分层压裂技术在南翼山油田的应用.docx
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分层压裂技术在南翼山油田的应用
摘要
压裂是石油天然气开采中的一项重要增产工艺，压裂施工是一个复杂的过程，其中对压裂现场、压裂设备以及下井工具等要求极为严格，施工过程中要求每一个环节都要配合得当,井场平整、坚实，能否满足全部压裂施工设备进出井场及停放要求至关重要。
南翼山浅层油田位于柴达木盆地西部，是以灰（钙）质泥岩为主典型的低孔、低渗、裂缝性难采油藏，油层多分布井段长达650一700多米，压裂单层往往达不到预期的效果，根据南翼山浅层油田分布井段长、跨度大、一次混层压裂不可能压开所有油层段的特点,介绍应用了分层压裂工艺技术,主要包括：
暂堵球分层压裂，不动管柱分层压裂，连续油管分层压裂，体积压裂工艺技术。
通过现场实践应用,形成了具有南翼山浅层油田压裂特色的分层压裂工艺技术。
取得了较好的压裂增产效果,为难采油藏效益开发找到了一条有效的措施改造途径。
关键词：
南翼山分层压裂暂堵球不动管柱
ABSTRACT
Pressingthecrackispetroleumnaturalgastominemediumimportancetoboostproductionacraft,presstosplitaconstructionisacomplicatedprocess,presstosplitequipmentsandbottomwelltooletc.tohaveextremelystrictrequesttowardspressingcrackthespot,amongthem,startconstructionintheprocessaskeachlinktowanttomatchwithproperly,wellfieldneatandsolid,cansatisfytoallpressacrackconstructionanequipmentstopassinandoutawellfieldandparktorequesttocloseimportance.Nanyishantheshallowlayeroil-fieldbelocatedinafirewoodtoreachQaidambasinthewest,isregardtheash（calcium）qualitymirerockasprinciplethelowboreoftypicalmodel,oozelow,crackthedifficultoilextractionhide,oillayersdistributemorewellsegmentaslongasmorethan650——700rices,presscracklistthelayerusuallycouldnotreachanticipanteffect,accordingtoNanyishantheshallowlayeroil-fielddistributeawellsegmentlong,acrossadegreegreatlyandoncemixalayertopresscrackisnotlikelytopressthecharacteristicsofopeningallsegments,introducedtoapplyalayeringtopresstosplitacrafttechnique,mainlyinclude:
Temporaryblockupaballlayeringtopresscrack,motionlesstakecareofapillarlayeringtopresscrack,thecontinuouspipelinelayeringpressescrack,thephysicalvolumepressestosplitacrafttechnique.Passthespotfulfillmentapplication,formedtohavesouthwingmountaintheshallowlayeroil-fieldpressthelayeringofsplittingthespecialfeaturetopresstosplitacrafttechnique.Obtainedtoalittlebitwellpresscracktoboostproductioneffect,madeitlivelyforanoilextractiontohideanefficiencydevelopmenttofindouteffectivemeasurereformationpath.
Keyword:
NanyishanSeparatelayerfracturingTemporarypluggingball
Stationarystring
目录
一、前言1
二、南翼山油田新近系储层特征1
2.1碳酸岩分类1
2.1碎屑岩分类1
三、分层压裂在南翼山油田使用的必要性2
3.1传统压裂工艺2
3.2分层压裂工艺3
四、分层压裂工艺类型3
4.1暂堵球分层压裂3
4.1.1暂堵球分层压裂工艺不足之处3
4.2.不动管柱分层压裂4
4.2.1不动管柱分层压裂施工工艺5
4.2.2分层压裂增产参数表6
4.3连续油管分层压裂6
