非常规天然气增产改造技术

非常规天然气增产改造技术非常规天然气增产改造技术前前 言言 中国石油是国际性能源公司，随着勘探开发工作不断深入，中国石油是国际性能源公司，随着勘探开发工作不断深入，低渗透、非常规油气藏所占比例越来越多，增产改造技术的作低渗透、非常规油气藏所占比例越来越多，增产改造技术的作用愈加突出，已经成为稳定并提高单井产量的关键技术用愈加突出，已经成为稳定并提高单井产量的关键技术面对二十一世纪非常规油气藏的快速发展，储量有效动用面对二十一世纪非常规油气藏的快速发展，储量有效动用及开发的难度不断加大，储层改造技术不断面临新的挑战，需及开发的难度不断加大，储层改造技术不断面临新的挑战，需要积极创新理念、加速技术攻关，全力推动油气藏压裂改造技要积极创新理念、加速技术攻关，全力推动油气藏压裂改造技术进步，以满足非常规油气资源勘探开发的需求术进步，以满足非常规油气资源勘探开发的需求汇汇 报报 提提 纲纲一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况三、体积改造技术面临的挑战及未来发展的方向三、体积改造技术面临的挑战及未来发展的方向非常规天然气资源已经成为世界能源接替重要基础n世界非常规天然气资源量世界非常规天然气资源量921921万亿方，其中页岩气万亿方，其中页岩气456456万亿方，煤层气万亿方，煤层气256256万亿方，致密气万亿方，致密气210210万亿方。

不计算水合物的资源量，非常规天然气资源万亿方不计算水合物的资源量，非常规天然气资源量是常规天然气的量是常规天然气的2.22.2倍，非常规天然气已经成为支撑世界能源消费的重倍，非常规天然气已经成为支撑世界能源消费的重要接替资源要接替资源Source:World Energy Outlook 2009:Rogner(1996),Kawata and Fujita(2001),Holditch(2006)n与常规天然气相比，随着工程技术不断进步非常规天然气的储层有效动用下限不断降低，开发难度增加，面临挑战加大n水平井及分段压裂改造已经成为非常规天然气实现有效开发的关键技术n“工厂化”施工成为非常规天然气实现低成本经济有效开发的重要作业模式非常规天然气理念挑战极限，不断促使工程技术进步非常规天然气理念挑战极限，不断促使工程技术进步50S 100mD70 S 20mD80 S 10mD80S末末5mD90S中中1mD（安塞油田）（安塞油田）0.5mD（姬塬油田）（姬塬油田）目前目前0.3mD（华庆油田）（华庆油田）0.1md(致密气致密气)、nd(页岩气页岩气)美国美国致密油（致密油（Bakken 致密油层，致密油层，0.01md或更低）或更低）渗透率标准变化大趋势渗透率标准变化大趋势修改自修改自:2007 NPC Global Oil&Gas Study,Unconventional Gas Topic Paper#29非常规天然气开发，美国走在世界的前列非常规天然气开发，美国走在世界的前列u6060年代，致密气地质理论认识获得突破，圣胡安盆地致密气田有效开发；年代，致密气地质理论认识获得突破，圣胡安盆地致密气田有效开发；u8080年年代代，政政府府出出台台能能源源意意外外获获利利法法促促使使非非常常规规天天然然气气工工业业迅迅猛猛发发展展，致致密密气产量快速增长，煤层气开发规模展开；气产量快速增长，煤层气开发规模展开；u9090年代，随着增产改造技术进步，煤层气进入快速发展时期；年代，随着增产改造技术进步，煤层气进入快速发展时期；u20072007年，水平井大面积应用，分段压裂技术突破，促使页岩气产量快速增长。

年，水平井大面积应用，分段压裂技术突破，促使页岩气产量快速增长u20102010年，年，页岩气产量达到页岩气产量达到13781378亿，占到美国总产量的亿，占到美国总产量的23%23%增产改造技术的进步，推动了非常规天然气快速发展n中中国国天天然然气气资资源源量量5656万万亿亿方方，非非常常规规天天然然气气资资源源总总量量超超过过150150万万亿亿方方，是是常常规规天天然然气气资资源源量量的的3 3倍倍，非非常常规规天天然然气气是是未未来来天天然然气气勘勘探探开发重要接替能源开发重要接替能源中国非常规天然气资源丰富，开发潜力巨大中国非常规天然气资源丰富，开发潜力巨大中国非常规天然气资源中国常规天然气资源（2009）n中中国国天天然然气气产产量量由由19981998年年的的223223亿亿方方增增至至20102010年年的的944.8944.8亿亿方方（据国家能源局），年均增长（据国家能源局），年均增长12%12%；262303327341410500594694775830中国天然气产量快速增长，上升势头强劲中国天然气产量快速增长，上升势头强劲n中中石石油油的的重重大大勘勘探探发发现现大大多多与与储储层层改改造造密密切切相相关关，近近年年新新增增天天然然气气储储量绝大多数为低渗致密气，储层改造技术促进了储量高峰增长量绝大多数为低渗致密气，储层改造技术促进了储量高峰增长n近近三三年年新新开开发发气气田田以以低低渗渗致致密密气气为为主主，年年动动用用储储量量98.798.7为为低低渗渗致致密密气，得益于储层改造技术的规模应用气，得益于储层改造技术的规模应用储层改造技术的地位逐渐提升，重要性日益凸显储层改造技术的地位逐渐提升，重要性日益凸显低渗透产量占总产量的比例低渗透产量占总产量的比例新增低渗天然气储量所占比例新增低渗天然气储量所占比例储层改造技术已成为中国石油低渗透油气田提高单井产量的主体技术储层改造技术已成为中国石油低渗透油气田提高单井产量的主体技术n双封单压分段压裂技术（双封单压分段压裂技术（1515段）段）n滑套封隔器分段压裂技术（滑套封隔器分段压裂技术（6 6段）段）n水力喷射分段压裂技术（水力喷射分段压裂技术（1313段）段）n裸眼封隔器分段改造技术（裸眼封隔器分段改造技术（1313段）段）n2007-20102007-2010年年水水平平井井改改造造现现场场试试验验572572口口井井，压压后后稳稳定定产产量量6.56.5吨吨，是是直直井井的的3.93.9倍。

