水力壓裂工藝培訓(xùn)教材ppt課件

1、1水力壓裂工藝培訓(xùn)講義水力壓裂工藝培訓(xùn)講義2目目 錄錄一、壓裂液一、壓裂液 二、壓裂支撐劑二、壓裂支撐劑 三、壓裂設(shè)備和壓裂管柱三、壓裂設(shè)備和壓裂管柱 四、壓裂工藝四、壓裂工藝 五、壓裂油層保護(hù)五、壓裂油層保護(hù) 六、壓裂施工及質(zhì)量要求六、壓裂施工及質(zhì)量要求 七、壓裂新工藝七、壓裂新工藝 3前前 言言 水力壓裂是油田增產(chǎn)、增注，保持穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要工藝技術(shù)。它利用液體傳導(dǎo)壓水力壓裂是油田增產(chǎn)、增注，保持穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要工藝技術(shù)。它利用液體傳導(dǎo)壓力的性能，在地面利用高壓泵組，以大于地層吸收能力的排量將高粘度液體泵入井中，力的性能，在地面利用高壓泵組，以大于地層吸收能力的排量將高粘度液體泵入井中，在井底

2、憋起高壓，此壓力超過油層的破裂壓力，在地層產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)將帶有支撐劑在井底憋起高壓，此壓力超過油層的破裂壓力，在地層產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)將帶有支撐劑的攜砂液注入裂縫，裂縫邊得到延伸，邊得到支撐。停泵后就在油層形成了具有一定的攜砂液注入裂縫，裂縫邊得到延伸，邊得到支撐。停泵后就在油層形成了具有一定寬度的高滲透能力填砂裂縫，達(dá)到改造油層目的。水力壓裂包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、寬度的高滲透能力填砂裂縫，達(dá)到改造油層目的。水力壓裂包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、熱化學(xué)熱化學(xué) 、高分子化學(xué)、機(jī)械制造等學(xué)科。、高分子化學(xué)、機(jī)械制造等學(xué)科。4 壓裂液的主要功能是傳遞能量，使油層張開裂縫并沿裂縫輸送支撐劑。其性能好壓裂液的主

3、要功能是傳遞能量，使油層張開裂縫并沿裂縫輸送支撐劑。其性能好壞對(duì)于能否造出一條足夠尺寸、并具有足夠?qū)Я髂芰Φ奶钌傲芽p密切相關(guān)，因此，壞對(duì)于能否造出一條足夠尺寸、并具有足夠?qū)Я髂芰Φ奶钌傲芽p密切相關(guān)，因此，有必要了解壓裂液的特點(diǎn)和性能。有必要了解壓裂液的特點(diǎn)和性能。（一）壓裂液的作用（一）壓裂液的作用 壓裂液的主要作用是將地面設(shè)備的能量傳遞到油層巖石上，在地層形成裂縫，壓裂液的主要作用是將地面設(shè)備的能量傳遞到油層巖石上，在地層形成裂縫，并攜帶支撐劑填充到裂縫中。按照在壓裂施工中不同階段的作用可以分為前置液、并攜帶支撐劑填充到裂縫中。按照在壓裂施工中不同階段的作用可以分為前置液、攜砂液、替擠液三種

4、。攜砂液、替擠液三種。 一、壓裂液一、壓裂液5一、壓裂液一、壓裂液1、前置液；用來在地層造成裂縫，并形成一定幾何形態(tài)裂縫的液體。在高溫井層、前置液；用來在地層造成裂縫，并形成一定幾何形態(tài)裂縫的液體。在高溫井層中，還具有一定的降溫作用。中，還具有一定的降溫作用。2、攜砂液：攜帶支撐劑進(jìn)入地層，把支撐劑充填到預(yù)定位置的液體。和前置液一、攜砂液：攜帶支撐劑進(jìn)入地層，把支撐劑充填到預(yù)定位置的液體。和前置液一樣也具有造縫及冷卻地層的作用。由于攜帶比重較高的支撐劑，必須使用交聯(lián)壓樣也具有造縫及冷卻地層的作用。由于攜帶比重較高的支撐劑，必須使用交聯(lián)壓裂液。裂液。3、替擠液：把壓裂管柱、地面管匯中的攜砂液全部

5、替入裂縫，以避免壓裂管柱砂、替擠液：把壓裂管柱、地面管匯中的攜砂液全部替入裂縫，以避免壓裂管柱砂卡、砂堵的液體。組成與前置液一致?？ā⑸岸碌囊后w。組成與前置液一致。（一）壓裂液的作用（一）壓裂液的作用6為確保壓裂施工順利實(shí)施，要求壓裂液具有以下性能特點(diǎn)為確保壓裂施工順利實(shí)施，要求壓裂液具有以下性能特點(diǎn)濾失性：主要取決于壓裂液自身的粘度和造壁性，粘度高則濾失少。添加防濾失劑能改濾失性：主要取決于壓裂液自身的粘度和造壁性，粘度高則濾失少。添加防濾失劑能改善壓裂液的造壁性，大大減少濾失量。善壓裂液的造壁性，大大減少濾失量。攜砂性：指壓裂液對(duì)于支撐劑的攜帶能力。主要取決于液體的粘度、密度及其在管道和攜

6、砂性：指壓裂液對(duì)于支撐劑的攜帶能力。主要取決于液體的粘度、密度及其在管道和裂縫中的流速，粘度越高，攜帶能力越強(qiáng)。裂縫中的流速，粘度越高，攜帶能力越強(qiáng)。降阻性：指壓裂液在管道中流動(dòng)時(shí)的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，壓裂設(shè)備效率越高。降阻性：指壓裂液在管道中流動(dòng)時(shí)的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，壓裂設(shè)備效率越高。摩阻過高會(huì)導(dǎo)致井口壓力高，從而降低排量，影響壓裂施工。摩阻過高會(huì)導(dǎo)致井口壓力高，從而降低排量，影響壓裂施工。穩(wěn)定性：壓裂液應(yīng)具有熱穩(wěn)定性，不能由于溫度升高而使粘度有較大的損失；還應(yīng)具有穩(wěn)定性：壓裂液應(yīng)具有熱穩(wěn)定性，不能由于溫度升高而使粘度有較大的損失；還應(yīng)具有抗剪切穩(wěn)定性，不會(huì)由于流速的增加而

7、大幅度降解?？辜羟蟹€(wěn)定性，不會(huì)由于流速的增加而大幅度降解。（二）壓裂液的性能（二）壓裂液的性能7（二）壓裂液的性能（二）壓裂液的性能 配伍性：壓裂液進(jìn)入地層后與各種巖石礦物及地層流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油配伍性：壓裂液進(jìn)入地層后與各種巖石礦物及地層流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲流的物理氣滲流的物理化學(xué)反應(yīng)，例如不會(huì)引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層?；瘜W(xué)反應(yīng)，例如不會(huì)引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層。 低殘?jiān)阂M量降低壓裂液中水不溶物的數(shù)量，以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透低殘?jiān)阂M量降低壓裂液中水不溶物的數(shù)量，以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率。率。易返排：施工結(jié)束后大部分注入液體應(yīng)能返排

8、出井筒，減少壓裂液對(duì)地層的傷害。易返排：施工結(jié)束后大部分注入液體應(yīng)能返排出井筒，減少壓裂液對(duì)地層的傷害。特別是低壓井的返排尤其重要。特別是低壓井的返排尤其重要。 因此，壓裂液應(yīng)具有濾失小、攜砂能力強(qiáng)、摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、低殘因此，壓裂液應(yīng)具有濾失小、攜砂能力強(qiáng)、摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、低殘?jiān)?、易返排等特點(diǎn)。此外由于壓裂施工規(guī)模越來越大，壓裂液用量越來越大，壓裂渣、易返排等特點(diǎn)。此外由于壓裂施工規(guī)模越來越大，壓裂液用量越來越大，壓裂液還應(yīng)具有貨源逛、成本低、配制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，以滿足大型壓裂和新井壓裂施工的液還應(yīng)具有貨源逛、成本低、配制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，以滿足大型壓裂和新井壓裂施工的要求。要求

