最新压裂施工质量控制PPT课件.ppt
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1、第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组一、压裂机理概述二、压裂设备及管柱三、压裂液与支撑剂四、压裂施工设计内容五、压前准备六、压裂施工过程控制七、压后管理要点八、常见压裂工艺及质量控制要点第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图6-1 压裂
2、过程井底压力变化曲线a致密岩石 b微缝高渗岩石破裂压力延伸压力地层压力一、压裂机理概述第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组二、压裂设备及管柱由于压裂施工全过程中压裂车、地面管线、井口和井内管柱一直承受高压,出于安全考虑,所采用压裂施工设备、地面管线、井口和井内管柱必须达到一定的技术指标方可上井施工。(一)压裂设备及主要功能(一)压裂设备及主要功能 压裂车是压裂的主要动力设备,它的作用是给压裂液加压,并大排量的注向地层,压开地层,并将支撑剂注入裂缝。主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵四部分组成。第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组传动器挡位12345678总传动比23.8217.
3、1113.9811.2410.038.076.354.94发动机额定转速,r/min1800190019001900190019001900超速挡不使用泵冲数,min-179.8111.0135.9169.0188.5235.4299.1排量系数0.950.950.950.950.950.950.95泵排量,m3/min0.3750.5210.6380.7930.8351.1051.403最大工作压力,MPa103.4103.4103.484.475.660.647.7输出水功率,kW64890111011119111911191119YLC-1050型压裂车作业参数表型压裂车作业参数表传动器
4、挡位3456总传动比15.3811.859.056.61发动机额定转速,r/min1800180018001800泵冲数,min-1117152199272排量系数0.950.950.950.95泵排量,m3/min0.2990.3890.5090.695最大工作压力,MPa10384.864.847.5输出水功率,kW515552552552W-1500型压裂车作业参数表型压裂车作业参数表二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组u压裂施工过程中,压裂车一般不允许在高挡位运行,以免机械故障,影响压裂施工正常进行。u每次压裂施工结束后应检查泵腔和密封圈,确保压裂泵无刺漏现象。u
5、定期检查压裂车显示仪表、高低压阀门及控制系统,确保运转正常。压裂车运行及保养注意事项:二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组混砂车是在混砂池将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起来,并将混好的携砂液供给压裂车,压入井内。目前混砂车有双筒机械混砂车、风吸式混砂车和仿美新型混砂车。混砂车主要由供液、输砂、传动三个系统组成。混砂车运行及保养注意事项:混砂车运行及保养注意事项:u定期检查混砂车输砂器、液添比例泵等关键部位,确保运转正常。确保压裂施工过程中输砂比例、交联剂液比例按方案设计执行,禁止用水泥车给混砂车供交联剂液。u定期检查混砂车显示仪表、进出口阀门及控制系统,确保运
6、转正常。u压裂施工中,混砂车上水困难时应开启专用离心泵给混砂车供液。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组 仪表车是压裂施工时显示和记录压裂过程各种参数,控制其它压裂设备的中枢系统,又称作压裂指挥车。(1 1)压裂设备控制系统)压裂设备控制系统 主要对各压裂设备采集的压力、排量、泵功率等参数传输、显示及控制。(2 2)压裂施工数据采集显示记录系统)压裂施工数据采集显示记录系统 主要对井口压力传感器、混砂车进、出口液体流量、砂浓度等压裂施工参数的采集、显示和记录。(3 3)现场即时通信系统)现场即时通信系统 主要由对讲机、耳麦组成,也有使用高音喇叭、特定手语的施工队伍。二、压
