[教育]壓裂充填所涉及的問題

1、壓裂充填所涉及的問題/大綱,過濾理論,大多的過濾器采用在一定深度的過濾器和可以捕獲顆粒的孔隙通道的統(tǒng)計變化，而不是做一個防止顆粒進(jìn)入的篩網(wǎng)。過濾理論使你能選擇更大粒徑的支撐劑，同時是基于將微粒捕獲在過濾器（裂縫）的某一深度。 更高的導(dǎo)流能力/ 流動能力,,地層顆粒粒徑分布分析,注意:累計圖對數(shù)座標(biāo)上顆粒尺寸從大到小,地層顆粒粒徑分布分析,Saucier準(zhǔn)則 JPT Feb 1974,,5到6倍粒徑大小確保控

2、制砂粒,dgr / dgr15 = 6.5,dgr15,dgr,,,,,,,,Saucier準(zhǔn)則提供了一個防止進(jìn)入的篩網(wǎng)（絕對阻止）,,,,,典型形狀,低密度陶粒,Premium White 石英砂,,,,,支撐劑對比 – 形狀,White 石英砂,SEMs courtesy of FracTech,低密度陶粒,注意：即使和premium石英砂相比，陶粒的圓度和球度都提高了。,,支撐劑形狀,API RP60, From Strati

3、graphy and Sedimentaion, Krumbein and Sloss,,高質(zhì)量陶粒,,Premium 石英砂,,很多石英砂,,某些陶粒,圓度,球度,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,0.3,0.5,0.7,0.9,支撐劑對比 – 篩析分布,過濾理論綜述,所有的地層都是不一樣的。各種陶粒是不一樣的：球度, 圓度, 粒徑, 粒徑分布根據(jù)產(chǎn)出的砂和礫石充填確定粒徑的常規(guī)準(zhǔn)則對于壓裂充填來說并不是最好的。

4、將確定粒徑的常規(guī)準(zhǔn)則用于確定壓裂充填中支撐劑/礫石的粒徑是過于保守了。,不同應(yīng)力下的滲透率,(atm),(136),(816),(680),(544),(408),(272),實驗室測得的射孔孔眼處壓力損失,,粒徑、球度一致時堆積效率也較一致，而且比最好的石英砂的壓力損失少。,,即使是高質(zhì)量的礫石充填用石英砂，壓力損失也較大，而且堆積排列改變時壓力損失差別較大。,來源: SPE 4030, Saucier, 1973,計算得到的支撐

5、劑充填孔眼后的壓力損失（5.5m長）,后來的研究 (SPE 59558) 認(rèn)為孔眼內(nèi)支撐劑的有效滲透率范圍為 69 到 3441 md，而不是 180,000 md!,假設(shè)孔眼處石英砂的性能為:k= 180 darcies 而且 β=2.3e4 ft-1 或 0.00074 atm s2/g即使是單相液體時壓力損失也很明顯。,來源: SPE 4030, Saucier, 1973,通過試井測得的礫石充填孔眼處的視滲透率,孔眼處

6、支撐劑的視滲透率范圍從69到3441 md，平均值1156 md. (比Saucier參考值低99.94%!),Conoco 對墨西哥海灣、東南亞、阿拉斯加和北海的34口礫石充填井進(jìn)行了試井分析,來源: SPE 59558, Burton, 1999,環(huán)空及射孔孔眼處的導(dǎo)流能力,即使是不受應(yīng)力的環(huán)空區(qū)域，非達(dá)西流的影響也是很大的。這些影響在孔眼處是非常顯著的。分類不好的礫石造成的壓力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一致性較好的支撐劑。油田實踐數(shù)

7、據(jù)表明孔眼處支撐劑的滲透率會比Saucier 準(zhǔn)則求得的值低90%。,Saucier準(zhǔn)則對于壓裂充填是否過于保守了?,即使地層砂粒徑分布范圍很寬，相當(dāng)于d50大小的支撐劑也能控制住最小的地層砂顆粒嗎？！SPE 23777 – Hainey, GOM: Saucier準(zhǔn)則 = 40/6016/20 低密度陶粒防砂效果很好SPE 26562 – Hannah, Missi.: Saucier準(zhǔn)則 = 40/6020/40 低密度陶粒

8、防砂效果很好SPE 36420 – Jennings, 實驗室: 不采用阻塞微粒的辦法。如果封隔器能捕獲微粒的話粒徑可放大至6-8倍。SPE 63110 – Rovina, 巴西: 放寬了Saucier準(zhǔn)則16/20 低密度陶粒用于 20,000 桶/天的井 -防砂效果很好SPE 31112 – Bruggeman, 非洲: 實驗室和油田驗證。20/40 低密度陶粒，粒徑比超過 16:1 - 防砂效果很好而且產(chǎn)量提高一倍。其