9、。8（三）壓裂液的分類（三）壓裂液的分類9 （三）壓裂液的分類（三）壓裂液的分類 按造分散介質(zhì)的不同，壓裂液主要分為水基壓裂液、油基壓裂液、乳化壓裂液、泡沫壓按造分散介質(zhì)的不同，壓裂液主要分為水基壓裂液、油基壓裂液、乳化壓裂液、泡沫壓裂液、醇基壓裂液、表面活性劑（清潔）壓裂液和濃縮壓裂液。裂液、醇基壓裂液、表面活性劑（清潔）壓裂液和濃縮壓裂液。（四）（四） 水基壓裂液水基壓裂液 是以水作為分散介質(zhì)，添加各種處理劑，特別是水溶性聚合物，形成具有較強(qiáng)綜合性是以水作為分散介質(zhì)，添加各種處理劑，特別是水溶性聚合物，形成具有較強(qiáng)綜合性能的工作液。一般稱為線形膠或稠化水壓裂液。線形膠一旦加入交聯(lián)劑，會(huì)形成

10、具有粘彈能的工作液。一般稱為線形膠或稠化水壓裂液。線形膠一旦加入交聯(lián)劑，會(huì)形成具有粘彈性的交聯(lián)凍膠，交聯(lián)凍膠具有部分固體性質(zhì)，但在一定的排量和壓力下能夠流動(dòng)。性的交聯(lián)凍膠，交聯(lián)凍膠具有部分固體性質(zhì)，但在一定的排量和壓力下能夠流動(dòng)。 水基壓裂液以安全、清潔和容易以添加劑控制其性質(zhì)，得到廣泛的應(yīng)用，除了極少數(shù)水基壓裂液以安全、清潔和容易以添加劑控制其性質(zhì)，得到廣泛的應(yīng)用，除了極少數(shù)特別是水敏性地層外，水基壓裂液是壓裂液技術(shù)發(fā)展最快、最全面的體系。特別是水敏性地層外，水基壓裂液是壓裂液技術(shù)發(fā)展最快、最全面的體系。10（四）（四） 水基壓裂液水基壓裂液 1、線形膠壓裂液、線形膠壓裂液 是由水溶性聚合物

11、稠化劑和其他添加劑組成，具有流動(dòng)性，一般屬于非牛頓流體，可近是由水溶性聚合物稠化劑和其他添加劑組成，具有流動(dòng)性，一般屬于非牛頓流體，可近似用冪率模型來描述。典型壓裂液配方：稠化劑（香豆膠似用冪率模型來描述。典型壓裂液配方：稠化劑（香豆膠0.4-0.6%，胍膠，胍膠0.3-0.5%，羥丙，羥丙基胍膠基胍膠0.2-0.5%）+殺菌劑（甲醛殺菌劑（甲醛0.2-0.5%）+粘土穩(wěn)定劑（粘土穩(wěn)定劑（KCL2%）+破乳劑（破乳劑（SP1690.1-0.2%）+破膠劑（過硫酸銨破膠劑（過硫酸銨20-100mg/L）。）。 線形膠壓裂液具有一定的表觀粘度與低濾失性，減阻性能好，易破膠對(duì)地層傷害小；但線形膠壓裂

12、液具有一定的表觀粘度與低濾失性，減阻性能好，易破膠對(duì)地層傷害??；但對(duì)溫度、剪切速率敏感。一般用于注水井和淺層油氣藏壓裂。對(duì)溫度、剪切速率敏感。一般用于注水井和淺層油氣藏壓裂。11 2、交聯(lián)凍膠壓裂液、交聯(lián)凍膠壓裂液 同線形膠壓裂液對(duì)比，交聯(lián)凍膠壓裂液具有更強(qiáng)的粘彈性和塑性，在造縫和攜砂能力等綜同線形膠壓裂液對(duì)比，交聯(lián)凍膠壓裂液具有更強(qiáng)的粘彈性和塑性，在造縫和攜砂能力等綜合性能方面優(yōu)于線形膠壓裂液，但由于破膠降粘相對(duì)困難，因而破膠劑的使用由為重要合性能方面優(yōu)于線形膠壓裂液，但由于破膠降粘相對(duì)困難，因而破膠劑的使用由為重要 。 典型壓裂液配方：典型壓裂液配方： 基液：稠化劑（基液：稠化劑（0.3-

13、0.7%香豆膠、胍膠、羥丙基胍膠）香豆膠、胍膠、羥丙基胍膠）+殺菌劑（甲醛殺菌劑（甲醛0.2-0.5%）+粘土穩(wěn)粘土穩(wěn)定劑（定劑（KCL2%）+破乳劑破乳劑+助排劑（助排劑（0.2-0.6%DL）+降濾失劑降濾失劑+PH值調(diào)節(jié)劑值調(diào)節(jié)劑+溫度穩(wěn)定劑。溫度穩(wěn)定劑。 交聯(lián)液：交聯(lián)劑（硼砂、有機(jī)硼、有機(jī)鋯、有機(jī)鈦）交聯(lián)液：交聯(lián)劑（硼砂、有機(jī)硼、有機(jī)鋯、有機(jī)鈦）+破膠劑（過硫酸銨少量），視交聯(lián)比破膠劑（過硫酸銨少量），視交聯(lián)比和交聯(lián)性能配制交聯(lián)液濃度。和交聯(lián)性能配制交聯(lián)液濃度。為適應(yīng)不同井層的情況，通過調(diào)節(jié)添加劑用量，壓裂液還可以分為低溫（為適應(yīng)不同井層的情況，通過調(diào)節(jié)添加劑用量，壓裂液還可以分為低溫

14、（20-60）、中溫（）、中溫（60-120）、高溫（）、高溫（120以上）體系。以上）體系。（四）（四） 水基壓裂液水基壓裂液12 3、水基壓裂液添加劑、水基壓裂液添加劑（1）稠化劑：水溶性聚合物是水基壓裂液的基本添加劑，用以提高粘度、降低濾失、懸浮和）稠化劑：水溶性聚合物是水基壓裂液的基本添加劑，用以提高粘度、降低濾失、懸浮和攜帶支撐劑。可以用植物膠（如胍膠、香豆膠、田箐膠）及其衍生物（羧甲基纖維素、羥乙基攜帶支撐劑?？梢杂弥参锬z（如胍膠、香豆膠、田箐膠）及其衍生物（羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）、生物聚合物如黃胞膠以及合成聚合物（聚丙烯酰胺）。纖維素等）、生物聚合物如黃胞膠以及合成聚合物

15、（聚丙烯酰胺）。（2）交聯(lián)劑：交聯(lián)劑是通過交聯(lián)離子將溶解于水中的高分子鏈上的活性基團(tuán)以化學(xué)鏈連接起）交聯(lián)劑：交聯(lián)劑是通過交聯(lián)離子將溶解于水中的高分子鏈上的活性基團(tuán)以化學(xué)鏈連接起來形成三維網(wǎng)狀凍膠的化學(xué)劑。比較常用且形成工業(yè)化的交聯(lián)劑為硼砂、有機(jī)硼、有機(jī)鋯、有來形成三維網(wǎng)狀凍膠的化學(xué)劑。比較常用且形成工業(yè)化的交聯(lián)劑為硼砂、有機(jī)硼、有機(jī)鋯、有機(jī)鈦等。機(jī)鈦等。（3）粘土穩(wěn)定劑：水基壓裂液，將引起粘土沉積、顆粒膨脹或運(yùn)移。在施工中壓裂液對(duì)儲(chǔ)集）粘土穩(wěn)定劑：水基壓裂液，將引起粘土沉積、顆粒膨脹或運(yùn)移。在施工中壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層粘土礦物的傷害通常是水敏性和堿敏性疊加作用的結(jié)果。水溶性介質(zhì)能使粘土礦物膨脹、分層