缩小了国内外技术差距缩小了国内外技术差距中中石石油油十十一一五五期期间间经经过过攻攻关关，初初步步形形成成四四套套主主体体技技术术，同同时时引引进进了了国国外外裸裸眼眼封封隔隔器器分分段段改改造造技技术术、快快速速可可钻钻式式桥桥塞塞分分段段压压裂裂技技术术，促促进进了了国国内内水平井改造技术和工具的发展水平井改造技术和工具的发展自主研发水平井压裂技术，提升了中石油的核心竞争力自主研发水平井压裂技术，提升了中石油的核心竞争力l根根据据世世界界发发展展动动向向与与中中国国非非常常规规气气藏藏的的开开发发实实际际状状况况，制制定定了了中中国国致致密密气标准，为储层改造技术未来发展指明了方向气标准，为储层改造技术未来发展指明了方向l多层直井分层压裂、长井段水平井分段压裂成为提高产量的关键技术多层直井分层压裂、长井段水平井分段压裂成为提高产量的关键技术形成了形成了中国致密气标准，储层改造的观念发生了转变中国致密气标准，储层改造的观念发生了转变引自Stephen AHolditch，SPE 1033560.1mD以下的砂岩储层，渗透率应力敏感性极强，地层条件渗透率比大气压下渗透率小一个数量级l致致密密气气的的定定义义：致致密密气气藏藏是是指指在在地地层层条条件件下下基基质质渗渗透透率率小小于于0.1mD0.1mD，需需采采取取水水力力压压裂裂或或水水平平井井等等增增产产工工艺艺措措施施才才能规模有效开发的天然气藏能规模有效开发的天然气藏l致密气的内涵：致密气的内涵：n渗透率低：渗透率低：苏里格、须家河：覆压渗透率小于苏里格、须家河：覆压渗透率小于0.1mD0.1mD的样品的样品比例占比例占80809292n天然裂缝影响显著：发育的天然裂缝可以改善储层渗流条件天然裂缝影响显著：发育的天然裂缝可以改善储层渗流条件（“甜点甜点”），影响改造效果），影响改造效果n井控范围有限，井控储量小井控范围有限，井控储量小：加密井网、井间接替是主要开：加密井网、井间接替是主要开发模式发模式50S 100mD70 S 20mD80 S 10mD80S末末5mD90S中中1mD（安塞油田）（安塞油田）0.5mD（姬塬油田）（姬塬油田）目前目前0.3mD（华庆油田）、（华庆油田）、0.1md(致密致密气气)、nd(页岩气页岩气)美国美国致密油（致密油（Bakken，0.01md或更低）或更低）渗透率标准变化大趋势渗透率标准变化大趋势n已已开开发发油油气气田田从从低低渗渗透透油油藏藏逐逐渐渐向向特特低低渗渗透透拓拓展展，并并已已发发展展到到苏苏里里格格等等致致密密气气藏藏，有有效效动动用用下下限限不不断断降降低低，压压裂裂增增产产改改造造技技术术不不断断创创新新理理念，在其中发挥了致关重要的作用。

念，在其中发挥了致关重要的作用长庆油田近年开发的油田渗透率变化图长庆油田近年开发的油田渗透率变化图（九）（九）动用储量品质越来越差，储层改造技术不断创新理念动用储量品质越来越差，储层改造技术不断创新理念汇汇 报报 提提 纲纲一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况三、体积改造技术面临的挑战及未来发展的方向三、体积改造技术面临的挑战及未来发展的方向n非常规天然气以致密气、煤层气、页岩气为主体气藏，储层特点鲜明非常规天然气以致密气、煤层气、页岩气为主体气藏，储层特点鲜明致致密密气气气源外部运移气源外部运移游离气为主游离气为主孔隙度孔隙度3-15%3-15%渗透率渗透率0.1md0.1md天然裂缝相对较低天然裂缝相对较低自生自储自生自储游离气游离气+吸附气吸附气孔隙度孔隙度0.5-12%0.5-12%基质渗透率基质渗透率0.0001md0.0001md天然裂缝发育天然裂缝发育含气量含气量1m1m3 3/t/t页页岩岩气气煤煤层层气气天然割理裂隙发育天然割理裂隙发育吸附气为主吸附气为主孔隙度孔隙度3-6%3-6%渗透率以裂缝为主渗透率以裂缝为主含气量含气量4m4m3 3/t/t非常规天然气具有不同特征，技术需求各有不同非常规天然气具有不同特征，技术需求各有不同页岩气的流动能力等于水泥页岩气的流动能力等于水泥引自：引自：Peter Richter 2010.11Peter Richter 2010.11n以储层改造为目的，非常规天然气的储层各具特色以储层改造为目的，非常规天然气的储层各具特色u致密气：致密气：砂岩为主，天然裂缝相对低，岩石硬，平面分流河道展布，纵向多层砂岩为主，天然裂缝相对低，岩石硬，平面分流河道展布，纵向多层u煤层气：煤层气：煤岩，天然割理裂隙发育，岩石软，塑性强，厚度较薄，部分区域有煤岩，天然割理裂隙发育，岩石软，塑性强，厚度较薄，部分区域有多薄层特征多薄层特征u页岩气页岩气：岩性复杂、天然裂缝及层理发育，岩石硬（部分区域塑性强），储层岩性复杂、天然裂缝及层理发育，岩石硬（部分区域塑性强），储层厚度大厚度大非常规天然气储层改造主体技术初步形成非常规天然气储层改造主体技术初步形成n三类气藏主体压裂技术各不相同三类气藏主体压裂技术各不相同u致密气多层直井以封隔器不动管柱分压和连续油管分压技术为主致密气多层直井以封隔器不动管柱分压和连续油管分压技术为主 