏心支撑体，在偏心重力作用下弹架旋转实现每根枪射孔定位(称内定向)。经过长时间的使用和研究对比，我们认为，在水平井射孔中采用内定向方式的优点更多，在一般条件下，应优先采用内定向方式。在特殊井况下则要经过研究对比，方能决定采用哪一种定向方式。 内定向方式的优越性 1．在相同套管尺寸下内定向方式可选择更大外径的射孔枪 无论采用何种定向方式，安全是第一重要的。由于水平井射孔井段很长，为了不发生卡井事故，根据经验我们将枪体的包容外径与套管内径的尺寸之差(间隙)确定为≥10mm，在此基础上来讨论这两种定向方式。表1为3种套管尺寸的枪体外径选择表。

水力压裂实施方案

南桐矿业公司鱼田堡煤矿 34区-350m西抽放巷道高压水力压裂技术推广应用 实施方案 二〇一二年六月

目录 前言 (3) 1矿井概况及压裂条件 (3) 1.1矿井基本情况 (3) 1.2矿井生产系统现状 (3) 1.3地质特征 (4) 1.4压裂区概况 (5) 2、压裂工艺 (14) 2.1压裂参数选择 (14) 2.2压裂设备 (15) 2.3压裂孔 (16) 2.4压裂剂 (19) 3.安全措施 (19) 3.1防止高压事故措施 (19) 3.2防治瓦斯及顶板事故措施 (20) 3.3消防措施 (20)

前言 由于南桐矿业公司鱼田堡煤矿煤层透气性差，造成采用单一的穿层钻孔、水力割缝等工艺后预抽效果不理想，工程量大。同时部分区域受地质构造影响，以中风压为主的区域防突措施难以实施到位，造成较大的空白带。因此，鱼田堡煤矿将在3504W4段工作面顶板的矽质灰岩抽放巷道即34区-350m西抽推广应用“高压水力压裂技术”。以期望在保护层突出煤层中全面达到“增透、卸压、消突”的作用，从而真正实现快速达标、经济防突的目的。 1矿井概况及压裂条件 1.1矿井基本情况 鱼田堡煤矿隶属于重庆市能源投资集团南桐矿业公司。该矿地处重庆市万盛经济技术开发区。矿井位于重庆市南东面，方位152°，距万东镇4.0Km，距重庆市主城区130 Km。 矿井于1956年建矿，1959年正式投产，设计能力60万吨/年，2006年核定生产能力39万吨/年，现实际生产能力约33万吨/年。矿井开采古生代二叠纪乐平统煤系煤层，煤系厚80～100m，含煤6层，从新到老分别为1～6号煤层。井田内1～3号煤层不可采；4号、6号煤层稳定可采，5号煤层局部可采，其中4号煤层为主采层。 1.2矿井生产系统现状 1.2.1矿井开拓、开采 矿井采用立井+暗斜井的综合开拓方式，在井田中部布置主、副立井到二水平（+331m～-100m标高）；三水平（-100m～-350m标高）在井田中部布置4个暗斜井；目前，矿井采掘活动主要集中在三水平四区，采掘活动相对比较集中。为了缓解这一不利局面以及矿井的长远发展，矿井开展了四水平延深工程。目前，四水平各采区以剃头下座的方式已分别延深至-400m、-431m、-465m以及-600m标高。 1.2.2矿井通风 矿井通风方式为用两翼对角抽出式，在井田两翼及采区布置了专用回风道。 1.2.3矿井供水系统 矿井供水供水方式主要为采用4寸无缝钢管从+150m水平利用自压方式向-100m水平及主要用水地点供水，在-100m建有专门的防尘水池向-350m水平各用水点供水，水源充足。 1.2.4矿井供电系统 矿井井下根据生产需求，在-100米水平和-350米水平各设有一个中央变电所，水平各采