总结与体会7
参考文献7
谢辞8
附录一评语及学校意见9
浅谈分层压裂在南翼山油田的应用
前言：
南翼山构造位于青海省柴达木盆地西部北区,属于西部坳陷区茫崖凹陷区南翼山背斜带上的一个三级构造。
该构造的西北为红沟子和小梁山构造;东北为尖顶山和大风山构造;东南为油墩子和油泉子构造;西南为干柴沟构造。
该构造自上而下钻遇的新近系地层为狮子沟组（N32未见顶）、上油砂山组（N2）、下油砂山组（N21）和上干柴沟组（N1）。
整个剖面由碳酸盐岩和碎屑岩组成,整套地层是以碳酸盐岩和不纯的泥岩为主的碳酸盐岩与碎屑岩的混积咸水半深湖、浅湖相沉积。
1、南翼山油田新近系储层特征
柴达木盆地南翼山油田第三纪长期处于微咸水-半咸水湖泊环境,广泛发育由碳酸盐岩和碎屑岩混合沉积的岩类。
（一）碳酸盐岩可细分为颗粒灰岩、颗粒白云岩、泥晶灰岩、泥晶白云岩、藻灰（云）岩,其中颗粒碳酸盐岩是该区油气富集的主要载体。
（二）碎屑岩可划分为中粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、泥岩。
该区的碎屑岩主要以泥岩和粉砂岩为主,夹少量的细粒砂岩,偶见中粒粗砂岩。
2、分层压裂在南翼山油田使用的必要性：
（1）传统压裂工艺采用多层合压或填砂压裂，多层合压，裂缝便在物性较好的油层中延伸，而低渗透油层难以被压开，影响压裂效果。
填砂压裂，施工周期长，工序复杂，费用高。
所以利用最小的投入产出比挖掘出各油层潜能，应对低压低渗油层实施分层压裂改造工艺在我局油田有使用的必要性。
随着我局油田，油层进入中高含水,产层的产液结构发生变化,层内、层间差异进一步加大,储层压裂改造面临着单层压裂效果下降、措施效益趋于经济极限等严峻挑战。
（2）分层压裂技术是现阶段改善油气井产液（气）剖面、缓解层间矛盾、提高单井压后产量的保障技术。
分层压裂是提高低渗透油气田产能的一项重要增产技术，利用不压井，不放喷装置，将压裂管柱及其配套工具下入井内压裂层位，实现压完第一层后，通过投球器和井口球阀分别投入不同直径的钢球，实现下一层段的不动管柱压裂技术，但油田一般采用笼统压裂，通常只有一个油层开采，周期长，难度大，对油层的压裂针对性不强，不能充分发挥各层生产能力，也不能很好的达到压裂的预期目的。
通常油藏开采层数多，非均质性普遍存在，随着油田开发的深入进行，地层压力不断下降，层间差异会越来越大，具体表现在高渗层动用程度高，产水多，而低渗层动用程度低乃至于几乎未动用，分层压裂工艺针对非均质严重的纵向多产层，提高纵向改造强度的一种压裂工艺。
3、分层压裂技术工艺类型：
（一）投暂堵球分层压裂：
利用油层内不同部位或各油层间吸液能力不同的特点，通过投入这是目前应用最多的一种分层压裂技术，是一种机械分层压裂，有些油层层间隔小而不能用封隔器封层，地应力差较为显著，而且已射孔完井的油层可采用该方法。
其技术原理是：
利用已压开层吸液量大的特点，在完成一个目的层压裂施工后，用压裂液将一定量的堵塞球带入已压开层的射孔孔眼处封堵该层的孔眼，迫使压裂液进入其他未压开层位，如此反复进行，直到压裂层段内所有目的层都被压开为止，达到一次施工压开多个产层的目的。
投球分层压裂的堵塞球有两类：
一类是高密度的堵塞球，即球的密度比压裂液的密度大：
另一类是低密度的，即球的密度比压裂液的密度小，它具有明显的浮力效应。
1、该工艺最大的问题是：
压裂时投球控制不准，其投球的数量及速度，施工排量要求都非常严格，故施工难度大，在一定的压力下难以控制需重点改造的层位，分层效果并不十分理想。
（我队在南浅2-08井，尖7井分别进行投球分层压裂，南浅2-08井该井第一层排空后试压71.25MPa，泵入处理液12.30m3，前置液16.00m3，第二层投暂堵球61个，用液4.58m3，前置液9.42m3后停泵4min,又泵入前置液50.00m3，段塞加砂2.00m3，携砂液89.00m3，加砂17.00m3，平均砂比19.10%，顶替6.70m3，。
第三层施工先打滑套，打滑套压力为53.40MPa，泵入前置液35.00m3，段塞加砂1.40m3，携砂液43.00m3，加砂7.60m3，顶替5.70m3，施工顺利结束。
（二）不动管柱分层压裂：
多油层油井由于层间渗透率差异大，地层的破裂压力差别也很大，井段又长，全井筒压裂时，裂缝便在地层破裂压力相对较低的高渗透油层中延伸，而低渗透油层难以被压开，产能不能释放出来，影响压裂效果。
不动管柱分层压裂工艺的应用，不仅提高了产量，而且减低了费用和降低了风险。
针对投球分层压裂时存在的问题，研究了不动管柱分层压裂技术，它可以不动管柱而进行2层或3层的压裂施工。
不动管柱分层压裂按照“下得去、座得严、分得开、起得出”的原则,开展了不动管柱分层压裂技术攻关,主要围绕深井、井斜或井况复杂、层间差异大（高压差）等特点,形成了技术系列,有效实现了层间均衡改造、缓解了层间矛盾。
一般采用双封隔器来实现单层及分层压裂，其管柱结构简单，成本低，施工方便，安全可靠，适用范围广泛地层及完井条件良好，套管无变形，层间及管柱各自无窜通，目的层可厚达60m，温度可到150℃，隔层厚度大于5m，最大施工压力可达到80Mpa，最大井斜可达50°。
不动管柱分层压裂可根据油层在纵向上分布的特点将油层分成多套层段分别压裂改造，使目的层得到针对性改造，提高压裂效果.