水平井以长水平段分段压裂为主水平井以长水平段分段压裂为主u煤层气以滑溜水适度规模压裂技术为主煤层气以滑溜水适度规模压裂技术为主u页岩气以水平井分段多簇压裂技术为主，主要特色是滑溜水、大规模页岩气以水平井分段多簇压裂技术为主，主要特色是滑溜水、大规模苏里格压裂技术发展历程是气藏改造技术发展的缩影苏里格压裂技术发展历程是气藏改造技术发展的缩影n2001-20022001-2002年前，各种技术试验探索阶段年前，各种技术试验探索阶段u试验小规模、大型压裂，试验小规模、大型压裂，COCO2 2泡沫压裂，效果不理想泡沫压裂，效果不理想u试验填砂分层（试验填砂分层（2 2层）、常规投球分压层）、常规投球分压n2003-20052003-2005年，列重大专项进行技术攻关与试验，形成适度规模压裂技术，初见成效阶段年，列重大专项进行技术攻关与试验，形成适度规模压裂技术，初见成效阶段u优化施工参数与规模，形成适度规模压裂技术，加砂优化施工参数与规模，形成适度规模压裂技术，加砂30-50m30-50m3 3,有效率达到有效率达到64%64%u试验可捞式桥塞、不动管柱分层压裂（试验可捞式桥塞、不动管柱分层压裂（3 3层）层）n2006-20102006-2010年，分层压裂规模化应用与水平井试验年，分层压裂规模化应用与水平井试验u不动管柱分层压裂技术（不动管柱分层压裂技术（3-43-4层），超过层），超过20002000口井口井u形成形成4 4套水平井分段压裂工具与技术（套水平井分段压裂工具与技术（1010段）段）u引进国外连续油管等分压技术引进国外连续油管等分压技术（苏里格、须家河）（苏里格、须家河）u水平井裸眼封隔器引进试验与研发水平井裸眼封隔器引进试验与研发（苏里格、须家河）（苏里格、须家河）u可回收低分子瓜胶试验应用可回收低分子瓜胶试验应用u羧甲基瓜胶压裂液应用效果显著羧甲基瓜胶压裂液应用效果显著n2010-2010-，制定中国致密气标准，体积改造试验应用，制定中国致密气标准，体积改造试验应用u不动管柱多层压裂，可以实现不动管柱多层压裂，可以实现6 6层压裂层压裂u水平井分段压裂水平井分段压裂1313段段（苏里格、须家河）（苏里格、须家河）中中国国石石油油作作为为一一家家综综合合性性国国际际能能源源公公司司，低低渗渗透透油油气气藏藏压压裂裂改改造造已已形形成成自自己己特特色色技技术术，为为公公司司低低渗渗透透油油气气田田有有效效开开发发发发挥挥了了重重要要作作用用。

近近几几年年，勘勘探探与与生生产产公公司司按按照照集集团团公公司司转转变变发发展展方方式式的的整整体体部部署署，组组织织开开展展了了一一系系列列重重大大技技术术攻攻关关试试验验，形形成成了了多多套套自自主主研研发发的的配配套套技技术术，其其中中水水平平井井分分段段压压裂裂形形成成的的四四套套主主体体技技术术2006-20102006-2010年年现现场场试试验验应应用用570570多多口口井井，今今年年1-71-7月月扩扩大大应应用用规规模模，现现场场应应用用223223口口，充充分分展展示示了了其其技技术术的先进性和实用性，已部分应用于致密气藏的先进性和实用性，已部分应用于致密气藏致密气藏储层特征明显，对压裂改造技术需求明确致密气藏储层特征明显，对压裂改造技术需求明确n双封单压分段压裂技术（15段）n滑套封隔器分段压裂技术（6段）n水力喷射分段压裂技术（13段）n裸眼封隔器分段改造技术（13段）n直井大型压裂单层加砂直井大型压裂单层加砂（258方）n水平井分段压裂全井加砂（1048方）n封隔器不动管柱分层压裂技术（6层）XH1 G38 G35 GX361.1.大面积分布砂岩：大面积分布砂岩：大型水力压裂技术大型水力压裂技术n关键条件关键条件u适用于气测渗透率适用于气测渗透率0.1md0.1md，且砂体平面分布稳定的气藏，且砂体平面分布稳定的气藏u压裂形成的人工裂缝与有效砂体展布方向一致压裂形成的人工裂缝与有效砂体展布方向一致n关键技术关键技术u低伤害、耐温流变性好，能满足长时间施工携砂的低伤害、耐温流变性好，能满足长时间施工携砂的压裂液压裂液u满足大规模施工的压裂液满足大规模施工的压裂液连续混配技术连续混配技术n应用实例：应用实例：须家河，施工效果与产量成典型的正相关，规模大，效果好须家河，施工效果与产量成典型的正相关，规模大，效果好l大型水力压裂：通常指支撑半缝长大于大型水力压裂：通常指支撑半缝长大于300m300m，加砂规模达到，加砂规模达到100m100m3 3以上的压裂以上的压裂nGX36累产超过累产超过1.4亿方亿方nG38累产近累产近0.15亿方亿方封隔器封隔器+投球滑套分层压裂技术投球滑套分层压裂技术l技术特点技术特点n投球打开滑套自下而上逐层压裂投球打开滑套自下而上逐层压裂n分层压裂，合层排液分层压裂，合层排液l技术水平技术水平n不动管柱分压不动管柱分压3-43-4层层20112011年达到年达到6 6层分压层分压l应用效果应用效果n苏苏里里格格应应用用20002000口口以以上上，须须家家河河应应用用110110口口以以上上，已已成为两个致密气藏的直井分压主体技术成为两个致密气藏的直井分压主体技术n塔塔里里木木超超深深井井得得到到成成功功应应用用，最最大大深深度度：6969m ，4 4层分压（层分压（KS202KS202）2.2.