1、非常规油气井压裂设计规范非常规油气井压裂设计规范二一二年三月二一二年三月汇报人：王海涛中国石化非常规油气石油工程企业标准宣贯提提纲纲一、标准的概况一、标准的概况二、标准的结构二、标准的结构三、标准条文释义三、标准条文释义四、贯标工作的建议四、贯标工作的建议一、标准的概况1、标准的目的 如何通过合理规划和优化钻井完井生产环节、缩短开发周期，对于非常规油气资源开发至关重要一、标准的概况1、标准的目的 如何通过合理规划和优化钻井完井生产环节、缩短开发周期，对于非常规油气资源开发至关重要一、标准的概况1、标准的目的 专业化标准的制定是非常规开发规划的重要组成部分一、标准的概况1、标准的目的目前各油田在
2、非常规油气井压裂工艺技术手段、工艺设计等方面做法不同，尚未形成统一规范标准，一定程度上不利于相关水力压裂工艺的推广和规范。因此，有必要形成统一的标准。通过制订此规范标准，有利于提升目前中国石化非常规油气藏压裂设计质量，同时做到格式、标准、内容的统一；对其他类型油气藏压裂设计具有一定的参考价值。一、标准的概况2、标准编制原则积极采用和借鉴国际标准和国内外先进标准有利于促进非常规油气藏开发技术进步有利于压裂设计方案结构的合理化指导压裂设计和现场施工一、标准的概况3、采标参标情况 SY/T 5108 压裂支撑剂性能指标及测试推荐作法 SY/T 5289 油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法 SY
3、/T 5727 井下作业安全规程 SY/T 6127 油气水井井下作业资料录取项目规范 SY/T 6690 井下作业井控技术规程 Q/SH 0051 压裂用陶粒支撑剂技术要求 Q/SH 0442 非常 规油气井压裂施工设备配套推荐作法 Q/SH 0443 非常规油气井压后排采推荐作法 Q/SH 0444 非常规油气 井压裂液配制和返排液回收处理推荐作法 Q/SH 0445 非常 规油气水平井分段压裂施工操作规范 标准按照 GB/T 1.12009标准化工作导则 第 1部分 :标准的结构和编写的规则起草，并参考了以下行业、企业标准： 参考非常规油气井压裂方案设计 参考非常规油气井压裂施工总结报告
4、 油田企业调研、收集资料一、标准的概况3、采标参标情况 华北分公司 华东石油局工程技术设计研究院 江汉油田采油工艺研究院 江汉油田井下测试公司 江汉油田钻井一公司 江汉油田江汉采气厂 西南油气分公司工程技术研究院 西南石油局井下作业公司一、标准的概况3、采标参标情况 编制过程中就规范内容向各油田广泛征求意见（其中包括一些建议及需要探讨的问题），完善了相关内容一、标准的概况4、人员组织情况提提纲纲一、标准的概况一、标准的概况二、标准的结构二、标准的结构三、标准条文释义三、标准条文释义四、贯标工作的建议四、贯标工作的建议二、标准的结构1、内容框架前言1范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 基础资
5、料5 综合分析5.1 岩性特征5.2 物性特征5.3 天然裂缝特征5.4 储层敏感性5.5 岩石力学性质5.6 地应力场6 工艺设计6.1 设计要求6.2 压裂工艺及压裂管柱6.3 压裂液6.4 支撑剂6.5 压裂设计6.6 压裂施工泵注程序6.7 压前措施选择6.8 现场施工准备及设备配套要求6.9 现场施工6.10 压裂施工资料的录取6.11 压后排液6.12 质量、健康、安全及环境控制6.13 井控6.14 压裂风险6.15 应急预案7 压裂设计书格式8 设计审批程序二、标准的结构2、与常规油气标准的联系与区别“SY/T 5289 油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法 ”二、标准的结
6、构2、与常规油气标准的联系与区别“SY/T 5289 油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法 ”提提纲纲一、标准的概况一、标准的概况二、标准的结构二、标准的结构三、标准条文释义三、标准条文释义四、贯标工作的建议四、贯标工作的建议1、术语定义三、标准条文释义 改造体积 stimulated reservoir volume（ SRV）通过压裂改造形成的裂缝所控制的油藏体积。 脆性矿物 brittle mineral对岩石的脆性起主要影响作用的矿物，包括石英、长石、方解石等。 脆性指数 brittleness index脆性指数是反映岩石脆性程度的指标。 压裂段数 fracturing segm
