高能氣體壓裂學(xué)習(xí)總結(jié)

高能氣體壓裂學(xué)習(xí)總結(jié)

一、高能氣體壓裂概況

高能氣體壓裂（HighEnergyGasFracture,簡稱HEGF）是利用火藥或火箭推進(jìn)劑在井筒中油氣層部位快速燃燒產(chǎn)生的大量的高溫高壓氣體在井壁上壓出輻射狀多裂縫體系，改善近井地帶的滲透性能，從而增加油氣井產(chǎn)量和注水井注入量的一項(xiàng)增產(chǎn)措施。

國外該技術(shù)最早起源于爆炸壓裂，在前蘇聯(lián)和美國一些油田得到廣泛應(yīng)用，多次對比試驗(yàn)后，該技術(shù)從機(jī)理到工藝在８０年代已經(jīng)成熟。國內(nèi)最早從事高能氣體壓裂研究的單位主要是西安石油學(xué)院，是在８０年代中期后。由于筆者沒有較近的資料，尚不能對整過的發(fā)展概況作介紹。資料可通過原石油天然氣總公司有關(guān)部門查詢，也可通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)查詢。

國內(nèi)采取的工藝主要有：１，電纜下入高能氣體發(fā)生器，加電引燃的工藝；２，油管下入高能氣體發(fā)生器，投棒撞擊點(diǎn)火頭引燃的工藝；３，投入固體藥點(diǎn)火、固體藥與液體藥相結(jié)合的工藝。

本次作業(yè)采用的是第三種。

高能氣體壓裂與爆炸壓裂及水力壓裂是截然不同的增產(chǎn)措施。從三種壓裂工藝的主要參數(shù)可以看出它們的主要區(qū)別，如下表：

三種壓裂方法的主要參數(shù)

壓裂方法爆炸壓裂高能氣體壓裂水力壓裂峰值壓力(Mpa)>10102104升壓時(shí)間(ｓ)1010-3102-7加載速率(Mpa/s)>10102~105

12,000C10,000B壓力psi8,0006,0004,000D2,000A07.51527.530時(shí)間(ms)圖2某致密砂巖油層中HEGF實(shí)測P-t曲線

由圖可見，當(dāng)壓力由A點(diǎn)上升至B點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)壓力臺階，這預(yù)示著井筒周圍的巖石開始起裂。此時(shí)，目的層段的容積稍有增大，但推進(jìn)劑在較高的環(huán)境溫度和壓力下具有較高的燃速，因而壓力自B點(diǎn)稍有下降后，又迅速上升至C點(diǎn)，達(dá)到峰值壓力，主要走向上的徑向垂直裂縫形成并向地層中快速延伸。

達(dá)到峰值壓力后，發(fā)生器產(chǎn)生的大量燃?xì)饫^續(xù)釋放，當(dāng)高速進(jìn)入裂縫的燃?xì)庠诳p內(nèi)形成的壓力超過裂縫的延伸壓力時(shí)，裂縫得以延伸，井筒中的壓力不斷下降，至D點(diǎn)時(shí)，井筒壓力與地層壓力逐漸趨于平衡，裂縫的延伸終止。

裂縫形成后，由于徑向垂直裂縫的隨機(jī)性，不在垂直于最小主應(yīng)力方向，剪切應(yīng)力的作用使縫面產(chǎn)生錯動或位移，因而裂縫不能完全閉合。另外，破碎下來的巖屑可成為天然的支撐劑。

三、高能氣體壓裂關(guān)鍵因素分析

1.射孔參數(shù)：射孔密度越大，峰值壓力越低，相同孔密條件下，孔徑越大，峰值壓力越小。

2.用藥參數(shù)：高能氣體壓裂規(guī)模設(shè)計(jì)的原則是在不破壞油氣井的前提下，盡可能增加用藥量以擴(kuò)大改造規(guī)模�？酌茉黾�，單位層厚的用藥量也進(jìn)一步增加。10mm射孔，單孔用藥量0.4kg，對16mm射孔，單孔用藥量可高達(dá)0.5kg。

3.壓井方式及參數(shù)：合適的壓井液高度應(yīng)選擇在500~1500米，尤以1000米為佳。

四、適用范圍

1.天然裂縫發(fā)育的地層：壓裂后產(chǎn)生的徑向裂縫溝通天然裂縫。

2.堅(jiān)硬、致密的油氣層：這樣的地層脆性大，易于壓開。

3.污染或堵塞嚴(yán)重的油氣層：徑向裂縫和高溫清除近井帶的瀝青質(zhì)、臘質(zhì)和其它機(jī)械雜質(zhì)的堵塞。

4.水敏、酸敏及碳酸鹽巖油氣層。

5.經(jīng)多次水力壓裂長期關(guān)閉的“報(bào)廢井”恢復(fù)產(chǎn)能。6.與其它增產(chǎn)措施如酸化、水力壓裂聯(lián)合使用。

