水平井相关技术现状

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近期水平井相关技术研发动态

田洪亮 中国石油经济技术研究院

近期水平井相关技术研发动态 DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 压裂液新进展- 压裂液新进展-斯伦贝谢 美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射 工程公司开发出高压连续管喷射 美国 钻井系统

DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 传统的射孔作业会在井下残留很多弹片。 传统的射孔作业会在井下残留很多弹片。在射孔期间，安装在射孔枪内的聚能射孔弹破裂成 小碎片，使得高达数百克的弹片可能残留在井下。 在井眼较长的水平井段，则会有重达数吨的钢屑和 其他碎屑残留在井内，这些废弃物可能损害敏感的 井眼和井口设备。

DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 过去， 过去，解决这一问题的方法是采用锌质聚能射 孔弹来替代钢质聚能射孔弹。 孔弹来替代钢质聚能射孔弹。射孔后，锌质射孔弹破碎成细颗粒，并在随后的酸 化中溶解。

但是， 但是，锌颗粒会与某些盐类作用而产生井下复 杂情况。 杂情况。 DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 系统， 系统，这种射孔枪在射孔后基本没有弹片残留 井内。 井内。6

DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 工作原理是采用内滑套使射孔枪射孔后关闭射 孔孔眼。 孔孔眼。

在射孔弹爆炸期间，爆炸产生的气压推动活塞使滑 套移动。 当聚能射孔弹穿透滑动器和射孔枪的外壁时，滑套 在数毫秒内开始滑动，爆炸产生的气压不仅推动滑 动器进入一个新位置，而且扩大了滑套的尺寸，从 而防止射孔孔眼被打开。

DYN Aenergetics公司研制出无弹片射孔枪 公司研制出无弹片射孔枪 此时， 此时，液体和气体仍然可以在射孔枪的内部和 井眼中循环，而不会在射孔枪内形成压力圈闭。 井眼中循环，而不会在射孔枪内形成压力圈闭。 这种无弹片射孔枪可以使用任何标准尺寸、 这种无弹片射孔枪可以使用任何标准尺寸、几 何形状或爆炸类型的聚能射孔弹。 何形状或爆炸类型的聚能射孔弹。

压裂液新进展- 压裂液新进展-斯伦贝谢 近年来， 近年来，压裂液由常规交联瓜胶压裂液发展到 耐高温延迟交联压裂液、 耐高温延迟交联压裂液、微聚压裂液和无聚清 洁压裂液。 洁压裂液。2005年斯伦

贝谢公司在压裂液方 年斯伦贝谢公司在压裂液方 面推出了若干新型压裂液。 面推出了若干新型压裂液。无聚合物CO2压裂液—ClearFRAC 光纤辅助运移水力压裂新技术—FiberFRAC 耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系— ClearPACHD

无聚合物CO2压裂液 压裂液—ClearFRAC 无聚合物 压裂液 2005年斯伦贝谢公司在其一系列 年斯伦贝谢公司在其一系列CO2压裂液 年斯伦贝谢公司在其一系列 压裂液 的基础上推出了无聚合物CO2压裂液 的基础上推出了无聚合物 压裂液 (ClearFRAC)。 。可成功在23/8英寸油管中应用，既节省钻机时间又 能改善清洗效果； 它只含有一种添加剂，而聚合物需七种添加剂；其 适用温度高达200℉(93°C),可在枯竭或低压 储层使用，可用连续管作业。

无聚合物CO2压裂液 压裂液—ClearFRAC 无聚合物 压裂液 该压裂液在得克萨斯Panhandle油田枯竭致 该压裂液在得克萨斯 油田枯竭致 密砂岩气藏中应用结果表明所以大大降低了油 管安装成本。 管安装成本。

压裂后裂缝半长度增加41%, 裂缝导流能力提高197%, 井的产量提高29%, 产层每英尺有效厚度的产量提高164%, 并且作业成本显著降低，其中处理液用量减少18%, 冲洗液用量减少25%。 而且由于无需强行起下作业、封隔器润滑和压井，11

光纤辅助运移水力压裂新技术—FiberFRAC 光纤辅助运移水力压裂新技术 2005年发布的一项新压裂技术。 年发布的一项新压裂技术。 年发布的一项新压裂技术 该技术利用压裂液中的光纤网络提供机械的方 法来运送、悬浮和置放支撑剂。 法来运送、悬浮和置放支撑剂。 可以在裂缝中均匀地分散支撑剂， 可以在裂缝中均匀地分散支撑剂，而不至于让 支撑剂在裂缝闭合前沉淀在裂缝中。 支撑剂在裂缝闭合前沉淀在裂缝中。 压裂处理后，随着采油进行，光纤降解， 压裂处理后，随着采油进行，光纤降解，剩下 一个形状规则的支撑剂团。 一个形状规则的支撑剂团。

光纤辅助运移水力压裂新技术—FiberFRAC 光纤辅助运移水力压裂新技术 FiberFRAC具有以下特点： 具有以下特点： 具有以下特点 支撑剂运移与流体粘度无关， 支撑剂运移与流体粘度无关，可使用低粘度压 裂液； 裂液； 超大温度范围从150℉到400℉; 超大温度范围从 ℉ ℉ 可降低聚合物负载40%,保持渗透性24%。 %,保持渗透性 可降低聚合物负载 %,保持渗透性 %。