16、粘土礦物的傷害通常是水敏性和堿敏性疊加作用的結(jié)果。水溶性介質(zhì)能使粘土礦物膨脹、分散或運(yùn)移；同時(shí)水基壓裂液以堿性交聯(lián)為主，濾液粘土穩(wěn)定劑，使用濃度為散或運(yùn)移；同時(shí)水基壓裂液以堿性交聯(lián)為主，濾液粘土穩(wěn)定劑，使用濃度為1-2%。（四）（四） 水基壓裂液水基壓裂液13（4）殺菌劑：用于抑制和殺死微生物，使配制的基液性能穩(wěn)定，防止聚合物降解，同時(shí)阻）殺菌劑：用于抑制和殺死微生物，使配制的基液性能穩(wěn)定，防止聚合物降解，同時(shí)阻止儲(chǔ)集層內(nèi)的細(xì)菌生長(zhǎng)。止儲(chǔ)集層內(nèi)的細(xì)菌生長(zhǎng)。甲醛、乙二醛、戊二醛具有良好的殺菌作用，濃度甲醛、乙二醛、戊二醛具有良好的殺菌作用，濃度0.5-1.0%。（5）表面活性劑：水基壓裂液的表活

17、劑具有壓后助排和防乳破乳作用。由于乳化液的粘度）表面活性劑：水基壓裂液的表活劑具有壓后助排和防乳破乳作用。由于乳化液的粘度較高，在井筒附近和地層原油發(fā)生乳化，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的生產(chǎn)堵塞。應(yīng)用表面活性劑可以保較高，在井筒附近和地層原油發(fā)生乳化，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的生產(chǎn)堵塞。應(yīng)用表面活性劑可以保持破乳劑的活性，達(dá)到防乳破乳作用。持破乳劑的活性，達(dá)到防乳破乳作用。（6）抗高溫穩(wěn)定劑：高溫下壓裂液的粘度下降主，要由于氧的存在加劇了壓裂液降解的速）抗高溫穩(wěn)定劑：高溫下壓裂液的粘度下降主，要由于氧的存在加劇了壓裂液降解的速度，因此常用甲醇、硫代硫酸鈉、三乙醇胺等作為穩(wěn)定劑。度，因此常用甲醇、硫代硫酸鈉、三乙醇胺等作為穩(wěn)

18、定劑。（7）降濾失劑：水基線形膠與凍膠壓裂液由于具有較高的表觀粘度和能形成濾餅的特性，）降濾失劑：水基線形膠與凍膠壓裂液由于具有較高的表觀粘度和能形成濾餅的特性，可控制壓裂液降解的速度，但一般天然裂縫發(fā)育的儲(chǔ)集層應(yīng)加入降濾失劑?？煽刂茐毫岩航到獾乃俣?，但一般天然裂縫發(fā)育的儲(chǔ)集層應(yīng)加入降濾失劑。 常用的常用的 為柴油、油溶性樹脂、聚合物和硅粉。為柴油、油溶性樹脂、聚合物和硅粉。 3 3、水基壓裂液添加劑、水基壓裂液添加劑14 （8）破膠劑：是壓裂液中的一種重要添加劑，主要使凍膠發(fā)生化學(xué)降解，由大分子變成小分）破膠劑：是壓裂液中的一種重要添加劑，主要使凍膠發(fā)生化學(xué)降解，由大分子變成小分子，有利于壓

19、后返排，減少對(duì)儲(chǔ)集層的傷害。常用的破膠劑包括酶、氧化劑、和酸。子，有利于壓后返排，減少對(duì)儲(chǔ)集層的傷害。常用的破膠劑包括酶、氧化劑、和酸。生物酶和催化氧化劑系列適用于生物酶和催化氧化劑系列適用于20-54的低溫破膠劑；一般氧化破膠體系適用于的低溫破膠劑；一般氧化破膠體系適用于54-93，而，而有機(jī)酸適用于有機(jī)酸適用于93以上的破膠作用。以上的破膠作用。（9）濾餅溶解劑：壓裂液在施工中由于濾失性造成聚合物濃縮，使壓裂液在裂縫和裂縫表面）濾餅溶解劑：壓裂液在施工中由于濾失性造成聚合物濃縮，使壓裂液在裂縫和裂縫表面形成致密的濾餅，需要濾餅溶解劑進(jìn)行處理。形成致密的濾餅，需要濾餅溶解劑進(jìn)行處理。（10）

20、緩沖劑：在水基壓裂液中，通常用）緩沖劑：在水基壓裂液中，通常用pH值調(diào)節(jié)劑控制稠化劑水合增粘速度、所需的值調(diào)節(jié)劑控制稠化劑水合增粘速度、所需的PH值值范圍和交聯(lián)時(shí)間以及控制細(xì)菌的生長(zhǎng)。范圍和交聯(lián)時(shí)間以及控制細(xì)菌的生長(zhǎng)。 常用的常用的PH值調(diào)節(jié)劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、檸檬酸、福馬酸和氫氧化鈉。值調(diào)節(jié)劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、檸檬酸、福馬酸和氫氧化鈉。 3 3、水基壓裂液添加劑、水基壓裂液添加劑15壓裂液壓裂液類型類型水不水不溶物（溶物（%）巖心傷巖心傷害率害率（%）殘?jiān)鼩堅(jiān)╩g/l）破膠液表破膠液表面張力面張力（mN/m）濾失濾失系數(shù)系數(shù)m/min-2田箐膠田箐膠3045.5120030910-4香

21、豆粉香豆粉923.133429.2710-4胍爾胍爾1634.335629.3910-4三種壓裂液性能對(duì)比表三種壓裂液性能對(duì)比表 表表1 4、常用水基壓裂液及性能指標(biāo)、常用水基壓裂液及性能指標(biāo) 164 4、常用水基壓裂液及性能指標(biāo)、常用水基壓裂液及性能指標(biāo) 水基壓裂液技術(shù)指標(biāo)表水基壓裂液技術(shù)指標(biāo)表 表表2 序號(hào)序號(hào)項(xiàng)項(xiàng) 目目指指 標(biāo)標(biāo)1基液粘度基液粘度mpas332凍膠初始粘度凍膠初始粘度 （mpas）3003凍膠剪切凍膠剪切30min粘度（粘度（mpas）1504破膠性能（破膠性能（mpas）24h粘度小于粘度小于10mpas5殘?jiān)浚堅(jiān)浚╩g/l）4006稠度系數(shù)（稠度系數(shù)（mpa

22、.sn）101027流動(dòng)行為指數(shù)流動(dòng)行為指數(shù)0.2-0.78破膠液表面張力（破膠液表面張力（mN/m）309破膠液煤油界面張力（破膠液煤油界面張力（mN/m）510初濾失量初濾失量m3/m2210-311濾失系數(shù)濾失系數(shù)m/min-2110-317181、石英砂、石英砂 石英砂多產(chǎn)于沙漠、河灘和沿海地帶。如國(guó)內(nèi)的蘭州砂、承德砂、內(nèi)蒙砂。石英砂多產(chǎn)于沙漠、河灘和沿海地帶。如國(guó)內(nèi)的蘭州砂、承德砂、內(nèi)蒙砂。 天然石英砂的化學(xué)成分是氧化硅，伴有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鉀、氧天然石英砂的化學(xué)成分是氧化硅，伴有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鉀、氧化鈣和氧化鎂?；}和氧化鎂。 天然石英砂礦物組分以石英為主。其

23、含量是衡量石英砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。壓裂天然石英砂礦物組分以石英為主。其含量是衡量石英砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。壓裂用石英砂石英含量在用石英砂石英含量在80%左右，伴有少量長(zhǎng)石、燧石和其他噴出巖、變質(zhì)巖等巖左右，伴有少量長(zhǎng)石、燧石和其他噴出巖、變質(zhì)巖等巖屑。屑。 從石英的微觀結(jié)構(gòu)看，可分為單晶石英和復(fù)晶石英兩種，單晶石英的顆粒質(zhì)量從石英的微觀結(jié)構(gòu)看，可分為單晶石英和復(fù)晶石英兩種，單晶石英的顆粒質(zhì)量越大，石英砂抗壓強(qiáng)度越高。越大，石英砂抗壓強(qiáng)度越高。 一般石英砂的視密度一般石英砂的視密度2.65g/cm3，體積密度體積密度1.70g/cm3，承壓承壓20-34Mpa。19 2、陶粒、陶粒 人造陶粒主要由鋁礬