长井段多薄层砂岩长井段多薄层砂岩：提高小层动用程度的分层压裂技术：提高小层动用程度的分层压裂技术l不同气藏的长井段多薄层储层差异较大，分压技术适应性各不相同不同气藏的长井段多薄层储层差异较大，分压技术适应性各不相同l影响分压技术选择主要因素有小层数、小层厚度、小层间跨度、纵向应力剖面等影响分压技术选择主要因素有小层数、小层厚度、小层间跨度、纵向应力剖面等l目前有目前有2 2项分层压裂主体技术和项分层压裂主体技术和1 1项独创技术项独创技术分分压压4层层管管柱柱l典型井：典型井：T2T2井井n储层特点储层特点u跨度大跨度大(198m)(198m)u小层多小层多(6(6层层)n技术方法技术方法u不动管柱封隔器一次分压不动管柱封隔器一次分压6 6层层n规模与效果规模与效果u累计加砂累计加砂105.5m105.5m3 3（20.5/18.5/21.5/14.5/30.5m20.5/18.5/21.5/14.5/30.5m3 3）u无阻流量无阻流量15.631015.63104 4m m3 3/d/dn技术突破及意义技术突破及意义u施工时间缩短：施工时间缩短：分压分压6 6层施工时间层施工时间7.87.8小时小时u层数逐渐增多层数逐渐增多：从去年的：从去年的4 4层发展到层发展到6 6层层u分压层数越多，效果越好分压层数越多，效果越好桃桃2-10-30C22-10-30C2山山2 2、盒、盒8 8层压裂施工曲线层压裂施工曲线层层位位射孔井段（射孔井段（m）13477.0-3479.03509.6-3513.123409.0-3412.033390.0-3392.043347.5-3350.553329.0-3332.063315.0-3318.0桃桃2-10-30C22-10-30C2马五层酸压施工曲线马五层酸压施工曲线T2井某层酸压施工曲线井某层酸压施工曲线T2井某井某2层加砂压裂施工曲线层加砂压裂施工曲线砂塞封堵底部单封n适用范围适用范围u多薄层致密气藏及煤层气藏多薄层致密气藏及煤层气藏u直井、斜井，水平井直井、斜井，水平井n适用条件适用条件u实际垂深：实际垂深：3100m3100mu井底温度：井底温度：140 140 u套管套管/衬管尺寸：衬管尺寸：4 41/21/2或或5 51/21/2u连续油管尺寸：连续油管尺寸：1-3/8 1-3/8 2-3/8 2-3/8 n底部封隔技术类型底部封隔技术类型u砂塞、封隔器单封砂塞、封隔器单封n一天施工一天施工4 4层层“连续油管连续油管+水力喷砂射孔水力喷砂射孔+环空加砂环空加砂”压裂技术压裂技术引自：引自：HALLIBURTON.2009l在四川和长庆现场应用在四川和长庆现场应用1212井井7474层，最大分压层，最大分压8 8层层uT3T3井井改改造造层层段段3218-3417m3218-3417m，分分压压8 8层层，液液量量13001300方方，支支撑撑剂剂142142方方，压压后后测试日产气测试日产气6.166.16万方。

万方uHX2HX2，分分6 6层层压压裂裂，液液量量1735.441735.44方方,支支撑撑剂剂157.36157.36方方，压压后后测测试试日日产产气气2424万方T3井测井曲线井测井曲线T3井施工曲线井施工曲线图为借用图为借用井深：井深：Z39Z39井，井，2917.3-2920.1(2917.3-2920.1(山山1)1)；井温：井温：8585技术：技术：低浓度瓜胶压裂液，低浓度瓜胶压裂液，“两小一高两小一高”模式（小排模式（小排量、小砂量，高砂比）量、小砂量，高砂比）施工施工:施工排量施工排量2.0m2.0m3 3/min/min，施工压力，施工压力38.5MPa38.5MPa 砂量砂量14.414.4m3，平均砂液比，平均砂液比29.8%29.8%入井液体入井液体115.6115.6方，排液方，排液98h98h，返排率，返排率93.593.5效果：效果：井口产量为井口产量为1.0249101.0249104 4m m3 3/d/d（山（山1 1）n适适度度规规模模压压裂裂技技术术的的形形成成源源于于苏苏里里格格气气田田：压压裂裂人人工工裂裂缝缝多多与与砂砂体体有有利利展展布布方向垂直，压裂规模太大，会使裂缝穿出有效砂体，影响改造效果。

方向垂直，压裂规模太大，会使裂缝穿出有效砂体，影响改造效果n适适度度规规模模压压裂裂技技术术是是苏苏里里格格气气田田发发展展过过程程中中的的一一个个过过渡渡性性认认识识和和适适应应性性技技术术，为早期苏里格实现储量动用，有效建产起到了重要的作用为早期苏里格实现储量动用，有效建产起到了重要的作用n它是开启苏里格直井分压和水平井分段改造技术研发与应用的重要基础它是开启苏里格直井分压和水平井分段改造技术研发与应用的重要基础3.3.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：适度规模压裂技术适度规模压裂技术缝长沿砂体展布缝长沿砂体展布走向，有利大型走向，有利大型压裂压裂不利，缝长不利，缝长受限受限规模过大，缝长穿透规模过大，缝长穿透有利砂体有利砂体n水水平平井井井井眼眼轨轨迹迹沿沿砂砂体体展展布布方方向向设设计计，水水平平段段穿穿透透有有效效砂砂体体最最大大，分分段段压压裂形成多个横截缝，可以有效切割砂体，打碎地层，实现体积改造裂形成多个横截缝，可以有效切割砂体，打碎地层，实现体积改造n每段规模适度控制，避免裂缝穿越砂体每段规模适度控制，避免裂缝穿越砂体苏里格，能够从直井适度规模压裂发展到水平井分段压裂，砂体展布、地应苏里格，能够从直井适度规模压裂发展到水平井分段压裂，砂体展布、地应力方向为其创造了条件，分段压裂技术的进步使其成为可能。

力方向为其创造了条件，分段压裂技术的进步使其成为可能4.4.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术“水力喷射水力喷射+多级滑套多级滑套”不动管柱分压技术不动管柱分压技术“水力喷砂水力喷砂+液体胶塞液体胶塞”分压技术分压技术“水力喷砂水力喷砂+小直径封隔器小直径封隔器”分压技术分压技术水力喷射双喷射器分段多簇压裂技术水力喷射双喷射器分段多簇压裂技术中中石石油油自自主主研研发发的的“水水力力喷喷射射分分段段压压裂裂技技术术”已已在在苏苏里里格格大大面面积积应应用用，并并发发展展完完善善了了4 4项配套技术项配套技术分流河道及水平井分段压裂示意图分流河道及水平井分段压裂示意图水力喷射分段压裂技术水力喷射分段压裂技术n技术关键点技术关键点u不受完井方式限制不受完井方式限制（固井或者裸眼均可）（固井或者裸眼均可）u不需要单独射孔作业不需要单独射孔作业u实现射孔和加砂压裂一体化实现射孔和加砂压裂一体化n典型参数指标典型参数指标u单趟管柱压裂单趟管柱压裂3-43-4段，段，最大最大1313段段u单段加砂量单段加砂量40m40m3 3拖动管柱水力喷砂压裂示意图拖动管柱水力喷砂压裂示意图4.4.