1、水平井分段压裂技术现状与展望 汇报内容 水平井应用概况 水平井压裂关键技术 国内外 水平井分段压裂技术现状 发展趋势 一 二 三 四 第一阶段 : 1891年申请水平井专利 ， 水平井钻井最早为 1929年（美国Texas ） 直井 侧钻成 8米长水平段 ， 20世纪 50年代以前水平井，基本上都是通过坑道钻成的，只有少部分井是在垂直井的基础上钻成的。 第二阶段 : 70年代末 80年代初，原油价格的上涨，驱使世界上许多石油公司非常关注水平井技术 ,水平井技术迅猛发展。 第三阶段 :90年代初开始规模应用， 2003年以后，美国 70%以上的页岩气井为水平井。 一、水平井应用简况 一、水平井应
2、用简况 全世界的水平井井数超过 60000 口， 占总井数的 10%， 主要分布在美国、 加拿大、俄罗斯等 69 个国家。 目前页岩气大量使用水平井 ,每年钻数千口水平井。 26 285068168200522806100550587210000200400600800100012002000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011数量(口)中国为第三个钻水平井的国家 ,1965年第一口水平井：磨 -3。 中石油： 从 2004年加大力度发展水平井， 2008 年突破水平井 1000口，截止到 2011年 12月，水平井总数
3、达到 5100口。 一、水平井应用简况 中石化： 水平井开发技术日趋成熟， 在胜利油田、西北、华北、西南、中原、江汉、江苏、东北、河南等地区广泛推广应用， 从 2006年加大水平井发展力度， 截止到 2011年 12月底，水平井总数 3739口。 一、水平井应用简况 向深层与超深水平井方向发展 美国 Bakken页岩： Medowark7-6H井深 9571m，垂深 6553.0m，水平段长度 3018.0m 塔里木： 塔里木塔北隆起轮南油田哈 122H， 井深 7053.0m，水平段长 487.43m。 塔河： 塔河油田 TP111井，井深 7426.0m，垂深 6735.52m，水平段长
4、610.0m 元坝：元坝 103H井深 7861.0m，垂深 6750.0m。 元坝 121H设计井深 8158.0m，垂深 7280.0m。 一、 水平井应用简况 水平井的完井方式： （ 1）裸眼完井； （ 2）套管完井；（ 3）筛管完井（打孔、割缝）； （ 4）套管封隔器完井；（ 5）组合完井 ;（ 6）多分支井等。 碳酸盐岩等裂缝性油藏 底水油藏、低渗透油藏、疏松易出砂油藏 （ 1）裸眼完井 （ 2）套管完井 （ 3）筛管（割缝）完井 （ 3）筛管（打孔）完井 一、水平井应用简况 （ 4）管外封隔器完井 （ 5）组合完井 （ 5）组合完井 （ 6）多分支完井 一、水平井应用简况 （ 1）
5、水力裂缝形态复杂 (纵向裂缝 横向裂缝 复杂裂缝） 二、水平井分段压裂关键技术 （一）水平井压裂改造与直井的差异 水平缝 水平井水平段优化目标 : 裂缝条数；裂缝长度； 裂缝导流能力；裂缝间距离。 距离裂缝长度裂缝条数裂缝导流能力直井优化目标 : 裂缝长度；裂缝导流能力。 裂缝长度 导流能力 二、水平井分段压裂关键技术 （ 2）水力裂缝优化复杂（裂缝几何尺寸 裂缝条数、裂缝间距、裂缝几何尺寸） （ 3）改造井段长，分段改造工艺要求高（选段选位、一段一策） （ 4）完井方式多样，分段压裂工具要求高（起下顺畅、施工快捷、安全可靠） （ 5）施工时间长，对压裂施工设备、压裂液性能要求高（低摩阻、长效
6、防膨、低伤害） 二、水平井分段压裂关键技术 （一）水平井压裂改造与直井的差异 油藏工程 水力裂缝匹配 分段压裂工艺与配套工具 裂缝间距、几何尺寸优化 裂缝取向 分段隔离方法、工具 水力裂缝监测 地应力场与裂缝形态 水平井段多裂缝渗流 机械、化学或其它 优化目标 横向缝、纵向缝、斜交缝？ 达到目标？ 二、水平井分段压裂关键技术 (二 )水平井改造关键技术 （ 1）地应力场与应力干扰综合预测与评价技术 （ 2）水平井水力裂缝参数优化设计技术 （ 3）水平井分段压裂工艺与工具技术 （ 4）水平井分段压裂材料技术 (5) 水平井水力裂缝测试与评估技术 二、水平井分段压裂关键技术 最大油藏接触 (MRC
7、) 油藏改造面积 (SRA)-双翼裂缝 油藏改造体积 (SRV)-复杂裂缝 三、国内外水平井分段压裂技术现状 （一）水平井水力裂缝参数优化设计技术 1.水平井压裂多裂缝油藏模拟 ECLIPES软件 裂缝网格处理 水力裂缝处理 油水两相模型 2.水平井压裂裂缝模拟 裂缝条数及布放 方式对产量的影响 裂缝几何尺寸 与压裂规模的关系 经济评价 裂缝形态； 裂缝条数； 裂缝支撑长度与导流能力； 裂缝间距。 水平井压裂不同裂缝长度油藏模拟 裂缝几何尺寸 对生产的影响 评价模型 评价参数 评价指标 施工风险 3.经济优化 三、国内外水平井分段压裂技术现状 (1)当储层物性达到一定值时，纵向裂缝效果好于横向
8、裂缝。 0500100015002000250030000 100 200 300 400生产时间( d )累计产量(t)横向裂缝4条纵向裂缝01 0 0 02 0 0 03 0 0 04 0 0 05 0 0 06 0 0 00 1 0 0 200 300 4 0 0生产时间( d )累计产量(t)横向裂缝= 4 条纵向裂缝0200040006000800010000120000 100 200 300 400生产时间（d ）累计产量（t）横向裂缝= 4 条纵向裂缝0200040006000800010000120000 100 200 300 400生产时间(d)累计产量(t)横向裂缝=4