24、土（氧化鋁）燒結(jié)或噴吹而成的，具有較高的抗壓強(qiáng)度，可劃人造陶粒主要由鋁礬土（氧化鋁）燒結(jié)或噴吹而成的，具有較高的抗壓強(qiáng)度，可劃分中等強(qiáng)度和高強(qiáng)度兩種陶粒。分中等強(qiáng)度和高強(qiáng)度兩種陶粒。 中等強(qiáng)度陶粒是由鋁礬土或鋁質(zhì)陶土制成，視密度中等強(qiáng)度陶粒是由鋁礬土或鋁質(zhì)陶土制成，視密度2.7-3.3g/cm3。組分為氧化鋁或組分為氧化鋁或鋁質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋁質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%-77%，硅質(zhì)含量，硅質(zhì)含量12%-55%，氧化物約，氧化物約10%。承壓。承壓55-80Mpa。 高強(qiáng)度陶粒是由鋁礬土或氧化鎬制成，視密度高強(qiáng)度陶粒是由鋁礬土或氧化鎬制成，視密度3.4g/cm3?；瘜W(xué)組分：氧化鋁化學(xué)組分：氧化鋁85%

25、-90%，氧化硅，氧化硅3%-6%，氧化鐵約，氧化鐵約4-7%。氧化鈦、氧化鋯。氧化鈦、氧化鋯3%-4%。承壓。承壓100Mpa。 20 3、樹脂砂、樹脂砂 樹脂砂是將樹脂薄膜包裹到石英砂的表面上，經(jīng)熱固處理制成。視密度樹脂砂是將樹脂薄膜包裹到石英砂的表面上，經(jīng)熱固處理制成。視密度2.55g/cm3。中等強(qiáng)度低密度或高密度樹脂砂可承壓中等強(qiáng)度低密度或高密度樹脂砂可承壓55-69Mpa，它適應(yīng)了低強(qiáng)度天然石英砂和高它適應(yīng)了低強(qiáng)度天然石英砂和高強(qiáng)度鋁土支撐劑間的強(qiáng)度要求，相對(duì)密度較低，便于攜砂和鋪砂。強(qiáng)度鋁土支撐劑間的強(qiáng)度要求，相對(duì)密度較低，便于攜砂和鋪砂。樹脂砂分為兩種，固化砂和預(yù)固化砂。其優(yōu)點(diǎn)

26、是：樹脂砂分為兩種，固化砂和預(yù)固化砂。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）樹脂薄膜包裹的砂子，增加了砂粒間的接觸面積，從而提高了抗閉合能力；）樹脂薄膜包裹的砂子，增加了砂粒間的接觸面積，從而提高了抗閉合能力；（2）樹脂薄膜可將壓碎了的砂粒、粉砂包裹起來，減少了顆粒的運(yùn)移與堵塞孔道的機(jī)）樹脂薄膜可將壓碎了的砂粒、粉砂包裹起來，減少了顆粒的運(yùn)移與堵塞孔道的機(jī)會(huì)，從而改善了導(dǎo)流能力；會(huì)，從而改善了導(dǎo)流能力；（3）樹脂砂的總的體積密度比中強(qiáng)度和高強(qiáng)度人造支撐劑低許多，便于懸浮，降低了）樹脂砂的總的體積密度比中強(qiáng)度和高強(qiáng)度人造支撐劑低許多，便于懸浮，降低了對(duì)壓裂液的要求。對(duì)壓裂液的要求。21 1、支撐劑性能的定義、支撐劑性

27、能的定義（1）支撐劑球度：就是指支撐劑顆粒接近球形的程度）支撐劑球度：就是指支撐劑顆粒接近球形的程度 SP=dn/dc SP-球度，球度， Dn-顆粒等值體積的球體的直徑，顆粒等值體積的球體的直徑，mm dc-顆粒外接的球體的直徑，顆粒外接的球體的直徑，mm（2）支撐劑圓度：圓度指支撐劑棱角的相對(duì)銳度或曲率的量度。支撐劑圓度：圓度指支撐劑棱角的相對(duì)銳度或曲率的量度。（3）酸溶解度：在規(guī)定的酸溶液及酸溶解時(shí)間內(nèi)，確定一定質(zhì)量的支撐劑被酸溶）酸溶解度：在規(guī)定的酸溶液及酸溶解時(shí)間內(nèi)，確定一定質(zhì)量的支撐劑被酸溶解的質(zhì)量與支撐劑總質(zhì)量的百分比，稱為酸溶解度。解的質(zhì)量與支撐劑總質(zhì)量的百分比，稱為酸溶解度。

28、（4）支撐劑濁度：在規(guī)定體積的蒸餾水中加入一定體積的支撐劑，攪拌后液體的）支撐劑濁度：在規(guī)定體積的蒸餾水中加入一定體積的支撐劑，攪拌后液體的渾濁程度稱為支撐劑濁度。渾濁程度稱為支撐劑濁度。（5）支撐劑的密度）支撐劑的密度視密度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的支撐劑與其顆粒體積之比。視密度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的支撐劑與其顆粒體積之比。體積密度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的支撐劑與其堆積體積之比。體積密度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的支撐劑與其堆積體積之比。（6）抗破碎能力）抗破碎能力對(duì)一定體積的支撐劑，在額定壓力下進(jìn)行承壓測(cè)試，確定的破碎率表征了支撐劑抗對(duì)一定體積的支撐劑，在額定壓力下進(jìn)行承壓測(cè)試，確定的破碎率表征了支撐劑抗破碎能力，破碎率高，抗破碎能力低。破

29、碎能力，破碎率高，抗破碎能力低。 22標(biāo)準(zhǔn)篩檢測(cè)組合表標(biāo)準(zhǔn)篩檢測(cè)組合表 表表3 2、支撐劑性能指標(biāo)、支撐劑性能指標(biāo)粒徑范圍mm1.25-0.90.9-0.450.45-0.24目 數(shù)16/2020/4040/70標(biāo)準(zhǔn)篩組合mm1.61.250.631.250.90.451.00.630.350.90.50.280.750.450.2240.630.350.125底盤底盤底盤可以根據(jù)表可以根據(jù)表3進(jìn)行檢測(cè)，落在公稱直徑范圍內(nèi)的樣品質(zhì)量不低于樣品總質(zhì)量的進(jìn)行檢測(cè)，落在公稱直徑范圍內(nèi)的樣品質(zhì)量不低于樣品總質(zhì)量的90%；小于支撐劑下限的質(zhì)量不應(yīng)超過總質(zhì)量的；小于支撐劑下限的質(zhì)量不應(yīng)超過總質(zhì)量的2%；大

30、于頂篩的樣品質(zhì)量不應(yīng)超過總；大于頂篩的樣品質(zhì)量不應(yīng)超過總質(zhì)量的質(zhì)量的0.1%；落在支撐劑下限篩子的樣品質(zhì)量不低于樣品總質(zhì)量的；落在支撐劑下限篩子的樣品質(zhì)量不低于樣品總質(zhì)量的10%；23 2、支撐劑性能指標(biāo)、支撐劑性能指標(biāo) （2）支撐劑的球度、圓度）支撐劑的球度、圓度 天然石英砂的球度、圓度應(yīng)大于天然石英砂的球度、圓度應(yīng)大于0.6，人造陶粒的球度、圓度應(yīng)大于，人造陶粒的球度、圓度應(yīng)大于0.8。 （3）支撐劑酸溶解度）支撐劑酸溶解度 各種支撐劑的允許的酸溶解度數(shù)值見下表各種支撐劑的允許的酸溶解度數(shù)值見下表4，天然石英砂和人造支撐劑的酸溶解，天然石英砂和人造支撐劑的酸溶解度數(shù)值應(yīng)符合同一標(biāo)準(zhǔn)。度數(shù)值

