高能气体压裂学习总结

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高能气体压裂学习总结

一、高能气体压裂概况

高能气体压裂（HighEnergyGasFracture,简称HEGF）是利用火药或火箭推进剂在井筒中油气层部位快速燃烧产生的大量的高温高压气体在井壁上压出辐射状多裂缝体系，改善近井地带的渗透性能，从而增加油气井产量和注水井注入量的一项增产措施。

国外该技术最早起源于爆炸压裂，在前苏联和美国一些油田得到广泛应用，多次对比试验后，该技术从机理到工艺在８０年代已经成熟。国内最早从事高能气体压裂研究的单位主要是西安石油学院，是在８０年代中期后。由于笔者没有较近的资料，尚不能对整过的发展概况作介绍。资料可通过原石油天然气总公司有关部门查询，也可通过联网的计算机查询。

国内采取的工艺主要有：１，电缆下入高能气体发生器，加电引燃的工艺；２，油管下入高能气体发生器，投棒撞击点火头引燃的工艺；３，投入固体药点火、固体药与液体药相结合的工艺。

本次作业采用的是第三种。

高能气体压裂与爆炸压裂及水力压裂是截然不同的增产措施。从三种压裂工艺的主要参数可以看出它们的主要区别，如下表：

三种压裂方法的主要参数

压裂方法爆炸压裂高能气体压裂水力压裂峰值压力(Mpa)>10102104升压时间(ｓ)1010-3102-7加载速率(Mpa/s)>10102~105

12,000C10,000B压力psi8,0006,0004,000D2,000A07.51527.530时间(ms)图2某致密砂岩油层中HEGF实测P-t曲线

由图可见，当压力由A点上升至B点时，出现压力台阶，这预示着井筒周围的岩石开始起裂。此时，目的层段的容积稍有增大，但推进剂在较高的环境温度和压力下具有较高的燃速，因而压力自B点稍有下降后，又迅速上升至C点，达到峰值压力，主要走向上的径向垂直裂缝形成并向地层中快速延伸。

达到峰值压力后，发生器产生的大量燃气继续释放，当高速进入裂缝的燃气在缝内形成的压力超过裂缝的延伸压力时，裂缝得以延伸，井筒中的压力不断下降，至D点时，井筒压力与地层压力逐渐趋于平衡，裂缝的延伸终止。

裂缝形成后，由于径向垂直裂缝的随机性，不在垂直于最小主应力方向，剪切应力的作用使缝面产生错动或位移，因而裂缝不能完全闭合。另外，破碎下来的岩屑可成为天然的支撑剂。

三、高能气体压裂关键因素分析

1.射孔参数：射孔密度越大，峰值压力越低，相同孔密条件下，孔径越大，峰值压力越小。

2.用药参数：高能气体压裂规模设计的原则是在不破坏油气井的前提下，尽可能增加用药量以扩大改造规模。孔密增加，单位层厚的用药量也进一步增加。10mm射孔，单孔用药量0.4kg，对16mm射孔，单孔用药量可高达0.5kg。

3.压井方式及参数：合适的压井液高度应选择在500~1500米，尤以1000米为佳。

四、适用范围

1.天然裂缝发育的地层：压裂后产生的径向裂缝沟通天然裂缝。

2.坚硬、致密的油气层：这样的地层脆性大，易于压开。

3.污染或堵塞严重的油气层：径向裂缝和高温清除近井带的沥青质、腊质和其它机械杂质的堵塞。

4.水敏、酸敏及碳酸盐岩油气层。

5.经多次水力压裂长期关闭的“报废井”恢复产能。6.与其它增产措施如酸化、水力压裂联合使用。

五、选井选层

1.勘探井

(1)泥浆、水泥等污染严重、显示好、但射孔后出油气差或根本不出油的井。(2)原始地层物性差、但取芯见到天然微裂缝的井。

(3)油气层水敏或酸敏性矿物含量较高、酸化及压裂不理想的井。(4)破裂压力高的井，高能气体压裂后可以降低地层的破裂压力。(5)地质显示好、但出油差、虽经水力压裂但仍达不到工业油气流的井。2.生产井或老油井

