壓裂與鉆完井技術的革新專場

       中國石油勘探開發研究院廊坊分院總工程師胥云演講——非常規油氣藏體積改造

　　我對非常規油氣藏體積改造技術講的一些核心理論和下一步的發展建議，實際上有一位記者問我們鉆井的同志改造的事情，我順便可以談到我談三個問題，前面做一點簡單的暫時，歷史的回顧，美國的第一口壓裂井開始，74年第一次進行商業性的壓裂。這樣的歷程我們從1821年的鉆井第一口頁巖井，51年的煤層氣井，到進入到2000年以后我們的煤層氣產量保持穩定，這是美國。2007年是重大的結點，水平井的技術的突破實現了增加。2009年美國成為世界第一大產氣國，到2011年天然及和頁巖比的產量比較達到各占一半的狀態，致密油是由于天然氣價格的不斷的上漲所以我們現在在開發，美國的第三大關注區是塔米亞盆地。在2月份在貿易委員會的會議上重要的提出了一個觀點，我們將頁巖氣革命，而他講中國正處于非常規石油和天然氣革命的時期，它不僅越來越明顯，而且超越了能源本身，下面幾個數據可以看看，第一是解決就業的問題，12年170萬個，到2020年會有300萬個，所以說它的意義是超出了能源本身的。

　　就體積改造技術而言，我們從前面的大的發展格局我們做一個技術的梳理。首先是水平井鉆井加分段改造加微地震三合一的。從美國來講它已經到了2012年總共17000多口水平井，這個規模是非常大的。2002年這個技術開始啟蒙，從這個圖可以看是直井為主，到了07、08主要是水平井，從產量可以看到井水的產量快速上升。從這個地方我們可以看到微地震的技術的應用，2002年美國發布微地震的一些檢測圖，從這樣一些圖得到了一個關鍵，就是水平井壓裂的時候呈網狀擴展形態，不是單一的對稱裂縫。他們提出了裂縫網狀的方法，形成了這樣的裂縫形態。我們做一個簡單的梳理，體積改造源起的時間節點，2006年美國第一次用到了改造的油藏體積，我們講的很多的SRV，在文章的體體中正式的提出什么是SRV是2008年，2008年中國石油提出縫網壓裂技術，2009年提出了體積改造技術，在10年我們初步建立體積改造技術體系，也就是說技術從美國提出SRV到我們提出體積改造技術并構建這套體系是這么一個狀態。后面我們發表了相關的一些文章，構成這一項技術而言在美國也是得到了比較高的形成。

　　第二個我想簡單的講我們的技術體系做一個匯報，除了定義、作用、內涵和關鍵技術、理念，里面有一些就不講了，像設計。它的定義給大家簡單的做一個匯報，通過壓裂方式將儲層機制打碎形成網絡裂縫，使裂縫壁面與儲層基質的接觸面積最大，使得油氣從任意方向的基質向裂縫的滲流距離最短，這就是它的核心的定義。內涵有六個方面，包括形成網絡裂縫，裂縫有剪切和滑移，還有天然列的狀態，還有分段多族的。我們就是打碎儲層，形成網絡是列分，大幅度的降低儲層基質中油氣流動的壓差，這是我們的改造的核心。如何打碎就簡單的提一下，一個是雖性，因為有的地層是比較容易形成破碎的狀態，還有就是天然裂縫和水平層理的發育狀況，還有最大的最小的水平主應力是它的基礎。

　　還有實施打碎的方法有很多，不僅僅是縫網分出射孔還有凈壓力控制，還有同步壓裂，還有拉鏈式，還有順序壓裂，還有二步法等等一些方法。其實看看我們這個體積改造技術的裂縫的變遷，常規來說早期都是這樣單段的施工形成這樣的一條裂縫，都是這樣的一種方式。從也許的單裂模式我們希望就地層的狀態形成網絡裂縫有一定的難度，因此我們夢想如何將這樣的網狀裂縫聯起來，就發展了分粗(音)的模式，現在用我們的橋塞分粗技術，無論分多少都是為了實現復雜裂縫。

　　實現復雜裂縫關鍵是分粗的技術，時間關系我不詳細的講它怎么工作。第二我們分出射孔有一個關鍵的問題，大家有時也在探討，用分粗射孔能夠實現把每條裂縫都打開嗎?沒有問題，它的技術內涵是什么?從傳統的單孔線流變成了分粗線流，由于時間不展開，有機會可以下來交流。

　　那么這種計算模式就可以看到，如果我的孔眼個數可以限定，如果每一處不能打開有極大的摩阻產生，產生了這么高的兆帕的摩阻一定會促使另外的孔打開。

　　這個是我們的改造的核心，就是應力干擾，在裂縫之間會產生應力干擾，應力干擾會使裂縫發生轉向，中間就會有裂縫產品。從單一裂縫的開啟到形成復雜裂縫的狀態是我們體積改造的核心。

