第6章水力壓裂-習(xí)題課

1、第六章 水力壓裂技術(shù)26.1試述水力壓裂增產(chǎn)增注的基本原理。試述水力壓裂增產(chǎn)增注的基本原理。6.2為什么深地層壓裂多出現(xiàn)垂直裂縫，而淺地層壓裂多出現(xiàn)水平壓裂為什么深地層壓裂多出現(xiàn)垂直裂縫，而淺地層壓裂多出現(xiàn)水平壓裂6.3壓裂液的濾失主要受哪幾種因素控制？壓裂液的濾失主要受哪幾種因素控制？6.4簡述壓裂液的性能要求。簡述壓裂液的性能要求。6.5在壓裂過程中，按不同施工階段的任務(wù)，壓裂液可分為幾種類型？各自在壓裂過程中，按不同施工階段的任務(wù)，壓裂液可分為幾種類型？各自的作用是什么？的作用是什么？6.6沉降式支撐劑在垂直裂縫高度上的分布可分為哪幾個區(qū)？并說明當(dāng)攜砂沉降式支撐劑在垂直裂縫高度上的分布可

2、分為哪幾個區(qū)？并說明當(dāng)攜砂液流速增加時，各區(qū)厚度的變化。液流速增加時，各區(qū)厚度的變化。6.8何謂填砂裂縫的導(dǎo)流能力？繪制麥克奎爾何謂填砂裂縫的導(dǎo)流能力？繪制麥克奎爾-西克拉曲線（增產(chǎn)倍數(shù)曲線），西克拉曲線（增產(chǎn)倍數(shù)曲線），說明對不同滲透率地層如何得到好的壓裂效果。說明對不同滲透率地層如何得到好的壓裂效果。36.1試述水力壓裂增產(chǎn)增注的基本原理。試述水力壓裂增產(chǎn)增注的基本原理。答：答： (1) 改變流體的滲流狀態(tài)：改變流體的滲流狀態(tài)：使原來徑向流動改變?yōu)橛蛯优c裂縫近似的單向流使原來徑向流動改變?yōu)橛蛯优c裂縫近似的單向流動和裂縫與井筒間的單向流動，消除了徑向節(jié)流損失，降低了能量消耗。動和裂縫與井筒間

3、的單向流動，消除了徑向節(jié)流損失，降低了能量消耗。 (2) 降低了井底附近地層中流體的滲流阻力：降低了井底附近地層中流體的滲流阻力：裂縫內(nèi)流體流動阻力小。裂縫內(nèi)流體流動阻力小。46.2為什么深地層壓裂多出現(xiàn)垂直裂縫，而淺地層壓裂多出現(xiàn)水平壓裂？為什么深地層壓裂多出現(xiàn)垂直裂縫，而淺地層壓裂多出現(xiàn)水平壓裂？答：答：破裂梯度是指地層破裂壓力與地層深度的比值。破裂梯度值一般在下列范圍：破裂梯度是指地層破裂壓力與地層深度的比值。破裂梯度值一般在下列范圍：(1518)(2225)?？梢杂酶鞯貐^(qū)的破裂梯度的大小估計裂縫的形態(tài)，一般認(rèn)?？梢杂酶鞯貐^(qū)的破裂梯度的大小估計裂縫的形態(tài)，一般認(rèn)為破裂梯度值小于為破裂梯度

4、值小于1518時形成垂直裂縫，而大于時形成垂直裂縫，而大于23時則是水平裂縫。因此深時則是水平裂縫。因此深地層出現(xiàn)的多為垂直裂縫，淺地層出現(xiàn)水平裂縫的幾率多。這是由于淺地層的地層出現(xiàn)的多為垂直裂縫，淺地層出現(xiàn)水平裂縫的幾率多。這是由于淺地層的垂向應(yīng)力相對比較小，近地表地層中構(gòu)造運(yùn)動也較多，水平應(yīng)力大于垂應(yīng)力的垂向應(yīng)力相對比較小，近地表地層中構(gòu)造運(yùn)動也較多，水平應(yīng)力大于垂應(yīng)力的幾率也大，所以淺地層出現(xiàn)水平裂縫。幾率也大，所以淺地層出現(xiàn)水平裂縫。 56.3壓裂液的濾失主要受哪幾種因素控制？哪一個起著主導(dǎo)作用？壓裂液的濾失主要受哪幾種因素控制？哪一個起著主導(dǎo)作用？答：答：壓裂液濾失到地層受三種機(jī)理控