7、裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组仪表车运行及保养注意事项:仪表车运行及保养注意事项:u仪表车三大系统在上井前必须进行例行检查,确保系统完整,运转正常,压裂施工中禁止带故障运行,影响压裂施工正常操作。u压裂施工数据采集显示记录系统必须能完整准确地采集、显示和记录井口油压、套压、施工排量、砂浓度、累计液量、累计砂量等参数,对压力传感器、混砂车进、出口流量计等采集仪表应定期校准,对已经发现不准的压力传感器、混砂车进、出口流量计应及时更换,确保施工数据真实可靠。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组(1)水泥车:主要用于配液,给油套环空打平衡,洗井冲砂等;(2)
8、管汇车:拉运专用高压管汇(3)运砂车(4)液罐车二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组(二)地面高压管汇、井口及井内管柱(二)地面高压管汇、井口及井内管柱压裂井口一般可分为两类:用采油树压裂井口。采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口。井口型号井口型号试验压力(试验压力(MPa)MPa)稳压时间(稳压时间(minmin)KQ65-25BKQ65-25B25251515KQ65-35BKQ65-35B35351515KQ65-60BKQ65-60B60601515压裂井口使用注意事项:压裂井口使用注意事项:u压裂井口在使用前必须按要求进行试压;u所有闸门开关灵
9、活,带压时无渗漏。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组压裂管汇使用注意事项:压裂管汇使用注意事项:u压裂管汇在使用性能必须达到石油行业标准“压裂管汇”(SY5260-91)要求。u压裂施工前必须对地面高压管汇进行试压,按预测泵压的1.2-1.5倍试压45MPa,稳压5min不刺不漏,压力不降为合格。目前压裂管汇种类很多,常用的有压裂管汇车和专用的地面管汇。专用的地面管汇有8个连接头,压裂车可任选一个连接。高压管线外径76mm,内径60mm,最高压力可达100MPa。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组
10、成。目前井下管柱可分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱。(1 1)压裂油管)压裂油管压裂应使用专用油管。抗压强度应满足设计要求。长庆油田储层推荐采用N80内径62mm或76mm的外加厚压裂油管,最高限压70MPa。压裂油管使用注意事项:压裂油管使用注意事项:u下井前必须用热水或蒸汽逐根刺净油管内外壁油污,并逐根检查油管内有无异物。u下井前应对油管逐根检查,凡是以下油管不能用于压裂施工:凡是弯曲、变形、有裂缝和有砂眼的普通油管;凡是弯曲、变形、有裂缝和有砂眼的普通油管;经过酸化或其它原因腐蚀过的普通油管;经过酸化或其它原因腐蚀过的普通油管;玻璃衬里油管和涂料油管;玻璃衬里油管和涂料油管;丝扣有损伤和使
11、用过久的油管。丝扣有损伤和使用过久的油管。u起下钻过程中注意对油管丝扣的保护。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组(2 2)封隔器)封隔器目前压裂用封隔器种类较多,浅井使用扩张式或压缩式50低温胶筒封隔器。深井使用扩张式、压缩式或机械式90以上胶筒封隔器。深井大通径CS-1封隔器,工作压力105Mpa,工作温度可达177。封隔器型号封隔器型号试验压力(试验压力(MPa)MPa)稳压时间(稳压时间(minmin)Y344-148 Y344-148 35351515Y344-115 Y344-115 35351515K344-115 K344-115 30301515K344
12、-92 K344-92 30301515压裂封隔器使用注意事项:压裂封隔器使用注意事项:u压裂封隔器在使用前在地面按石油行业标准“扩张式封隔器”(SY/T5404-2002)要求进行试压,达到要求方可入井。二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组(3 3)水力锚)水力锚水力锚主要起定位作用,避免油管在承压状态下缩短对封隔器胶筒的损伤。在下井前水力锚必须按中华人民共和国行业标准“水力锚”(ZB E14 004-88)要求进行试压,达到标准要求方可入井使用。试验压力(试验压力(MPa)MPa)稳压时间(稳压时间(minmin)水力锚水力锚30305 5喷砂器主要作用一是节流,造成
13、压裂管柱内外压差,保证封隔器密封;二是通往地层的通道口,使压裂液进入油层,三是避免压裂砂直接冲击套管内壁造成伤害。(4 4)喷砂器)喷砂器二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组水力锚水力锚封隔器封隔器导压喷砂器导压喷砂器封隔器封隔器死堵死堵(5 5)压裂管柱)压裂管柱合层压裂管柱合层压裂管柱分层压裂管柱分层压裂管柱油层油层油层油层油层油层油层油层A、合层压裂管柱:直咀子+封隔器+水力锚+油管注意事项:注意事项:p直嘴子位置不能低于射孔段顶界,推荐位置为射孔段顶界以上10m,p封隔器位置与直咀子距离30-40m。B、分层压裂管柱:死堵+下封隔器+喷砂器+上封隔器+水力锚+油管
