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(jiǎn)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(guó)外該技術(shù)最早起源于爆炸壓裂，在前蘇聯(lián)和美國(guó)一些油田得到廣泛應(yīng)用，多次對(duì)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(guó)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(méi)有較近的資料，尚不能對(duì)整過(guò)的發(fā)展概況作介紹。資料可通過(guò)原石油天然氣總公司有關(guān)部門(mén)查詢，也可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)查詢。

國(guó)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(cè)P-t曲線

由圖可見(jiàn)，當(dāng)壓力由A點(diǎn)上升至B點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)壓力臺(tái)階，這預(yù)示著井筒周?chē)�的巖石開(kāi)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(guò)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(cuò)動(dòng)或位移，因而裂縫不能完全閉合。另外，破碎下來(lái)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(duì)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(kāi)。

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(zhǎng)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(jiàn)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(shuō)明：以上知識(shí)來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第2頁(yè)共7頁(yè)

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(jiàn)：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(jiàn)：

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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第3頁(yè)共7頁(yè)一、設(shè)計(jì)依據(jù)及目的：

依據(jù)《白260-26井長(zhǎng)631層試油地質(zhì)設(shè)計(jì)》；《白260-26井長(zhǎng)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(duì)長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(qǐng)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(hào)補(bǔ)心海拔(m)完井日期白260-261497.13201*-8-315.06405.00地理位置開(kāi)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(zhǎng)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(jí)箍位置(m)固井質(zhì)量描述鉆井異常井控風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別15.00地層壓力預(yù)測(cè)（MPa）外徑(mm)壁厚(mm)244.5139.78.947.7216.70未測(cè)氣體預(yù)測(cè)規(guī)格95/8″51/2″鋼級(jí)J55J55下入深度(m)259.12水泥返深(m)地面///115.7短套管位置(m)///無(wú)異常二級(jí)2．油層基本數(shù)據(jù)

電測(cè)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)6長(zhǎng)63113層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第4頁(yè)共7頁(yè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè))12896六、措施層位

層位長(zhǎng)631射孔井段(m)措施方式爆燃?jí)毫驯�燃�(jí)毫褌鬏敺绞诫娎|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(chǔ)層的改造效果特選用西安航天化學(xué)動(dòng)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(zhǎng)，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(jí)脈沖作業(yè)

1、長(zhǎng)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)6型號(hào)YL-AYL-A規(guī)格mm8484燃速(mm/s)55每節(jié)重kg510每節(jié)長(zhǎng)度mm52091013層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第5頁(yè)共7頁(yè)耐溫℃(48h)170170耐壓使用級(jí)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(zhǎng)631層上段：2279.0-2287.0米

型號(hào)YL-AYL-A規(guī)格mm8484燃速(mm/s)55每節(jié)重kg510每節(jié)長(zhǎng)度mm520910耐溫℃(48h)170170耐壓使用級(jí)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(duì)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(chǎng)情況合理擺放電纜車(chē)，安裝天地滑車(chē)。

（二）試油隊(duì)準(zhǔn)備

1、2、3、4、5、6、

井場(chǎng)有完好的應(yīng)急交通車(chē)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(cè)儀器。

井場(chǎng)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(cè)，并在施工全過(guò)程坐崗觀察。

試油隊(duì)提供施工隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)61、

13層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第6頁(yè)共7頁(yè)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(duì)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(duì)長(zhǎng)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(duì)該段進(jìn)行施工；再對(duì)長(zhǎng)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(duì)該段進(jìn)行施工；作業(yè)啟動(dòng)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(wú)誤時(shí),操作員方可點(diǎn)火。待確定點(diǎn)火無(wú)誤,井下高能氣體壓裂裝置確系啟動(dòng)燃燒后,方可起出傳輸電纜對(duì)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(chǎng)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(chǎng)。

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(dòng)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(chǎng)施工要有專人操作、指揮。

4.施工現(xiàn)場(chǎng)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(wú)關(guān)人員不

得靠近。

5.施工現(xiàn)場(chǎng)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(chē)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(cè)，以防中毒。9.井控工作按《井下作業(yè)井控工作手冊(cè)》（試行）的要求執(zhí)行。

1

10.其他問(wèn)題按《白260-26井長(zhǎng)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(chǎng)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(cè)試試井隊(duì)HSE崗位作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》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(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)管理按CJX/HC5.5.05-02《HSE現(xiàn)場(chǎng)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(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲油藏第二項(xiàng)目部白260-26井長(zhǎng)613層兩段高能氣體壓裂施工設(shè)計(jì)第7頁(yè)共7頁(yè)長(zhǎng)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(zhǎng)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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