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术n最大特色是管柱作业方式可选最大特色是管柱作业方式可选u拖动管柱压裂（拖动管柱压裂（油藏应用快捷简便）油藏应用快捷简便）u不动管柱压裂不动管柱压裂（降低气井压裂施工风险）（降低气井压裂施工风险）l典型实例典型实例nS-1HS-1H井井n井深井深5683m,5683m,水平段长水平段长2012m2012mn分分1010段段压裂压裂n加砂加砂230m230m3 3，用液，用液2650.3m2650.3m3 3n压后井口产量压后井口产量141014104 4m m3 3/d/dn无阻流量无阻流量10210102104 4m m3 3/d/dn不不动动管管柱柱分分压压特特点点：用用多多级级喷喷射射器器与与配配套套工工具具组组合合，通通过控制实现逐段射孔，逐段压裂过控制实现逐段射孔，逐段压裂水力喷射分段压裂技术水力喷射分段压裂技术4.4.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术n截截止止到到20112011年年7 7月月底底，苏苏里里格格施施工工超超过过4040口口井井，压压裂裂段段数数由由初初期期的的3-53-5段段增增加加到到8-108-10段段，最最高高1313段段。

最最高高试试气气无无阻阻流流量量11310113104 4m m3 3，平均产量是直井的平均产量是直井的4 4倍倍裸眼封隔器分段改造技术裸眼封隔器分段改造技术n技术特点和指标技术特点和指标不动管柱，投直径不同的球打开滑套不动管柱，投直径不同的球打开滑套适应井眼：适应井眼：66裸眼完井裸眼完井适应井深：适应井深：6000m6000m适应温度：适应温度：170170工作压差：工作压差：70MPa70MPa分段级数：分段级数：1313段段n在在引引进进外外国国工工具具的的同同时时，积积极极消消化化、吸吸收收再再创创新新，研研发发形形成成了了中中石石油油的的裸裸眼眼封封隔隔器器及及配配套套工工具具，并并投投入入现现场场试试验验应应用用，截截止止到到20112011年年8 8月月底底，苏苏里里格格实实施施了了3030口口井井201201段段水水平平井井分分段段压压裂裂水水平平段段最最长长1725m,1725m,最最多多1313段段，单单井井试试气气无无阻阻流流量量125.110125.1104 4m m3 3/d/d须须家家河河、登登娄娄库库等等致致密密气气储储层层也也逐逐渐渐推推广广应应用用4.4.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术n施工排量施工排量3 3/min/min，施工压力，施工压力30-54MPa30-54MPan平均砂比平均砂比22%22%，累计加砂累计加砂406m406m3 3，液量液量4141.7m4141.7m3 3n单段最大加砂单段最大加砂45.5m45.5m3 3，其中，其中9 9段加砂超过段加砂超过40m40m3 3n目前产量目前产量 15.115.1万方万方/日，油压日，油压20.8MPa20.8MPalS-6HS-6H井分压井分压1010段段，水平段长，水平段长1006.5m1006.5m（20102010，国产工具），国产工具）裸眼封隔器分段改造技术裸眼封隔器分段改造技术4.4.分流河道分布砂岩：分流河道分布砂岩：水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术n施工排量施工排量3 3/min/min，施工压力，施工压力23-68MPa23-68MPan平均砂比平均砂比21%21%，累计加砂累计加砂450.8m450.8m3 3，液量液量4462.4m4462.4m3 3n单段最大加砂单段最大加砂45m45m3 3，其中，其中9 9段加砂超过段加砂超过40m40m3 3n测试日产气测试日产气 1010万方万方/日日lS-32HS-32H井分压井分压1111段段，水平段长，水平段长1212.641212.64m m（20112011，国产工具），国产工具）n超低浓度羧甲基瓜胶压裂液超低浓度羧甲基瓜胶压裂液 解解决决了了超超高高温温储储层层用用常常规规瓜瓜胶胶施施工工难难度度大大、对对储储层层伤伤害害严严重重的的技技术术难难题，大幅度降低苏里格压裂瓜胶稠化剂浓度，降低了伤害，效果显著。

题，大幅度降低苏里格压裂瓜胶稠化剂浓度，降低了伤害，效果显著5.5.致密气压裂改造液体技术致密气压裂改造液体技术n羧甲基瓜胶压裂液具有以下特点：羧甲基瓜胶压裂液具有以下特点：u稠稠化化剂剂用用量量低低：比比常常规规瓜瓜胶胶用用量量低低50%50%（外外国国公公司司在在苏苏里里格格施施工工羧甲基瓜胶用量为羧甲基瓜胶用量为0.45%0.45%，我们应用的为，我们应用的为0.25%0.25%）u温温度度范范围围广广：5050180180一一套套体体系系满满足足使使用用（只只做做配配方方的的适适度度调整）调整）u残胶伤害低：残胶伤害低：伤害率比常规瓜胶低伤害率比常规瓜胶低55%55%u摩摩阻阻低低：比比常常规规瓜瓜胶胶低低30%30%40%40%，是是连连续续油油管管及及深深井井压压裂裂有有效效的低摩阻液体的低摩阻液体u高悬砂能力：高悬砂能力：0.22%0.22%用量，加入用量，加入40%40%陶粒，陶粒，9090下下4 4小时不沉降小时不沉降沉降试验沉降试验典型井：典型井：C37井井n施工井段：施工井段：5030-5130m5030-5130mn渗透率：渗透率：0.02100.0210-3-3mm2 2n地层温度：地层温度：173173n压力系数：压力系数：1.651.65n施工排量：施工排量：4.0m4.0m3 3/min/minn加砂：加砂：40 m40 m3 3n先注羧甲基瓜胶，后注羟丙级瓜胶先注羧甲基瓜胶，后注羟丙级瓜胶n施工压力对比：施工压力对比：排排量量4m4m3 3/min/min时时用用羧羧甲甲基基瓜瓜胶胶，施施工工压压力力64.4MPa64.4MPa，换换羟羟丙丙级级瓜瓜胶胶后后压压力力迅迅 速速 上上 升升 到到 80.4MPa80.4MPa，排排 量量 降降 到到3.5m3.5m3 3/min/min，摩阻升高了摩阻升高了16MPa16MPa。

