全悬浮满缝填砂在线压裂工艺

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油田增产技术 Admin 2023-07-17 16:19:29 3030

技术思路

传统压裂亟待解决有效支撑的问题

  1. 现实国内水基压裂工作中，有效率低，增产周期短，压后以及投产后反吐砂问题严重，影响油气勘探开发工作的顺利推进。

  2. Sharma 等《The role of induced un- propped (IU) fractures in unconventional oil and gas wells》SPE2015 年对页岩水力压裂形成的未支撑裂缝进行了研究，通过各种检测监测手段，发现大量的次级裂缝中没有支撑剂有效支撑，压裂诱导产生的未支撑裂缝面积至少比得到有效支撑的主裂缝面积大一个数量级。

  3. CIEZOBKA J 等《Hydraulic fracturing test site (HFTS)--project overview and summary of results》SPE 2018年在北美进行的大型水力压裂现场实验HFTS（Hydraulic Fracturing Test Site），通过对已压裂井附近岩体钻水平井取心，观察结果表明大量的裂缝没有得到有效支撑。

  4. 中石油也曾在西北某油田做过类似取芯研究工作，与上述HFTS得到结果一致。

  5. 页岩水力压裂后大量支撑剂回流的现象也表明支撑剂在近井地带大量沉降，并未对主裂缝远端和次级裂缝进行有效铺置，导致近井裂缝支撑宽度过大，砂堤不稳致返排和生产时砂。

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减缓支撑剂沉降速度思路

  • 提高液体空间粘滞力，包括交联，增粘，或添加有效助悬浮成分等；

  • 改善支撑剂本身沉降趋势， Hoowaki X-shaped 异形支撑剂等

  • 降低支撑剂本体真实密度（超低密度支撑剂）或相对密度（在支撑剂外表面包覆低密度成分，形成紧密结合，遇水后支撑剂相对水的密度差减小，沉降速度减缓）；

  • 提高支撑剂本体与压裂液增稠剂的结合紧密度，当增稠剂溶水过程中，支撑剂随聚合物分子均匀分布于整个压裂液体系，在相对较低的压裂液粘度下，就能够保持支撑剂长时间悬浮。image.png

减缓支撑剂沉降速度的方法

  • 增加裂缝有效支撑的主要途径就是延缓支撑剂在压裂裂缝运移过程中的沉降速度，方法归纳：

①通过减小支撑剂与压裂液之间的“密度差”，国内外做了大量的工作。

  • 超低密度（1.03g/ml～1.06g/ml）自悬浮支撑剂——材料抗压强度受限，基本退出市场；

  • Fairmount Santrol Propel SSP（普通支撑剂外敷凝胶）——美国垄断技术，我国进不来；

  • 清水悬浮支撑剂（类似Propel SSP）——常规支撑剂表面包覆一层水可溶胀树脂，当树脂层充分溶胀后，支撑剂体积膨大70%以上，从而减小了支撑剂颗粒与压裂液之间的密度差，实现了支撑剂在裂缝运移过程中走的更远，据宣传，理想条件下，可以延长30%半长；

②阻止支撑剂在压裂液体系中沉降

  • FloPRO PTT™——气悬浮支撑剂，地面与地层压裂变化巨大，悬浮不稳定;

