油層水力壓裂、酸化處理和設(shè)備講解

1、油層水力壓裂、酸化處理和設(shè)備講解2 壓裂過(guò)程是人們利用地面高壓泵組，將高粘度液體即壓裂液以大大超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，在井底附近憋起高壓，當(dāng)此壓力超過(guò)井壁附近地層應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度后，將地層壓出裂縫，并把支撐劑注入裂縫中，在地層中形成足夠長(zhǎng)度、寬度和高度的填砂裂縫，這些裂縫具有很高的滲透能力，大大地改善了油氣層的滲透性，起到增產(chǎn)增注作用。 酸化過(guò)程則是向井底注入酸液，溶解井底堵塞或一部分地層巖石顆粒，從而提高油層滲透率的一種增產(chǎn)措施。 3 壓裂和酸化是目前油氣井、水井增產(chǎn)與增注的重要技術(shù)措施，它們可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以聯(lián)合進(jìn)行，若聯(lián)合進(jìn)行又稱為壓裂酸化。經(jīng)壓裂酸化處理后，可得到導(dǎo)流能力

2、強(qiáng)、裂縫長(zhǎng)的通道，增產(chǎn)效果好，油氣井的產(chǎn)量可增加幾倍到幾十倍。二、油層酸化處理一、油層水力壓裂三、壓裂酸化設(shè)備5一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理1、壓裂的作用 壓裂是低滲透油層勘探試油、新井投產(chǎn)和油層改造的主要措施，水力壓裂主要用于砂巖油氣藏，部分碳酸巖油氣藏中也得到成功應(yīng)用。它的主要作用可歸納為以下四點(diǎn)：1）提高低滲透油層的滲透性。2）減緩層間干擾，挖掘低滲透率油層的生產(chǎn)潛力。 水力壓裂可調(diào)節(jié)各油層滲透率差異所造成的層間矛盾。3）解除了近井地帶的堵塞。4）實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、增注。 6一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理2、壓裂的基本原理 油層水力壓裂通過(guò)地面高壓泵

3、組在較短的時(shí)間內(nèi)向油層高速擠入高粘度液體，由于油層具有吸收能力，當(dāng)泵入液體的速度超過(guò)油層吸收的速度時(shí)，井底附近的油層受到的外擠壓力不斷升高，形成人為的高壓，見(jiàn)圖5-1（a）所示。圖5-1 油層壓裂工作原理示意圖1油管；2套管；3封隔器；4地層憋壓7一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理2、壓裂的基本原理隨著地面泵入液體數(shù)量和速度的不斷增加，井底附近的壓力進(jìn)一步增大，當(dāng)壓力超過(guò)巖石的破裂極限強(qiáng)度或超過(guò)油層上覆巖層的壓力時(shí)，就在油層巖石薄弱地帶壓開(kāi)裂縫，或使油層原有裂縫擴(kuò)展，地面不停地向井底泵入液體，其中一部分仍然被油層所吸收，而大部分則向油層的深遠(yuǎn)部位擴(kuò)展，見(jiàn)圖5-1（b）所示，使

4、前述這些裂縫繼續(xù)向油層遠(yuǎn)處擴(kuò)展。圖5-1 油層壓裂工作原理示意圖1油管；2套管；3封隔器；4地層造縫8一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理2、壓裂的基本原理 此時(shí)，地面泵壓越高，泵的排量越大，液體的濾失性就越小，所形成的裂縫就越長(zhǎng)。由于地面泵的泵壓不能無(wú)限提高，所壓開(kāi)的裂縫又增加了油層的吸收能力，當(dāng)擠入液體的速度與沿裂縫滲濾面的吸收速度相等時(shí)，無(wú)論地面泵入液體的時(shí)間有多長(zhǎng)，裂縫也不再延伸和擴(kuò)展了，見(jiàn)圖5-1（c）。圖5-1 油層壓裂工作原理示意圖1油管；2套管；3封隔器；4地層裂縫延伸9一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理2、壓裂的基本原理 當(dāng)?shù)孛姹猛Ｖ瓜蚓畠?nèi)打