　　最佳的技術模式就是同步和交叉壓裂，利用干擾使形成裂縫。第二個核心理論就是基質向裂縫的最短距離的滲流，不管是裂縫是什么流性，我們裂縫遠端的基質流向這個的L是非常大的，無論是什么情況，以及我們樹立的標準氣田的井排距，你這樣的距離是相當的遠的，這樣的遠你怎么可能實現滲流，而我們的體積改造是干什么縮短你的距離，形成這樣的網絡裂縫會怎么樣，而這個變短就是核心三。

　　有一個大家經常談到的問題，體積改造的技理論和理念的不同，我們談的是狹義的，主要的是針對可以打碎儲層的，滿足這樣的核心條件我們的理念是什么呢?就是直井進一步提高儲層總面剖面的動用程度，水平井進一步增加裂縫與基質的接觸面積。也就是廣義的體積改造技術，就是我們談到的，這樣的技術在美國而言是怎么樣的之井到油氣田是40層，水平井是分壓80，在美國。

　　那什么原因可以形成復雜網，有的可能產品單一的，有的可能產品復雜縫，對巴肯滑套可能就是單一縫，用非滑套的可能就是復雜裂縫，這也是哈利波頓的技術。

　　我們國內實施了這樣的方式，運用兩步法的方式在大慶的砂巖形成了復雜裂縫，這也是沒有問題了。問題四就是大家比較關心、困惑不太認同的，就是如果不能形成蜂網是體積改造嗎，我們認為依然是。美國也一樣除了用最大最小專項控制技術和應力干擾的技術之外，在美國也正在研究用裸眼分割器來形成這樣的網絡裂縫，一次在里面分四次。

　　在美國在巴肯一樣的實驗用脫砂的模式來實現蜂網壓裂模式，其次未來發展細分切割基質，產生的裂縫也將大幅度的縮短基質中的流體向裂縫的流動距離。這也是體積改造，未來可能會壓到100段以上。理論的研究隙間距可以小到八米，對產量的增加可以增加八到十五。

　　第五是體積改造技術的關鍵，就是從常規壓裂，到鉆井，井深結構和設計到布井，必須是逆向的方式來進行完成。有三個核心理念要強調，過去我們講什么呢?要避免縫間干擾，現在要利用，這是儲層改造技術的核心轉變，第二個就是過去是均勻布段，現在是要根據側景和圖譜選填點來非均勻的布段。

　　第三是排狀變成交錯布縫，原來的驅動是有問題的，交錯布段的方式進行壓裂就會基本上沒有不被動用的空白區，這是一個核心的變化。

　　設計不是今天會上的重要的事情，工廠化大家談的很多，全世界都在談，中國也也是，什么是真正的工廠化?　　它就是自動化的流水線批量生產，高效率，低程度，是實現非常規的常規化的生產。作為是三個前面講到了高效的布景，無待工時間下連續施工，五鳳連接的后勤與物流，技術實施的關鍵就是立項設計，一體化，我們看幾個關鍵數據，一個井廠壓裂440段，這是一個公司的模式，每段五千方以上的液體。我們看這個例子，2010年的K井廠每口井4.54萬方液體，他是2010年的冬季進入，因為在加拿大很冷，2011年的早春出來，四個月的時間連續施工。

　　什么是真正的井工廠?布井的模式是核心，這就是單井廠的模式，一個井廠上兩三臺鉆機，在一個平原的區域里將地面的井廠布置在可控范圍內，這是核心。第二個是巴肯這樣的雙層的開發。在加拿大的恒河盆地也有這樣的模式。第二個就是多分支井的模式，這都是井工廠的核心布井模式，那么這里面有一個問題，經常有人問我，他也不知道怎么鉆井，他問的是這樣，一個油公司只有這么一塊礦泉，你說不這么打井怎么打，這沒有什么困惑。還有一個布井模式，一字型的是最優的布井方式，我們的水平井打下去偏移距就一二百米，中間就有很多的丟失。

　　井口就是這樣的連接方式，井上區域功能布局的最大化，安全高效有一個核心。單邊模式，可以我們中國人不知道什么意思。當我們都是圍著這個井口兩邊擺著車，周圍全部把罐頭擺滿了，我們在吉林、新疆在比較平原的地方為什么這么擺?你要連續施工根本不可能實現，它的單車當某一臺車有故障時候，原來二三十分鐘才撤離，現在兩三分鐘就可以撤離去維修。說白了一點都不是奧秘，但是確實也是核心。

　　還有一個核心不待工條件下連續作業，在北美地區連續施工是有定義的，連續施工18個小時，我們中國的壓裂車能不能做到?我們今天是裝備會議有這么多壓裂車的制造企業，你們能實現嗎?連續施工18個小時，這就是工廠化的核心，這個片子不講了，還有安全模式就不說了。如何提高連續施工作業壽命，連續施工現在是做到18小時，如何實現?允許的施工間歇最長維護時間只有一小時，我們的壓裂車能做到嗎?延長設備壽命要干什么?我們現在的壓裂車根本沒想這個事情。

　　我提幾個關鍵點，連續作業下要有最優轉速，液力泵的尺寸與負載，還有新型喬裝壓裂泵。還有獨特的齒輪傳動設計，提升冷卻能力，新柱塞潤滑系統，減少齒輪的接觸面50%，潤滑油箱要增加一倍，再就是工廠化，你的壓裂車，這些事情想到了嗎?至少現在中國的壓裂沒有。