9、它實例見分發(fā)的資料。,壓裂防砂,未進(jìn)行增產(chǎn)措施的井:基質(zhì)內(nèi)流速高地層砂粒發(fā)生運移,環(huán)空礫石充填/篩網(wǎng):只是捕獲運移的微粒,壓裂防砂:改變流態(tài)，降低基質(zhì)中的流速,壓裂防砂,把基質(zhì)中的流速降低1000倍是可能的，而且常常不需要篩網(wǎng)或礫石過濾器就能消除地層微粒的運移。高滲透地層的主要挑戰(zhàn)是為長裂縫提供足夠高的導(dǎo)流能力?？赡苄枰亓魈砑觿Ｗ⒁?，除了最淺的地層，回流添加劑都會降低裂縫導(dǎo)流能力。,回顧--為什么進(jìn)行壓裂充填?,礫石

10、充填一般表皮系數(shù)較大。壓裂充填后微粒被保持在遠(yuǎn)離環(huán)空的地方，降低了表皮系數(shù)。支撐劑粒徑的選擇非常關(guān)鍵： 導(dǎo)流能力（產(chǎn)能）與防砂（表皮系數(shù)）常規(guī)壓裂充填在設(shè)計過程中必須綜合考慮這兩方面的因素。兩個階段的壓裂充填相比礫石充填可以在裂縫中鋪置不同粒徑的支撐劑。,當(dāng)代石油工業(yè)發(fā)展趨勢– 壓裂充填,高砂濃度注入大粒徑陶粒努力減少井筒復(fù)雜情況及支撐劑添加劑。發(fā)表的文章介紹了在無篩網(wǎng)完井獲得成功的地方，產(chǎn)量得到很大提高。在某些條

11、件下，無篩網(wǎng)完井時采用非涂脂支撐劑的“壓裂防砂”能獲得成功。,壓裂充填油田成效,,油田研究 – 壓裂充填,分發(fā)的資料中匯集了24個公開發(fā)表的油田研究實例。,油田研究結(jié)論,壓裂充填和環(huán)空礫石充填相比，產(chǎn)量明顯有很大的提高。非達(dá)西和多相流的影響通常很大，必須予以考慮。壓裂充填通常是有限導(dǎo)流。提高支撐劑導(dǎo)流能力往往能使產(chǎn)量得到很大提高。用較大粒徑的支撐劑可以達(dá)到防砂的目的。端部脫砂是壓裂充填成功的關(guān)鍵。,Dave Norma

12、n, ChevronTexaco,壓裂充填完井,“為什么已成為防砂的標(biāo)準(zhǔn)策略”,,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,,不同完井所占百分比,研究了275口井，其中+/-30%的井實施了大排量清水填砂。主要研究了完井后的最低表皮系數(shù)壓裂填砂=85%?5 表皮系數(shù),但為什么要研究表皮系數(shù)？,礫石充填,大排量清水填砂,壓裂充填,表皮系數(shù),表皮系數(shù),,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,產(chǎn)能系

13、數(shù)比較,KH與表皮系數(shù),礫石充填,壓裂充填,大排量清水填砂,表皮系數(shù),,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,生產(chǎn)情況,生產(chǎn)情況,完井類型,產(chǎn)量,,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,隨時間井的報廢率(或幸存率),防砂能力,幸存率,時間(年),大排量清水填砂,壓裂充填,礫石充填,,Courtesy Dave Norman, SPE DLS,端部脫砂—施工過程中最重要的表現(xiàn)形式,端部脫砂(TS

14、O)—施工過程中最重要的表現(xiàn)形式每天都努力在對該方法進(jìn)行改進(jìn)。忽視校核試驗資料在篩網(wǎng)中產(chǎn)生一個摩擦力增加的環(huán)境：套管環(huán)空裂縫被充填得很緊密（篩網(wǎng)間隙）壓裂液“很稠”以到達(dá)層位底部（膠液強度，穩(wěn)定性）支撐劑濃度很高壓裂液“很稠”，濾失正常,實例研究 委內(nèi)瑞拉 Mongas 油田北部SPE 36461, Ortega (Corpoven),3,500 至 6,000 ft 深度井的產(chǎn)量150 至 1200 桶油/天P

15、TA: 表皮系數(shù)范圍 +4 至 +80出砂量: 每100方油出砂30公斤 瀝青沉淀侵蝕嚴(yán)重：幾口井因為出砂導(dǎo)致套管和管線損壞。,實例研究 委內(nèi)瑞拉 Mongas 油田北部SPE 36461, Ortega (Corpoven),選擇了一口原來產(chǎn)量較高、早期生產(chǎn)顯示有瀝青堵塞、由于出砂而停產(chǎn)的井壓裂注入了55,000磅陶粒表皮系數(shù)降為– 4.8壓裂后30個月，產(chǎn)量穩(wěn)定，沒有瀝青堵塞及出砂?；谶@些良好的效果，進(jìn)行了大

