非常规油气井压裂设计规范-贯标会议-XXXX0320

《《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/T5108压裂支撑剂性能指标及测试推荐作法„SY/T5289油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法„SY/T5727井下作业安全规程„SY/T6127油气水井井下作业资料录取项目规范„SY/T6690井下作业井控技术规程„Q/SH0051压裂用陶粒支撑剂技术要求„Q/SH0442非常规油气井压裂施工设备配套推荐作法„Q/SH0443非常规油气井压后排采推荐作法„Q/SH0444非常规油气井压裂液配制和返排液回收处理推荐作法„Q/SH0445非常规油气水平井分段压裂施工操作规范‡标准按照GB/T1.1—2009《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‡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/T5289油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法”二、标准的结构2、与常规油气标准的联系与区别“SY/T5289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stimulatedreservoirvolume（SRV）通过压裂改造形成的裂缝所控制的油藏体积。„脆性矿物brittlemineral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brittlenessindex脆性指数是反映岩石脆性程度的指标。„压裂段数fracturingsegmentnumber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clusterspacing相邻两个射孔簇之间的距离。参考SPE133456、SPE1317682BritBritPRYMBI+=%100minmaxmin×−−=ccccBritYMSYMSYMSYMSYM%100maxminmax×−−=ccccBritPRPRPRPRPR„脆性指数brittlenessindex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；YMScmax——综合测定的昀大杨氏模量值，MPa；YMScmin——综合测定的昀小杨氏模量值，MPa；式中：PRC——综合测定的泊松比，无量纲；PRcmax——综合测定的昀大泊松比，无量纲；PRcmin——综合测定的昀小泊松比，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，地层流体性质，邻井数据等。700μm孔隙中的自由气100μm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。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、脆性指数等。‡地应力场地应力场包括昀大水平主应力、昀小水平主应力、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75m90m36m25.6m30m44.6m＞30m埋深1700-17752450-2540m610-646m2139.4-2165.0m2340-2370m750-1690＜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%1.291.4-3.5%总含气量3.3m3/t0.67m3/t2.7m3/t＞0.4m3/t页岩力学性质μ=0.21-0.24Ε=23-31GPaμ=0.31Ε=26.3GPaμ=0.198-0.354Ε=25.498-33.201GPaμ=0.12μ=0.21Ε=29.91GPaμ=0.235-0.27Ε=27-33GPa页岩物性K=0.05md来自实验：K=227ndФ=6.67%来自测井：K=0.3-0.58mdФ=3.8-4.5%来自测井：K=0.1-0.3mdФ=2.4-3.6%来自测井：K=470ndФ=0.7%（实验：0.25%）来自测井：K=0.407mDФ=3.65%K＞100ndФ＞2%矿物成分硅质含量=14.97%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¾压裂工艺的选择综合考虑储层特征、完井方式、井身质量等因素选择合理的压裂工艺。¾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。¾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/T5289的要求，水平井应符合Q/SH0445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。•压裂液配制应符合Q/SH0444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/T5108、Q/SH0051的要求。试验方面还需要注意或考虑的因素包括：¾嵌入、持续时间、温度¾非达西流¾支撑剂铺砂浓度的降低¾多相流¾循环应力加载¾压裂液伤害¾微粒运移4、工艺设计三、标准条文释义100目支撑剂和40/70及30/50目的支撑剂应用昀为普遍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。4、工艺设计三、标准条文释义‡射孔优化„射孔簇数优化•应用压裂优化设计软件，优化射孔簇数，结合储层地质条件和现场工艺条件确定簇间距，每簇射孔总数在确保正常压开地层的条件下能有效控制孔眼摩阻和满足单孔流量要求。例如：井段1000m左右，储层厚60m左右，根据经验可初步确定该井压裂级数在10级左右）但要根据实际井眼轨迹、固井质量等综合考虑优化级数。一般情况，裂缝簇间距设计为20-30m，每2-3条裂缝设置为一簇，每簇射孔长度0.4-0.8m，一般不超过10孔，具体参数根据井下工具条件优化。4、工艺设计三、标准条文释义‡射孔优化综合考虑事实上，射孔簇并不能完全打开4、工艺设计三、标准条文释义‡施工参数优化„排量