压裂设备应用评价及技术发展展望

随着非常规油气开发和常规油气改造规模的不断扩大,对压裂装备性能指标提出了更高的要求。从几种压裂设备的市场应用情况出发,分别介绍了柴油驱动、电驱、液压驱动、双燃料和涡轮式压裂装备的技术特性和市场应用现状,对比分析了目前大功率2500型压裂车与其他几种大功率压裂驱动装备的性能优劣特点,从压裂设备整机形式、结构分析和控制系统三个方面对目前压裂设备提出了优化改进措施,最后从压裂设备的发展方向提出几点建议,为压裂装备研制提供参考。     

射孔为压裂酸化服务是射孔技术发展的必由之路

面对低渗透油气田数量不断增多、非常规油气资源开发力度逐渐加大、新型压裂技术不断涌现的新局面,射孔技术面临着向何处发展的思考和选择。提出射孔为压裂酸化服务的新观点,说明射孔为压裂酸化服务的必然性,阐述射孔如何为压裂酸化服务,指出在射孔为压裂服务中应注意的问题,以期能对射孔技术的发展、低渗透油气田和非常规油气资源的开发提供一些新思路。     

压裂泵液力端阀箱超高压力自增强技术研究

超高压自增强技术是一种延长压裂泵液力端阀箱使用寿命的工艺技术。针对现有超高压自增强工艺技术进行了分析,确认了按照现有工艺进行超高压自增强后液力端阀箱内腔关键位置的应力集中程度得到了显著改善,从而有效延长了压裂泵液力端的疲劳寿命。根据仿真分析对现有工艺进行了优化,提出了进行超高压自增强过程中应注意的一些问题。     

压裂车的研究现状与发展方向

压裂车是压裂施工作业的核心设备,在降低开采成本、提高油气开采效率等方面发挥着重要作用。但随着压裂工艺技术水平的提高和页岩气等非常规油气井的大规模开发,压裂施工作业对压裂车的单机功率、压力、排量、可靠性及自动化水平的要求越来越高,小功率压裂车已不能适应"工厂化"作业要求。综述了压裂车的国内外研究现状,从单机功率、重量、节能、排放及施工作业成本等方面提出了新型压裂车的发展方向,可有效满足现代压裂施工作业对压裂车大功率、超高压、大排量和智能化的要求。     

非常规天然气勘探开发中压裂装备的研制

随着勘探开发技术的发展,非常规天然气将成为未来我国重要的低碳资源。压裂装备是非常规天然气开采中的重要装备,由于施工工艺和作业规模较常规油气的开发有所变化,对压裂装备的研制提出了新的要求。结合煤层气和煤层气开发特点以及国外装备的发展趋势,阐述了研制适用于煤层气和页岩气开发需求的成套压裂装备整体配置方案;围绕压裂装备的提出了关键技术的攻关内容。     

非常规油气开发对压裂设备和材料发展的影响

非常规油气开发是国内外目前的热点研究领域,压裂能力和压裂液成为制约增产改造效果的瓶颈。为此,依据中国储层特性、地面条件、开发现状等情况,并以大量的实际生产和统计数据为基础,对中国目前非常规油气的开发模式、设备条件、材料要求、成本构成等进行了深入的论述。结论认为：①国内现有的压裂设备和材料等硬件条件可满足当前非常规油气开发的需求,但存在着开发模式中完井环节的关键技术空白、施工作业成本难以控制的问题;②压裂液将朝高效环保、储层低伤害、低含水量或无水、成本可控以及体系类型多样化的方向发展;③根据中国非常规天然气开发规划的年产量,预测了压裂设备的需求和技术服务市场规模。最后强调,以滑溜水为代表的低成本压裂液和以超临界CO₂为代表的无水压裂液是2个最重要的发展方向,而支撑剂将朝小粒径、低密度、高强度方向发展,同时,在原材料和加工工艺上也有待突破创新。     