国内水力压裂技术现状

280 水力压裂技术又称水力裂解技术，是开采页岩气时普遍采用的方法，先多用于石油开采和天然气开采之中，其原理时利用水压将岩石层压裂，从而形成人工裂缝，然后让裂缝延伸到储油层或者储气层，从而提高油气层中流体流动能力，然后通过配套技术使石油天然气在采油井中流动，从而被开采出来。这项技术具有非常广泛的应用前景，可以有效的促进油气井增产。 1?水力压裂技术的出现和发展 水力压裂技术是1947年在美国堪萨斯州实验成功的一项技术，其大规模利用是出现在1998年，在美国开采页岩气的时候，作为一项新的技术使用，而这项技术的运用，使美国美国页岩气开发的进程和效率大大加快。 水力压裂技术在中国的研究和开发开始于二十世纪五十年代，而大庆油田于1973年开始大规模使用这项技术，迄今已有30年历史。而随着时代的发展，中国的压裂技术已经有了长足进步，已经非常接近国际先进水平。而在技术方面，由于不断引进和开发相关的裂缝模拟软件等，通过多次的实验研究，在很大程度上实现了裂缝的仿真模拟。而相应的技术也使用在了低渗透油气田的改造工作中，并且在中高渗透性油田也有广泛应用。这项技术在低渗透油田的应用技术已经非常接近国际水平，相比较差距非常小。 2?水力压裂技术的发展现状 随着时代的发展，水力压裂技术也随之不断发展，逐渐成为一项成熟的开采技术。而这项技术具有一定的进步性，主要表现在以下方面： （1）从单井到整体的优化。最开始的时候，由于受技术限制，水力压裂技术只能针对一口井来使用，难以考虑到整体的效益。而随着技术的逐渐成熟，这项技术可以广泛的运用到整个油藏之中，可以对整个油藏进行优化设计，实现油藏的有效合理开发。 （2）在低渗透油藏的开发运用。由于受各种因素的影响，低渗透油藏大都难以有效的开发利用，虽然在各项新技术的使用下得到了一定得好转，但是低渗透油藏的开发依旧是举步维艰。而水力压裂技术的日益成熟，很大程度上改善了这一状况。通过综合考虑水利裂缝的位置和导油能力，使用水力压裂技术使油藏的流体流动能力进一步增强，从而实现低渗透油藏的最大程度的开采利用。 （3）水力裂缝的模型逐渐从二维转变为拟三维。水力裂缝的拟三维模型可以适用于各种不同的地层，可以非常真实的模拟水力压裂的过程，可以更好的更为直观的预测和观测水力压裂的使用进度，更好的对水力压裂过程进行控制，不但提高了效率，还可以在很大程度上节约成本。 （4）水力压裂规模扩大。随着技术的成熟和配套设施的完善，水力压裂的作业规模也随之变大，从最初的几立方米到现在几十甚至上百立方米，在很大程度上提高了效率，也提高了低渗透油藏的采油率，实现了油藏的有效利用，因而成为开采作业中非常重要的技术之一。 3?水力压裂技术的发展方向和前景 水力压裂技术具有广阔的发展前景，因为随着石油资源的逐年开采，低渗透油藏广泛出现，水力压裂技术之外的技术虽然可以一定程度上改善低渗透油藏难以开采的现状，但是随着时代的发展，水力压裂技术逐渐广泛使用在低渗透油藏之中，使低渗透油藏的开采效率大大增加。 （1）在低渗透油藏重复压裂促进采油率。主要的发展研究方向主要是加强对油藏状况的研究，建立科学的压裂模型，还要做到实时监测水力裂缝，对裂缝进度进行模拟和控制，其次利用高排量和大输砂量的泵注设备，进行注入作业，从而实现低渗透油藏的有效开发。 （2）做好拟三维化模型向全三维化模型的转换，全三维化模型可以非常有效的、更为直观的模拟和观测地下裂缝的进度，可以非常有效的控制水力压裂技术的科学使用。还要做好油气藏模拟技术的研发，配合三维化模型，更好的观测和了解油藏状态，从而做出合理的高效的开采计划。 （3）针对传统的水力压裂技术会出现污染地下水的问题，可以在无水压裂液体系做出研究，实现高能气体压裂技术和高速通道压裂技术等新技术的开发和利用，实现提高开采效率和环境保护的双赢。 有水压裂到无水压裂，从直井压裂到水平井分段压裂，从常规的压裂技术到现在的体积改造技术，压裂技术不断进步的同时，为人类带来了丰富的油气资源。而随着油藏开发，大量低渗透油藏的出现，给水力压裂技术的使用带来了广阔的空间，因而水力压裂技术拥有非常好的发展前景。 4?结束语 水力压裂技术是油气开发中所需要的非常重要的配套技术，而水力压裂技术和开采开发之间的结合，很大程度上提高了采油效率，降低了成本，在很大程度上提高了开采水平，使低渗透油藏得以稳定生产。而我国在这一技术上进行了大量投入，从研究人员和设施上，为技术的发展提供了很好的支持。而这一技术的逐步发展，在很大程度上提高了我国油气的开发效率，也很大程度改善了我国的石油供应紧张的现状，为我国的可持续发展做出了重大贡献，而作为油气开发的重要技术，水力压裂技术也会进一步发展，实现更高效率的油气开采。 国内水力压裂技术现状 续震?1，2 卢鹏?1，3? 1.西安石油大学 陕西 西安 710000 2. 延长油田股份有限公司杏子川采油厂 陕西 延安 717400 3.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂 陕西 延安 716100 摘要：最早的水力压裂技术出现于1947年，而现代使用的水力压裂技术则是1998年首次使用。这项技术的出现，是油气井增产出现了新的希望，帮助石油开采取得了很好的技术成就和经济效益，从而使这项技术在我国石油开采上广泛应用，并取得了很好的成果。本文针对我国水力压裂技术的现状和发展前景做出研究。 关键词：水力压裂?现状?前景