五、選井選層

1.勘探井

(1)泥漿、水泥等污染嚴(yán)重、顯示好、但射孔后出油氣差或根本不出油的井。(2)原始地層物性差、但取芯見到天然微裂縫的井。

(3)油氣層水敏或酸敏性礦物含量較高、酸化及壓裂不理想的井。(4)破裂壓力高的井，高能氣體壓裂后可以降低地層的破裂壓力。(5)地質(zhì)顯示好、但出油差、雖經(jīng)水力壓裂但仍達(dá)不到工業(yè)油氣流的井。2.生產(chǎn)井或老油井

(1)油層壓力較高、供油能力充足、但產(chǎn)量突降的油井。(2)增產(chǎn)措施后產(chǎn)量遞減快、而地層壓力仍然較高的油井。

(3)經(jīng)多次增產(chǎn)處理產(chǎn)量仍然很低、但仍有一定地層壓力的老油井。

說明：以上知識來源于92年以前的資料，僅供參考。

井下酸化：陳月飛

1999．4．14

擴(kuò)展閱讀：白260-26井長6層兩段高能氣體壓裂設(shè)計(jì)1

受控

構(gòu)造：伊陜斜坡白豹隆起

井別：油田產(chǎn)能建設(shè)井（注水井）井型：定向井

白260-26井長63層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)

（項(xiàng)目組要提供油層套管節(jié)箍及短套管數(shù)據(jù)方能施工）

中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司超低滲透油藏第二項(xiàng)目部

西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司

中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第2頁共7頁

設(shè)計(jì)單位：西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司

設(shè)計(jì)人：楊洪志

設(shè)計(jì)日期:201*.09.29

乙方審核意見：同意按設(shè)計(jì)施工。

乙方審核人：李惠文

審核日期：201*.09.29

甲方審批意見：

甲方審批人：審批日期

西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司2201*年9月29日中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第3頁共7頁一、設(shè)計(jì)依據(jù)及目的：

依據(jù)《白260-26井長631層試油地質(zhì)設(shè)計(jì)》；《白260-26井長631層試油工程設(shè)計(jì)》要求，為增強(qiáng)油層近井地帶的滲流能力，對長631層分兩層段進(jìn)行壓裂改造作業(yè)。

二、安全提示：

1、按依據(jù)《白260-26井長631層試油工程設(shè)計(jì)》中的井控、HSE作業(yè)要求做好井控、有毒有害氣體的檢測和防護(hù)工作。

2、高能氣體壓裂彈燃燒時(shí)，在某種條件下可能產(chǎn)生CO等有毒有害氣體，施工時(shí)請按有關(guān)規(guī)定加以預(yù)防。

三、油氣井基本數(shù)據(jù)

1.鉆井基本數(shù)據(jù)

井號補(bǔ)心海拔(m)完井日期白260-261497.13201*-8-315.06405.00地理位置開鉆日期201*-8-21甘肅省華池縣紫坊鄉(xiāng)完鉆日期完鉆井深(m)井底位移(m)中靶半徑(m)201*-8-292335.00723.78615.80完鉆層位水泥塞面(m)最大井斜(°)長7/31.80套補(bǔ)距(m)造斜點(diǎn)(m)有毒有害完井試壓（MPa）套管表層套管油層套管氣油比(m3/t)油層附近接箍位置(m)分級箍位置(m)固井質(zhì)量描述鉆井異常井控風(fēng)險(xiǎn)級別15.00地層壓力預(yù)測（MPa）外徑(mm)壁厚(mm)244.5139.78.947.7216.70未測氣體預(yù)測規(guī)格95/8″51/2″鋼級J55J55下入深度(m)259.12水泥返深(m)地面///115.7短套管位置(m)///無異常二級2．油層基本數(shù)據(jù)

電測資料層位井段（m）泥質(zhì)（m）含量(Ωm)(us/m)(%)電阻時(shí)差厚度含油密度飽和mg/cm度(%)率(md）度(%)3孔隙滲透解釋結(jié)果西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司3201*年9月29日中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長6長63113層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第4頁共7頁2278.3-2293.82293.8-2300.115.56.428.1126.30224.01221.9113.2911.2517.1410.910.230.2151.6348.95//油層差油層四、通洗井、試壓作業(yè)要求