5、入高壓液體后，由于巖石的彈性，以及油層上覆壓力的作用，會(huì)使人造裂縫大部分閉合。所以為了保持這些裂縫長(zhǎng)期處于張開(kāi)的狀態(tài)，一般壓裂時(shí)均向油層裂縫內(nèi)充填固體顆粒，稱為支撐劑，裂縫內(nèi)填入了支撐劑，盡管地面泵停止注入高壓液體，裂縫也不會(huì)閉合了，見(jiàn)圖5-1（d）所示。通過(guò)這種方式提高油層的滲透能力，改善油氣層的物理結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，進(jìn)而增加油井的產(chǎn)量或水井的注水量。圖5-1 油層壓裂工作原理示意圖1油管；2套管；3封隔器；4地層充填支撐劑10一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理2、壓裂的基本原理水力壓裂增產(chǎn)增注的原因：(1) 改變流體的滲流狀態(tài)：徑向流變單向流。(2) 降低了井底附近地層中流體的

6、滲流阻力。11一、油層水力壓裂1.1 油層水力壓裂的作用和基本原理3、壓裂的方式 現(xiàn)場(chǎng)采用的壓裂方式有合層壓裂、單層壓裂、一次多層分壓三種。1)合層壓裂 油井的生產(chǎn)層往往是一個(gè)層組，壓裂時(shí)，對(duì)這個(gè)層組的各個(gè)小層同時(shí)進(jìn)行施工，稱做合層壓裂。這是一種最簡(jiǎn)單的壓裂，它又可分為下列四情況：（1）油、套管同時(shí)壓裂，即壓裂時(shí)油管接一部壓裂車(chē)，套管接34部壓裂車(chē)，同時(shí)向井內(nèi)泵入液體，從套管加支撐劑。（2）油管壓裂，即高壓液體只從油管注入井底，進(jìn)行壓裂。（3）套管壓裂，即井內(nèi)不下油管，坐好井口從套管壓入液體。（4）環(huán)形空間壓裂，即高壓液體從油管與套管之間的環(huán)形空間注入井底。12一、油層水力壓裂1.1 油層水力

7、壓裂的作用和基本原理3、壓裂的方式2）單層壓裂 單層壓裂是選擇一組中的某一小層或一層中的某一段進(jìn)行壓裂。其方法有： 雙水力壓差式封隔器選壓：即用兩個(gè)封隔器封隔住欲壓裂井段，進(jìn)行單層壓裂。 單水力壓差式封隔器選壓：當(dāng)選壓層為油井最下段位置時(shí)，可以采用單個(gè)水力壓差式封隔器封隔其它油層，進(jìn)行單層壓裂。 3）一次多層分壓 一次實(shí)施多個(gè)單層分壓是目前廣泛使用的壓裂方式。由于井段小，壓裂強(qiáng)度及處理半徑相對(duì)較高，能充分發(fā)揮各油層的潛力，效果較好。13一、油層水力壓裂1.2 壓裂液和支撐劑1、壓裂液1）壓裂液的作用 壓裂中向井底地層注入的全部液體統(tǒng)稱為壓裂液，壓裂液是水力壓裂改造油氣層過(guò)程中的工作液，起著傳遞

8、壓力、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。按照在不同階段注入井內(nèi)的壓裂液所起的作用，可將壓裂液分為前置液、攜砂液和頂替液。（1）前置液，即不包含支撐劑的壓裂液。用于形成和延伸地層裂縫，為支撐劑進(jìn)入地層建立必要的空間，同時(shí)可以降低地層溫度保持壓裂液的粘度。（2）攜砂液，用于進(jìn)一步延伸裂縫，將支撐劑帶入壓裂裂縫預(yù)定的位置，充填裂縫，形成高滲透支撐裂縫帶。（3）頂替液，用于將井筒內(nèi)攜砂液全部頂入地層裂縫，避免井底沉砂。14一、油層水力壓裂1.2 壓裂液和支撐劑1、壓裂液2）壓裂液的性能壓裂液必須滿足以下性能要求：（1）濾失量少，濾失量的大小用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積濾失掉的液量來(lái)表示。（2）懸砂能力強(qiáng)，