31、應(yīng)符合同一標(biāo)準(zhǔn)。支撐劑酸溶解度表支撐劑酸溶解度表 表表4粒徑范圍，粒徑范圍，mm酸溶解度最大值，酸溶解度最大值，%1.25-0.950.9-0.4550.45-0.24724支撐劑的破碎率支撐劑的破碎率石英砂抗破碎指標(biāo)表石英砂抗破碎指標(biāo)表 表表5粒徑范圍粒徑范圍mm閉合壓力閉合壓力MPa破碎時(shí)受力破碎時(shí)受力KN破碎率，破碎率，%1.25-0.92142.56140.9-0.452856.75140.45-0.243570.948人造陶?？蛊扑橹笜?biāo)表人造陶粒抗破碎指標(biāo)表 表表6粒徑范圍粒徑范圍mm破碎率破碎率%1.25-0.9250.9-0.45100.45-0.24825支撐劑導(dǎo)流能力石英砂支

32、撐劑導(dǎo)流能力石英砂26支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒27支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒 支撐裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)儲(chǔ)集層流體的能力，并以支撐帶的滲透率支撐裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)儲(chǔ)集層流體的能力，并以支撐帶的滲透率（Kf）與寬度（與寬度（Wf）的乘積（的乘積（KfWf）來表示。影響支撐劑導(dǎo)流能力的因素主來表示。影響支撐劑導(dǎo)流能力的因素主要有支撐裂縫承受的作用力、支撐劑的物理性質(zhì)、支撐劑的鋪植置濃度，以及要有支撐裂縫承受的作用力、支撐劑的物理性質(zhì)、支撐劑的鋪植置濃度，以及支撐劑對(duì)巖石的嵌入、承壓時(shí)間和壓裂液的傷害等因素。支撐劑對(duì)巖石的嵌入、承壓時(shí)間和壓裂液的傷害等因素。（三）支撐裂

33、縫導(dǎo)流能力的影響因素（三）支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響因素28支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響因素支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響因素（1）地應(yīng)力與地層孔隙壓力的影響）地應(yīng)力與地層孔隙壓力的影響 對(duì)于壓裂井，壓裂后形成的支撐帶中的支撐劑承受著裂縫閉合壓力對(duì)于壓裂井，壓裂后形成的支撐帶中的支撐劑承受著裂縫閉合壓力PP，他是他是地層地應(yīng)力即最小主地應(yīng)力地層地應(yīng)力即最小主地應(yīng)力min與地層孔隙壓力之差，生產(chǎn)時(shí)最低的地層孔隙壓與地層孔隙壓力之差，生產(chǎn)時(shí)最低的地層孔隙壓力應(yīng)是井底流壓力應(yīng)是井底流壓Pf，即：即： PP =min-Pf 支撐劑的導(dǎo)流能力隨著閉合壓力的增加而降低，見曲線支撐劑的導(dǎo)流

34、能力隨著閉合壓力的增加而降低，見曲線支撐劑導(dǎo)流能力變化曲線01020304050607080901001101201301401020304050閉合壓力Mpa導(dǎo)流能力um2.cm石英砂樹脂砂陶粒29支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響因素支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響因素（2）支撐劑物理性能對(duì)導(dǎo)流能力的影響）支撐劑物理性能對(duì)導(dǎo)流能力的影響 粒徑大小及其均勻程度影響著支撐裂縫的孔隙度和滲透率。在低閉壓力，粒徑大小及其均勻程度影響著支撐裂縫的孔隙度和滲透率。在低閉壓力，大粒徑支撐劑可提供高導(dǎo)流能力，但輸送比較困難，要求裂縫有足夠的動(dòng)態(tài)寬大粒徑支撐劑可提供高導(dǎo)流能力，但輸送比較困難，

35、要求裂縫有足夠的動(dòng)態(tài)寬度。粒徑相對(duì)集中，比較均勻的支撐劑可提供更高導(dǎo)流能力。度。粒徑相對(duì)集中，比較均勻的支撐劑可提供更高導(dǎo)流能力。30支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒（2）支撐劑物理性能對(duì)導(dǎo)流能力的影響）支撐劑物理性能對(duì)導(dǎo)流能力的影響 圓球度好的支撐劑能承受圓球度好的支撐劑能承受高的閉合壓力，在低閉合壓力高的閉合壓力，在低閉合壓力下，帶有棱角的支撐顆粒比圓下，帶有棱角的支撐顆粒比圓球度好的具有更高的導(dǎo)流能力球度好的具有更高的導(dǎo)流能力。 破碎率低，導(dǎo)流能力高，破碎率低，導(dǎo)流能力高，所以通常根據(jù)支撐劑的破碎率所以通常根據(jù)支撐劑的破碎率選擇支撐劑。選擇支撐劑。31支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力

36、陶粒（3 3）支撐劑鋪置濃度對(duì)導(dǎo)流能力的影響）支撐劑鋪置濃度對(duì)導(dǎo)流能力的影響 支撐劑鋪置濃度指單位裂縫壁面積上的支撐劑量，單位支撐劑鋪置濃度指單位裂縫壁面積上的支撐劑量，單位kg/m2，導(dǎo)流能力隨鋪置濃導(dǎo)流能力隨鋪置濃度增加而增加，多層鋪置可以降低支撐劑的破碎程度，可以提高裂縫寬度，因而提高度增加而增加，多層鋪置可以降低支撐劑的破碎程度，可以提高裂縫寬度，因而提高導(dǎo)流能力。導(dǎo)流能力。（4 4）支撐劑壓碎和嵌入對(duì)導(dǎo)流能力的影響）支撐劑壓碎和嵌入對(duì)導(dǎo)流能力的影響 當(dāng)裂縫閉合在支撐帶上時(shí)，支撐劑顆粒將由裂縫壁面嵌入巖層或被壓碎，兩者都當(dāng)裂縫閉合在支撐帶上時(shí)，支撐劑顆粒將由裂縫壁面嵌入巖層或被壓碎，兩

37、者都影響縫寬和滲透率，導(dǎo)致導(dǎo)流能力下降。當(dāng)巖石楊氏模量大于影響縫寬和滲透率，導(dǎo)致導(dǎo)流能力下降。當(dāng)巖石楊氏模量大于28000Mpa時(shí)，對(duì)支撐劑時(shí)，對(duì)支撐劑的壓碎影響起主要作用；當(dāng)巖石楊氏模量小于的壓碎影響起主要作用；當(dāng)巖石楊氏模量小于28000Mpa時(shí)，對(duì)支撐劑的嵌入影響起主時(shí)，對(duì)支撐劑的嵌入影響起主導(dǎo)作用。導(dǎo)作用。 支撐劑在裂縫中多層排列有利于減緩嵌入的影響，鋪置濃度越大，嵌入影響就越小支撐劑在裂縫中多層排列有利于減緩嵌入的影響，鋪置濃度越大，嵌入影響就越小32支撐劑導(dǎo)流能力陶粒支撐劑導(dǎo)流能力陶粒（5 5）壓裂液對(duì)導(dǎo)流能力的影響）壓裂液對(duì)導(dǎo)流能力的影響 壓裂后，壓裂液破膠返排，但仍有部分破膠較

38、差的壓裂液及殘?jiān)鼫粼谥螇毫押?，壓裂液破膠返排，但仍有部分破膠較差的壓裂液及殘?jiān)鼫粼谥螏Э紫吨校约皦毫岩涸诳p壁形成的濾餅，都會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)流能力下降。各種壓裂液帶孔隙中，以及壓裂液在縫壁形成的濾餅，都會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)流能力下降。各種壓裂液對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響見下表。對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響見下表。壓裂液種類壓裂液種類裂縫導(dǎo)流能力保持系數(shù)，裂縫導(dǎo)流能力保持系數(shù)，%生物聚合物生物聚合物95泡沫壓裂液泡沫壓裂液80-90聚合物乳化液聚合物乳化液65-85油基凍膠油基凍膠45-70線形溶膠線形溶膠45-55羥丙基胍膠羥丙基胍膠10-50 壓裂液對(duì)導(dǎo)流能力影響情況表壓裂液對(duì)導(dǎo)流能力影響情況表 331、壓裂專用井口