1、不动管柱分层压裂施工工艺为：
替液后投球至坐封滑套处，压裂车从油管内正打压，达到限压后打掉球座芯子下落至割缝喷砂器底部档球孔板处，然后按照下层压裂设计要求进行下层压裂，压裂中间层位时，投较大的钢球至滑套喷砂器处，将滑套喷砂器的心管及球压到底部坐封球座处来密封下层，在按照压裂设计要求进行第二层压裂施工，压裂上层时，再投球至上部滑套喷砂器处，将滑套喷砂器的心管及球压到中间滑套喷砂器处。
将滑套喷砂器的心管及球压到中间滑套喷砂器处，密封下面两个层，再按压裂设计要求进行第三层压裂施工，压裂施工完成以后，从套管泵入洗井液进行反洗井快速排液或冲砂，然后上提管柱解封封隔器。
起出施工管柱。
我队在南翼山南浅1-07井，南浅2-07井，南浅2-3等井，现场施工，在南浅2-3施工中该井第一层排空后试压61.00MPa，泵入处理液14.87.00m3，前置液8.86m3，投暂堵球71个，用液3.55m3，进行第二层施工,泵入前置液13.68m3,后停泵8min,继续泵入前置液32.05m3，段塞加砂1.07m3，携砂液72.86m3，加砂18.93m3，平均砂比25.98%，顶替6.80m3，第二层施工结束后投钢球等待30分钟。
第三层施工先打滑套，打滑套压力为53.50MPa，滑套打开后正常施工，，泵入前置液30.00m3，段塞加砂0.97m3，携砂液33.85m3，加砂8.03m3，平均砂比23.72%，顶替5.85m3，施工结束。
2011年施工31井次，设计80层段，成功73层段，成功率91.25%。
为了保证分层压裂的成功，我压裂大队进行了多方面的工作：
首先通过加强与建设方、设计方的沟通，在施工工艺上加以改进，特别是压裂液配方和压裂工艺的改进，2011年在2010年的基础上针对大型压裂采用滑套式封隔器分层压裂工艺和水平井水力喷射分层压裂工艺，同时从施工准备上下功夫，平常加强设备的维护保养，优化车辆的摆放、管线的连接等工序，成功实施了南VH10-1井5层段水力喷射分层压裂，使分层压裂的成功率再次提升一个台阶。
实现了单井产能明显提高，实现了油井的均衡改造。
2、分层压裂施工增产参数表：
III+IV、V油层组压裂井生产情况
序号
井号
压裂时间
压前平均产量
压后平均产量
生产天数
累计增油
备注
日产液（方）
日产油（吨）
日产液（方）
日产油（吨）
（天）
（吨）
1
南浅22-06
3.26
2.4
1.4
6.41
3
66
105.6
补孔压裂
2
南浅21-05
3.29
1.56
0.69
6.89
3.01
63
146.16
补孔压裂
3
南浅21-06
4.16
2.4
1.1
9.35
4.87
49
184.73
补孔压裂
4
南浅1-2
4.21
0.95
0.3
7.06
3.98
57
209.76
补孔压裂
5
南v-6-1
4.21
0
0
7.39
4.36
44
191.84
新投压裂
6
南浅21-15
5.1
3.15
1.4
9.58
5.05
16
58.4
补孔压裂
7
南浅21-16
5.1
2.1
1.25
6.96
3.7
45
110.25
补孔压裂
8
南浅2-06
5.4
3.6
1.5
11.54
4.6
40
124
补孔压裂
（3）连续油管分层压裂：
连续油管压裂是通过连续油管车与井下作业工具组合，实现一趟管柱改造多层的增产工艺技术，这是一种最新的分层压裂工艺，是一种新的安全、经济、高效的油田服务技术。
适用于具有多个薄油、气层井进行逐层压裂作业，连续油管可用于在低于地层压力下进行分层压裂而减小地层伤害，也可保护套管而不被腐蚀，在一次施工中可压裂多层，再逐一返排，这样可以减少残留液与岩层接触时间，故能够维持压裂裂缝较高的导流能力，一般的施工程序为：