9、壓裂液的懸砂能力主要取決于壓裂液的粘度。（3）摩阻低，壓裂液沿管柱流動(dòng)時(shí)，液體與管壁之間存在著摩擦阻力，這種阻力造成的能量消耗也稱為摩阻損失。（4）穩(wěn)定性好，壓裂液要具備熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性。（5）配伍性好。配伍性是指壓裂液性質(zhì)應(yīng)與地層巖石和地層流體性質(zhì)相適應(yīng)。壓裂液進(jìn)入地層后與各種巖石礦物和流體相接觸時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲濾的物理化學(xué)反應(yīng)。（6）低殘?jiān)瑲堅(jiān)侵笁毫岩褐械乃蝗芙馕镔|(zhì)。（7）成本低、來(lái)源廣。15一、油層水力壓裂1.2 壓裂液和支撐劑1、壓裂液3）壓裂液的種類 分為水基壓裂液、油基壓裂液、酸基壓裂液和氣化壓裂液等。（1）水基壓裂液是以水為基本成份，適量地加入溶膠劑、交鏈劑、

10、增粘劑、破膠劑和防腐劑等添加劑配制而成的高粘液體。主要用于砂巖層或低溶解度的巖層。（2）油基壓裂液，主要有原油、粘性成品油及油基凍膠等，一般用于粘土層、泥質(zhì)含量高的地層和砂巖或低溶解度的巖層。 （3）酸基壓裂液。以酸為基液，加入水和各種添加劑組成，主要用于石灰?guī)r、白云巖和其它高溶解度的巖層。（4）氣化壓裂液。在液體壓裂液中混入氣體，降低液體壓裂液的密度，主要用于地層壓力低或漏失嚴(yán)重井的壓裂施工。16一、油層水力壓裂1.2 壓裂液和支撐劑1、壓裂液3）壓裂液的種類 目前，約有70%的壓裂采用以胍膠和羥丙基胍膠為主的水基壓裂液，5%的壓裂液采用油基壓裂液，25%的壓裂液采用氣化壓裂液。為滿足壓裂工

11、藝的要求，還需要在壓裂液中加入多種添加劑。 為滿足壓裂工藝的要求，還需要在壓裂液中加入添加劑。例如：PH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、降濾劑、溫度穩(wěn)定劑、起泡劑和減阻劑等。17一、油層水力壓裂1.2 壓裂液和支撐劑2、支撐劑 支撐劑是充填于裂縫中，防止裂縫閉合的固體顆粒。1）支撐劑的性能（1）粒徑要均勻，且顆粒大。（2）強(qiáng)度高，能承受40Mpa的壓力。中深井多采用石英砂，深井一般采用燒結(jié)礬土，即陶粒。（3）圓球度好，圓球度是指顆粒外形類似圓球的程度。（4）化學(xué)穩(wěn)定性好，在200鹽水中呈化學(xué)惰性，不與壓裂液及儲(chǔ)層液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（5）雜質(zhì)少。（6）貨源充足，價(jià)格便宜。18一、油層水力壓

12、裂1.2 壓裂液和支撐劑2、支撐劑2）支撐劑的種類根據(jù)支撐劑的強(qiáng)度和硬度可將其分為兩大類：（1）脆性支撐劑，主要有石英砂、陶粒、玻璃球等。特點(diǎn)：硬度大、強(qiáng)度大、易破碎。一般用于堅(jiān)硬地層深井的壓裂施工中。（2）韌性支撐劑，主要有核桃殼、金屬球、塑料球等。特點(diǎn)：易變形、不易破碎。一般用于地層巖性松軟的淺井和中深井的壓裂施工中。 支撐劑的選擇可以依據(jù)最佳的支撐效果或支撐劑性能和價(jià)格來(lái)選擇。石英砂是目前最常用的支撐劑，水井壓裂時(shí)一般選擇砂徑在的石英砂，油井壓裂時(shí)選擇砂徑在的石英砂。19一、油層水力壓裂1.3 壓裂施工 一般要經(jīng)過(guò)施工設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備和施工工序等過(guò)程。壓裂井場(chǎng)布置如圖5-2所示。圖5-2

13、油層壓裂井場(chǎng)布置流程圖20一、油層水力壓裂1.3 壓裂施工擺車(chē)時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）安排緊湊，便于操作和施工指揮；（2）擺放整齊，車(chē)頭向外；（3）盡量縮短壓裂車(chē)到高壓管匯的距離，以減輕施工時(shí)管線的跳動(dòng)要減小流動(dòng)摩阻。（4）安全設(shè)施。21一、油層水力壓裂1.3 壓裂施工 經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備后便可以進(jìn)行壓裂施工了，施工按以下工序進(jìn)行：循環(huán)試壓試擠壓裂加支撐劑替擠反洗或活動(dòng)管柱1）循環(huán)，目的是鑒定各種設(shè)備性能，檢查管線是否暢通。循環(huán)路線是液罐車(chē)混砂車(chē)壓裂車(chē)高壓管匯液罐車(chē)。2）試壓，關(guān)死井口總閘，對(duì)地面高壓管線、井口、連接絲扣等憋壓至3040Mpa，保持23分鐘不降壓為合格。3）試擠，試壓合格后，打開(kāi)總閘