16、量的壓裂施工，平均每月有4到5次施工。生產(chǎn)過程中出砂的問題得到解決。,實例研究壓裂充填對高滲透層的適用性 SPE 30470,對35口壓裂充填井和29口礫石充填井進(jìn)行了壓力分析。壓裂充填井和礫石充填井中都有油藏和氣藏。K = 3 到 4000 md井底壓力梯度 = 0.17 到 0.84 psi/ft,SPE 30470,平均表皮系數(shù): 壓裂充填井=+0.4

17、 礫石充填井 = +21,井?dāng)?shù),表皮系數(shù),SPE 30470,高 k, 高壓油藏,壓裂充填,礫石充填,差別,鉆井時間,油壓,井底壓力,射孔,返排,桶油/天,千立方英尺,沒有,天,天,天,天,天,實例研究礫石充填與壓裂充填的效果比較SPE 38592,墨西哥海灣的3個氣田分析評價了5口壓裂充填井及5口礫石充填井kh = 1,421 到 124,314,SPE 38592,壓裂充填,大排量清水填砂,

18、壓裂充填設(shè)計優(yōu)化過程中其它的問題,是否可接受微粒產(chǎn)出？侵蝕、環(huán)境、安全風(fēng)險、材料處理費、井的損失？相對于防砂設(shè)備/輔助設(shè)備的費用及產(chǎn)量損失- 必須做風(fēng)險/回報評估！最大的不出砂產(chǎn)量是多少?防砂設(shè)備/輔助設(shè)備是否只提供了井下油嘴?是否可在地面用油嘴達(dá)到控制的目的?井的產(chǎn)量是否會隨支撐劑的產(chǎn)出而發(fā)生變化?有幾家作業(yè)公司提到隨著石英砂和/或支撐劑的產(chǎn)出，產(chǎn)量也提高了。其它需要考慮的？定向射孔、限流、只射

19、開主力產(chǎn)層，端部脫砂設(shè)計，樹脂或支撐劑添加劑，見水時的減產(chǎn)（返排和水突破），地面處理砂設(shè)備。,有關(guān)高導(dǎo)流能力優(yōu)點的SPE文章 – SPE 77675,1993年以來有關(guān)文章超過80篇,35 個地區(qū)Alaska, Algeria, Angola, Appalachians, Australia, Bolivia, Borneo, Brazil, California, China, Colorado, Colombia, Europe

20、, Germany, Gulf of Mexico, Illinois, Iowa, Indonesia, Java Sea, Louisiana, Malaysia, Nebraska, New Mexico, North Sea, Norway, Ohio, Oklahoma, Oman, Siberia, Sumatra (Indonesia), Texas, Venezuela, Vietnam, Wyoming, Zaire

21、(W Africa),,油井、氣井、非凝析油藏及凝析油藏碳酸巖、砂巖及煤層 產(chǎn)量 井深1 到 25,000 桶/天100 到 20,000 英尺 0.25-100 百萬立方英尺/天,超過70家公司 AGL Petroleum, Amoco, Andina-Bolivia, ARCO, ARI, Baker Oil Tools, Bannon Energy, Barrett Resources,

22、 BEB, Bergeson and Assoc., BJ Services, Black Sea Energy, British Gas, BP, CARBO Ceramics, Chevron, CJSC Tura Petroleum, Completion Eng., Corpoven, Crown Central Petro, Ely & Assoc., East Ohio Gas, Esso/Exxon, Falcon

23、, Forest Oil Corp., Gidley, GRI/GTI, Gulf, Halliburton, Holditch-Reservoir Technologies, Imperial, Insight Consulting, JOB P-Gulf, Kinder Morgan, Koninklijke, Langfang Branch of RIPED, Mitchell Energy, Mobil, Norsk Hydro

24、, Norton, NSI, Oil and Gas Journal editors, Pennzoil, PERTAMINA, Petrobras, Petrofina, Petroleum Development-Oman, Petronas, RPI-Scandpower, Repsol-YPF, Santos, Saudi Aramco, (Dowell) Schlumberger, Shell, Sohio, Sonatrac

25、h, Standard Oil, Statoil, Stim-Lab, Sun E&P, Tejas Gas, Texaco, Texas A&M, Total-Fina-Elf, The Western Company, U.S. DOE, U.S. National Energy Technology Lab, Unocal, Vastar Resources, Vietsovpetro, and various c