5、制，即壓裂液的粘度，油藏巖石和流體的壓縮壓裂液濾失到地層受三種機(jī)理控制，即壓裂液的粘度，油藏巖石和流體的壓縮性及壓裂液的造壁性。性及壓裂液的造壁性。 66.4簡述壓裂液的性能要求。簡述壓裂液的性能要求。答：答：濾失少濾失少 這是造長縫、寬縫的重要條件。壓裂液的濾失性主要取決于它的粘這是造長縫、寬縫的重要條件。壓裂液的濾失性主要取決于它的粘度與造壁性，粘度高則濾失少；在壓裂液中添加防濾失劑，能改善造壁性，大度與造壁性，粘度高則濾失少；在壓裂液中添加防濾失劑，能改善造壁性，大大減少濾失量。大減少濾失量。懸砂能力強(qiáng)懸砂能力強(qiáng) 壓裂液的懸砂能力主要取決于粘度。壓裂液只要有較高的粘度，壓裂液的懸砂能力主

6、要取決于粘度。壓裂液只要有較高的粘度，支撐劑支撐劑(常用砂粒或陶粒常用砂?；蛱樟?即可懸浮于其中，這對支撐劑在縫中的分布是非常有即可懸浮于其中，這對支撐劑在縫中的分布是非常有利的。利的。摩阻低摩阻低 壓裂液在管道中的摩阻愈小，則在設(shè)備功率一定的條件下，用于造壓裂液在管道中的摩阻愈小，則在設(shè)備功率一定的條件下，用于造縫的有效功率也就愈大。摩阻過高會導(dǎo)致井口施工壓力過高，從而降低排量甚縫的有效功率也就愈大。摩阻過高會導(dǎo)致井口施工壓力過高，從而降低排量甚至限制壓裂施工。至限制壓裂施工。穩(wěn)定性穩(wěn)定性 壓裂液應(yīng)具備熱穩(wěn)定性，不能由于溫度的升高而使粘度有較大的降壓裂液應(yīng)具備熱穩(wěn)定性，不能由于溫度的升高而使

7、粘度有較大的降低。液體還應(yīng)有抗機(jī)械剪切的穩(wěn)定性，不因流速的增加而發(fā)生大幅度的降解。低。液體還應(yīng)有抗機(jī)械剪切的穩(wěn)定性，不因流速的增加而發(fā)生大幅度的降解。 7配伍性配伍性 壓裂液進(jìn)入油層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于壓裂液進(jìn)入油層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲流的物理油氣滲流的物理化學(xué)反應(yīng)。例如不要引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層?；瘜W(xué)反應(yīng)。例如不要引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層。這種配伍性的要求是非常重要的，往往有些油氣層壓裂后效果不理想或失敗，這種配伍性的要求是非常重要的，往往有些油氣層壓裂后效果不理想或失敗，就是由于壓裂液的配伍性不好所致。就是由于壓裂液的

8、配伍性不好所致。低殘渣低殘渣 要盡量降低壓裂液中水不溶物要盡量降低壓裂液中水不溶物(殘渣殘渣)的數(shù)量以免降低油氣層和填砂的數(shù)量以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率。裂縫的滲透率。易返排易返排 施工結(jié)束后大部分注入液體應(yīng)能返排出井外，以減少壓裂液的損害施工結(jié)束后大部分注入液體應(yīng)能返排出井外，以減少壓裂液的損害，排液愈完全，增產(chǎn)效果愈好。，排液愈完全，增產(chǎn)效果愈好。貨源廣、便于配制、價錢便宜貨源廣、便于配制、價錢便宜 隨著大型壓裂的發(fā)展，壓裂液的需用量很大隨著大型壓裂的發(fā)展，壓裂液的需用量很大，是壓裂施工費(fèi)用的主要組成部分。近年發(fā)展起來的速溶連續(xù)配制工藝，大大，是壓裂施工費(fèi)用的主要組成部分。近年發(fā)展起