14、門(mén)，用12臺(tái)壓裂車(chē)將壓裂液注入油層，直到壓力穩(wěn)定為止。4）壓裂，逐個(gè)啟動(dòng)或同時(shí)啟動(dòng)壓裂車(chē)，加大排量，以很高的速度向井內(nèi)泵注壓裂液，在井底瞬時(shí)造成高壓，當(dāng)泵注量大大超過(guò)地層吸收能力，壓裂液產(chǎn)生的壓力大于地層破裂壓力時(shí)，地層被壓開(kāi)裂縫，繼續(xù)泵入壓裂液使裂縫延伸和擴(kuò)展。22一、油層水力壓裂1.3 壓裂施工 經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備后便可以進(jìn)行壓裂施工了，施工按以下工序進(jìn)行：循環(huán)試壓試擠壓裂加支撐劑替擠反洗或活動(dòng)管柱5）加支撐劑，又稱加砂。開(kāi)始混砂比要小，控制在5%7%左右，當(dāng)判斷砂子已進(jìn)入裂縫，再相應(yīng)提高混砂比，一般混砂比可以在15%30%左右。用高粘度壓裂液時(shí)，混砂比可提高到40%50%。6）替擠，替擠是當(dāng)全

15、部支撐劑加完后，用壓裂液將地面管線和井下壓裂管柱中的攜砂液體全部擠進(jìn)地層裂縫中去。7）反洗或活動(dòng)管柱，替擠后應(yīng)洗井或活動(dòng)管柱，防止余砂殘存在井筒封隔器內(nèi)，造成砂卡；活動(dòng)管柱可加速封隔器膠筒回縮。 各工序結(jié)束后，關(guān)井824小時(shí)等待壓力擴(kuò)散。23一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝 壓裂工藝技術(shù)種類很多，有分層和選擇性壓裂、測(cè)試壓裂、泡沫壓裂和高能氣體壓裂等，目前油田常用的是分層和選擇性壓裂技術(shù)。 分層和選擇性壓裂主要用于多層的油氣井中，對(duì)其中某個(gè)或某些目的層進(jìn)行壓裂。常用的分層選壓技術(shù)有封隔器分層壓裂、限流法分層壓裂，蠟球選擇性壓裂和堵塞球選擇性壓裂。24一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝 1、封隔器

16、分層壓裂 根據(jù)所選用封隔器和管柱的不同，又分為以下四種類型：1）單封隔器分層壓裂。用于對(duì)最下面一層進(jìn)行壓裂，適于各種類型油氣層，特別是深井和大型壓裂，如圖5-3（a）所示。圖5-4 封隔器分層壓裂管柱單封隔器分層壓裂25一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝 1、封隔器分層壓裂圖5-4 封隔器分層壓裂管柱3）橋塞封隔器分層壓裂。適用于深井壓裂，在射開(kāi)多層的油氣井中，對(duì)其中任意一層進(jìn)行壓裂，如圖5-3（c）所示。2）雙封隔器分層壓裂。可對(duì)射開(kāi)的油氣井中的任意一層進(jìn)行壓裂，如圖5-3（b）所示。橋塞封隔器分層壓裂雙封隔器分層壓裂26一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝 1、封隔器分層壓裂4）滑套封隔器分層壓

