提高气井压裂单井日产QC423.doc

天然气勘探开发部
2008QC活动成果报告

提高气井压裂单井日产

工程科QC小组
2009年2月19日

12

小组简介

小组名称
压裂QC小组
成立日期
2008.3.27
小组类别
攻关型
注册号
TRQ-0802
活动日期
2008年4月~12月
活动次数
35次
接受TQM教育取证率
100%

小组成员
序号
姓名
性别
文化程度
组内分工
职务或职称
1
闫 飞
男
本科
组员
工程师
2
惠建军
男
本科
组员
工程师
3
高利军
男
本科
组员
助理工程师
4
薛 波
男
本科
组员
助理工程师
5
刘 聪
男
本科
组员
助理工程师
6
郑伟娟
女
本科
组员
助理工程师
7
杨 海
男
专科
组员
技术员
8
王忠东
男
专科
组员
技术员
9
马德敏
女
本科
组员
技术员
10
李媛
女
本科
组员
技术员

一、选题理由
通过我们对2006至2007年压裂井的统计分析，计算得到单井平均无阻流量为0.87×104m3/d。而工业气流底限是0.5~1×104m3/d，两年来的产量在工业气流底限徘徊，严重影响到企业的生存发展。因此，选择了“提高气井压裂单井日产”为活动课题。
二、现状调查
2006、2007年产量普遍较低，延144井本2层是两年来唯一的高产井，无阻流量为7.3×104m3/d。(部分低产井无阻流量用井口产量代替，下同)
表2-1 2006年压裂井产量统计
井号
层位
射孔井段(m-m)
压裂施工日期
日产气量（m3/d）
无阻流量（m3/d）
日产水量（m3/d）
延气1
盒3
2723.0-2726.0
2006-7-27
0
0
0.8
延气4
山2
2595.7-2598.7
2006-8-1
1706
2143
0.12
延气2
山2
2592.0-2599.0
2006-8-23
25148
30799
0.9
延气1
峰5
2618.5-2622.5
2006-8-24
4695
6516
1.5
延气4
山1
2576.0-2582.0
2006-9-18
50
51
0
延气2
盒8
2469.0~2478.0
2481.8~2483.6
2484.4~2487.0
2006-11-26
10748
15996
0
延107
山1
2449.0-2455.0
2006-12-14
11
12
0
延103
盒8
2823.0-2830.0
2006-12-15
12291
13184
0.22
延104
山2
2798.0-2804.0
2006-12-16
9796
11291
0
平 均
7161
8888
0.44

表2-2 2007年压裂井产量统计
井号
层位
射孔井段(m-m)
压裂施工日期
日产气量（m3/d）
无阻流量（m3/d）
日产水量（m3/d）
延108
盒8
2197.0-2199.5
2007-5-25
0
0
0
延106
山2
2834.5-2837.0
2007-5-27
3313
3314
16.96
延109
马五1
2356.1-2357.9
2363.0-2364.0
2366.0-2368.2
2007-6-3
0
0
3.2
延102
山1
2774.0-2778.0
2007-6-12
10240
13096
0.24
延105
山2
2682.0-2685.0
2007-6-13
0
0
37.8
延110
山1
2325.5-2328.0 2341.0-2344.0
2007-7-8
20538
34868
0
延122
山2
2552.5-2554.5
2007-7-14
8336
13543
0
延105
盒8
2565.0-2569.0
2007-7-22
3870
3871
0
延102
盒8
2738.0-2742.0
2007-8-8
7009
11867.9
0
延123
盒8
2579.0-2581.5
2007-8-25
733
733
0
延122
山1
2446.0-2452.0
2007-9-6
8869
12029.6
0
延110
盒8
2282.0-2286.0
2007-9-8
10563
14780
0
延102
峰5
2448.0-2451.0
2007-9-14
1770
1770
0
延105
盒3
2389.5-2393.5
2376.0-2380.0
2007-9-15
880
880
0
延118
马五41
2839.0-2841.9
2007-9-18
0
0
0
延124
山2
2737.0-2743.0
2007-9-21
2356
2620
0.2
延125
太2
2720.0-2724.0
2007-9-24
7842
12493.5
5.06
延109
山1
2174.4-2177.9
2007-10-23
0
0
0
延110
盒5
2181.0-2184.0
2007-10-25
378
378
0
延123
盒1
2353.0-2357.0
2007-10-26
15
15
0
延120
山2
2710.0-2716.0
2007-11-15
6336.5
6336.5
2.93
延144
本2
2617.0-2619.0
2622.0-2626.0
2007-11-17
33912
73456
2.298
延125
山1
2590.0-2594.0
2007-11-18
1580
1580
0
延101
马五1
3241.6-3244.2
3247.5-3249.0
3257.0-3260.0
2007-12-4
3133
4241
0
延138
山2
2630.0-2632.5
2007-12-14
4000
4000
0
平均
5426.94
8634.9
2.74752
结论：两年来压裂井单井平均日产无阻流量偏低，所以要设法提高气井单井日产，为企业创造更高的经济效益。
三、活动目标
目标确定：
目标可行性分析
（1）气井勘探开发两年以来，通过外协合作、培养内部人才、企业自身实践等提高了我部勘探开发技术水平；
（2） 对地质区域和气层的认识逐渐加深，选井选层水平有所提高；
（3） 对压裂、试气作业的进一步实施，压裂、试气技术水平有了较大提高。
综上所述，达到活动目标是可行的。
四、原因分析
结论：因果图中共有末端因素10条，即缺乏专业技术人员、专业人员技术水平差、无压裂设计软件和试井解释软件、钻井问题、气层加砂强度不合理、液氮比例不合理、砂比不合理、排量不合理、自然环境差、气层地质条件差。