(1)油层压力较高、供油能力充足、但产量突降的油井。(2)增产措施后产量递减快、而地层压力仍然较高的油井。

(3)经多次增产处理产量仍然很低、但仍有一定地层压力的老油井。

说明：以上知识来源于92年以前的资料，仅供参考。

井下酸化：陈月飞

1999．4．14

扩展阅读：白260-26井长6层两段高能气体压裂设计1

受控

构造：伊陕斜坡白豹隆起

井别：油田产能建设井（注水井）井型：定向井

白260-26井长63层两段高能气体压裂施工设计

（项目组要提供油层套管节箍及短套管数据方能施工）

中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司超低渗透油藏第二项目部

西安宝惠石油科技有限责任公司

中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长613层两段高能气体压裂施工设计第2页共7页

设计单位：西安宝惠石油科技有限责任公司

设计人：杨洪志

设计日期:201*.09.29

乙方审核意见：同意按设计施工。

乙方审核人：李惠文

审核日期：201*.09.29

甲方审批意见：

甲方审批人：审批日期

西安宝惠石油科技有限责任公司2201*年9月29日中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长613层两段高能气体压裂施工设计第3页共7页一、设计依据及目的：

依据《白260-26井长631层试油地质设计》；《白260-26井长631层试油工程设计》要求，为增强油层近井地带的渗流能力，对长631层分两层段进行压裂改造作业。

二、安全提示：

1、按依据《白260-26井长631层试油工程设计》中的井控、HSE作业要求做好井控、有毒有害气体的检测和防护工作。

2、高能气体压裂弹燃烧时，在某种条件下可能产生CO等有毒有害气体，施工时请按有关规定加以预防。

三、油气井基本数据

1.钻井基本数据

井号补心海拔(m)完井日期白260-261497.13201*-8-315.06405.00地理位置开钻日期201*-8-21甘肃省华池县紫坊乡完钻日期完钻井深(m)井底位移(m)中靶半径(m)201*-8-292335.00723.78615.80完钻层位水泥塞面(m)最大井斜(°)长7/31.80套补距(m)造斜点(m)有毒有害完井试压（MPa）套管表层套管油层套管气油比(m3/t)油层附近接箍位置(m)分级箍位置(m)固井质量描述钻井异常井控风险级别15.00地层压力预测（MPa）外径(mm)壁厚(mm)244.5139.78.947.7216.70未测气体预测规格95/8″51/2″钢级J55J55下入深度(m)259.12水泥返深(m)地面///115.7短套管位置(m)///无异常二级2．油层基本数据

电测资料层位井段（m）泥质（m）含量(Ωm)(us/m)(%)电阻时差厚度含油密度饱和mg/cm度(%)率(md）度(%)3孔隙渗透解释结果西安宝惠石油科技有限责任公司3201*年9月29日中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长6长63113层两段高能气体压裂施工设计第4页共7页2278.3-2293.82293.8-2300.115.56.428.1126.30224.01221.9113.2911.2517.1410.910.230.2151.6348.95//油层差油层四、通洗井、试压作业要求

4.1通井洗井试压

4.1.1.通井

通井规外径118mm，长度不小于1500mm，通井实探人工井底。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倍井筒容积，洗井排量≥500L/min，返出洗井液机械杂质含量小于0.2%。4.1.3试压

套管试压20MPa，30分钟压力下降小于0.5MPa为合格，并再次实探人工井底。

4.2射孔

4.2.1射孔方式：电缆输送复合射孔。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、射孔参数

层位长631油层井段(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枪型102102弹型127127孔密(孔/m)1616孔数(个)12896六、措施层位

层位长631射孔井段(m)措施方式爆燃压裂爆燃压裂传输方式电缆传输电缆传输备注弹中心位：2279.0m弹中心位：2289.0m2279.0-2287.0m2290.0-2296.0m七、施工段高能气体压裂装置设计

高能气体压裂弹组合：

为取得好的储层的改造效果特选用西安航天化学动力厂生产的YL系列低温高产气量双基药固体推进剂高效压裂装置进行施工，该装置的燃烧升压时间短，燃烧持续时间长，其产生的能量高（爆热1300cal/g）。故该井选用YL-A型，φ84的压裂弹，设计用多级脉冲作业

1、长631层下段：2290.0-2296.0米

西安宝惠石油科技有限责任公司4201*年9月29日中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长6型号YL-AYL-A规格mm8484燃速(mm/s)55每节重kg510每节长度mm52091013层两段高能气体压裂施工设计第5页共7页耐温℃(48h)170170耐压使用级数23MPa5050①压裂弹组装总体规格：4.0m；40②处理井段：2290.0-2296.0米井段③压裂弹下入深度（弹体顶部）：2286.0±0.5m（弹体中心位2289.00米）④设计峰值压力：50Mpa

2、长631层上段：2279.0-2287.0米

型号YL-AYL-A规格mm8484燃速(mm/s)55每节重kg510每节长度mm520910耐温℃(48h)170170耐压使用级数33MPa5050①压裂弹组装总体规格：4.5m；45②处理井段：2279.0-2287.0米井段③压裂弹下入深度（弹体顶部）：2276.7±0.5m（弹体中心位2279.00米）④设计峰值压力：50Mpa