  • FiberFRAC——纤维悬浮⊕压裂液，宣传显示，缓降速度为一个数量级，但造价因素，降解周期，操作因素等制约应用

③一体化自悬浮支撑剂FFP将支撑剂本体与增稠聚合物结合在一起，完全实现长时间悬砂预期

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产品介绍

  • 一体化自悬浮支撑剂FFP-N型（正常增粘，填充主裂缝、次级裂缝和微裂缝）

  • 一体化自悬浮支撑剂FFP-D 型（延后增粘，填充主裂缝、次级裂缝和微裂缝）

        （1.中等粘度，2.低温彻底破胶，3.超长悬浮时间，4.各种粒径调整级配）

  • 材质：陶粒或石英砂

  • 粒径：20/40；30/50；40/70；70/140；160目以上（微支撑剂）

  •  静态悬砂比：10%；30%；60%

  • 各种规格可以混合使用，满足压裂主缝及支裂缝以及微裂缝都能够充填到支撑剂；

  • 有效控制成本的需要，可以适当的混合普通支撑剂

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一体化自悬浮支撑剂FFP的两大功能

  • 远距离输砂、均匀布砂、缝尖填砂

   将支撑剂输送到地层裂缝深部或是裂缝尖端，通过级配粉砂，可以填充微裂缝，形成均匀稳定的高导流通道（顺利实现高速与村村通）image.png

一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系（主剂）

  • 一体化自悬浮支撑剂FFP同时具备压裂液和支撑剂两种功能

  • 一体化自悬浮支撑剂FFP通过特殊工艺技术将石油压裂用支撑剂与压裂液各种添加剂有效成分以“种头发”的形式有机结合在一起，压裂加砂时把FFP与水在混砂车直接混合，支撑剂颗粒迅速稳定地悬浮在压裂液体系中，被携带进入地层，完成压裂操作。image.png

    一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系具有良好的压裂液性能


  • 携砂/悬砂能力强——悬砂能力受温场变化影响小，确保支撑剂在地层中的运移；

  • 摩阻低，泵注容易——减阻率优于普通线性胶，减小地面设备的负担；

  • 延缓增粘时间2min～6min可控，当深井或水平井压裂时可以确保压裂液体系最高粘度出现在地层内部；

  • 破胶性能好，残渣少——储层温度20℃～130℃，（20℃～50℃几乎是传统压裂液破胶性能的禁区）；

  • 残留少，保护储层——目前乳液体系或悬浮液体系破胶液普遍存在乳状物，对低孔低渗油气藏的伤害尤其严重；

  • 可以用联合站入井液和本体系返排液配液，节约清水资源或减少环保处理环节；

配液水温度0℃～沸腾，可以在低温环境下正常施工，也可以减少油藏冷伤害。

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一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系携砂性能

（1）搅拌罐中加入136L水，开启搅拌，再将24kg一体化自悬浮支撑剂FFP加入到配液罐中，继续搅拌3分钟，配制出总液量为151L的压裂液，同时油浴升温至60℃；

（2）启动螺杆泵，每分钟1500转，即以11.61L/min的流量送入管路。携砂压裂液经过剪切回路加热装置后进入性能测试管路，进行流变、摩阻的性能测量。

（3）携砂液进入透明平行板，记录

（4）压裂液打完后，切换成清水驱替携砂液，继续冲洗管线一段时间后停泵。

（5）实验结论：这个实验过程中沉砂可忽略不计

一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系的悬砂性能

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一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系的降摩阻性image.pngimage.png

一体化自悬浮支撑剂FFP-D型可以延缓增粘速度

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一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系的破胶性能

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一体化自悬浮支撑剂FFP压裂液体系加砂工艺实施建议

1.排量＞8m³/min的滑溜水压裂液体系

用0.1%～0.15%一体化生能自破胶滑溜水增稠剂为前置液（体密度1.0g/cm3）

以10%型号自悬浮支撑剂配合通用支撑剂为携砂液体系

用0.1%～0.15%一体化生能自破胶滑溜水增稠剂为前置液（体密度1.0g/cm3） 

2.低排量高粘度压裂液体系

用1%液态浓缩减阻剂为前置液

以10%型号自悬浮支撑剂配合通用支撑剂为携砂液体系

以用0.1%～0.15%一体化生能自破胶滑溜水增稠剂为前置液（体密度1.0g/cm3）为顶替液

3.煤层气井压裂：

清水或活性水为前置液为前置液；以10%型号自悬浮支撑剂配合通用支撑剂为携砂液体系；清水或或活性水为顶替液

特点归纳

携砂能力强，压裂液体系温度变化对悬砂性能影响幅度小

①能够将支撑剂铺满全部裂缝；

②适合造长缝或水平井造复杂缝网；

③容易携带微支撑剂，实现微裂缝填充；

④在定点控水导油作业中，能够将支撑剂携带到地层中指定位置

清洁度高

残渣含量理论为零；

低温破胶性能优秀，地层温度≥20℃即可彻底破胶；

不产生乳状物质，煤层气井压裂实践证明，污染性与活性水相当。

施工操作简便，通过上砂搅笼即可实现压裂液性能控制。


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