因果图

五、要因验证
序号
末端因素
验证过程
是否要因
1
缺乏专业技术人员
通过两年的招聘，已经有本科以上石油工程类技术人员10名，为活动的开展的建立提供了保证。
否
2
专业技术人员水平差
现有的技术人员普遍是从油田调来或者刚分配来的大学生，对天然气还不太了解，技术水平不足。
是
3
无压裂和试井解释软件
模拟裂缝形态无法完成，对预测增产效果、提高压裂设计效率、进行压裂效果分析有一定的困难。
是
4
气层地质条件差
我部气探区属于鄂尔多斯盆地构造，总体特点是低压、特低渗，气井产量普遍较低。虽然有较好的勘探前景，但从目前的勘探情况看，我部探区与邻近气田的地质区别不是很大，因此，气层地质条件差不是影响气井产量的主要原因。
否
5
自然环境差
我部气探区地处黄土高原，沟壑纵横，但对压裂施工质量和最终产量影响不大，因此，自然环境差不是影响气井产量的主要原因。
否
6
钻井影响
通过对2006至2007年的钻井周期长，密度、失水、粘度这三个钻井参数与产量的统计分析，发现密度过大或失水过多都会直接影响气井的产量。
是
7
气层加砂强度不合理
通过对2006至2007年压裂井的现场跟踪与试气后无阻流量统计分析，发现它与无阻流量有着直接的关系，但由于统计井数太少，更深层次的联系需要我们进一步分析研究。
是
8
液氮比例不合理
在不同的层段，液氮比例在5%~10%范围内，气井产量受液氮比例的影响较大，但由于施工井数较少，需要进一步分析研究，以确定合理的液氮比例，所以液氮比例是影响气井产量的主要因素。
是
9
砂比不合理
就目前情况很难看出砂比与产量的直接关系，只有在砂比合理的情况下，才能使气井产量达到一个最高值。但合理的砂比需要进一步的分析研究，所以砂比是影响气井产量的一个重要因素。
是
10
排量不合理
在不同层段，气井产量随排量的变化较大；另外排量与气层厚度、固井质量、上下隔层、附近煤层等因素的关系较大，如果把握不好会直接影响压裂效果。所以，排量是影响气井产量的一个主要原因。
是
六、制定对策
综上所述，10末端因素中有7主要原因，其中1条主要原因不属于本小组活动范围，此次活动需要解决的主要原因有6条：现有的专业人员技术水平差、无压裂和试井解释软件、气层加砂强度不合理、液氮比例不合理、砂比不合理、排量不合理。

对策措施表
序号
要因
对策
目标
措施
责任人
完成时间
1
有的专
人员技
水平差
培养现有技术人员
提高技术水平
外出考察，现场实践，学习专业书籍，分析总结
闫 飞
惠建军
2008.12
2
无压裂和试井解释软件
掌握软件使用方法
熟练运用软件进行压裂分析与产能预测
购买压裂和试井解释软件