7、ent number在压裂井中采用有效封隔方式形成的压裂单元数。 簇式射孔 cluster-perforating在某一压裂段内进行的不连续集中射孔方式。 簇 cluster每一集中射孔段为一簇。 射孔簇间距 cluster spacing相邻两个射孔簇之间的距离。参考 SPE 133456 、 SPE1317682BritBritPRYMBI+=%100minmaxmin=ccccBritYMSYMSYMSYMSYM%100maxminmax=ccccBritPRPRPRPRPR 脆性指数 brittleness index岩石力学方法确定脆性指数的数学定义如公式（ 1）所示：式中： BI脆
8、性系数， %YMBrit均一化后的杨氏模量值，无量纲；PRBrit均一化后的泊松比，无量纲。式中： YMSc综合测定的杨氏模量值， MPa；YMSc max综合测定的最大杨氏模量值， MPa；YMSc min综合测定的最小杨氏模量值， MPa；式中： PRC综合测定的泊松比，无量纲；PRc max综合测定的最大泊松比，无量纲；PRc min综合测定的最小泊松比，无量纲；（ 1）（ 2）（ 3）三、标准条文释义2、压前录取资料种类三、标准条文释义基础资料主要包括：地质概况，钻井、录井、测井、完井资料，井眼轨迹数据，井身质量， 微观孔隙结构 ， 有机地化参数 ， 含气量及气体的赋存状态 ，地层流体
9、性质，邻井数据等。700 m孔隙中的自由气 100 m孔隙中的自由气和干酪根吸附气常规砂岩 页岩3、压前综合分析三、标准条文释义标准中规定了岩性特征、物性特征、天然裂缝特征、储层敏感性、岩石力学性质、地应力场等压前分析所包含的内容。常规油气井压裂设计通常由压裂地质方案中给出 具体压裂目地层属性，根据这些属性特征或参考邻井/同层压裂史来判断目的层 的“可压性”或优选压裂射孔层位。非常规储层由于严重的非均质性以及岩性、含（ 油）气性等特征差异，加上无邻井资料可供参考（基于目前勘探开发进程），一般很 难通过所录取的压前资料来判断地层的“可压性”以及甄选压裂射孔层段。故而 ，需要开展压前综合评价工作。
10、如：岩石力学性质，除了要根据动、静态 参数判断目的层及顶底层应力状态之外，非常规储层评价中还需要根据这些参数进一步 计算水平应力差异系数、天然裂缝开启临界净压力、潜在的诱导应力场的大小及分布等。3、压前综合分析三、标准条文释义 岩性特征岩性特征主要包括全岩矿物成分与含量、脆性矿物成分与含量、粘土矿物成分与含量等。 物性特征物性特征包括孔隙度、渗透率、流体饱和度等。 天然裂缝特征天然裂缝特征包括裂缝密度、方位、就地状态等。3、压前综合分析三、标准条文释义 储层敏感性储层敏感性包括水敏、速敏、酸敏、碱敏、盐敏、应力敏感等。 岩石力学性质岩石力学性质包括杨氏模量、泊松比、孔隙弹性系数、抗压强度、脆性
11、指数等。 地应力场地应力场包括最大水平主应力、最小水平主应力、地应力方位、地应力剖面等。参数 方深 1井 安深 1井 建 111井 河页 1井 黄页 1 建页 HF-1 美国厚度 75 m 90m 36m 25.6m 30m 44.6m 30m埋深1700-17752450-2540m610-646m2139.4-2165.0m2340-2370m 750-1690 3000m储层温度 63 90 135有机碳含量 2% 2.54% 0.71% 2.56-3.67% 5.78% 1.25% 2%热演化程度 0.52-1.08% 2.62-2.80% 1.29 1.4-3.5%总含气量 3.3m
12、3/t 0.67m3/t 2.7m3/t 0.4m3/t页岩力学性质 =0.21-0.24 =23-31GPa =0.31 =26.3GPa =0.198-0.354 =25.498-33.201GPa =0.12 =0.21 =29.91GPa =0.235-0.27 =27-33GPa页岩物性K=0.05md来自实验：K=227nd =6.67%来自测井：K=0.3-0.58md =3.8-4.5%来自测井：K=0.1-0.3md =2.4-3.6%来自测井：K=470nd =0.7%（实验：0.25%）来自测井：K=0.407mD =3.65%K 100nd 2%矿物成分硅质含量=14.