17、裂。這種壓裂方式可以不動(dòng)管柱、不壓井、不放噴一次施工分壓多層，如圖5-4所示。圖5-4 滑套封隔器分層壓裂管柱結(jié)構(gòu)示意圖壓第1層壓第2層27一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝 1、封隔器分層壓裂4）滑套封隔器分層壓裂。 壓裂施工時(shí)先壓下面的第1層，高壓液體流入油管使各級(jí)封隔器坐封，由于2,3層的噴砂器沒(méi)有打開(kāi)，高壓液體只能從第1層的節(jié)流噴砂器流出，進(jìn)入第1層，對(duì)地層進(jìn)行壓裂，壓開(kāi)地層后通過(guò)投球器投球封第2層滑套噴砂器，憋壓剪斷銷釘，使滑套噴砂器的滑套下行落在第1層的節(jié)流噴砂器上，打開(kāi)第2層噴砂器孔，封堵第1層噴砂器，對(duì)第2層進(jìn)行壓裂，然后同樣壓開(kāi)第3層。最后一層替擠完后，立即活動(dòng)管柱，并投入堵塞

18、器。圖5-4 滑套封隔器分層壓裂管柱結(jié)構(gòu)示意圖壓第1層壓第2層28一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝2、限流法分層壓裂 用于欲壓開(kāi)多層而各層破裂壓力有差別的油井。通過(guò)控制各層射孔孔眼數(shù)量，并盡可能提高注入排量，利用先壓開(kāi)層孔眼摩阻，提高井底壓力而達(dá)到一次分層多壓的目的，如圖5-5所示。圖5-5 限流法分層壓裂工作原理圖29一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝2、限流法分層壓裂 按射孔方案射開(kāi)各自孔眼，當(dāng)注入到井底的壓力為20Mpa時(shí)，B層先壓開(kāi)，然后提高排量，因孔眼摩阻正比于排量，B層孔眼摩阻達(dá)到2Mpa時(shí)，注入到井底的壓力為22Mpa，此時(shí)C層被壓開(kāi)，繼續(xù)提高排量，B層孔眼摩阻達(dá)到4Mpa時(shí)，注入

19、到井底的壓力為24Mpa，A層被壓開(kāi)。圖5-5 限流法分層壓裂工作原理圖30一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝3、蠟球選擇性壓裂 在壓裂液中加入油溶性蠟球暫堵劑，壓裂液將優(yōu)先進(jìn)入高滲層內(nèi)，蠟球沉積而封堵高滲層，使壓裂液進(jìn)入低滲層，從而壓開(kāi)低滲層，油井投產(chǎn)后，原油將蠟球逐漸溶解而解除堵塞。若高滲層為高含水層，堵球不解封有助于降低油井含水率。31一、油層水力壓裂1.4 壓裂工藝4、堵塞球選擇性壓裂 將井內(nèi)欲壓層段一次射開(kāi)，首先壓開(kāi)低破裂壓力層段后加支撐劑，然后由井口專用的投球器，不停泵投入比此處理層段射孔數(shù)多10%20%的高強(qiáng)度暫堵劑，堵住已壓開(kāi)層段的射孔孔眼，再提高壓力壓開(kāi)具有稍高破裂壓力的地層，

20、其工藝示意圖如圖5-6所示。圖5-6 堵塞球選擇性壓裂工藝示意圖壓第一層壓第二層壓第三層32二、油層酸化處理 酸化是通過(guò)向地層注入酸液，溶解儲(chǔ)層巖石礦物成份及在鉆井、完井、采油、修井等作業(yè)過(guò)程中造成的堵塞物質(zhì)，改善儲(chǔ)層的滲透性能，從而提高油氣井產(chǎn)量的一種增產(chǎn)措施。2.1 酸化的分類1、按作用原理分1）解堵酸化 靠酸液的溶解作用解除井筒附近地層內(nèi)在鉆井和完井過(guò)程中造成的損害，提高油氣井的完善程度。2）深穿透酸化 應(yīng)用化學(xué)方法提高酸液在地層中的有效穿透距離，在較大范圍內(nèi)改善地層滲透性能。33二、油層酸化處理2.1 酸化的分類2、按施工壓力分1）基質(zhì)酸化 施工時(shí)井底壓力低于地層破裂壓力，酸液沿基質(zhì)孔