水平井体积压裂

水平井体积改造技术 目前我国页岩气勘探开发工作正在起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩气开发的技术瓶颈亟待突破。《页岩气发展规划（2011-2015年）》（以下简称《规划》）的发布对我国页岩气开发的有序发展具有重大意义，它指出了未来一段时间我国页岩气产业需要科技攻关的8项任务，这为解决制约我国页岩气综合开发利用问题指明了方向。本文主要对体积改造技术进行简要阐释，希望能借此推动我国页岩气开发技术的进步和发展。 体积改造技术亟需突破 页岩气储层具有渗透率超低、厚度大及天然裂缝发育的特点，气体主要以吸附态吸附在有机质表面，常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。因此，必须要对天然裂缝发育和岩石硅质含量高（＞35%），脆性系数高的页岩进行体积压裂。通过水力裂缝沟通天然裂缝，增强渗流能力，从而提高页岩 气井的经济效益。 图1 钻式桥塞封隔技术

图2 北美不同地区页岩气水平井分段压裂工艺运用情况 与美国相比，我国页岩气藏储层产状有埋藏深度、厚度较薄和多层叠置的特点。因此，水平井体积改造技术就更为适合我国页岩气藏的开发。在《规划》中提出的“体积改造技术”，就是采用分段多簇射孔和多段一起压裂的模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网，从而增大流动通道。而“水平井体积改造”则是以分段多簇射孔技术、可钻式桥塞工具和大型滑溜水压裂技术为主。 分段多簇射孔技术是关键 分段多簇射孔技术是实现体积改造的技术关键。其目的是为了压裂形成网状裂缝、提高改造体积，进而减少井筒附近的压力损失，并为压裂时产生的流体提供通道。其特点是可以实现：一次装弹、电缆传输、液体输送、桥塞脱离、分级引爆。分段多簇射孔每级分4～6簇进行，每簇长度为0.46～0.77m，射孔枪每簇之间的距离为50m，实际井眼中每簇间距一般为20～30m，每个压裂段控制在100～150m左右，孔密16～20孔/m，孔径13mm，相位角60°或者180°，排量一般为16m3/min，单孔流量0.27m3/min。