惠建军
高利军
2009.1
3
气层加砂强度不合理
选择合理的气层加砂强度
确定出较合理的气层加砂强度，提高气井产量
深化分析气层加砂强度与产量的关系，寻
找合理的气层加砂强度
惠建军
高利军
2008.9
4
液氮比例不合理
调整液氮比例
确定出较合理的液氮比例，提高气井产量
对每口井进行现场数据录取，深化分析
惠建军
高利军
薛 波
2008.9
5
砂比不合理
调整砂比
确定出较合理的加砂比，提高气井产量
对每口井进行现场数据录取，深化分析
惠建军
高利军
刘 聪
薛 波
2008.9
6
排量不合理
调整排量
确定出比较合理的排量，提高气井产量
综合分析气层条件，给出适合不同气层的排量
惠建军
高利军
刘 聪
2008.9
七、实施
实施一：培养现有技术人员
1、上半年，小组成员先后两次到华北研究院就大牛地气田勘探开发进行考察学习，并对长庆井下公司靖边项目部就压裂试气进行考察学习。
2、只要有条件小组成员就现场跟踪压裂施工，一方面提高现场实践能力，另一方面录取真实资料。
3、购买压裂试气工艺方面的专业书籍，并要求有关技术人员认真学习。
4、定期进行压裂总结分析，适时调整压裂设计方案。
实施二：购买压裂软件
天然气勘探开发部已经于2008年底成功引进了压裂设计软件，并且已经初步掌握，为参数优化奠定了工具基础。
实施三：确定气层加砂强度

结论：上古界山西组与本溪组的气层加砂强度增大后有利于增产；但是盒8层的气层加砂强度增加后产量下降很明显。
2008年，确定气层加砂强度的原则如下：
（1）年初工程科对气层加砂强度进行了优化调整，石盒子组的气层加砂强度放在2-4m3/m之间，山1层的气层加砂强度放在4-7m3/m之间，山2层的气层加砂强度放在4-7m3/m，本溪组的气层加砂强度放在6-9m3/m之间。
（2）改变了确定气层加砂强度的程序，气层加砂强度原来由工程科确定，从今年4月底开始实行由部里面技术领导、地质科、工程科集体讨论确定气层加砂强度的程序。
（3）结合砂体厚度、隔层等条件适当提高气层加砂强度。
（4）气层附近有煤层或固井质量差时降低气层加砂强度。
（5）在实施过程中进行阶段性统计分析并适时调整气层加砂强度。
实施后，2008年的平均气层加砂强度为5.5m3/m，比2006-2007年的平均值5.1m3/m增加了0.4m3/m。
实施四：确定合理的液氮比例

据统计，液氮比例在8%左右时，气井产量达到峰值，因此，小组在2008年初优选的液氮比例是8%左右，并在全年贯彻实施。
实施五：确定合理的砂比

根据2006-2007年的统计分析，2008年初对砂比参数进行了优化调整，优化砂比参数的原则如下：（1）将石盒子组的砂比控制在20~25%之间，山1层的砂比控制在24~26%，山2层的砂比控制在21~25%之间；（2）随气层埋深的增加应适当降低砂比；（3）气层埋深相近时，致密地层应适当降低砂比。
今年8月份，受华北大牛地大砂比影响，我部在本溪组气层上进行了大砂比尝试，延154井设计平均砂比为24.58%，延150井设计平均砂比为22.18%，延119井设计平均砂比为22.14%，但在实际施工时均发生了砂堵，9月份，随后又将本溪组的设计砂比锁定至20%以下。
实施六：确定合理的排量

我部主要使用27/8″N80油管压裂，根据气层显示厚度和砂体厚度将排量定在2.4-3.2m3/min之间，确定排量的基本方法如下：
（1）气层或砂体厚度大的井采用大排量，反之则采用小排量；
（2）气层附近有煤层或固井质量有问题的井采用2.2m3/min左右的小排量；
（3）合层压裂的井采用大排量；
（4）加砂量大的井采用大排量。
如延127井山2层由4个小层组成，隔层较薄，最大隔层厚度5m，气层跨度24m，设计时采用了31/2″N80油管压裂，施工最大排量达到4.6m3/min。
八、效果检查—C
C—1效果对比
通过对这些原因的讨论分析，在2008年的井层中，我们“对症下药”，取得了较好的效果。2008年压裂井单井产量见表4-1，活动前后效果对比见图4-1。
表8-1 2008年压裂井单井产量统计表
井号
层位
射孔段m-m
压裂施工日期
日产气量m3/d
无阻流量m3/d
日产水量m3/d
备注
延119
本2
2755-2757 2760-2762
2008-7-22
0
0
48