14、注意事项:注意事项:p下封隔器位置不能低于射孔段底界2m以上,应避开沉砂过多造成砂堵p喷砂器应与下封隔器直接相连。封隔器位置应避开套管接箍位置。封隔器位置应避开套管接箍位置。直咀子直咀子二、压裂设备及管柱第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组三、压裂液与支撑剂压裂用压裂液体和支撑剂是压裂过程中实现对储层造缝和填砂的重要载体,其性能的好坏直接影响到最终的压裂效果,因此,对压裂液和支撑剂的性能应严格控制,避免因压裂入井材料质量问题而造成的施工失败和对储层的伤害。第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组压裂液的主要作用,是将地面设备的能量传递到油层岩石上,将油层岩石劈开形成裂缝,把支撑剂输送到裂缝
15、中。压裂液在施工中按不同阶段的作用可分为前置液、携砂液、顶替液三种。为了压裂施工的顺利实施,要求压裂液具有低滤失性、高携砂性、降阻性、稳定性、配伍性、低残渣、易返排等性能。随着石油工业的发展,压裂施工的规模越来越大,压裂液用量越来越大,因而压裂液还应具备货源广、成本低,配制简单等特点,以满足大型压裂和新井压裂施工。(一)(一) 压裂液压裂液三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组水基压裂液目前世界上目前世界上约有约有7070以上的压裂作业采用的以上的压裂作业采用的胍胶和羟丙基胍胶水基压胍胶和羟丙基胍胶水基压裂液裂液,其成本低、使用安全方便,因而应用广泛。,其成本低、使用安全方
16、便,因而应用广泛。酸冻胶压裂液可携酸(浓度达到可携酸(浓度达到15-20%15-20%),实现压裂酸化联作。),实现压裂酸化联作。泡沫压裂液国内主要用于气井,国外泡沫压裂液约占总用量的国内主要用于气井,国外泡沫压裂液约占总用量的2525。表面活性剂胶束压裂液(清洁压裂液):低伤害,但配制要求高,破胶困难。低伤害,但配制要求高,破胶困难。低分子可回收环保压裂液。压裂液残液可回收重复使用,粘度较低,适用于中低温特低渗储层。压裂液残液可回收重复使用,粘度较低,适用于中低温特低渗储层。乳化压裂液醇基压裂液油基压裂液三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组主要性能要求实现方法添加剂代表
17、性产品携砂性较强提高粘度、密度增稠剂胍胶稳定性较好植物胶分子间交联,形成网状结构交联剂硼砂、有机硼滤失性较低提高粘度配伍性好中和电荷,减小液体间离子浓度差粘土稳定剂KCl、COP-1返排性能好降低油水表、界面张力助排剂CF-5B残渣低采用低残渣增稠剂,降低增稠剂用量破乳性能好减少油水乳化破乳剂BE-2破胶性能好破坏植物胶分子间网状交联结构破胶剂(APS)防腐性能好杀菌杀菌剂COG-285压裂液基本性能一览表压裂液基本性能一览表三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组p 压裂液体系性能必须满足石油行业标准SY/T6376-2008 压裂液通用技术条件压裂液通用技术条件规定的技术
18、指标才能使用。p 压裂液体系性能评价参照石油行业标准SY/T5107-2005 水基压裂液性能评价方法进行。三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组u储层类型:油层、气层、油气水同出层等;u储层温度u储层敏感性u储层物性、岩性和粘土矿物成分u储层油、气、水性质u天然裂缝发育程度第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组三、压裂液与支撑剂(二)(二) 支撑剂支撑剂支撑剂是水力压裂时地层被压开裂缝后,用来支撑裂缝阻止裂缝重新完全闭合的一种固体颗粒。它的作用是在裂缝中铺置排列后形成支撑裂缝,从而在储集层中形成远远高于储集层渗透率的支撑裂缝带。使流体在支撑裂缝中有较高的流通性,减少流体
19、的流动阻力,达到增产、增注的目的。为了适应各种不同地层以及不同井深压裂的需要,人们开发了许多种类的支撑剂,大致可分为天然和人造两大类。支撑剂性能主要是物理性能和导流能力。第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组目前常用的支撑剂有天然石英砂和人造支撑剂陶粒。石英砂多产于沙漠、河滩或沿海地带。矿物组分以石英为主。石英含量(质量百分比)是衡量石英砂质量的重要指标,我国压裂用石英砂中的石英含量一般在80%左右,石英含量越高,石英砂抗压强度愈高。人造陶粒是一种主要由铝矾土(氧化铝)烧结或喷吹而成的,它具有较高抗压强度,一般有中等强度和高强度两种陶粒支撑剂。三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂
