压裂工艺原理文档

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1、压裂施工工艺培训资料一、水力压裂的基本原理油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝。当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合。为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝。由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中，使改变了井

2、筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力。二、水力压裂目的和作用油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。对油层进行水力压裂有以下作用：①解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。②改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。③提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；④扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力三、水力压裂效果评价水力压裂效果评价可以从三个方面进行评价：裂缝状况（几何尺寸、导流能力等参数）

3、压后产量变化，经济效益。水力压裂效果评价的意义：1.小型压裂：获取地层参数、用来指导以后的压裂设计。2.压裂施工结束后：确定几何裂缝的尺寸，3.产量评价：计算经济指标、优化压裂规模。评价的结果可以验证或修正水力压裂中使用的规模、选择压裂液、确定加砂量、加砂程序、采用的工艺以及开发方案等，进而降低压裂成本和提高油气采收率，达到开采油气的目的。根据所选的模型压裂效果评价参数如下：裂缝的长宽高、裂缝的导流能力、压裂液的滤失系数、产量、计算压裂收益。四、泵注期间压力分析4.1施工压力和时间的关系4.1.1裂缝宽度方程174.1.2裂缝内压力方程裂缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、流速、缝

4、宽。沿缝长的压力梯度：地面施工压力计算施工时地面压力可以根据地层破裂压力、井筒摩阻、近井筒摩阻计算得到，计算公式：17P地面=P破+P井筒-P净液柱4.2施工压力分析Ⅰ；较小的正斜率（0.125-0.2）裂缝正常延伸，表明裂缝在高度方向受阻。Ⅱ：压裂不变，意义不明确。可能注入与滤失平衡，裂缝不延伸。Ⅲ：斜率大于1，裂缝底部受阻，缝内砂堵或端部脱砂。Ⅳ：斜率小于0，缝高度增加、压开多条裂缝、或是遇到大规模裂缝体系。4.2.1泵注压力的导数分析压力导数对压力变化的敏感度提高了，用于量化缝高延伸至高应力遮挡层的程度，并实现端部脱砂的及早发现。整个压力数据无明显的变化，压力导数在五十分钟

5、的时候显著增加。25分钟时压力导数增加由于支撑剂加入粘度增加。174.3泵注期间压力分析泵注压力分析五、国内外压裂液技术现状针对意欲实施增产改造措施的各类储层在温度、渗透率、岩性、孔隙压力等方面的差异，发展出了许多不同类型的压裂液体系以适应不同的储层特性。国外广泛使用的压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液。从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主，而在60年代初，以瓜尔胶稠化剂的问世，标志着现代压裂液化学的诞生。70年代，由于瓜尔胶化学改性（如羟丙基瓜尔胶HPG，羟基羧甲基瓜尔胶CMHPG）的成功，以及交联体系的完善（由硼、锑发展到有机钛、有机锆），水

6、基压裂液迅速发展，在压裂液类型占主导作用；随着致密气藏的开采和部分低压油井压后返排困难等因素，在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用，取代了部分水基压裂液。90年代，在国外压裂液体系中仍是以水基压裂液为主（占65%），泡沫(占30%)、油基、乳化压裂液(占5%)共存的局面。其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40%,钛、锆交联压裂液占10%，未交联线性胶占15%。水基压裂液由聚合物稠化剂（植物胶，如瓜尔胶、香豆胶等）、交联剂、破胶剂、pH值调节剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成17。水基压裂液可以分为稠化水压裂液和水冻胶压裂液，前者是水溶性聚合物配制成在环境温度下能悬浮支撑

7、剂的粘稠液体，但是随着温度的增加，这类溶液将明显地变得稀薄。增加聚合物浓度可以减缓温度的影响，但此法费用昂贵。用交联剂取而代之的压裂液体系即水冻胶压裂液，可显著地增加聚合物的有效相对分子质量，具有粘度高、摩阻低、滤失量小、能在指定的时间内破胶排液和配制简便的优点，是水基压裂液中应用较广泛的类型。胍胶是最初用于水基压裂液稠化剂的高分子聚合物之一，但在过程中并不能将胍胶与其它不溶于水的植物成份完全分离，因此在胍胶溶液中仍有6%～10%的不溶残余物。羟丙基胍胶（HPG）是胍胶的一种非离