9、來的速溶連續(xù)配制工藝，大大方便了施工，減少了對液罐及場地的要求。方便了施工，減少了對液罐及場地的要求。86.5在壓裂過程中，按不同施工階段的任務(wù)，壓裂液可分為幾種類型？各自的在壓裂過程中，按不同施工階段的任務(wù)，壓裂液可分為幾種類型？各自的作用是什么？作用是什么？答：答：前置液前置液 它的作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)它的作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入。在溫度較高的地層里，它還可起一定的降溫作用。有時為了提高前置液的入。在溫度較高的地層里，它還可起一定的降溫作用。有時為了提高前置液的工作效率，在前置液中還加入一定量的細(xì)砂工作效率，在前置液中還

10、加入一定量的細(xì)砂(粒徑粒徑100140目，砂比目，砂比10左右左右)以堵塞地層中的微隙，減少液體的濾失。以堵塞地層中的微隙，減少液體的濾失。攜砂液攜砂液 它起到將支撐劑帶入裂縫中并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定位置上的作用。它起到將支撐劑帶入裂縫中并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定位置上的作用。在壓裂液的總量中，這部分比例很大。攜砂液和其他壓裂液一樣，有造縫及冷在壓裂液的總量中，這部分比例很大。攜砂液和其他壓裂液一樣，有造縫及冷卻地層的作用。攜砂液由于需要攜帶比重很高的支撐劑，必須使用交聯(lián)的壓裂卻地層的作用。攜砂液由于需要攜帶比重很高的支撐劑，必須使用交聯(lián)的壓裂液液(如凍膠等如凍膠等)。頂替液頂替液 中間頂替液

11、用來將攜砂液送到預(yù)定位置，并有預(yù)防砂卡的作用；注完中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定位置，并有預(yù)防砂卡的作用；注完攜砂液后要用頂替液將井筒中全部攜砂液替入裂縫中，以提高攜砂液效率和防攜砂液后要用頂替液將井筒中全部攜砂液替入裂縫中，以提高攜砂液效率和防止井筒沉砂。止井筒沉砂。96.6沉降式支撐劑在垂直裂縫高度上的分布可分為哪幾個區(qū)？并說明當(dāng)攜砂液沉降式支撐劑在垂直裂縫高度上的分布可分為哪幾個區(qū)？并說明當(dāng)攜砂液流速增加時，各區(qū)厚度的變化。流速增加時，各區(qū)厚度的變化。答：答：在平衡狀態(tài)下，垂直裂縫中顆粒的垂直剖面上存在著濃度差別，可以分為在平衡狀態(tài)下，垂直裂縫中顆粒的垂直剖面上存在著濃度差別，可以分為四

12、個區(qū)域。四個區(qū)域。區(qū)域區(qū)域I是沉降下來的砂堤，平衡狀態(tài)下砂堤的高度為平衡高度；是沉降下來的砂堤，平衡狀態(tài)下砂堤的高度為平衡高度；區(qū)域區(qū)域II是在砂堤面上的顆粒滾流區(qū)；是在砂堤面上的顆粒滾流區(qū)；區(qū)域區(qū)域III是懸浮區(qū)，雖然顆粒都處于懸浮狀態(tài)，但不是均勻的，存在濃度梯度；是懸浮區(qū)，雖然顆粒都處于懸浮狀態(tài)，但不是均勻的，存在濃度梯度；最上面的最上面的IV區(qū)區(qū)是無砂區(qū)。是無砂區(qū)。在平衡狀態(tài)下增加地面排量，在平衡狀態(tài)下增加地面排量，則則I、II與與IV區(qū)將變薄，區(qū)將變薄，III區(qū)區(qū)則變厚，如果流速足夠大，則變厚，如果流速足夠大，I區(qū)可能完全消失。再進(jìn)一步區(qū)可能完全消失。再進(jìn)一步增加排量，縫內(nèi)的濃度梯度剖