20、产建项目组支撑剂名称粒径符合率(0.425-0.85)%视密度g/cm3体积密度g/cm3酸溶解度%浊度圆度球度破碎率%28MPa52MPa69MPa安宁堡石英砂94.572.651.624.8580.20.80.89.3/江苏宜兴陶粒99.512.741.588.1821.80.90.9/7.39/河南鑫钰陶粒99.903.301.746.8227.00.90.9/3.748.07河南腾飞陶粒99.533.291.816.7628.40.90.9/3.879.93支撑剂单项性能必须达到石油行业标准SY/T5108-2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法规定的指标值。评价方法参照标准执行。从
21、评价结果看,石英砂(陶粒)在28MPa(52MPa)闭合压力时,破碎率小于10%左右,陶粒支撑剂的抗破碎性能明显好于天然石英砂。 支撑剂性能评价结果支撑剂性能评价结果 三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组支撑剂短期导流能力是选择适合油层特点的支撑剂的重要依据,试验方法按照石油行业标准SY/T6302-1997(2005)压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法规定方法进行。室内评价结果表明,闭合压力增大,支撑裂缝导流能力呈下降趋势;相同条件下,陶粒支撑剂导流能力明显高于石英砂。支撑剂导流能力评价结果支撑剂导流能力评价结果 三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产
22、建项目组对垂直缝而言,当裂缝无因次导流能力应达到(WK)f/(KXf)30时,压裂效果较好。例:某储层埋深1850-1900m,压裂停泵压力在8-12MPa,井底流动压差为5MPa ,取裂缝半长Xf=150m,渗透率K=1-210-3m2。计算得裂缝导流能力应达到(WK)f =15-30m2.cm。作用于支撑剂上的闭合压力为25MPa左右。在5kg/m2铺砂浓度和25MPa闭合压力下,兰州石英砂的导流能力约在50m2.cm。因此,当铺砂浓度大于5kg/m2时,兰州石英砂就可以满足某储层压裂施工的要求。三、压裂液与支撑剂第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组四、压裂施工设计内容 压裂设计是压裂
23、施工的指导性文件,一般先进行压裂方案设计,再由施工方出具祥细的施工设计进行实施。禁止以压裂方案设计替代施工设计,对成熟区块常规压裂可由施工方直接出具施工方案进行施工。压裂设计的任务: 优选出经济可行的增产方案优选出经济可行的增产方案压裂设计的原则:u 最大限度发挥油层潜能和裂缝的作用最大限度发挥油层潜能和裂缝的作用u 使压裂后油气井和注入井达到最佳状态使压裂后油气井和注入井达到最佳状态u 压裂井的有效期和稳产期长压裂井的有效期和稳产期长压裂设计的方法: 根据油层特性和设备能力,以获取最大根据油层特性和设备能力,以获取最大产量或经济效益为目标,在优选裂缝几何参产量或经济效益为目标,在优选裂缝几何
24、参数基础上,设计合适的加砂方案。数基础上,设计合适的加砂方案。执行标准:执行标准:SY/T5289-2008 油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法 SY/T6566-2003 水力压裂安全技术要求水力压裂安全技术要求第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组压裂地质分析压裂施工实时监测压裂参数优化室内试验小型测试压裂压裂工艺方案制定产量预测经济预测压后测试产量与经济评价 压裂方案是在充分认识和分析储层条件的基础上,针对储层改造目标,做出的一整套最优化的应对措施处理方案。 由于低渗透油田压裂具有自身特点,压裂优化设计针对地层与工艺、单井与区块、裂缝与井网
25、、伤害与保护、投入与产出等进行全面优化。(一)压裂方案设计(一)压裂方案设计四、压裂施工设计内容第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组 FracproPTFracproPT Dowell FracCADE Dowell FracCADE多级注入多级注入闭合酸化闭合酸化 COCO2 2泡沫压裂泡沫压裂EPSEPS WORKBECHWORKBECH四、压裂施工设计内容第七采油厂产建项目组第七采油厂产建项目组压前评估是完整评估油井压裂效果的过程。主要包括油井基础资料评价、邻井压裂改造工艺、效果对比分析和现有压裂技术适应性、针对性评价,优先选择储层改造效果好、针对性强的压裂技术进行压裂方案设计。油井
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