13、97%硅质含量=54.01%硅质含量 = 63.12%脆性矿物含量 =62.5%硅质含量=34.85-40.19%硅质含量 30%粘土含量 20.15% 24.44% 24.10% 23.6% 37.3 30%方解石 /白云石28.89% 18.33%1-15.08%，平均 1.95%19.16 20%天然裂缝发育程度未见部分层段发育较发育 未见部分层段发育发育 完全发育4、工艺设计三、标准条文释义 设计要求 依据压裂地质设计，选择合理的压裂工艺和工具，优化施工规模及施工参数。 满足科学性、经济性、安全性和可操作性。 压裂工艺及压裂管柱 压裂工艺的选择综合考虑储层特征、完井方式、井身质量等因素
14、选择合理的压裂工艺。 注入方式的选择注入方式主要有油管注入、套管注入、油套混注和环空注入。 压裂管柱 压裂管柱选择应与压裂工艺相配套，直井应符合 SY/T 5289的要求，水平井应符合 Q/SH 0445的要求。 压裂管柱及井口装置应进行强度校核。 根据完井方式选择合适的井下工具。 根据地质要求、井眼轨迹设计压裂段数和滑套 /桥塞位置。4、工艺设计三、标准条文释义 根据目的层敏感性、脆性指数、温度和地层流体的配伍性及压裂工艺要求选择合适的压裂液体系，明确压裂液配方及添加剂性能指标要求，并提供相应实验数据。 压裂液满足耐温、耐剪切、低伤害、低摩阻要求。 明确液体和各种添加剂的用量、准备量。 压裂
15、液配制应符合 Q/SH 0444的要求。 压裂液4、工艺设计三、标准条文释义 压裂液 致密砂岩储层压裂液选择主要考虑地层温度、地层伤害、携砂性能 页岩储层除考虑以上因素外，需要考虑岩石矿物组分、脆塑性特征4、工艺设计三、标准条文释义 支撑剂 根据目的层埋深、温度、闭合压力、工艺要求、压裂液性能，综合考虑支撑剂的破碎率、导流能力指标，优选合适的支撑剂，支撑剂性能指标及测试方法应符合 SY/T 5108、 Q/SH 0051的要求。试验方面还需要注意或考虑的因素包括：嵌入、持续时间、温度非达西流支撑剂铺砂浓度的降低多相流循环应力加载压裂液伤害微粒运移4、工艺设计三、标准条文释义100目支撑剂和 4
16、0/70及 30/50目的支撑剂应用最为普遍SPE133874 支撑剂4、工艺设计三、标准条文释义 支撑剂设计中还应重点考虑铺置浓度、粒径的匹配关系！4、工艺设计三、标准条文释义 射孔优化 套管完井射孔层段选择套管完井射孔层段选择考虑：页岩储层宜选择富含有机质、脆性指数高、天然裂缝发育、油气显示较好的井段射孔；致密砂岩储层宜选择低应力、高声波时差、油气显示较好的井段射孔。 滑套 /桥塞位置确定根据地质要求、井眼轨迹设计压裂段数和滑套 /桥塞位置。 压裂射孔压裂射孔考虑：直井压裂射孔宜采用大孔径、深穿透、中孔密方式；页岩储层水平井分段压裂射孔时宜采用簇式射孔，致密砂岩储层水平井分段压裂射孔时宜采用分段射孔。