21、隙進(jìn)入地層，溶蝕并擴(kuò)大孔隙。2）壓裂酸化 施工時(shí)井底壓力高于地層破裂壓力或天然裂縫的閉合應(yīng)力，酸液沿裂縫進(jìn)入地層，刻蝕縫壁巖石，形成在施工結(jié)束后也不完全閉合的流動(dòng)槽溝，大大提高有效作用范圍內(nèi)地層的導(dǎo)流能力，從而使油氣井獲得增產(chǎn)。3、按酸液來(lái)分 鹽酸酸化、土酸酸化、氫氟酸酸化、醋酸酸化、甲酸酸化34二、油層酸化處理2.2 酸液及添加劑 目前國(guó)內(nèi)外油田除了廣泛應(yīng)用鹽酸和土酸進(jìn)行酸處理外，還研究使用了多種其它類型的酸。如有機(jī)酸、磷酸、粉狀酸、多組分酸和緩速酸等。1、酸處理常用的酸液（見(jiàn)書(shū)表5-1）2、酸處理添加劑 常用添加劑的種類有：緩蝕劑、緩速劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、防膨劑等。對(duì)酸液添加劑的總體要求是

22、：（1）效能高，處理效果好；（2）與酸液、儲(chǔ)層流體及巖石配伍性好；（3）來(lái)源廣，價(jià)格便宜。35二、油層酸化處理2.3 鹽酸處理 鹽酸處理，是目前國(guó)內(nèi)外各大油田應(yīng)用最多的一種酸化技術(shù)，主要應(yīng)用于低滲透性的碳酸鹽巖油層和含碳酸鹽成份較高的砂巖油層。1、工作原理 鹽酸處理的反應(yīng)式分別為與石灰?guī)r反應(yīng)：2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2 與白云巖反應(yīng)：4HCl + CaMg(CO3)2 = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO236二、油層酸化處理2.3 鹽酸處理2、鹽酸濃度的選擇 普通酸處理時(shí)，一般鹽酸濃度為6%15%。 對(duì)于壓力高而滲透率低，使用濃度為1

23、2%15%的鹽酸。 對(duì)于壓力不高的油層，宜使用較低濃度的8%12%鹽酸。 對(duì)于油層中碳酸鹽含量高而膠結(jié)疏松的油井，鹽酸濃度一般不超過(guò)6%8% 。 油層初次酸處理時(shí)，有的油田采用8%10%的酸液濃度，有些油田采6%8%的酸液濃度。對(duì)某些石灰?guī)r油層，也有采用高濃度31%的鹽酸進(jìn)行處理的。37二、油層酸化處理2.4 壓裂酸化處理1、壓裂酸化增產(chǎn)原理 向地層注入高于地層破裂壓力的酸液或非酸性的前置液，在地層中造成人工裂縫后，繼續(xù)泵注酸液，依靠酸液和地層的不均勻溶蝕，把裂縫壁面刻蝕成凹凸不平的表面，施工結(jié)束后，裂縫不能完全閉合，保持一定的流動(dòng)溝槽，形成較高的導(dǎo)流能力，使油、氣井獲得與普通水利壓裂相似的增

24、產(chǎn)效果。酸壓是大面積改造低滲透碳酸鹽油、氣層的一種有效手段，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一項(xiàng)增產(chǎn)增注措施。38二、油層酸化處理2.4 壓裂酸化處理1、壓裂酸化增產(chǎn)原理壓裂酸化的增產(chǎn)作用有三個(gè)：1）撐開(kāi)天然裂縫并使其擴(kuò)大，壓開(kāi)新裂縫，改善和提高油氣層內(nèi)部的滲透能力。2）使井底近井地帶與高滲透帶或新造成的裂縫系統(tǒng)溝通，增強(qiáng)導(dǎo)流能力，擴(kuò)大供油面積。3）解除井底堵塞，溝通油流通道。 39二、油層酸化處理2.4 壓裂酸化處理2、壓裂酸化工藝 壓裂酸化工藝分為普通壓裂酸化工藝、深度壓裂酸化工藝及特殊壓裂酸化工藝。1）普通壓裂酸化工藝 通常指以常規(guī)酸液直接壓開(kāi)儲(chǔ)層的酸化工藝，酸液既是壓開(kāi)儲(chǔ)層裂縫的流體，又是與儲(chǔ)層