压裂泵柱塞密封副优化技术的发展与展望

为了打破压裂泵柱塞密封副优化技术的瓶颈、进一步提升压裂设备的工作性能、实现油气增产,从压裂泵柱塞密封系统的实际工况和密封机理出发,概述了压裂泵柱塞密封副失效的研究现状,梳理和总结了现有的压裂泵柱塞密封副优化技术;在此基础上,结合摩擦学和材料学等相关领域的最新研究成果,对我国压裂泵柱塞密封副优化技术未来的发展提出了建议和展望。研究结果表明:(1)表面织构技术已被证实能显著降低柱塞密封副的摩擦磨损,应积极设计和开展压裂泵实际工况下的全尺寸织构化柱塞密封系统试验,以推动表面织构化柱塞的应用进程;(2)针对橡胶密封件的性能短板以及压裂泵柱塞密封系统的工作要求,亟需采用材料改性技术来进一步增强密封橡胶的综合性能;(3)表面织构技术、表面涂层技术、材料改性技术在减摩抗磨等方面的协同效应决定了将其复合成压裂泵柱塞密封副优化新技术的可行性和必要性,未来应着手解决复合技术在压裂泵工况下的实际应用问题。结论认为,我国油气资源的勘探开发现状对压裂设备的工作性能提出了更高的要求,压裂泵柱塞密封副的优化必须结合自身实际,对多学科领域的相关理论和方法进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而形成一套符合我国实际的压裂泵柱塞密封副优化技术。     

非常规油气水平井管内多级分段压裂新技术

非常规油气藏开采难度大,开发成本高,原有的水平井管内分段压裂技术存在分段级数少、压裂规模小等问题,无法满足非常规油气资源高效开发的要求。为此,分析了水平井泵送桥塞、固井投球滑套、连续管拖动封隔器等多级分段压裂新技术,其中,泵送桥塞射孔多级分段压裂技术分段级数不受限制,适合大排量、大液量压裂要求,是页岩油气开发的利器。固井投球滑套分段压裂技术滑套可重复开启,能满足选择性生产、堵水及重复性压裂的需求。各种水平井管内多级分段压裂新技术的成功应用,为非常规油气藏开发提供了强有力的技术支持。     

超临界CO2压裂技术现状与展望

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景,总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状,得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题,并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述,未来应重视理论分析与模拟实验相结合,给出定量评价方法;超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外,研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合,逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。     

压裂新技术在非常规油气开发中的应用

压裂是非常规油气开发过程中主要的技术措施,压裂技术的创新是实现非常规油气资源大规模开发的关键。重点介绍了新型压裂改造技术的技术原理及其在煤储层、致密砂岩储层、页岩储层等开发过程中的应用,包括同步压裂技术、高速通道压裂技术、纤维压裂技术、穿层压裂技术、固井滑套压裂技术和泵送桥塞压裂技术。并针对应力叠加效应、支撑剂异构铺置、铺砂剖面优化、裂缝穿层延伸、定点起裂、变粒径变排量作业等技术优势总结了各技术的设计原理及现场应用情况,为非常规油气的开发与改造提供参考和借鉴。     

新型大功率电动压裂泵组的研制

压裂泵车传统的机械传动方式存在单机功率小、占地面积大、噪声大和污染高等问题,无法实现自动化控制和精准控制。为此,研制了HH6000大功率电动压裂泵组。该泵组引入了大功率变频电机直接驱动压裂泵的全新理念,通过数控变频技术和PLC控制技术,实现了单机大功率、体积小质量轻、排量压力控制精确、无级调速以及连续大功率运行等技术突破。2套HH6000电动压裂泵组在四川长宁H9平台的页岩气压裂施工中,供液能力3.0~4.5 m~3/min,约占总施工液量的,砂的质量浓度100~200 kg/m~3,设备运行情况良好,得到了用户的高度评价。该泵组解决了页岩气大规模成片开发的高效、经济和环保问题,为实施页岩气压裂提供了理想的设备。     

关于非常规油气资源勘探开发的几点思考

近年来，石油资源短缺已成为制约全球经济发展的共同难题，世界各国都掀起了非常规油气勘探开发的热潮，开发非常规油气及油气替代品已成为各国非常规油气勘探开发研究的主要课题。随着我国国民经济的持续快速发展，油气供需矛盾也已经成为制约我国经济和社会发展的主要瓶颈之一。为此，对全球非常规油气资源的发展趋势、中国非常规油气资源勘探新领域以及关键技术等方面进行了分析讨论。结论认为：世界各国都非常重视非常规油气业务的发展；中国非常规油气资源非常丰富，但在勘探开发上急需新技术、新方法的突破；非常规油气的勘探开发应形成配套方法。应针对不同的问题采取必要的措施：①创新地质理论，找到优质资源；②发展特色技术，开发难采资源；③ 优化改进现有工艺技术，取得新效果；④发展综合利用技术，缓解环境压力;⑤转变理念，加速非常规油气资源开发。     

