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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
2.1.1 区块开发压裂技术
区块开发压裂技术把低渗透油气藏整体区块作为一个研究对象,根据油气藏地质特征建立区块地质模型和裂缝模型,研究区块注采井网条件下压裂方案的可行性,预测区块油气井产量、采油速度和采出程度,形成一套集成油藏工程和压裂技术的区块开发方式,为低渗透油气藏高效开发提供新的技术手段。
低渗低压油藏宝14区块[2]采用电阻率层析成像和微地震的方法检测裂缝方位及长度,在此基础上调整注采方式。根据裂缝参数优化结果,在一些高水淹地区采用水平周期注水、间歇注水,大大提高了区块注水驱油的效率。
2.1.2
重复压裂技术是指油气井第一次压裂裂缝失去作用后,对该井同一层位进行第二次或更多次压裂施工,恢复油气井产能。
图1 重复压裂技术原理示意图
美国巴肯油田是典型的低渗低孔油田[3],2004年部署水平井初次压裂后水平段中有相当多的产层未有支撑剂铺置, 导致压后产量不高且稳产时间短,为此开展了16口水平井重复压裂试验,现场施工成功率达93.7%,重复压裂的平均施工压力明显降低,重已为该区增加650t的可采储量,增产效果明显。
国内截止到2006年7月,重复压裂工艺技术在安塞油田、陇东油田延长储层以及新疆乌尔禾储层应用237口井,增产效果显著。
2.1.3
煤层具有杨氏模量低、泊松比高、天然割理发育等特点,国外煤层气压裂技术从90年代大排量、低砂比压裂开始探索,发展到现在中排量、较高砂比、连续油管分层压裂,压后产量是常规压裂产量的1.5倍。在美国宾夕法尼亚州mount pleasant煤层气中共有33口井,通过使用LGB交联压裂液,压裂后区块产量增加到2831万方/月,单井产量得到较大提高。
国内中石油煤层气公司通过煤层岩性分析,形成了大排量、低伤害的煤层气压裂技术,2009年至2010年7月在韩城、三交、大宁-吉县区块共进行了220口井,463层的压裂施工,单井产量达2000-8000方/天,取得了明显的效果。
2.1.4
页岩气储层低渗、低孔,即是烃源岩,又是储层和盖层,大部分都需要压裂改造才能生产。美国页岩气发展历程如表1。
表1 美国页岩气发展历程
阶段
时间
发展历程
第一阶段:
大规模水力压裂
1981
第一口氮气泡沫压裂
1990
Barnett页岩采用大型压裂
1992
第一口水平井压裂
第二阶段:
大规模滑溜水压裂
1997
第一次滑溜水压裂(6000方)
1998
大规模滑溜水压裂和重复压裂
第三阶段:
水平井分段压裂
2002
开始尝试井分段压裂
2004
水平井滑溜水分段压裂广泛应用
2005
开始同步压裂
目前
体积压裂+同步压裂:水平井完井+滑溜水压裂+多级射孔+快速可钻桥塞
国内在四川盆地中南部威远-长宁-昭通等地区开展页岩气开发先导性试验
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