9、条纵向裂缝Ke=0.3 10-3m2 Ke=1.00 10-3m2 K=5.0 10-3m2 K=10.0 10-3m2 三、国内外水平井分段压裂技术现状 1 3 2 5 4 (2)外裂缝对产量贡献率高 (35-40%),优先改造好外裂缝 3条裂缝时不同位置裂缝贡献率随时间变化曲线0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%45.00%0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390时间( d )不同位置裂缝贡献率(%)Nf= 3-外裂缝Nf= 3-内裂缝5 条裂缝时不同位置裂缝贡献
10、率随时间变化曲线0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%0 50 100 150 200 250 300 350 400时间( d )不同位置裂缝贡献率(%)N f = 5 - 最外裂缝N f = 5 - 次外裂缝N f = 5 - 内裂缝K=0.3md 裂缝长度 =100.0m 导流能力 =30m 2.cm 外裂缝 三、国内外水平井分段压裂技术现状 不同水平井段长度下裂缝条数、长度和导流能力图版（渗透率= 0 . 5 m d ）0123456780 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
11、 1100 1200水平井筒长度( m )裂缝条数(条)/导流能力(10m2.cm)050100150200250裂缝长度)(m)裂缝条数 导流能力 裂缝长度(3)裂缝长度、导流能力等裂缝参数应随渗透率、水平井段长度等储层条件变化。 不同渗透率条件下裂缝条数、裂缝长度和导流能力的图版( 水平井段4 0 0 m )012345670 1 2 3 4 5 6渗透率( m D )裂缝条数(条)/导流能力(10m2.cm)050100150200250300裂缝长度(m)裂缝条数 导流能力 裂缝长度不同流度比条件下裂缝条数、长度和导流能力图版（水平段4 0 0 m ）01234560.1 1 10 1
12、00流度比, m d . m / m P a . s裂缝条数(条)/裂缝导流能力(10m2.cm)050100150200250300裂缝长度(m)裂缝条数 导流能力 裂缝长度三、国内外水平井分段压裂技术现状 (4)低渗透储层裂缝间干扰是有限的 3 条裂缝时中间裂缝位置对产量的影响34803490350035103520353035403550356035700 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200中间裂缝与最左边裂缝的间距( m )累积产油量(m3)3 6 0 d4 条裂缝时中间裂缝位置对产量的影响3 6 8 03 7 0 03 7 2 03 7 4 03
13、7 6 03 7 8 03 8 0 03 8 2 00 20 40 60 80 100 120中间裂缝与两端裂缝间距( m )累积产油量(m3)3 6 0 d400m 400m K=0.5md K=0.5md 三、国内外水平井分段压裂技术现状 05001000150020002500300035000 1 2 3 4 5 6 7 8 9裂缝条数（条）产量（m3）kv/kh=0.01kv/kh=0.1kv/kh=0.50kv/kh=1kv/kh=5(5)储层非均质性越强，对产量影响越大，压裂条数相应增加 6000650070007500800085009000950010000105000 1
14、2 3 4 5 6 7 8 9 10裂缝条数（条）累计产量（m3）ky=5kxky=3kxky=kxkv Kh 三、国内外水平井分段压裂技术现状 (6)物性越差，需要的裂缝条数越多 三、国内外水平井分段压裂技术现状 三、国内外水平井分段压裂技术现状 (7)裂缝间距依据储层特征确定 (8)综合实际井眼轨迹、储层分布、裂缝干扰优选布缝位置和裂缝条数 三、国内外水平井分段压裂技术现状 分段压裂主体工艺技术 裸眼 套管 筛管 裸眼封隔器 +滑套分压技术 簇射孔 +泵送桥塞联作分压技术 固井滑套分段压裂技术 连续油管水力喷射射孔环空压裂技术 三、国内外水平井分段压裂技术现状 （二）水平井分段压裂工艺技术
15、与工具 1.国外 水平井分段压裂工艺技术与工具 （ 1）裸眼封隔器 +滑套分段压裂技术 一球一段分段压裂技术 封隔悬挂器 裸眼封隔器 投球滑套 压差滑套 三、国内外水平井分段压裂技术现状 主要公司： Packer Plus、哈里伯顿、威德福 技术特点： 一球打开一个滑套 ,投不同直径球压裂多段 适用井眼： 裸眼完井 最新纪录： 40级分段压裂（贝克休斯） 工具系列： (41/2 -95/8) 技术能力 7 41/2 工具达 44级 95/8 51/2 工具达 60级 工具性能 1/16 级差球 憋压球密度： 1.8g/cm3 封隔器耐压差 :70.0MPa 封隔器最高耐温： TAM耐高温自膨胀封隔器 302 。 低密度球 滑套 封隔器 三、国内外水平井分段压裂技术现状 FracPoint 压裂实例 封隔器外径 5.75 1/16 投球滑套级差 24小时压完 压裂 40段 三、国内外水平井分段压裂技术现状 哈里伯顿 裸眼封隔器 +滑套分段分段压裂技术 三、国内外水平井分段压裂技术现状 主要公司： Packer Plus、哈里伯顿、威德福 技术特点： 一球打开 2-6个滑套 适用井眼： 裸眼完井 最高纪录： 90级分段压裂（哈里伯顿） （ 1）裸眼封隔器 +滑套分段压裂技术 一球多段分段压裂技术 三、国内外水平井分段压裂技术现状