水平井分段压裂方案设计软件

水平井分段压裂方案设计软件

一、软件概述 《水平井分段压裂方案设计软件》综合考虑储层特征，确保裂缝的起裂压裂满足施工要求，以产量较大和起裂压力较低的为准则来优化水平井多级分段压裂设计方案。可针对水平井分级压裂的特点，根据水平井筒方位角的不同，全面考虑了作业条件、压裂液渗滤效应、孔隙度、孔隙压力对压裂水平井起裂压力和起裂角的影响，可以分别预测裸眼和射孔完井方式下的起裂压力和起裂角。 二、软件功能 最优裂缝尺寸设计 在确保裂缝的起裂压力满足施工要求的情况下，以产量较大和起裂压力较低的为准则，优选最佳裂缝尺寸，即：最佳裂缝条数、缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝高度。 压裂施工参数 根据设计出的最佳裂缝尺寸及输入的相关参数设计每个裂缝合理的泵注工序。（包括分几级注入，每级泵注的支撑剂浓度、液体注入量等）。 泵工序图

不同泵注阶段下液体用量 不同泵注阶段下支撑剂用量 裂缝形态几何描述 裂缝的延伸模块的模型是以Palmer 的三维压裂设计模型为基础，考虑了流体沿缝高方向的压降，压裂液的滤失等因素对裂缝尺寸的影响，使模型在预测裂缝的形态时，更能接近实际的裂缝延伸模型。

不同泵注阶段下裂缝动态延伸 裂缝半长的动态延伸 裂缝宽度的动态延伸

压降计算 计算与泵注时间相对应的井底流压、地面压力、地表与井底支撑剂浓度以及携砂液排量的变化情况。 综合曲线图 压裂产能预测 产能预测模块结合了水平井压裂后裂缝形态和生产过程中页岩气在裂缝中的渗流机理，建立了考虑水平井筒压降和裂缝干扰的产能预测新模型。该方法适用性广，对等间距或非等间距分布的裂缝、与水平井筒成任意角度的裂缝、相同或不同的裂缝几何尺寸以及各种导流能力的裂缝均可以计算。 产能预测

全球钻完井技术发展趋势研究(下)

全球钻完井技术发展趋势研究（下） 2014-1-27 1:27:52 标签：完井技术压裂技术钻井新方法全球趋势钻井完井分享到：0 文|汪海阁等 中石油勘探开发研究院钻井所副所长，研究生导师 2、国外完井、压裂技术新进展

2.1 完井新技术 完井是连接钻井和生产的关键环节，完井技术是影响油气井开发效益的关键技术。近两年完井技术革新主要围绕水平井开展，膨胀管技术和多级完井工艺得到不断发展和走向成熟。 i-Frac 完井工具：挪威i-TEC 公司新推出革命性的i-Frac 完井工具，主要用于致密储层增产作业，可以显著减少作业时间，加快投产进度，从而降低成本。i-Frac 新型投球滑套工具包括2 种尺寸类型：Ф5.6in×37.9in 和Ф6.732in×36.4in，分别用于4.5in 和5.5in 套管，最高工作压力达10kpsi 和15kpsi，最高抗温177℃，使用的投球尺寸分别为1.875～3.625in 和1.875～4.5in。使用i-Frac 完井工具进行压裂施工，仅需一次投球即可打开超过20 个滑套，大大提高了作业效率。今年4 月对北海挪威大陆架一口水平井的碳酸盐岩储层实施分段压裂，井深4921m，水平段长839m，分3 次投球完成3 级56 个滑套的压裂施工，第1、2 个球分别打开19 个滑套，第3 个球打开剩余的18 个滑套，共计用时1.5d。如使用常规作业方式，每次只能打开一个滑套，累计需要40～50d。该技术同样适用于页岩油气井，尤其是在美国的致密页岩气田和中国的低压低渗致密油气田，预计至少可以节省一 半的投产作业时间。采用这种方式进行压裂作业也意味着能够将压裂作业所占用的资源快速转移到其他地方去，最大限度地降低对环境的影响，明显减少压裂作业对水资源的需求，而水资源对于美国页岩油区是一个棘手的问题。