39、、壓裂專用井口（1）用采油樹壓裂，按采油樹型號(hào)分為）用采油樹壓裂，按采油樹型號(hào)分為250、350、600、700、1050型。型。250型工作壓力型工作壓力25 Mpa，用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。（2）采用大彎管、投球器、井口球閥和井口控制器的專用壓裂井口；大彎管、投球器、）采用大彎管、投球器、井口球閥和井口控制器的專用壓裂井口；大彎管、投球器、井口球閥工作壓力井口球閥工作壓力70 Mpa，最大過砂量最大過砂量150 m3。2、壓裂地面管匯壓裂地面管匯 常用的有壓裂管匯車和專用的地面管匯。專用的地面管匯有常用的有壓裂管匯車和專用的地

40、面管匯。專用的地面管匯有8個(gè)連接頭，壓裂車可任個(gè)連接頭，壓裂車可任選一個(gè)連接。高壓管匯外徑選一個(gè)連接。高壓管匯外徑76mm，內(nèi)徑內(nèi)徑60mm最高壓力最高壓力100 Mpa。三、壓裂設(shè)備和壓裂管柱三、壓裂設(shè)備和壓裂管柱（一）地面壓裂設(shè)備（一）地面壓裂設(shè)備34（二）壓裂車組（二）壓裂車組油井油井作業(yè)機(jī)作業(yè)機(jī)壓裂車壓裂車?yán)败嚴(yán)败嚬┮汗薰┮汗迚毫衍嚱M：包壓裂車組：包 括括壓裂泵車、混砂車、運(yùn)液車、壓裂泵車、混砂車、運(yùn)液車、酸化車。酸化車。35混砂車的作用混砂車的作用 一是把支撐劑與壓裂液充分混合一是把支撐劑與壓裂液充分混合, ,二是為泵車提供充足的液體。二是為泵車提供充足的液體。最大排量最大排量1

41、5.9 15.9 m m3 3/min,/min,最大輸送砂量最大輸送砂量8165 8165 Kg Kg /min,8/min,8個(gè)泵車接口。個(gè)泵車接口。（二）壓裂車組（二）壓裂車組36泵車的作用泵車的作用 一是泵送液體一是泵送液體二是使液體升壓二是使液體升壓 目前使用的2000型壓裂車最高施工壓力105MPa,最大單車排量2.33m3/min。在1900r/min轉(zhuǎn)速、45.9 MPa條件下，單車排量可達(dá)1.87m3/min。完成一般油層壓裂需要3臺(tái)泵車，進(jìn)行外圍探井壓裂時(shí)，根據(jù)需要確定泵車數(shù)量。 （二）壓裂車組（二）壓裂車組37儀表車的作用儀表車的作用 一是控制泵車和混砂車的運(yùn)行參數(shù)，二是

42、適時(shí)記錄及監(jiān)測(cè)分析施工參數(shù)。一是控制泵車和混砂車的運(yùn)行參數(shù)，二是適時(shí)記錄及監(jiān)測(cè)分析施工參數(shù)。 （二）壓裂車組（二）壓裂車組38（1）壓裂封隔器）壓裂封隔器 壓裂封隔器主要起封隔油層的目的，保障壓裂細(xì)分改造的要求，可分為擴(kuò)張式和壓裂封隔器主要起封隔油層的目的，保障壓裂細(xì)分改造的要求，可分為擴(kuò)張式和壓縮式兩類，常用封隔器性能和特點(diǎn)見下表。壓縮式兩類，常用封隔器性能和特點(diǎn)見下表。（三）壓裂工具和壓裂管柱（三）壓裂工具和壓裂管柱1、壓裂工具、壓裂工具壓裂封隔器性能表壓裂封隔器性能表 名名 稱稱 用途用途工作壓力工作壓力Mpa溫度溫度外徑外徑mm長(zhǎng)度長(zhǎng)度mmK344-114 常規(guī)低溫淺井常規(guī)低溫淺井50

43、70114870K344-114導(dǎo)壓導(dǎo)壓大砂量、高砂比大砂量、高砂比50901141470K344-114可洗井可洗井用于斜直井分層用于斜直井分層50701141066Y344-114 用于中深井用于中深井701201141255Y344-114可洗井可洗井常規(guī)井高砂比常規(guī)井高砂比50701141255 Y443-114高溫、深井壓裂高溫、深井壓裂80150114-39（三）壓裂工具和壓裂管柱（三）壓裂工具和壓裂管柱 噴砂器的作用一是節(jié)流，造成套管內(nèi)外壓差，保證封隔器密封，二是通噴砂器的作用一是節(jié)流，造成套管內(nèi)外壓差，保證封隔器密封，二是通往地層的通道口，三是避免壓裂砂直接沖擊套管內(nèi)壁造成傷害

44、。往地層的通道口，三是避免壓裂砂直接沖擊套管內(nèi)壁造成傷害。（2）噴砂器）噴砂器壓裂噴砂器壓裂噴砂器 壓裂封隔器壓裂封隔器40（三）壓裂工具和壓裂管柱（三）壓裂工具和壓裂管柱（3）壓裂油管）壓裂油管 壓裂油管應(yīng)使用專用油管，抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。低壓淺井可用鋼級(jí)J55的62mm油管，呈壓55 Mpa；中深井和深井分別應(yīng)用呈壓70Mpa、鋼級(jí)N80和呈壓90Mpa 、鋼級(jí)P105的外加厚油管。412、壓裂管柱、壓裂管柱 a滑套式分層壓裂管柱滑套式分層壓裂管柱 該管柱投球打套子一次該管柱投球打套子一次可壓裂三層，上提可壓裂四可壓裂三層，上提可壓裂四層 。 按 照 管 柱 承 壓 可 分 為層 。 按

45、 照 管 柱 承 壓 可 分 為40Mpa、55 Mpa管柱。管柱。 40Mpa常用于普通壓裂、常用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂等多裂縫壓裂、選擇性壓裂等老井壓裂，破裂壓力低、排老井壓裂，破裂壓力低、排量要求低量要求低2.4 m3/min。 55 Mpa管柱用于破裂壓管柱用于破裂壓力高、排量要求力高、排量要求3.8 m3/min左左右的新井限流法壓裂。右的新井限流法壓裂。42 該管柱適用于三次加密井壓裂，其油該管柱適用于三次加密井壓裂，其油層性質(zhì)差、縱向上分散，隔層薄，可以避層性質(zhì)差、縱向上分散，隔層薄，可以避免壓裂壓竄。免壓裂壓竄。 隔層上下的層段都射孔，施工時(shí)液體隔層上下的層段都射孔

46、，施工時(shí)液體通過平衡器和噴砂器同時(shí)進(jìn)入平衡層和壓通過平衡器和噴砂器同時(shí)進(jìn)入平衡層和壓裂層，前置液后投球打下平衡器滑套，平裂層，前置液后投球打下平衡器滑套，平衡器出液不出砂。在需要保護(hù)的隔層上下衡器出液不出砂。在需要保護(hù)的隔層上下建立一定的平衡壓力，加砂過程中，平衡建立一定的平衡壓力，加砂過程中，平衡層仍進(jìn)液不進(jìn)砂，減小了需要保護(hù)的隔層層仍進(jìn)液不進(jìn)砂，減小了需要保護(hù)的隔層上下壓差，使壓裂隔層得到有效的保護(hù)，上下壓差，使壓裂隔層得到有效的保護(hù)，壓后平衡層裂縫自然閉合。壓后平衡層裂縫自然閉合。b平衡壓裂管柱平衡壓裂管柱工作筒工作筒封隔器封隔器平衡器平衡器噴砂器噴砂器絲堵絲堵隔層隔層隔層隔層平衡層平衡