4.1通井洗井試壓

4.1.1.通井

通井規(guī)外徑118mm，長度不小于1500mm，通井實(shí)探人工井底。4.1.2洗井

洗井液配方：清水＋0.5％CF-5C＋0.5％COP-1，洗井液不少于2倍井筒容積，洗井排量≥500L/min，返出洗井液機(jī)械雜質(zhì)含量小于0.2%。4.1.3試壓

套管試壓20MPa，30分鐘壓力下降小于0.5MPa為合格，并再次實(shí)探人工井底。

4.2射孔

4.2.1射孔方式：電纜輸送復(fù)合射孔。4.2.2射孔液

射孔液配方：清水＋0.5％CF-5C＋0.5％COP-1；液面至井口。

五、射孔參數(shù)

層位長631油層井段(m)2278.3-2293.82293.8-2300.1厚度(m)15.56.4射孔井段(m)2279.0-2287.02290.0-2296.0厚度(m)8.06.0槍型102102彈型127127孔密(孔/m)1616孔數(shù)(個)12896六、措施層位

層位長631射孔井段(m)措施方式爆燃壓裂爆燃壓裂傳輸方式電纜傳輸電纜傳輸備注彈中心位：2279.0m彈中心位：2289.0m2279.0-2287.0m2290.0-2296.0m七、施工段高能氣體壓裂裝置設(shè)計(jì)

高能氣體壓裂彈組合：

為取得好的儲層的改造效果特選用西安航天化學(xué)動力廠生產(chǎn)的YL系列低溫高產(chǎn)氣量雙基藥固體推進(jìn)劑高效壓裂裝置進(jìn)行施工，該裝置的燃燒升壓時(shí)間短，燃燒持續(xù)時(shí)間長，其產(chǎn)生的能量高（爆熱1300cal/g）。故該井選用YL-A型，φ84的壓裂彈，設(shè)計(jì)用多級脈沖作業(yè)

1、長631層下段：2290.0-2296.0米

西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司4201*年9月29日中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長6型號YL-AYL-A規(guī)格mm8484燃速(mm/s)55每節(jié)重kg510每節(jié)長度mm52091013層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第5頁共7頁耐溫℃(48h)170170耐壓使用級數(shù)23MPa5050①壓裂彈組裝總體規(guī)格：4.0m；40②處理井段：2290.0-2296.0米井段③壓裂彈下入深度（彈體頂部）：2286.0±0.5m（彈體中心位2289.00米）④設(shè)計(jì)峰值壓力：50Mpa

2、長631層上段：2279.0-2287.0米

型號YL-AYL-A規(guī)格mm8484燃速(mm/s)55每節(jié)重kg510每節(jié)長度mm520910耐溫℃(48h)170170耐壓使用級數(shù)33MPa5050①壓裂彈組裝總體規(guī)格：4.5m；45②處理井段：2279.0-2287.0米井段③壓裂彈下入深度（彈體頂部）：2276.7±0.5m（彈體中心位2279.00米）④設(shè)計(jì)峰值壓力：50Mpa

八、施工準(zhǔn)備工作：

（一）、高能氣體壓裂施工準(zhǔn)備

1、準(zhǔn)備好合格的壓裂彈體配齊有關(guān)的配件及工具。2、按設(shè)計(jì)要求裝配好壓裂彈.3、準(zhǔn)備與傳輸電纜連連接組裝好的壓裂裝置對該井進(jìn)行壓裂作業(yè)。4、準(zhǔn)備好斷繩器并擺放在井口。5、根據(jù)現(xiàn)場情況合理擺放電纜車，安裝天地滑車。

（二）試油隊(duì)準(zhǔn)備

1、2、3、4、5、6、

井場有完好的應(yīng)急交通車輛。

按標(biāo)準(zhǔn)配備防CO、H2S等有害氣體的防毒面具、正壓呼吸器和便攜式CO、H2S等有害氣體檢測儀器。

井場應(yīng)備1.5倍井容以上的壓井液。通井至人工井底進(jìn)行徹底洗井，起鉆井筒必須灌滿壓井液

試油隊(duì)負(fù)責(zé)安裝、拆卸適合電纜傳輸高能氣體壓裂施工要求的電纜防噴器（電纜直徑為5.6mm）。

試油隊(duì)由專人在井口進(jìn)行有毒有害氣體檢測，并在施工全過程坐崗觀察。

試油隊(duì)提供施工隊(duì)現(xiàn)場施工需要的數(shù)據(jù)，并全程配合施工隊(duì)作業(yè)。

九、施工步驟

西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司5201*年9月29日

中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長61、

13層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第6頁共7頁2、

3、

井口裝好井控裝置，起出井內(nèi)全部鉆具及工具，下入φ118mm通井規(guī)通井至人工底，徹底進(jìn)行沖砂洗井要求進(jìn)出水質(zhì)達(dá)到一致,起出全部鉆具,井筒灌滿壓井液。

