压裂与钻完井技术的革新专场

       中国石油勘探开发研究院廊坊分院总工程师胥云演讲——非常规油气藏体积改造

　　我对非常规油气藏体积改造技术讲的一些核心理论和下一步的发展建议，实际上有一位记者问我们钻井的同志改造的事情，我顺便可以谈到我谈三个问题，前面做一点简单的暂时，历史的回顾，美国的第一口压裂井开始，74年第一次进行商业性的压裂。这样的历程我们从1821年的钻井第一口页岩井，51年的煤层气井，到进入到2000年以后我们的煤层气产量保持稳定，这是美国。2007年是重大的结点，水平井的技术的突破实现了增加。2009年美国成为世界第一大产气国，到2011年天然及和页岩比的产量比较达到各占一半的状态，致密油是由于天然气价格的不断的上涨所以我们现在在开发，美国的第三大关注区是塔米亚盆地。在2月份在贸易委员会的会议上重要的提出了一个观点，我们将页岩气革命，而他讲中国正处于非常规石油和天然气革命的时期，它不仅越来越明显，而且超越了能源本身，下面几个数据可以看看，第一是解决就业的问题，12年170万个，到2020年会有300万个，所以说它的意义是超出了能源本身的。

　　就体积改造技术而言，我们从前面的大的发展格局我们做一个技术的梳理。首先是水平井钻井加分段改造加微地震三合一的。从美国来讲它已经到了2012年总共17000多口水平井，这个规模是非常大的。2002年这个技术开始启蒙，从这个图可以看是直井为主，到了07、08主要是水平井，从产量可以看到井水的产量快速上升。从这个地方我们可以看到微地震的技术的应用，2002年美国发布微地震的一些检测图，从这样一些图得到了一个关键，就是水平井压裂的时候呈网状扩展形态，不是单一的对称裂缝。他们提出了裂缝网状的方法，形成了这样的裂缝形态。我们做一个简单的梳理，体积改造源起的时间节点，2006年美国第一次用到了改造的油藏体积，我们讲的很多的SRV，在文章的体体中正式的提出什么是SRV是2008年，2008年中国石油提出缝网压裂技术，2009年提出了体积改造技术，在10年我们初步建立体积改造技术体系，也就是说技术从美国提出SRV到我们提出体积改造技术并构建这套体系是这么一个状态。后面我们发表了相关的一些文章，构成这一项技术而言在美国也是得到了比较高的形成。

　　第二个我想简单的讲我们的技术体系做一个汇报，除了定义、作用、内涵和关键技术、理念，里面有一些就不讲了，像设计。它的定义给大家简单的做一个汇报，通过压裂方式将储层机制打碎形成网络裂缝，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大，使得油气从任意方向的基质向裂缝的渗流距离最短，这就是它的核心的定义。内涵有六个方面，包括形成网络裂缝，裂缝有剪切和滑移，还有天然列的状态，还有分段多族的。我们就是打碎储层，形成网络是列分，大幅度的降低储层基质中油气流动的压差，这是我们的改造的核心。如何打碎就简单的提一下，一个是虽性，因为有的地层是比较容易形成破碎的状态，还有就是天然裂缝和水平层理的发育状况，还有最大的最小的水平主应力是它的基础。

　　还有实施打碎的方法有很多，不仅仅是缝网分出射孔还有净压力控制，还有同步压裂，还有拉链式，还有顺序压裂，还有二步法等等一些方法。其实看看我们这个体积改造技术的裂缝的变迁，常规来说早期都是这样单段的施工形成这样的一条裂缝，都是这样的一种方式。从也许的单裂模式我们希望就地层的状态形成网络裂缝有一定的难度，因此我们梦想如何将这样的网状裂缝联起来，就发展了分粗(音)的模式，现在用我们的桥塞分粗技术，无论分多少都是为了实现复杂裂缝。

　　实现复杂裂缝关键是分粗的技术，时间关系我不详细的讲它怎么工作。第二我们分出射孔有一个关键的问题，大家有时也在探讨，用分粗射孔能够实现把每条裂缝都打开吗?没有问题，它的技术内涵是什么?从传统的单孔线流变成了分粗线流，由于时间不展开，有机会可以下来交流。

　　那么这种计算模式就可以看到，如果我的孔眼个数可以限定，如果每一处不能打开有极大的摩阻产生，产生了这么高的兆帕的摩阻一定会促使另外的孔打开。

　　这个是我们的改造的核心，就是应力干扰，在裂缝之间会产生应力干扰，应力干扰会使裂缝发生转向，中间就会有裂缝产品。从单一裂缝的开启到形成复杂裂缝的状态是我们体积改造的核心。

　　最佳的技术模式就是同步和交叉压裂，利用干扰使形成裂缝。第二个核心理论就是基质向裂缝的最短距离的渗流，不管是裂缝是什么流性，我们裂缝远端的基质流向这个的L是非常大的，无论是什么情况，以及我们树立的标准气田的井排距，你这样的距离是相当的远的，这样的远你怎么可能实现渗流，而我们的体积改造是干什么缩短你的距离，形成这样的网络裂缝会怎么样，而这个变短就是核心三。