25、反應(yīng)的流體。一般在儲(chǔ)層污染比較嚴(yán)重，堵塞范圍較大時(shí)選用該工藝。 2）深度壓裂酸化工藝 以獲得較長(zhǎng)的酸蝕裂縫為目的而采用的壓裂酸化技術(shù)，又可分為前置液壓裂酸化技術(shù)，緩速酸壓裂酸化技術(shù)和多級(jí)交替注入壓裂酸化技術(shù)。40二、油層酸化處理2.4 壓裂酸化處理2、壓裂酸化工藝2）深度壓裂酸化工藝（1）前置液壓裂酸化工藝 是指先向儲(chǔ)層注入高粘度非反應(yīng)性的前置壓裂液，壓開(kāi)儲(chǔ)層形成裂縫，然后注入酸液對(duì)裂縫進(jìn)行溶蝕，從而獲得較高的導(dǎo)流能力，使油氣井增產(chǎn)的工藝。（2）緩速酸壓裂酸化工藝 緩速酸壓裂酸化工藝與普通壓裂酸化基本相同，不同之處在于其采用的酸液是膠凝酸、乳化酸、化學(xué)緩速酸或泡沫酸等緩速酸，通過(guò)緩速酸的緩速性

26、能達(dá)到酸液深穿透的目的。（3）多級(jí)交替注入壓裂酸化工藝 前置液與酸液交替注入的一種壓裂酸化工藝。類似前置液壓裂酸化工藝，但其降濾失性及對(duì)儲(chǔ)層的不均勻刻蝕程度優(yōu)于前置液壓裂酸化，適用于濾失系數(shù)較大的儲(chǔ)層、巖性均一的地層。41二、油層酸化處理2.4 壓裂酸化處理2、壓裂酸化工藝3）特殊壓裂酸化工藝 針對(duì)某些特殊類型儲(chǔ)層或?yàn)閷?shí)現(xiàn)特定要求，提出了一些不同于上述壓裂酸化的工藝，具有獨(dú)特理論和工藝特點(diǎn)，如閉合壓裂酸化、平衡壓裂酸化、變粘酸壓裂酸化等復(fù)合工藝。42三、壓裂酸化設(shè)備 壓裂設(shè)備由壓裂車(chē)、混砂車(chē)、運(yùn)砂車(chē)、儲(chǔ)罐車(chē)、管匯車(chē)、檢測(cè)和控制設(shè)備及地面和井下工具等組成，酸化設(shè)備還配備酸罐車(chē)。 3.1 壓裂車(chē)

27、壓裂車(chē)或壓裂機(jī)泵組的主要作用是向井內(nèi)注入高壓大排量的壓裂液。1、壓裂車(chē)的性能 壓裂車(chē)應(yīng)滿足以下幾方面的要求：1）壓裂車(chē)必須具有較好的適應(yīng)性能。2）壓裂車(chē)的工作性能必須可靠。3）壓裂泵的柱塞、缸套、閥和閥座以及泵頭等零件具有較好的耐磨性和耐腐蝕性。4）壓裂車(chē)要求具有較好的越野性43三、壓裂酸化設(shè)備3.1 壓裂車(chē) 2、壓裂車(chē)的結(jié)構(gòu) 壓裂車(chē)或壓裂機(jī)泵組一般分為車(chē)裝式和橇裝式兩大類。車(chē)裝壓裂機(jī)泵組通常叫做壓裂車(chē)。橇裝式壓裂機(jī)泵組專供交通不便的地區(qū)和海上作業(yè)中使用，設(shè)備和壓裂車(chē)完全一樣。 現(xiàn)以YLC-1050型壓裂車(chē)為例，說(shuō)明壓裂車(chē)的結(jié)構(gòu)。它的額定輸出水功率為552KW，最大工作壓力為103Mpa。圖5

28、-7所示為YLC-1050型壓裂車(chē)的外形圖。44三、壓裂酸化設(shè)備3.1 壓裂車(chē) 2、壓裂車(chē)的結(jié)構(gòu)圖5-7 YLC1050型壓裂車(chē)外形圖1奔馳汽車(chē)；2構(gòu)架系統(tǒng)；3卡特匹勒3508TA型柴油機(jī)；4電器儀表箱；5高壓管線；6阿里森DP8962型變速器；7壓裂泵冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)；8壓裂泵；9無(wú)聲鏈條箱45三、壓裂酸化設(shè)備3.1 壓裂車(chē) 2、壓裂車(chē)的結(jié)構(gòu)1）運(yùn)載部分 YLC1050型壓裂車(chē)的運(yùn)載部分主要是汽車(chē)，由奔馳型卡車(chē)底盤(pán)組成，載重量，越野性要好。2）動(dòng)力裝置 動(dòng)力裝置是壓裂泵的動(dòng)力來(lái)源，由于運(yùn)載汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率滿足不了壓裂泵功率的要求，在現(xiàn)代壓裂車(chē)上大部分另裝一臺(tái)或幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力。YLC-1050型