延150
本2
2484-2487
2008-8-2
3981
4103
87

延174
山1
2510-2514
2008-10-31
3040
5219
0

延156
马五4
3669.7-3672.7
2008-8-25
3971
8681
0

延121
盒8下
2649-2651
2008-6-27
5290
9180
0

延172
山1
2497.0-2501.0
2008-11-8
6329
13273
0

延152
山1
2709-2712 2715-2717
2008-8-13
8578
17481
0

延154
本2
2798.6-2800.6
2008-8-1
5500
17530
0

延153
盒8
2756.6-2758.6
2770-2772
2008-8-12
9536
18003
0

延154
盒8
2600.0-2602.0
2008-9-24
10164
20084
0

延118
山1
2631.0-2636.0
2008-6-13
9903
20535
0

延112
马五
3338-3341 3346-3349
2008-7-21
7334
21631
0

延113
马五12
3381.1-3384.13387.0-3389.5
2008-7-1
12483
29313
0

延167
本2
2463-2464 2466-2468
2008-9-16
8290
30667
0.133

延170
山2
2664.0-2668.0
2008-10-30
16222
33378
1.029

延120
盒8
2558.0-2562.0
2008-3-29
20787
40231
0

延133
本2
3095-3098
2008-9-4
37126
80307
0

延127
山2
2684.0-2688.0
2695.0-2697.0
2703.0-2705.0
2008-9-13
163207
1288703
1.25

延101
盒8
3058-3062 3066.3-3068.3
2008-6-10
能量低未求产
0

延109
盒8+山1
2116-2119 2128-2130
2008-7-12
109
1609
0.01

延115
马五1
3327.5-3329.5 3331.0-3334.0
2008-8-2
86
86
0

延119
山2
2657.0-2663.0
2008-11-1
0
0

延125
盒8
2545-2549
2008-6-11
0
0
0

延137
盒8
2748.0-2752.0
2008-9-15
993.97
993.97
0

延148
盒8
2206.0-2209.0
2223.0-2225.0
2008-3-30
2838
2838
0

延148
盒7
2161-2165
2008-7-10
2590
2590
0

延157
马五1
3601.4-3604.4
2008-10-17
5302
5302
0.7

延158
马五
3059.0-3061.0
3062.5-3067.0
2008-8-14
114
114

延159
本2
2466.0-2471.0
2008-9-14
27
27
0

延167
盒8
2255-2261
2008-11-7
2120
2120
0.067

平均

74506

气井单井日产量对比柱状图
活动前
目标值
活动后
0.87×104m3/d
1.2×104m3/d

7.45×104m3/d
提高了6.58×104m3/d

图8-1活动前后气井单井日产对比柱状图
C—2效益评价
经过此次活动，我部平均单井产气量超越了目标值1.2×104m3/d。成效十分显著，说明此次活动的分析研究可靠、采取措施得力。
1．直接经济效益
压裂施工31井次，平均每井次增产7.45－0.87＝6.58（104m3/d）。
井口产量按1/4的无阻流量计算，采气过程中每天累计增产31×6.58×1/4＝50.995（104m3/d）。
年累计增产50.995×365＝18613.18（104m3/a）。
按天然气单价1元/m3计算，年增经济效益1.86亿元。
气井累计生产年限30年左右，保守一点，按15年折算，增加的总经济效益1.86×15≈27.9亿元。
2．间接经济效益
为今后的大幅度上产积累了压裂增产技术水平，为明年拿下我部3亿方天然气产能提供了最直接的技术支撑。
九、总结阶段—A
A—1 巩固措施：
1、按优选的压裂施工参数完成设计。参数优选结果见表5-1。
2、工程科压裂技术人员现场跟踪压裂施工，对压裂施工数据进行实地采集，保证所录数据的真实性和全面性。
3、定期进行分析对比，不断优化施工参数。
表9-1 压裂施工主要参数最近优化结果
层位
施工参数
盒8层
山1层
山2层
本溪组
马五层
说 明
气层加砂强度m3/m
2~4
4~7
4~7
6~9
—

砂比%
25~20
26~24
25~21
22~19
—

排量m3/min
2.0~2.8
排量3~3.4
m3/min，或气层排量强度0.4 m3/min/m左右
排量2.5~3.4
m3/min，或气层排量强度0.2 ~0.4
m3/min/m
砂体排量强度
0.3 ~0.9
m3/min/m
排量1.7~2.5
m3/min，或气层排量强度0.1 ~0.3
m3/min/m
个别厚层需大排量 4m3/min以上，如延127井山2层。气层附近固井质量较差时需小排量2~2.4m3/min
液氮比例%
11~8
8左右
8~7
7左右
8左右

前置液比例%
25~30
30~38
同山1
同山1
—

破胶剂浓度%
0.025
~0.04
同盒8
同盒8
同盒8
—
缺少资料，设计难度大
A—2 遗留问题及今后打算
软件购买回来之后组织人员对软件的培训应用，尽早掌握软件的使用方法，软件中的科学性和合理性带到压裂设计中，加快施工分析应用进程。
下一步，小组将进行更加系统的分析，立足实际，大胆探索，继续选择“提高气井压裂单井日产”为课题，进行进一步的技术攻关活动，为延长气探区2009年3亿方气的目标设做出更大贡献！
工程科压裂QC小组
2009年2月