　　有一个大家经常谈到的问题，体积改造的技理论和理念的不同，我们谈的是狭义的，主要的是针对可以打碎储层的，满足这样的核心条件我们的理念是什么呢?就是直井进一步提高储层总面剖面的动用程度，水平井进一步增加裂缝与基质的接触面积。也就是广义的体积改造技术，就是我们谈到的，这样的技术在美国而言是怎么样的之井到油气田是40层，水平井是分压80，在美国。

　　那什么原因可以形成复杂网，有的可能产品单一的，有的可能产品复杂缝，对巴肯滑套可能就是单一缝，用非滑套的可能就是复杂裂缝，这也是哈利波顿的技术。

　　我们国内实施了这样的方式，运用两步法的方式在大庆的砂岩形成了复杂裂缝，这也是没有问题了。问题四就是大家比较关心、困惑不太认同的，就是如果不能形成蜂网是体积改造吗，我们认为依然是。美国也一样除了用最大最小专项控制技术和应力干扰的技术之外，在美国也正在研究用裸眼分割器来形成这样的网络裂缝，一次在里面分四次。

　　在美国在巴肯一样的实验用脱砂的模式来实现蜂网压裂模式，其次未来发展细分切割基质，产生的裂缝也将大幅度的缩短基质中的流体向裂缝的流动距离。这也是体积改造，未来可能会压到100段以上。理论的研究隙间距可以小到八米，对产量的增加可以增加八到十五。

　　第五是体积改造技术的关键，就是从常规压裂，到钻井，井深结构和设计到布井，必须是逆向的方式来进行完成。有三个核心理念要强调，过去我们讲什么呢?要避免缝间干扰，现在要利用，这是储层改造技术的核心转变，第二个就是过去是均匀布段，现在是要根据侧景和图谱选填点来非均匀的布段。

　　第三是排状变成交错布缝，原来的驱动是有问题的，交错布段的方式进行压裂就会基本上没有不被动用的空白区，这是一个核心的变化。

　　设计不是今天会上的重要的事情，工厂化大家谈的很多，全世界都在谈，中国也也是，什么是真正的工厂化?　　它就是自动化的流水线批量生产，高效率，低程度，是实现非常规的常规化的生产。作为是三个前面讲到了高效的布景，无待工时间下连续施工，五凤连接的后勤与物流，技术实施的关键就是立项设计，一体化，我们看几个关键数据，一个井厂压裂440段，这是一个公司的模式，每段五千方以上的液体。我们看这个例子，2010年的K井厂每口井4.54万方液体，他是2010年的冬季进入，因为在加拿大很冷，2011年的早春出来，四个月的时间连续施工。

　　什么是真正的井工厂?布井的模式是核心，这就是单井厂的模式，一个井厂上两三台钻机，在一个平原的区域里将地面的井厂布置在可控范围内，这是核心。第二个是巴肯这样的双层的开发。在加拿大的恒河盆地也有这样的模式。第二个就是多分支井的模式，这都是井工厂的核心布井模式，那么这里面有一个问题，经常有人问我，他也不知道怎么钻井，他问的是这样，一个油公司只有这么一块矿泉，你说不这么打井怎么打，这没有什么困惑。还有一个布井模式，一字型的是最优的布井方式，我们的水平井打下去偏移距就一二百米，中间就有很多的丢失。

　　井口就是这样的连接方式，井上区域功能布局的最大化，安全高效有一个核心。单边模式，可以我们中国人不知道什么意思。当我们都是围着这个井口两边摆着车，周围全部把罐头摆满了，我们在吉林、新疆在比较平原的地方为什么这么摆?你要连续施工根本不可能实现，它的单车当某一台车有故障时候，原来二三十分钟才撤离，现在两三分钟就可以撤离去维修。说白了一点都不是奥秘，但是确实也是核心。

　　还有一个核心不待工条件下连续作业，在北美地区连续施工是有定义的，连续施工18个小时，我们中国的压裂车能不能做到?我们今天是装备会议有这么多压裂车的制造企业，你们能实现吗?连续施工18个小时，这就是工厂化的核心，这个片子不讲了，还有安全模式就不说了。如何提高连续施工作业寿命，连续施工现在是做到18小时，如何实现?允许的施工间歇最长维护时间只有一小时，我们的压裂车能做到吗?延长设备寿命要干什么?我们现在的压裂车根本没想这个事情。

　　我提几个关键点，连续作业下要有最优转速，液力泵的尺寸与负载，还有新型乔装压裂泵。还有独特的齿轮传动设计，提升冷却能力，新柱塞润滑系统，减少齿轮的接触面50%，润滑油箱要增加一倍，再就是工厂化，你的压裂车，这些事情想到了吗?至少现在中国的压裂没有。