作業(yè)前應(yīng)以聲幅曲線資料為準(zhǔn)對套管接箍及短套管進(jìn)行磁定位校深。壓裂作業(yè)由下向上進(jìn)行作業(yè)。按設(shè)計(jì)要求將組裝好的高能氣體壓裂裝置。按設(shè)計(jì)要求將高能氣體壓裂裝置，先對長631層下段:2253.0-2255.0米射孔段進(jìn)行高能氣體壓裂作業(yè)，壓裂裝置下入到規(guī)定深度：2286.0±0.5m（彈體頂部）位置對該段進(jìn)行施工；再對長631層上段:2279.0-2287.0m射孔段進(jìn)行高能氣體壓裂作業(yè)，壓裂裝置下入到規(guī)定深度：2276.7±0.5m（彈體頂部）位置對該段進(jìn)行施工；作業(yè)啟動前必須向井內(nèi)灌滿壓井液,液面按設(shè)計(jì)要求至井口。在作業(yè)深度確定與設(shè)計(jì)完全相符無誤時(shí),操作員方可點(diǎn)火。待確定點(diǎn)火無誤,井下高能氣體壓裂裝置確系啟動燃燒后,方可起出傳輸電纜對下層進(jìn)行施工。

十、安全注意事項(xiàng)

1.施工隊(duì)伍嚴(yán)格按照Q/SL0217－89《石油射孔技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行施工，施工人員必

須持證上崗，嚴(yán)格遵守施工現(xiàn)場各項(xiàng)規(guī)章制度。

2.工作人員要戴好勞保用品，非工作人員不得進(jìn)入現(xiàn)場。

3.該井井底位移達(dá)到723.786米，井斜達(dá)到31.80度,故下入時(shí)要注意下入速度，

發(fā)現(xiàn)遇阻要輕提慢放,活動正常后方可繼續(xù)下入。起下電纜的速度應(yīng)控制在3000米/小時(shí)以內(nèi)，嚴(yán)禁猛起猛放，現(xiàn)場施工要有專人操作、指揮。

4.施工現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙，距壓裂器材30米內(nèi)嚴(yán)禁明火，組裝壓裂彈時(shí)，無關(guān)人員不

得靠近。

5.施工現(xiàn)場應(yīng)配備適量的消防器材。

6.井口連接電纜線與點(diǎn)火線時(shí)，電纜儀器車上必須切斷電源，使電線短路，并由

專人監(jiān)護(hù)短路端。

7.高能氣體壓裂裝置點(diǎn)火時(shí)其余人員要撤離井口30米以外的上風(fēng)地帶。8.壓裂后的其它工序中，試油隊(duì)要進(jìn)行連續(xù)有害氣體監(jiān)測，以防中毒。9.井控工作按《井下作業(yè)井控工作手冊》（試行）的要求執(zhí)行。

1

10.其他問題按《白260-26井長63層試油地質(zhì)設(shè)計(jì)》要求辦理。十一、HSE要求

1、2、

嚴(yán)格執(zhí)行《石油天然氣工業(yè)健康、安全與環(huán)境管理體系》（SY/T6278-1997）要求。

施工現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《壓裂酸化作業(yè)安全規(guī)定》（SY6443-201*），施工中出現(xiàn)的意外情況按QHSE-ZYZDS-CSD《測試試井隊(duì)HSE崗位作業(yè)指導(dǎo)書》應(yīng)急計(jì)劃的要求執(zhí)行。

3、4、5、

西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司6201*年9月29日

施工現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》，現(xiàn)場施工廢液、廢棄物應(yīng)集中封閉處理，不得隨意堆放和外排，以保護(hù)周邊環(huán)境。現(xiàn)場管理按CJX/HC5.5.05-02《HSE現(xiàn)場監(jiān)督管理辦法》的規(guī)定執(zhí)行。防火、防爆、防毒、井控措施必須落實(shí)。中國石油長慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第7頁共7頁長631層兩段高能氣體壓裂施工示意圖套補(bǔ)距：5.06米防噴器電纜電點(diǎn)火器長631射孔段2279.0-2287.0m2290.0-2296.0m彈頂位置:1、2286.0±0.5m彈體中心：2289.00m彈頂位置:2、2276.7±0.5m彈體中心：2279.00m壓裂彈910*6；520*5水泥塞面：m完鉆井深：2335.00m西安寶惠石油科技有限責(zé)任公司7201*年9月29日

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