将连续油管压裂井下工具组合中的可选择性射孔枪安放在第一个目标层附近，然后射孔，把井下工具组合下入到其余的目标层位之下，安好卡瓦和封隔器，通过连续油管和套管的环空向地层注入压裂液，压裂完后，依次上提井下工具组合至上面领近的一个目标层位附近，当射孔枪安放在第二个目标层位时，引爆射孔枪，射孔完成后，把井下工具组合下入到第二次射开的目标层位之下，把卡瓦和封隔器安放好，通过连续油管和套管的环空向地层注入压裂液。
连续油管压裂起下压裂管柱快，移动封隔器总成位置快，有效的缩短作业时间。
在欠平衡条件下作业，不需要压井作业，从而减轻或避免对油气层伤害。
可以使每个小层都得到有效的压裂改造，从而使整口井的压裂增长效果好，施工时间短及成本低等优点使得连续油管分层压裂技术在将来会有很好的发展前景，是我们学习推广的新技术，也有可能成为以后主要的分层压裂工艺。
4、总结与体会：
分层压裂工艺具有如下的特点使其在多层压裂时具有广阔的应用前景。
（一）一般分层压裂使用的工具简单，便于操作。
单井次施工费用低，并且压裂设备使用次数较少，这样大大降低了施工成本。
（二）分层压裂改善了油层纵向非均质状况，提高了储层动用程度，加快了油气田开发增产的速度，提高了油气田开发的整体效益，分层压裂施工的成功率高、应用简便,而且增产效果显著,为我局油田多层系油藏整体压裂开发打下了坚实的技术基础。
在我局油田得到应用，取得了良好的经济效益和社会效益。
（三）形成的多层压裂配套技术是提高多层压裂成功率的关键技术之一：
1、通过对喷砂滑套、封隔器的性能改进、工具优化组合以及压裂优化设计等配套工艺的实施，确保了压裂施工过程中喷滑套的有效打开，封隔器的有效座封，保证了分层压裂施工的成功实施；
2、研究形成的优化射孔技术、多层分段破胶、缝高控制、等配套技术在实际工作中表现出较好的针对性和应用价值，节约了大量的施工费用，取得了显著的经济社会效益，较好解决了南翼山分层压裂的难题，可在南翼山油田大规模推广应用。
参考文献：
1.万仁浦罗英俊压裂酸化工艺技术《石油工业出版社》1998年01月出版。
2．万仁浦罗英俊采油技术手册《石油工业出版社》1998年01月出版。
3．王德胜现代油藏压裂酸化开采新技术实用手册《北京石油工业出版社》2006年11月出版。
4.朱国文、兰中孝、等压裂施工技术能手《北京石油工业出版社》2010年06月出版。
致谢
论文编写过程中遇到了很多困难。
在此特别感谢陆柴兴老师的指导。
从选定课题到完成项目和论文，郑老师一直关心项目设计和论文写作进度，细心地指出设计的不合理之处和待改善之处，提出最优设计方案建议，并且认真地给我修改论文。
陆柴兴老师诲人不倦的工作作风，一丝不苟的工作态度，严肃认真的治学风格给我留下深刻的影响，值得我永远学习。
在此，谨向导师陆柴兴老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！
我还要向给予我帮助的同事致谢，感谢各位对我的指导和鼓励，令资料收集得以顺利进行。
在校学习期间，感谢学院领导和老师的教导和帮助，我从他们身上学到了很多专业知识与为人处事的道理，树立了正确的人生价值观，培养了科学严谨的治学态度。
感谢同学对我的关心和照顾，班集体、年级集体、学院集体、学校集体都给了我自豪感和归属感。
最后，谨向本论文所参阅的所有文献资料的编著者表示谢意，您们的工作为本项目奠定了基础。
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