13、增加排量，縫內(nèi)的濃度梯度剖面消失，成為均質(zhì)的懸浮流。面消失，成為均質(zhì)的懸浮流。106.8何謂填砂裂縫的導(dǎo)流能力？繪制麥克奎爾何謂填砂裂縫的導(dǎo)流能力？繪制麥克奎爾-西克拉曲線（增產(chǎn)倍數(shù)曲線），西克拉曲線（增產(chǎn)倍數(shù)曲線），說明對不同滲透率地層如何得到好的壓裂效果。說明對不同滲透率地層如何得到好的壓裂效果。答：答：在油層條件下，裂縫寬度在油層條件下，裂縫寬度與填砂裂縫滲透率的乘積與填砂裂縫滲透率的乘積，常用，常用FRCD表示。表示。11 從曲線的變化趨勢上從曲線的變化趨勢上看，在橫坐標(biāo)上以看，在橫坐標(biāo)上以0.4為界為界，在它的左邊要提高增產(chǎn)，在它的左邊要提高增產(chǎn)倍數(shù)，則應(yīng)以增加裂縫導(dǎo)倍數(shù)，則應(yīng)以增加

14、裂縫導(dǎo)流能力為主。在流能力為主。在0.4的左邊的左邊，曲線趨于平緩，增產(chǎn)主，曲線趨于平緩，增產(chǎn)主要靠增加縫的長度，進(jìn)一要靠增加縫的長度，進(jìn)一步提高裂縫的導(dǎo)流能力基步提高裂縫的導(dǎo)流能力基本上不能增加增產(chǎn)倍數(shù)。本上不能增加增產(chǎn)倍數(shù)。12從增長倍數(shù)曲線可以得到如從增長倍數(shù)曲線可以得到如下結(jié)論：下結(jié)論：在低滲油藏中，增加裂縫在低滲油藏中，增加裂縫長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利。因?yàn)閷Φ蜐B油層容產(chǎn)更有利。因?yàn)閷Φ蜐B油層容易得到高的導(dǎo)流能力，要提高易得到高的導(dǎo)流能力，要提高增產(chǎn)倍數(shù)，應(yīng)以加大裂縫長度增產(chǎn)倍數(shù)，應(yīng)以加大裂縫長度為主，這是當(dāng)前在壓裂特低滲為主，這是當(dāng)前在壓裂特低滲

15、透層時，強(qiáng)調(diào)增加裂縫長度的透層時，強(qiáng)調(diào)增加裂縫長度的依據(jù)。而對高滲地層正好相反依據(jù)。而對高滲地層正好相反，應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主。，應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主。對一定的裂縫長度，存在對一定的裂縫長度，存在一個最佳的裂縫導(dǎo)流能力。因一個最佳的裂縫導(dǎo)流能力。因?yàn)閷σ欢ǖ挠蛯訔l件，油層的為對一定的油層條件，油層的供液能力是有限的，所要求的供液能力是有限的，所要求的滲流條件滲流條件(導(dǎo)流能力導(dǎo)流能力)也是有限的也是有限的，過分追求高導(dǎo)流能力是不必，過分追求高導(dǎo)流能力是不必要的。要的。131.名詞解釋：名詞解釋：1.1裂縫導(dǎo)流能力裂縫導(dǎo)流能力：在油層條件下，裂縫寬度與填砂裂縫滲：在油層條件下，裂縫寬度與填砂裂縫

16、滲透率的乘積，常用透率的乘積，常用FRCD表示。表示。1.2 地層的破裂壓力梯度地層的破裂壓力梯度：是指地層破裂壓力與地層深度的：是指地層破裂壓力與地層深度的比值。比值。142填空：填空：2.1增產(chǎn)措施后的超完善井增產(chǎn)措施后的超完善井S 1；油層受損害的井；油層受損害的井或不完善井或不完善井S 0，PE 1。2.3根據(jù)壓裂過程中作用不同，壓裂液可分為根據(jù)壓裂過程中作用不同，壓裂液可分為 前置液前置液、攜砂攜砂液液、頂替液頂替液。2.2 壓裂液濾失到地層主要受壓裂液濾失到地層主要受 壓裂液粘度壓裂液粘度、巖石和流體的壓巖石和流體的壓縮性縮性 和和壓裂液的造壁性壓裂液的造壁性 三種機(jī)理控制。三種機(jī)理控制。2.4 當(dāng)井壁上存在的周向應(yīng)力達(dá)到井