　　由于时间有限，北美他的压裂队不够，等待施工的井越来越多，就威利斯盆地就有这么多的压裂队，所以这是不够实现的。美国到12年主要是油井增加钻井数一万多口。第三也是目前在中国，跟中国人讲的误区的地方，美国的压裂工程过剩有很多设备已经在等着了，在等什么呢?我还要讲一下，等待，待命等待维护，它的维修能力是没有变的，但是等待大大增加。所以这个过剩不是真实的过剩。

　　滑套完井到未来会到18%，主要是长水平段分段压裂长的多分支会使用，未来的发展就是滑套完井技术研发是包括多的分割器。有同志关注水的事情，这可以看到美国用水钻井一般说如果用空气钻几百方一口净，不用空气就是几千方。红颜色是最新数据可以看到一两万方的情况，在加拿大恒河用水量很多，那么水的处理可以看到巴肯一到两美元巴肯只有1到11美元的情况。水处理有水处理的装置，现在的无水压裂也有，但是我想问大家加拿大又不缺水，它干吗搞LPG。而这个技术在美国现在也在实验应用，我们讲它能节水肯定是好技术，但是在加拿大没有时间不谈了，它的施工安全性是问题，而气源和价格LPG是不可承受的，加拿大的使用也逐渐的减少了。可以查查LPG在中国多少钱一方，大家一算就行了。

　　最后一个新动向，打碎我们用了一个单词，他们也在用这个把中国体积改造打碎储层一样接受了这个观点了。水平段分段这个刚才也说了，缩小井间距大家可以看看，就是一个段以后在平面上进行多分支井，使中间的井间距更小，这是一个新动向，告诉大家。

　　最后的几点建议跟大家说一说，多分支井已经讲了，这个是在一个水平段两面的双分支是非常丰富的，中国这是我们大家下面有搞装备和工具的，这是我们的瓶颈，我在几年前就讲了我们水平井的工具，分段压的工具跟美国差不多了，美国人下一次到中国来赚钱的就是这个东西了。所以下面有投资公司，还有基金，谁赶紧干这件事情可能就是赶超世界，下一步就该你挣钱的时候了。这些就不说了，井工厂，这再强调一个事情，中国现在做井工厂走如一个误区，干什么失去?地质角度的思维模式，就在研究不同水平段长的影响，井距影响，这不是我们干的。水平段减少最后一次的钻头可达的最远距离是我们水平井的绝对的长度的方式，两个钻头是1500米，你设计了一个一千六七百米换还是不换钻头?换了以后打六百米，还有两百米可打，那就浪费了。没关系，只要你满足工期要求，三只就是三只的距离，两只就是两只的距离，这就是水平段的设计，工厂化这个事情如果都没解决，那就不叫工厂化，首先这个方面的成本一定就增加了。

　　我们不需要实验这些数据，那是油藏和地质家的事，我们要建立我们的最佳的改造的技术模式，在恒定的水平段上怎么布缝，分不分段，什么样的方式注入，你把这些模式找到了就好办了。看看最新的，这就是巴肯，段间距多少?150英尺到250英尺，40米到80米的距离，这就是变化，我们现在还在琢磨段间距，搞100米、200米、300米的都有，那就太落后了。压裂液张处长谈到了我就不讲了。

　　它的降阻能力我们看一个，用羧甲基压裂的时候40多个兆帕，换了以后就是64个兆帕，我们今后的深井，我们的超深井，这个东西是很重要的。这个基础上我们再看美国从中国进口，这个我们中国人不知道吧，2012年北美从中国进口将近六千吨的羧甲基，如果在非常规滑流水中增加5倍以上，这是我们的核心。昆山公司现在是它的核心技术拥有者，这个基础上我们讲的墙壁及羟甲基刮胶，但是它的摩阻比羧甲没有那么低。

　　最后我们控制源的重视，我们现在又有基金投资，干什么?种魔芋胶去，我们把这个东西发展起来了，中国就不受我们的别的控制了，这是一个核心。我们过去做过有技术基础的，就是有钱的可以干这个事，压裂车，我们说的中国要学习美国的两千五百型的轻型压裂车，比下来的更轻量级。这才是我们未来适合于山地、丘陵的压裂车，我们要学习和研究。这个不说了，是我们发展的方向。

　　其实油基泥浆的替代品已经实现了，我们中国应该赶紧干这件事情，而这套体系在6500米的井用这套体系只要用400多天打，就用这套体系可以完成。未来我们的梦想，最后我们讲压裂的时候如果把炸药带进去爆炸更容易做地层谁能实现，还有我们讲压裂液进入地质后用溶解性材料，现在你的桥塞有了，将来的球座可不可以融的?一切都可以熔，这就是我们的梦想。我们要会花多大的工夫让我们的水形成这种状态，我们的荷叶天然就可以存在，我们可以吗?我的汇报就到这，不对的地方请批评指正。