47、層壓裂層壓裂層保護(hù)的薄隔層保護(hù)的薄隔層工工藝藝原原理理43 針對(duì)常規(guī)壓裂管柱卡距小于針對(duì)常規(guī)壓裂管柱卡距小于4040m m、跨距小跨距小于于140140m m的局限性，引進(jìn)了適合大跨距，油層的局限性，引進(jìn)了適合大跨距，油層分散的井段施工的橋塞壓裂管柱。分散的井段施工的橋塞壓裂管柱。 壓裂時(shí)將可取式橋塞釋放于預(yù)設(shè)壓裂層壓裂時(shí)將可取式橋塞釋放于預(yù)設(shè)壓裂層段的下面，上提管柱至待壓層段上面，此時(shí)段的下面，上提管柱至待壓層段上面，此時(shí)卡距內(nèi)沒有油管連接，能夠?qū)⒍鄠€(gè)分散的薄卡距內(nèi)沒有油管連接，能夠?qū)⒍鄠€(gè)分散的薄差油層封隔在一個(gè)壓裂層段中進(jìn)行改造，降差油層封隔在一個(gè)壓裂層段中進(jìn)行改造，降低了壓裂成本，提高了

48、薄差油層的開發(fā)價(jià)值。低了壓裂成本，提高了薄差油層的開發(fā)價(jià)值。由于具有反洗井功能，可滿足施工中控制替由于具有反洗井功能，可滿足施工中控制替擠量和高砂比的要求。擠量和高砂比的要求。c橋塞壓裂管柱橋塞壓裂管柱橋塞壓裂管柱示意圖橋塞壓裂管柱示意圖壓裂層壓裂層定位短接定位短接安全接頭安全接頭水力錨水力錨打撈頭打撈頭橋塞橋塞封隔器封隔器44 適用于普通射孔完井。采用分層滑套式壓裂管柱，一個(gè)壓裂卡段壓裂加適用于普通射孔完井。采用分層滑套式壓裂管柱，一個(gè)壓裂卡段壓裂加砂只形成一個(gè)支撐裂縫，是我廠主要采用壓裂工藝。砂只形成一個(gè)支撐裂縫，是我廠主要采用壓裂工藝。 45 用于常規(guī)射孔井，壓裂管柱卡不開的多個(gè)性質(zhì)相近

49、的差油層的壓裂改造。用于常規(guī)射孔井，壓裂管柱卡不開的多個(gè)性質(zhì)相近的差油層的壓裂改造。 根據(jù)被壓開油層的吸液?jiǎn)?dòng)壓力低，吸液量大的特點(diǎn)，壓開一個(gè)層后，在較低的排根據(jù)被壓開油層的吸液?jiǎn)?dòng)壓力低，吸液量大的特點(diǎn)，壓開一個(gè)層后，在較低的排量向油層替入高強(qiáng)度水溶（或油溶）轉(zhuǎn)向劑、封堵已壓開層的射孔炮眼，迫使壓裂液量向油層替入高強(qiáng)度水溶（或油溶）轉(zhuǎn)向劑、封堵已壓開層的射孔炮眼，迫使壓裂液轉(zhuǎn)向進(jìn)入其它層，在替入泵壓明顯升高，啟動(dòng)其它泵車壓裂第二層。施工過程，壓裂轉(zhuǎn)向進(jìn)入其它層，在替入泵壓明顯升高，啟動(dòng)其它泵車壓裂第二層。施工過程，壓裂加砂加砂封堵封堵壓裂加砂，其工藝特點(diǎn)，在普通射孔完井，達(dá)到一井壓裂多層，一

50、段壓壓裂加砂，其工藝特點(diǎn)，在普通射孔完井，達(dá)到一井壓裂多層，一段壓多縫。多縫。 46 用于常規(guī)射孔井，針對(duì)厚油層改造采用的一種壓裂工藝。壓裂時(shí)先用暫用于常規(guī)射孔井，針對(duì)厚油層改造采用的一種壓裂工藝。壓裂時(shí)先用暫堵劑封堵厚油層底部高含水、高滲透部位，壓裂加砂改造厚油層頂部低滲透部堵劑封堵厚油層底部高含水、高滲透部位，壓裂加砂改造厚油層頂部低滲透部位。位。 47 用于薄、差油層完井改造。要求低密度、定位射孔，大排量壓裂施工，其用于薄、差油層完井改造。要求低密度、定位射孔，大排量壓裂施工，其原理是當(dāng)破裂壓力較低的油層被壓開后，吸液能力增加，其射孔炮眼產(chǎn)生節(jié)流原理是當(dāng)破裂壓力較低的油層被壓開后，吸液能

51、力增加，其射孔炮眼產(chǎn)生節(jié)流壓力損失，在排量增加的條件下，套管內(nèi)壓力繼續(xù)升高，依次壓開破壓相近的壓力損失，在排量增加的條件下，套管內(nèi)壓力繼續(xù)升高，依次壓開破壓相近的油層，在一定壓裂排量下，達(dá)到一次壓裂加砂處理多個(gè)目的層。每個(gè)壓裂卡段油層，在一定壓裂排量下，達(dá)到一次壓裂加砂處理多個(gè)目的層。每個(gè)壓裂卡段炮眼一般炮眼一般10個(gè)左右。個(gè)左右。48夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa（過程二）（過程二）（過程一）（過程一）（過程三）（過程三）（

52、過程四）（過程四） 49 適用于常規(guī)射孔井，復(fù)合壓裂這里指在一個(gè)作業(yè)期內(nèi)，采用高能氣體燃爆壓裂與適用于常規(guī)射孔井，復(fù)合壓裂這里指在一個(gè)作業(yè)期內(nèi)，采用高能氣體燃爆壓裂與普通水力壓裂對(duì)油、水井先后進(jìn)行壓裂改造。普通水力壓裂對(duì)油、水井先后進(jìn)行壓裂改造。 工藝特點(diǎn)：利用這兩種壓裂工藝造縫機(jī)理不同，兩者相互補(bǔ)充，高能氣體壓裂先工藝特點(diǎn)：利用這兩種壓裂工藝造縫機(jī)理不同，兩者相互補(bǔ)充，高能氣體壓裂先在井筒近井地帶一次燃爆形成立體網(wǎng)狀裂縫體系，隨后進(jìn)行普通水力壓裂，在高能氣在井筒近井地帶一次燃爆形成立體網(wǎng)狀裂縫體系，隨后進(jìn)行普通水力壓裂，在高能氣體燃爆形成的裂縫的引導(dǎo)下，使這些裂縫得到延伸、支撐。在井筒近井地

53、帶形成立體體燃爆形成的裂縫的引導(dǎo)下，使這些裂縫得到延伸、支撐。在井筒近井地帶形成立體網(wǎng)狀支撐裂縫體，并在地層深處形成高導(dǎo)流支撐裂縫，發(fā)揮兩種壓裂工藝優(yōu)勢(shì)，提高網(wǎng)狀支撐裂縫體，并在地層深處形成高導(dǎo)流支撐裂縫，發(fā)揮兩種壓裂工藝優(yōu)勢(shì)，提高油井措施效果。油井措施效果。 505152 7 7、端部脫砂壓裂工藝、端部脫砂壓裂工藝 53壓裂對(duì)油層的傷害主要是壓裂液和儲(chǔ)集層巖石及地層流體相互作用的綜合結(jié)果，因此壓裂對(duì)油層的傷害主要是壓裂液和儲(chǔ)集層巖石及地層流體相互作用的綜合結(jié)果，因此降低壓裂液的傷害，應(yīng)加強(qiáng)室內(nèi)研究，并注重在施工過程中進(jìn)行保護(hù)。降低壓裂液的傷害，應(yīng)加強(qiáng)室內(nèi)研究，并注重在施工過程中進(jìn)行保護(hù)。（一