羧甲基瓜胶在超深井的羧甲基瓜胶在超深井的降摩阻效应得到现场验证降摩阻效应得到现场验证羧甲基瓜胶羟丙级瓜胶n优异的降摩阻性能，同浓度下摩阻低优异的降摩阻性能，同浓度下摩阻低n在中石油的在中石油的9 9个油气田试验应用个油气田试验应用7979井次，取得良好效果，大幅度提高了增产有效期井次，取得良好效果，大幅度提高了增产有效期u典典型型参参数数为为：首首次次使使用用井井5224m5224m（SH5SH5井井）、最最高高井井温温183183（SH5SH5井井）、最最大大砂砂量量154m154m3 3 （C37C37井），最大液量井），最大液量1200m1200m3 3 （NP5-98NP5-98），最大井深），最大井深7012m(DB301)7012m(DB301)u苏里格气田应用促使地质评价升级苏里格气田应用促使地质评价升级pSD60SD60井从三类升级到二类，井从三类升级到二类，SD61SD61井、井、SD38SD38井从二类升级到一类井从二类升级到一类u长期效果更突出：苏里格与周围同类储层的邻井比较，无阻流量提高长期效果更突出：苏里格与周围同类储层的邻井比较，无阻流量提高40%40%p苏里格东区平均日产量：苏里格东区平均日产量：7000-8000m7000-8000m3 3/d/dpSD60SD60井：井：0909年年1212月投产，目前月投产，目前2.5102.5104 4/d/dpSD61SD61井：井：0909年年1212月投产，目前月投产，目前3.0103.0104 4/d/dCH5井，首次成功应用井，首次成功应用l超低浓度羧甲基瓜胶压裂液体系超低浓度羧甲基瓜胶压裂液体系0.5%0.5%羟丙基导流试验后羟丙基导流试验后0.5%0.5%羧甲基导流试验后羧甲基导流试验后煤煤层层气气天然割理裂隙发育天然割理裂隙发育吸附气为主吸附气为主孔隙度孔隙度3-6%3-6%渗透率以裂缝为主渗透率以裂缝为主含气量含气量4m4m3 3/t/t经冻胶压裂液伤害后的煤粉煤层气的储层特征，决定了其压裂技术取向煤层气的储层特征，决定了其压裂技术取向n储层特点储层特点u双孔隙结构双孔隙结构u杨氏模量低（杨氏模量低（700-9000MPa700-9000MPa）u泊松比高（泊松比高（）u地层软，滤失大地层软，滤失大盆地名称盆地名称深度深度m m厚度厚度m m渗透率渗透率mdmd孔隙度孔隙度%杨氏模量杨氏模量MPaMPa泊松比泊松比含气量含气量m m3 3/t/t黑勇士黑勇士500-1200500-12001.2-7.61.2-7.6 553-63-61000010000 0.2-0.30.2-0.3 10-1710-17圣胡安圣胡安500-1200500-120011-3411-34223-63-610000 10000 0.2-0.30.2-0.3 12.7-2012.7-20沁水沁水260-1300260-13004.1-144.1-14 0.08-120.08-122-52-5700-8000700-80000.22-0.390.22-0.39 5-31.65-31.6n技术思路技术思路u提高导流，降低支撑剂嵌入提高导流，降低支撑剂嵌入u提高排量，降低液体滤失影响提高排量，降低液体滤失影响u滑溜水压裂，降低作业成本滑溜水压裂，降低作业成本23个目标区块渗透率分布情况5个区块渗透率小于 0.1md22%7个区块渗透率大于 1md30%11个区块渗透率 0.1-1 md48%70%左右小于左右小于1md n低煤阶低煤阶:洞穴完井技术洞穴完井技术n中煤阶：中煤阶：u滑溜水压裂技术（主体技术）滑溜水压裂技术（主体技术）u冻胶压裂技术冻胶压裂技术u泡沫压裂技术泡沫压裂技术n高煤阶：高煤阶：u定向羽状水平井及水平井开采技术定向羽状水平井及水平井开采技术u注注COCO2 2提高采收率技术提高采收率技术美国、加拿大、澳大利亚美国、加拿大、澳大利亚主主要要以以中中低低煤煤阶阶为为主主，渗渗透透性好（性好（10md10md）中国煤层气具有低渗透、低中国煤层气具有低渗透、低压力、低丰度特征，增产难压力、低丰度特征，增产难度远大于外国度远大于外国n滑溜水压裂技术特点u低成本u排量（4-8m3/min）u液量(单层200-500m3)u砂量（单层20-50m3）u砂比（10-20%）页岩气有效开发刚刚起步，主体技术亟待攻关页岩气有效开发刚刚起步，主体技术亟待攻关自生自储自生自储游离气游离气+吸附气吸附气孔隙度孔隙度0.5-12%0.5-12%基质渗透率基质渗透率0.0001md0.0001md天然裂缝发育天然裂缝发育含气量含气量1m1m3 3/t/t页页岩岩气气nTOCTOC：2%2%n含气量：含气量：0.4m0.4m3 3/t/tnRoRo：1.01.03.03.0n矿物组分：矿物组分：SiSi30%30%n岩石力学：岩石力学：E E24000,24000,0.250.25n物性：物性：KeKe100nd100nd、4%4%、Sw45%Sw45%n埋藏深度：埋藏深度：4500m4500m(35003500为主为主)n厚度：厚度：30m(30m(低低TOC)TOC)n储量储量甜点区？