　　由于時間有限，北美他的壓裂隊不夠，等待施工的井越來越多，就威利斯盆地就有這么多的壓裂隊，所以這是不夠實現的。美國到12年主要是油井增加鉆井數一萬多口。第三也是目前在中國，跟中國人講的誤區的地方，美國的壓裂工程過剩有很多設備已經在等著了，在等什么呢?我還要講一下，等待，待命等待維護，它的維修能力是沒有變的，但是等待大大增加。所以這個過剩不是真實的過剩。

　　滑套完井到未來會到18%，主要是長水平段分段壓裂長的多分支會使用，未來的發展就是滑套完井技術研發是包括多的分割器。有同志關注水的事情，這可以看到美國用水鉆井一般說如果用空氣鉆幾百方一口凈，不用空氣就是幾千方。紅顏色是最新數據可以看到一兩萬方的情況，在加拿大恒河用水量很多，那么水的處理可以看到巴肯一到兩美元巴肯只有1到11美元的情況。水處理有水處理的裝置，現在的無水壓裂也有，但是我想問大家加拿大又不缺水，它干嗎搞LPG。而這個技術在美國現在也在實驗應用，我們講它能節水肯定是好技術，但是在加拿大沒有時間不談了，它的施工安全性是問題，而氣源和價格LPG是不可承受的，加拿大的使用也逐漸的減少了。可以查查LPG在中國多少錢一方，大家一算就行了。

　　最后一個新動向，打碎我們用了一個單詞，他們也在用這個把中國體積改造打碎儲層一樣接受了這個觀點了。水平段分段這個剛才也說了，縮小井間距大家可以看看，就是一個段以后在平面上進行多分支井，使中間的井間距更小，這是一個新動向，告訴大家。

　　最后的幾點建議跟大家說一說，多分支井已經講了，這個是在一個水平段兩面的雙分支是非常豐富的，中國這是我們大家下面有搞裝備和工具的，這是我們的瓶頸，我在幾年前就講了我們水平井的工具，分段壓的工具跟美國差不多了，美國人下一次到中國來賺錢的就是這個東西了。所以下面有投資公司，還有基金，誰趕緊干這件事情可能就是趕超世界，下一步就該你掙錢的時候了。這些就不說了，井工廠，這再強調一個事情，中國現在做井工廠走如一個誤區，干什么失去?地質角度的思維模式，就在研究不同水平段長的影響，井距影響，這不是我們干的。水平段減少最后一次的鉆頭可達的最遠距離是我們水平井的絕對的長度的方式，兩個鉆頭是1500米，你設計了一個一千六七百米換還是不換鉆頭?換了以后打六百米，還有兩百米可打，那就浪費了。沒關系，只要你滿足工期要求，三只就是三只的距離，兩只就是兩只的距離，這就是水平段的設計，工廠化這個事情如果都沒解決，那就不叫工廠化，首先這個方面的成本一定就增加了。

　　我們不需要實驗這些數據，那是油藏和地質家的事，我們要建立我們的最佳的改造的技術模式，在恒定的水平段上怎么布縫，分不分段，什么樣的方式注入，你把這些模式找到了就好辦了�？纯醋钚碌模�這就是巴肯，段間距多少?150英尺到250英尺，40米到80米的距離，這就是變化，我們現在還在琢磨段間距，搞100米、200米、300米的都有，那就太落后了。壓裂液張處長談到了我就不講了。

　　它的降阻能力我們看一個，用羧甲基壓裂的時候40多個兆帕，換了以后就是64個兆帕，我們今后的深井，我們的超深井，這個東西是很重要的。這個基礎上我們再看美國從中國進口，這個我們中國人不知道吧，2012年北美從中國進口將近六千噸的羧甲基，如果在非常規滑流水中增加5倍以上，這是我們的核心。昆山公司現在是它的核心技術擁有者，這個基礎上我們講的墻壁及羥甲基刮膠，但是它的摩阻比羧甲沒有那么低。

　　最后我們控制源的重視，我們現在又有基金投資，干什么?種魔芋膠去，我們把這個東西發展起來了，中國就不受我們的別的控制了，這是一個核心。我們過去做過有技術基礎的，就是有錢的可以干這個事，壓裂車，我們說的中國要學習美國的兩千五百型的輕型壓裂車，比下來的更輕量級。這才是我們未來適合于山地、丘陵的壓裂車，我們要學習和研究。這個不說了，是我們發展的方向。

　　其實油基泥漿的替代品已經實現了，我們中國應該趕緊干這件事情，而這套體系在6500米的井用這套體系只要用400多天打，就用這套體系可以完成。未來我們的夢想，最后我們講壓裂的時候如果把炸藥帶進去爆炸更容易做地層誰能實現，還有我們講壓裂液進入地質后用溶解性材料，現在你的橋塞有了，將來的球座可不可以融的?一切都可以熔，這就是我們的夢想。我們要會花多大的工夫讓我們的水形成這種狀態，我們的荷葉天然就可以存在，我們可以嗎?我的匯報就到這，不對的地方請批評指正。