54、）地層傷害的因素（一）地層傷害的因素1、由于壓裂液的注入，改變了地層原始含油飽和度，并產(chǎn)生兩相流動(dòng)，流動(dòng)阻力加大、由于壓裂液的注入，改變了地層原始含油飽和度，并產(chǎn)生兩相流動(dòng)，流動(dòng)阻力加大，毛細(xì)管力的作用致使壓裂液返排困難和阻力增加，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重和持久的水鎖現(xiàn)象，毛細(xì)管力的作用致使壓裂液返排困難和阻力增加，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重和持久的水鎖現(xiàn)象。2、壓裂液殘?jiān)皦毫岩涸诹芽p壁面上形成難以降解的濾餅對(duì)地層的傷害。殘?jiān)鼤?huì)堵塞、壓裂液殘?jiān)皦毫岩涸诹芽p壁面上形成難以降解的濾餅對(duì)地層的傷害。殘?jiān)鼤?huì)堵塞地層孔喉，還會(huì)滯留在裂縫中損害裂縫導(dǎo)流能力。地層孔喉，還會(huì)滯留在裂縫中損害裂縫導(dǎo)流能力。3、壓裂過程中引起的粘土礦

55、物的膨脹和顆粒運(yùn)移，使流動(dòng)孔隙減小；粘土顆粒隨壓裂、壓裂過程中引起的粘土礦物的膨脹和顆粒運(yùn)移，使流動(dòng)孔隙減小；粘土顆粒隨壓裂液濾入地層，形成橋堵，造成傷害。液濾入地層，形成橋堵，造成傷害。五、壓裂油層保護(hù)五、壓裂油層保護(hù)544、壓裂液與原油乳化，乳化液通過毛細(xì)管、喉道時(shí)存在賈敏效應(yīng)，造成液堵。、壓裂液與原油乳化，乳化液通過毛細(xì)管、喉道時(shí)存在賈敏效應(yīng)，造成液堵。5、壓裂液進(jìn)入地層后，由于地層流體溫度下降，由于冷卻效應(yīng)，使原油中蠟及瀝青析、壓裂液進(jìn)入地層后，由于地層流體溫度下降，由于冷卻效應(yīng)，使原油中蠟及瀝青析出，造成傷害。出，造成傷害。6、壓裂液與地層流體的配伍性不好，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，以及

56、添加劑使用不當(dāng)造、壓裂液與地層流體的配伍性不好，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，以及添加劑使用不當(dāng)造成巖石潤(rùn)濕性改變等傷害。成巖石潤(rùn)濕性改變等傷害。7、支撐劑的傷害。雜質(zhì)含量過高堵塞地層孔道；小顆粒支撐劑運(yùn)移堵塞裂縫；支撐劑、支撐劑的傷害。雜質(zhì)含量過高堵塞地層孔道；小顆粒支撐劑運(yùn)移堵塞裂縫；支撐劑破碎率高形成微顆粒，降低裂縫導(dǎo)流能力。破碎率高形成微顆粒，降低裂縫導(dǎo)流能力。8、措施不當(dāng)導(dǎo)致地層傷害。鉆井液、壓井液的傷害；未加防膨劑導(dǎo)致水敏地層被傷害、措施不當(dāng)導(dǎo)致地層傷害。鉆井液、壓井液的傷害；未加防膨劑導(dǎo)致水敏地層被傷害；酸敏地層采取常規(guī)酸化處理也會(huì)導(dǎo)致傷害。；酸敏地層采取常規(guī)酸化處理也會(huì)導(dǎo)致傷害。（一）

57、地層傷害的因素（一）地層傷害的因素55 優(yōu)選壓裂液降低儲(chǔ)層的傷害優(yōu)選壓裂液降低儲(chǔ)層的傷害壓裂液殘?jiān)鼫粼诹芽p和空隙中，對(duì)裂縫導(dǎo)流能力和儲(chǔ)層滲透率回造成較大的影響壓裂液殘?jiān)鼫粼诹芽p和空隙中，對(duì)裂縫導(dǎo)流能力和儲(chǔ)層滲透率回造成較大的影響，應(yīng)優(yōu)選增稠劑，使用合理的濃度和交聯(lián)比，在滿足施工的條件下，降低粉劑濃度，應(yīng)優(yōu)選增稠劑，使用合理的濃度和交聯(lián)比，在滿足施工的條件下，降低粉劑濃度。降低乳化傷害。適當(dāng)?shù)募尤肫迫閯┛捎行Х乐谷榛瘞淼挠绊?。降低乳化傷害。適當(dāng)?shù)募尤肫迫閯┛捎行Х乐谷榛瘞淼挠绊憽?降低水敏影響。采用降低水敏影響。采用KCL防膨劑可抑制粘土顆粒的分散；有機(jī)防膨劑還可以以長(zhǎng)防膨劑可抑制粘土顆

58、粒的分散；有機(jī)防膨劑還可以以長(zhǎng)分子鏈形式吸附在粘土表面，防止顆粒的運(yùn)移和分散。分子鏈形式吸附在粘土表面，防止顆粒的運(yùn)移和分散。 （二）壓裂施工油層中保護(hù)措施（二）壓裂施工油層中保護(hù)措施 56（二）壓裂施工油層中保護(hù)措施（二）壓裂施工油層中保護(hù)措施 降低濾液導(dǎo)致的水鎖傷害。采用高效助排劑可有效降低返排阻力，降低壓裂降低濾液導(dǎo)致的水鎖傷害。采用高效助排劑可有效降低返排阻力，降低壓裂液的表面張力、界面張力，有效改善增產(chǎn)措施效果。液的表面張力、界面張力，有效改善增產(chǎn)措施效果。 合理控制擴(kuò)散壓力時(shí)間，及時(shí)返排，必要時(shí)采取強(qiáng)制閉合的方法，使用小噴合理控制擴(kuò)散壓力時(shí)間，及時(shí)返排，必要時(shí)采取強(qiáng)制閉合的方法，使

59、用小噴嘴放噴，減少壓裂液濾失，使裂縫在不斷排出的同時(shí)快速閉合。嘴放噴，減少壓裂液濾失，使裂縫在不斷排出的同時(shí)快速閉合。 提高各種添加劑的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高破膠劑性能，減少地層傷害和污染提高各種添加劑的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高破膠劑性能，減少地層傷害和污染。57（一）水力壓裂工藝流程（一）水力壓裂工藝流程 循環(huán)循環(huán)試擠試擠壓裂壓裂加砂加砂替擠替擠擴(kuò)散壓力擴(kuò)散壓力施工結(jié)束施工結(jié)束六、壓裂施工和質(zhì)量要求六、壓裂施工和質(zhì)量要求581、循環(huán)：目的是檢查壓裂車組設(shè)備性能，保證地面流程管線暢通。循環(huán)時(shí)單車排量不、循環(huán)：目的是檢查壓裂車組設(shè)備性能，保證地面流程管線暢通。循環(huán)時(shí)單車排量不低于低于1m3/min，時(shí)

60、間不少于時(shí)間不少于30s。2、試壓：平穩(wěn)啟動(dòng)壓裂車高壓泵，對(duì)井口閥門以上的設(shè)備和地面管線進(jìn)行承壓性能試試壓：平穩(wěn)啟動(dòng)壓裂車高壓泵，對(duì)井口閥門以上的設(shè)備和地面管線進(jìn)行承壓性能試驗(yàn)，壓力為預(yù)測(cè)泵壓的驗(yàn)，壓力為預(yù)測(cè)泵壓的1.2-1.5倍，穩(wěn)壓倍，穩(wěn)壓5min，不刺不漏壓力不降為合格。不刺不漏壓力不降為合格。3、試擠：打開井口閥門，關(guān)閉循環(huán)放空閥門，逐臺(tái)啟動(dòng)壓裂車，按設(shè)計(jì)要求排量將壓、試擠：打開井口閥門，關(guān)閉循環(huán)放空閥門，逐臺(tái)啟動(dòng)壓裂車，按設(shè)計(jì)要求排量將壓裂液擠入地層，壓力由低到高直到穩(wěn)定。檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位的吸裂液擠入地層，壓力由低到高直到穩(wěn)定。檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位