光纤辅助运移水力压裂新技术—FiberFRAC 光纤辅助运移水力压裂新技术 将FiberFRAC在北美东得克萨斯低棉谷致密 在北美东得克萨斯低棉谷致密 天然气藏( 毫达西) 天然气藏(0.05毫达西)中应用，并与常规减 毫达西 中应用， 阻

水压裂液( 阻水压裂液(Slickwater)进行比较，结果 )进行比较， 显示： 显示：气井30天内产量提高3倍； 50天内的累积产量多2400万立方英尺； 90天后日产量提高7倍—达200万立方英尺/天。

耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系— 耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系 ClearPACHD 适应高温高压环境，无聚合物压裂液， 适应高温高压环境，无聚合物压裂液，应用该 压裂液体系可以大大改善高温高压下的砾石充 填或压裂充填作业。 填或压裂充填作业。这种水基砾石携带体系由粘弹性表面活性剂(VES) 和盐水组成，混合后密度可以达到14磅/加仑，可 起到控制高井底压力的作用。 在井底温度为300℉下性能稳定，对于循环或挤注 均适用。

耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系— 耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系 ClearPACHD尤其是当用于填充井段较长的高温高压水平井时与“ 尤其是当用于填充井段较长的高温高压水平井时与“更 替通路” 替通路”(Alternate Path)技术(已获得埃克森 )技术( 美孚公司许可)相结合，该压裂液是非常有效的井控剂。 美孚公司许可)相结合，该压裂液是非常有效的井控剂。这种制剂的配制只需将VES凝胶剂加入到一或两种盐水(氯化 钙或氯化钙和溴化钙的混合液)当中即可。 该液体系统和某些酶和螯合剂的兼容性很好，在温度低于 180℉下的裸眼井中可以同时进行砾石充填和滤饼清除作业。 它还可以承受油基泥浆井眼中的大多数油基液体的污染。

耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系— 耐高温高压的无聚合物水基砾石携带体系 ClearPACHD 西非一家大作业公司应用该液体对倾斜角77° 西非一家大作业公司应用该液体对倾斜角 °、 长400英尺的采用油基泥浆钻井的井段进行砾 英尺的采用油基泥浆钻井的井段进行砾 石充填作业井下静温150°F(65.6°C), 油藏渗透率100毫达西。 作业中共泵入30/50目的砂19243磅(8724千 克),其中16845磅(7641千克)有效分布在缝 口。 作业完成后1周日产量达15000桶/天。17

美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻 工程公司开发出高压连续管喷射钻 美国 井系统 在研的高压连续管喷射钻井系统即将进入商业 推广阶段。 推广阶段。 该项目由美国能源部赞助， 该项目由美国能源部赞助，科研基地设在美国 得克萨斯州的休斯敦，项目开始于1997年9月 得克萨斯州的休斯敦，项目开始于 年 月 30日，到2006年9月30日结束。 日结束。 日 年 月 日结束 该课题的总投资为526.7万美元，美国能源部 万美元， 该课题的总投资为 万美元 提供355.2万美元，非能源部的资金为 万美元

, 提供 万美元 非能源部的资金为171.5 万美元。 万美元。

美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻 工程公司开发出高压连续管喷射钻 美国 井系统 该项目的宗旨是开发高压连续管喷射钻井系统 并使之商业化。 并使之商业化。开发这种钻井系统的目的是提 高机械钻速和降低钻井成本。 高机械钻速和降低钻井成本。 喷射钻井利用高压射流喷射岩石， 喷射钻井利用高压射流喷射岩石，使之形成裂 然后采用机械方式破岩。 缝，然后采用机械方式破岩。 室内和现场试验表明，与常规钻井方法相比， 室内和现场试验表明，与常规钻井方法相比， 高压喷射钻井在多种岩石类型中均可提高机械 钻速。 钻速。 目前已经开发出喷射钻井系统。 目前已经开发出喷射钻井系统。19

美国Maurer工程公司开发出高压连续管喷射钻 工程公司开发出高压连续管喷射钻 美国 井系统 由于较低的钻深能力和钻速， 由于较低的钻深能力和钻速，使连续管钻井推 广受到限制。 广受到限制。而高压连续管喷射钻井系统克服 了上述两大缺陷，钻深可达1万 万英尺， 了上述两大缺陷，钻深可达 万~1.5万英尺， 万英尺 机械钻速大大提高。 机械钻速大大提高。 高压连续管喷射钻井系统还是钻多分支水平井 的理想工具，这将对钻井公司有更大的吸引力。 的理想工具，这将对钻井公司有更大的吸引力。 高压连续管喷射钻井因搬迁快、机械钻速高、 高压连续管喷射钻井因搬迁快、机械钻速高、 对环境影响小、 对环境影响小、以及能缩短进入市场的时间从 而降低了钻井成本。 而降低了钻井成本。20

水平井砾石充填应用实例

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