液态CO2干法加砂压裂增稠剂技术现状及展望

CO_2干法加砂压裂是低压、低渗透、强水敏等非常规储层高效开发的有效措施之一。系统分析了目前国内外液态CO_2干法加砂压裂技术中增稠剂现状,对现有增稠剂分子结构进行分析归类,指出了增稠剂存在的主要技术问题和开发的难点。通过对目前国内液态CO_2干法压裂技术现状和现场试验情况梳理发现:国内液态CO_2增稠剂技术滞后于现场应用,压裂液携砂效率低,影响了压裂施工效果;分析国内外液态CO_2增稠剂研究存在的问题,借鉴现有研究成果,依据CO_2分子结构特征和理化特性,构建能使液态CO_2高效增黏的新型增稠剂分子结构,合成高质量的液态CO_2增稠剂,是实现液态CO_2干法加砂压裂的技术关键。在现有技术条件下,建议将液态CO_2干法压裂技术与常规无水压裂技术结合,既发挥了液态CO_2干法压裂技术优势,又实现了高砂比对压裂施工技术要求,满足非常规储层压裂开发需要。     

具有增压灌注功能压裂用管汇车的研制

为了满足页岩油气等非常规能源开发而进行的工厂化大规模压裂工况的需要,研制一种具有增压灌注功能的压裂用管汇车。该车是在现有管汇车基础上对低压管汇增设增压灌注系统和控制系统,可根据工况选择是否启动灌注系统。在满足现有管汇车的功能和性能基础上,同时具备增压灌注功能,可以充分地为压裂车供液,既解决压裂泵空吸现象,提高了压裂质量,又保证了设备运行安全。     

支撑剂的研究现状及展望

随着深层油藏和非常规储层开发进程加快,裂缝几何尺寸、储层物性复杂化,压裂工艺对支撑剂的性能要求也越来越高。支撑剂作为压裂作业中必不可少的元素,通过支撑水力压裂形成的人工裂缝,为油气畅流入井提供高速导流通道,故加深对支撑剂的研究将有助于高效经济地提高油气产量。本文调研了国内外支撑剂的发展现状,分类阐述了现有支撑剂特点,分析了支撑剂性能的影响因素并对比了不同压裂液体系支撑剂的运移规律,最后对支撑剂的发展及应用趋势做出了展望。     

SPE著名演讲人阿哈麦德先生在江苏油田讲学

2014年4月3日,SPE著名演讲人、贝克休斯公司副总裁和首席油藏工程师乌斯曼·阿哈麦德先生来到江苏油田,讲授非常规油气资源的开发优化。来自油田各有关生产和科研单位的60余位技术人员参加了本次讲座,并与阿哈麦德先生进行了互动交流。阿哈麦德先生结合地质背景,从石油工程技术角度,着力强调优选层位和压裂段,对于提高非常规油气资源开发效益的重要性。他认为,每个盆地非常规油气资源的分布,都有其独特的规律,因此,识别＂甜点＂层位非常关键,应当通过地化、岩相和地震属性评价叠合区加以确定。     

超临界CO2压裂技术现状与展望

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景，总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状，得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题，并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述，未来应重视理论分析与模拟实验相结合，给出定量评价方法；超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外，研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合，逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。     

四机厂一项目喜获国家科技进步二等奖

正1月8日上午,中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行国家科学技术奖励大会。由中石化石油机械股份有限公司承担,四机厂实施的"超高压大功率油气压裂机组研制及集群化应用"项目,喜获国家科技进步二等奖。该项目针对我国非常规油气资源开发复杂地质地貌条件特点,研制了具有超高压、超大排量连续     

非常规储层压裂改造技术进展及应用

水力压裂技术的进步极大地促进了以北美为代表的非常规油气资源的经济有效开发,成为其有效动用的关键技术。笔者总结国外非常规储层,特别是以致密气、页岩气、煤层气及致密油为代表的非常规资源压裂改造技术的发展历程,梳理了国外非常规资源储层压裂改造的主体技术。通过分析各种储层改造主体技术的优缺点及适用条件,结合国内储层特点,分析了各项主体技术在国内的适应性。并根据国内目前非常规储层改造的技术现状,明确了国内非常规储层改造技术的发展趋势和方向,指出了国内非常规储层技术应起引进吸收并自主创新的道路,指出了致密气、页岩气需攻关的关键技术。     

带缓冲功能钻井泵组的结构与试验分析

系统介绍了经由液力变矩器驱动的TJBZ10A型钻井泵组和经由偶合器驱动的JBZ10N型钻井泵组的结构特点、技术参数及厂内工业试验情况。通过对这2种泵组试验结果分析,得出调速型液力偶合器更适合于油田钻井泵组的应用。