甜点区？好页岩气储层关键参数指标好页岩气储层关键参数指标页岩气储层特征页岩气储层特征矿物组分对比图矿物组分对比图n北北美美页页岩岩气气改改造造大大量量实实践践表表明明，页页岩岩具具有有显显著著的的非非均均质质性性，不不同同区区域域的的改改造技术不尽相同造技术不尽相同,但有一点相同但有一点相同,即即:”长水平井长水平井+分段多簇压裂改造分段多簇压裂改造”此页岩非彼页岩，储层改造技术各不相同此页岩非彼页岩，储层改造技术各不相同页岩页岩储层储层远东盆地远东盆地Barnett 阿巴拉契亚盆地阿巴拉契亚盆地Devonian密歇根盆地密歇根盆地Antrim圣胡安盆地圣胡安盆地Lewis阿肯色州阿肯色州Fayetteville储层主储层主要特征要特征脆性断裂、天然裂脆性断裂、天然裂缝发育缝发育低压、低压、水敏储层水敏储层束缚水充填天然裂缝系统，束缚水充填天然裂缝系统，需要先排水需要先排水页岩页岩+细砂岩、低细砂岩、低压、水敏，天然裂压、水敏，天然裂缝发育度相对低缝发育度相对低粘土含量相对低，粘土含量相对低，天然裂缝发育度天然裂缝发育度相对低相对低增产增产措施措施常规压裂液压裂常规压裂液压裂氮气泡沫携砂压裂氮气泡沫携砂压裂70-80%70-80%氮气泡沫压裂液氮气泡沫压裂液COCO2 2加砂压裂加砂压裂70%70%氮气泡沫氮气泡沫大规模水力压裂大规模水力压裂氮气泡沫不携砂压裂氮气泡沫不携砂压裂酸压和高能气体压裂酸压和高能气体压裂氮气泡沫压裂氮气泡沫压裂活性水压裂活性水压裂大型活性水压裂大型活性水压裂干式压裂技术干式压裂技术直井一次改造两层的加砂压直井一次改造两层的加砂压裂，尾追高强度石英砂裂，尾追高强度石英砂氮气泡沫氮气泡沫+线性胶线性胶交联冻胶压裂交联冻胶压裂水平井分段压裂水平井分段压裂液氮连续油管压裂液氮连续油管压裂水平井同步压裂水平井同步压裂清洁压裂液清洁压裂液页岩气有效开发刚刚起步，主体技术亟待攻关页岩气有效开发刚刚起步，主体技术亟待攻关汇汇 报报 提提 纲纲一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位一、非常规气藏现状及储层改造技术的作用地位二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况二、中石油非常规天然气增产改造主体技术概况三、压裂改造技术面临的挑战及未来发展的方向三、压裂改造技术面临的挑战及未来发展的方向l非非常常规规气气藏藏勘勘探探开开发发领领域域向向深深、高高、低低发发展展，如如何何面面对对挑挑战战，积极推动和发展体积改造技术是我们面临的重要任务与责任积极推动和发展体积改造技术是我们面临的重要任务与责任1.储层条件日益复杂，提高单井产量技术不断挑战极限储层条件日益复杂，提高单井产量技术不断挑战极限挑战极限挑战极限u深度越来越深深度越来越深登娄库、巴喀、库车登娄库、巴喀、库车u温度越来越高温度越来越高130180130180u渗透率越来越低渗透率越来越低 0.3mD0.3mD（油）（油）0.1mD(0.1mD(致密气、致密油）致密气、致密油）0.001mD(0.001mD(页岩气）页岩气）2.体积改造技术内涵丰富，是非常规气藏开发的主体技术体积改造技术内涵丰富，是非常规气藏开发的主体技术体积改造技术具有体积改造技术具有广义广义与与狭义狭义的内涵的内涵 n“广义广义”上的体积改造技术上的体积改造技术直井多层压裂技术、水平井多段多簇压裂技术直井多层压裂技术、水平井多段多簇压裂技术u狭义的体积改造技术狭义的体积改造技术以页岩气为代表的打碎储层的压裂技术及实施方法以页岩气为代表的打碎储层的压裂技术及实施方法l体积改造技术的作用可以分为三个层面体积改造技术的作用可以分为三个层面：n大幅度提高单井产量和增产改造有效期是储层改造永恒的主题大幅度提高单井产量和增产改造有效期是储层改造永恒的主题n提高纵向剖面动用率和扩大储层平面泄油面积是直井压裂和水平井改造的目的提高纵向剖面动用率和扩大储层平面泄油面积是直井压裂和水平井改造的目的n降低储层有效动用下限，最大限度提高储层动用率，提高非常规油气藏采收率降低储层有效动用下限，最大限度提高储层动用率，提高非常规油气藏采收率是体积改造技术的全新作用是体积改造技术的全新作用n特别是体积改造技术可以提高非常规油气藏采收率，使得储层改造技术从特别是体积改造技术可以提高非常规油气藏采收率，使得储层改造技术从单纯的增产技术提升到高效开发技术的层面，作用更加强大，重要性更加单纯的增产技术提升到高效开发技术的层面，作用更加强大，重要性更加凸显凸显3.3.创新体积改造理念，赋予压裂技术新的作用与地位创新体积改造理念，赋予压裂技术新的作用与地位l依依据据新新建建立立的的致致密密气气评评价价标标准准，可可降降低低储储层层可可动动用用下下限限，增增加加纵纵向向可可动动用用小小层层数数,提高单井产量，增加可采储量提高单井产量，增加可采储量p通过对苏里格气田通过对苏里格气田3737口井重新解释，共新增气层口井重新解释，共新增气层4545层共计层共计156.2156.2米，解放了大批致密气层米，解放了大批致密气层苏苏1 1井新增解释气层对比图例井新增解释气层对比图例4.4.进一步提高剖面动用程度，降低致密气开发储层下限进一步提高剖面动用程度，降低致密气开发储层下限l进一步提高直井分压层数，水平井开进一步提高直井分压层数，水平井开发中，需开展多分枝井改造技术研究，发中，需开展多分枝井改造技术研究，实现立体式的体积改造实现立体式的体积改造n纵纵向向剖剖面面动动用用按按细细分分层层分分压压理理念念设设计计，可以突破目前对小层分层的限制可以突破目前对小层分层的限制n苏里格分层数越多，增产效果越好苏里格分层数越多，增产效果越好5.