八、施工准备工作：

（一）、高能气体压裂施工准备

1、准备好合格的压裂弹体配齐有关的配件及工具。2、按设计要求装配好压裂弹.3、准备与传输电缆连连接组装好的压裂装置对该井进行压裂作业。4、准备好断绳器并摆放在井口。5、根据现场情况合理摆放电缆车，安装天地滑车。

（二）试油队准备

1、2、3、4、5、6、

井场有完好的应急交通车辆。

按标准配备防CO、H2S等有害气体的防毒面具、正压呼吸器和便携式CO、H2S等有害气体检测仪器。

井场应备1.5倍井容以上的压井液。通井至人工井底进行彻底洗井，起钻井筒必须灌满压井液

试油队负责安装、拆卸适合电缆传输高能气体压裂施工要求的电缆防喷器（电缆直径为5.6mm）。

试油队由专人在井口进行有毒有害气体检测，并在施工全过程坐岗观察。

试油队提供施工队现场施工需要的数据，并全程配合施工队作业。

九、施工步骤

西安宝惠石油科技有限责任公司5201*年9月29日

中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长61、

13层两段高能气体压裂施工设计第6页共7页2、

3、

井口装好井控装置，起出井内全部钻具及工具，下入φ118mm通井规通井至人工底，彻底进行冲砂洗井要求进出水质达到一致,起出全部钻具,井筒灌满压井液。

作业前应以声幅曲线资料为准对套管接箍及短套管进行磁定位校深。压裂作业由下向上进行作业。按设计要求将组装好的高能气体压裂装置。按设计要求将高能气体压裂装置，先对长631层下段:2253.0-2255.0米射孔段进行高能气体压裂作业，压裂装置下入到规定深度：2286.0±0.5m（弹体顶部）位置对该段进行施工；再对长631层上段:2279.0-2287.0m射孔段进行高能气体压裂作业，压裂装置下入到规定深度：2276.7±0.5m（弹体顶部）位置对该段进行施工；作业启动前必须向井内灌满压井液,液面按设计要求至井口。在作业深度确定与设计完全相符无误时,操作员方可点火。待确定点火无误,井下高能气体压裂装置确系启动燃烧后,方可起出传输电缆对下层进行施工。

十、安全注意事项

1.施工队伍严格按照Q/SL0217－89《石油射孔技术规范》进行施工，施工人员必

须持证上岗，严格遵守施工现场各项规章制度。

2.工作人员要戴好劳保用品，非工作人员不得进入现场。

3.该井井底位移达到723.786米，井斜达到31.80度,故下入时要注意下入速度，

发现遇阻要轻提慢放,活动正常后方可继续下入。起下电缆的速度应控制在3000米/小时以内，严禁猛起猛放，现场施工要有专人操作、指挥。

4.施工现场严禁吸烟，距压裂器材30米内严禁明火，组装压裂弹时，无关人员不

得靠近。

5.施工现场应配备适量的消防器材。

6.井口连接电缆线与点火线时，电缆仪器车上必须切断电源，使电线短路，并由

专人监护短路端。

7.高能气体压裂装置点火时其余人员要撤离井口30米以外的上风地带。8.压裂后的其它工序中，试油队要进行连续有害气体监测，以防中毒。9.井控工作按《井下作业井控工作手册》（试行）的要求执行。

1

10.其他问题按《白260-26井长63层试油地质设计》要求办理。十一、HSE要求

1、2、

严格执行《石油天然气工业健康、安全与环境管理体系》（SY/T6278-1997）要求。

施工现场应严格执行《压裂酸化作业安全规定》（SY6443-201*），施工中出现的意外情况按QHSE-ZYZDS-CSD《测试试井队HSE岗位作业指导书》应急计划的要求执行。

3、4、5、

西安宝惠石油科技有限责任公司6201*年9月29日

施工现场应严格遵守《中华人民共和国环境保护法》，现场施工废液、废弃物应集中封闭处理，不得随意堆放和外排，以保护周边环境。现场管理按CJX/HC5.5.05-02《HSE现场监督管理办法》的规定执行。防火、防爆、防毒、井控措施必须落实。中国石油长庆油田分公司超低渗油藏第二项目部白260-26井长613层两段高能气体压裂施工设计第7页共7页长631层两段高能气体压裂施工示意图套补距：5.06米防喷器电缆电点火器长631射孔段2279.0-2287.0m2290.0-2296.0m弹顶位置:1、2286.0±0.5m弹体中心：2289.00m弹顶位置:2、2276.7±0.5m弹体中心：2279.00m压裂弹910*6；520*5水泥塞面：m完钻井深：2335.00m西安宝惠石油科技有限责任公司7201*年9月29日

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