水平井压裂裂缝起裂与扩展

水平井压裂裂缝起裂与扩展 引言： 通过国内外研究人员实践表明：由于水平井具有单井产量高、穿透度大、泄油面积大、油气储量利用率高及能避开障碍与环境复杂的区域等特点。对于低渗透油藏、薄差储层油藏、储量较小的边际油藏以及稠油油气藏等，水平井压裂是这类油藏最佳的开采方式。最近一段时期，随着学者们的不断研究以及钻井完井等工艺技术水平的提高，水平井开发技术成为人们开发低渗透油田的研究重点并被广泛应用。 水平井与垂直井、普通定向井的裂缝起裂机理都有明显区别。水平井自身存在复杂性与特殊性，钻遇地层环境比较复杂，水力裂缝在发生破裂时所需的起裂压力比垂直井的破裂压力高得多，通常会发生裂缝不张开，导致压裂失败。深入研究水平井裂缝起裂机理，找出合理的起裂规律是水平井压裂施工成功前提保障。 第1章水平井井壁上的应力状态 水力压裂时裂缝的形成主要是决定于井壁的应力状态。一般认为：当井壁上出现有一个超过岩石抗拉强度的拉伸应力时，井壁便开始破裂。 1.1 由于地应力所产生的井壁应力 地应力是由地壳岩层的重力场或即上覆地层压力及地质构造应力场所组成的。一般可认为, 地应力中的一个主应力是垂直于地壳表面的,其余两个主应力则是水平的。如果只考虑上覆地层载荷引起的重力作用(即不存在地质构造运动力)，且认为地下岩石处于纯弹性状态,可将初始的地应力分解为垂道方向的正主应力σz和两个相等的水平方向的正主应力σx入和σy。 式中 h-底层的埋藏深度； ρ-上覆岩层的平均容重，其理论值可取。00231kg/cm3; μ-岩石的泊松比。

在有些构造运动活跃的地区会出现异常大的侧应力(水平应力) , 井且在通常的情况下三个原地主应力是不相等的。设取压应力的符号为正, 拉应力为负, 三个主应力分别表示为σ1,σ2和σ3 (σ1>σ2>σ3>0) , 根据地质构造形成时的受力特点, 正断层、逆断层和平推断层发育的区域里, 三个主应力的方向是不相同的(图1)。 图1 不同断层发育地区的顶应力分布情况 休伯特考虑到多数岩石的内摩擦角都接近于30°这个事实, 认为在正断层发育地区, 最大主应力σ1等于有效的上覆压力，最小水平主应力σ3最大的可能是等于1/3上覆压力;在逆断层发育的地区,最小主应力σ3等于有效的上覆压力, 而最大水平主应力σ1顶多会等于3倍的上覆压力; 而在平推断层活跃的区域里, 有效的上覆压力则为中一间主应力。 由于地壳中的岩层可视为弹性半无限体, 井壁上的应力状态可简化为平面向题来分析。如果两个水平方向的压缩地应力不相等(设为σ1>σ2> o )，可把井眼看成是在互相垂道的方向上分别作用有σ1和σ2两个压缩外应力的弹性平板中的一个小圆孔(图2 )，孔壁上的应力就相当于井壁上的水平应力。而井壁上的垂直应力分量仍可视为σz=ρh，为上覆岩层的压力。