攻克长水平段钻井与改造技术瓶颈，进一步增加改造体积攻克长水平段钻井与改造技术瓶颈，进一步增加改造体积改造段数有效储层段长度与采气指数的关系00.511.522.5010002000300040005000改造段数有效储层段长度(m)采气指数(104m3/d.MPa)n水水平平井井延延长长、分分段段压压裂裂段段数数增增多多，产产量量增加增加nEagle Eagle fordford水水平平段段137213722134m2134m，压压裂裂10-2410-24段段(2010.10)(2010.10)nBakkenBakken水水平平段段长长数数百百米米-3960-3960，最最长长水水平平井井段段 6096m6096m，分分段段数数最最大大3737段段，MarcellusMarcellus达达1919段（段（20112011）7 75.35.312122828n苏里格致密气同样具有类似的苏里格致密气同样具有类似的认识认识Source:SBC Analysis，2010n依据地貌条件，进行丛式井布井，进行依据地貌条件，进行丛式井布井，进行 “工厂化工厂化”模式作业，降低成本、模式作业，降低成本、提高效率提高效率u苏里格等：苏里格等：南北向打双水平井（南北向打双水平井（U U型、型、W W型等），实施同步（交叉）压裂型等），实施同步（交叉）压裂u登娄库致密气：登娄库致密气：实施平面水平井区域性实施平面水平井区域性“工厂化工厂化”施工与管理模式施工与管理模式u须家河、威远、长宁等丘陵地地貌：须家河、威远、长宁等丘陵地地貌：采用单一井场丛式井组（或丛式水采用单一井场丛式井组（或丛式水平井），对致密气、页岩气储层实施同步（交叉）压裂、管理平井），对致密气、页岩气储层实施同步（交叉）压裂、管理6.6.优化布井方式，为优化布井方式，为“工厂化工厂化”作业创造条件作业创造条件威威201-H1201-H1井井登娄库组规划部署登娄库组规划部署登娄库组规划部署登娄库组规划部署u双喷射器技术独具中国体积改造技术特色，为致密油气体积改造提供了手段双喷射器技术独具中国体积改造技术特色，为致密油气体积改造提供了手段u利用该工具可以探索利用该工具可以探索致密气储层实现体积改造形成复杂裂缝的可行性致密气储层实现体积改造形成复杂裂缝的可行性u利用该工具可以积极探索试验利用该工具可以积极探索试验致密油的体积改造技术应用及开发模式致密油的体积改造技术应用及开发模式7.7.分段多簇压裂技术，为致密油气实现体积改造提供手段分段多簇压裂技术，为致密油气实现体积改造提供手段喷射器喷射器1 1喷射器喷射器2 2W W井微地震图（单段井微地震图（单段压裂）压裂）Q Q井微地震图（井微地震图（1 1、2 2、4 4、5 5段双喷射）段双喷射）水平井分段多簇压裂平均（t/d)8.8.加大低成本高性能材料研究，推动体积改造技术的发展加大低成本高性能材料研究，推动体积改造技术的发展n支撑剂支撑剂u超低密度支撑剂超低密度支撑剂 1.25g/cm1.25g/cm3 3以下以下n压裂液及添加剂压裂液及添加剂u低摩阻滑溜水低摩阻滑溜水 低成本、低摩阻、低伤害低成本、低摩阻、低伤害u微乳液微乳液 控水锁，降低毛管力控水锁，降低毛管力u低伤害速溶瓜胶低伤害速溶瓜胶 快速溶胀，满足连续混配快速溶胀，满足连续混配u低成本高密度高温加重压裂液低成本高密度高温加重压裂液 耐高温耐高温190 190、密度、密度1.51.5u超高温羧甲基瓜胶压裂液超高温羧甲基瓜胶压裂液 耐高温耐高温200 200 以上以上n辽河油田分支井钻井与立体式开发初见成效辽河油田分支井钻井与立体式开发初见成效u兴古潜山：双交错多层叠置井网，立体井网开发模式兴古潜山：双交错多层叠置井网，立体井网开发模式n苏里格主力层系（山苏里格主力层系（山1 1、盒、盒8 8）的双分枝井技术）的双分枝井技术n须家河多层系（须二、须四、须六）的立体开发须家河多层系（须二、须四、须六）的立体开发9.提高储层动用率，提高储层动用率，“立体式立体式”体积改造是未来发展方向体积改造是未来发展方向l加速多分枝压裂工具自主研发与试验应用，发展加速多分枝压裂工具自主研发与试验应用，发展“立体式立体式”体积改造技术体积改造技术岩性剖面分层和层内细分小层岩性剖面分层和层内细分小层n层内爆炸和段（缝）内转向压裂，利用压裂液将炸药带入地层主裂缝远端层内爆炸和段（缝）内转向压裂，利用压裂液将炸药带入地层主裂缝远端爆炸，产生大量的冲击裂缝，实现真正意义上的缝网。

爆炸，产生大量的冲击裂缝，实现真正意义上的缝网n免支撑剂压裂，利用压裂液在地层中凝固成带有油气通道的可支撑的多孔免支撑剂压裂，利用压裂液在地层中凝固成带有油气通道的可支撑的多孔介质来实现支撑裂缝高导流介质来实现支撑裂缝高导流非溶解性非溶解性+溶解性材料溶解性材料n限时可溶工具限时可溶工具桥塞？桥塞？球座？球座？不需要钻磨不需要钻磨n仿真技术仿真技术荷叶上的露珠（最大接触角）荷叶上的露珠（最大接触角）大幅度降低界面张力大幅度降低界面张力降低管柱摩阻？降低管柱摩阻？直井裂缝内层内爆炸层内爆炸免支撑剂压裂l21世纪未来改造技术的方向世纪未来改造技术的方向梦想与猜想梦想与猜想结结 束束 语语储储层层改改造造技技术术已已成成为为中中国国石石油油上上游游业业务务增增储储上上产产的的关关键键实实用用技技术术，储储层层改改造造事事业业前前景景远远大大而而艰艰巨巨，要要求求我我们们要要不不断断解解放放思思想想，转转变变观观念念，持持续续努努力力攻攻关关，同同时时要要继继续续加加强强国国际际间间技技术术交交流流与与合合作作，强强力力推推动动储储层层压压裂裂增增产产技技术术上上台台阶阶，为为非非常常规规油油气气藏藏的的有有效效开开发发贡献力量。

贡献力量谢谢大家！谢谢大家！。