29、的動(dòng)力裝置是卡特匹勒柴油機(jī)。3）傳動(dòng)系統(tǒng) 壓裂車(chē)上動(dòng)力裝置發(fā)出的動(dòng)力由傳動(dòng)系統(tǒng)送至壓裂泵。46三、壓裂酸化設(shè)備3.1 壓裂車(chē) 2、壓裂車(chē)的結(jié)構(gòu)4）壓裂泵 YLC-1050型壓裂車(chē)的壓裂泵是臥式三缸單作用柱塞泵，由動(dòng)力端和液力端兩部分組成，動(dòng)力端可以分別和兩種液力端組成一個(gè)整體。動(dòng)力端如圖5-8所示。液力端有兩種，可按油田壓裂施工工藝進(jìn)行選擇。如圖5-9所示是泵頭 的結(jié)構(gòu)圖，泵頭的壓力范圍為102.9MPa ，排量為735317L/min。泵頭的壓力范圍為；排量為1178509L/min。47圖5-8 YLC1050型壓裂泵動(dòng)力端結(jié)構(gòu)圖1泵蓋；2壓板；3軸承蓋；4軸承；5連桿蓋；6連桿瓦；7偏心

30、輪；8連桿；9滑套；10橫銷銅套；11橫銷；12油封盒；13油封；14十字頭；15橡膠板；16大齒輪；17軸承；18“O”型圈；19銅套；20主軸；21小齒輪；22軸承箱；23油封；24軸承；25小齒輪軸；26長(zhǎng)螺桿；27泵身三、壓裂酸化設(shè)備48圖5-9 YLC1050型壓裂泵液力端（泵頭）結(jié)構(gòu)圖1柱塞；2“X”型密封圈；3、8、14、18“O”型密封圈；4、6間隔圈；5柱塞襯套；7盤(pán)根擋圈；9擋圈；10閥橡皮；11傳感器蓋；12閥彈簧；13閥座；15閥體；16螺蓋；17泵頭三、壓裂酸化設(shè)備49三、壓裂酸化設(shè)備3.2 混砂車(chē) 目前，我國(guó)各油田使用的混砂車(chē)有機(jī)械絞龍式混砂車(chē)，如圖5-10所示，風(fēng)

31、吸式混砂車(chē)。 圖5-10 HSC-35L型雙筒螺旋機(jī)械絞龍式混砂車(chē)示意圖1汽油機(jī)；2變速箱3傳動(dòng)鏈條4螺旋齒輪箱；5傳動(dòng)箱；6立式傳動(dòng)軸；7花鍵套；8輸砂器；9縱向送進(jìn)機(jī)構(gòu)；10進(jìn)砂斗；11汽車(chē)分動(dòng)箱；12傳動(dòng)軸；13中心軸承；14靠背輪；15混砂離心泵；16混砂罐；17出砂筒；18輸砂器水平固定架；19進(jìn)油管子；20離心泵排出管；21平臺(tái)；22固定架子50三、壓裂酸化設(shè)備3.2 混砂車(chē)混砂車(chē)主要由供液系統(tǒng)、輸砂系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)三部分組成。1、供液系統(tǒng) 1）供液系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）結(jié)構(gòu) 包括混砂泵、混砂罐、控制閘門(mén)及管線等，它的作用是把壓裂液和砂子均勻混合后輸送到壓裂車(chē)上。（2）供液系統(tǒng)的

32、工作原理 圖5-11所示為供液系統(tǒng)的工作原理圖，儲(chǔ)罐里的壓裂液經(jīng)控制閘門(mén)和管線進(jìn)入到混砂罐內(nèi)，混砂泵將混砂罐里的壓裂液和砂子充分混合，然后打入壓裂車(chē)的吸入管線。 51圖5-11 供液系統(tǒng)工作原理圖1吸入管；2混砂泵；3砂泵；4流量計(jì)；5控制閘門(mén)；6混砂罐；7排出管三、壓裂酸化設(shè)備52三、壓裂酸化設(shè)備3.2 混砂車(chē)2、輸砂系統(tǒng) 輸砂系統(tǒng)的作用是根據(jù)混砂液對(duì)不同混砂比的要求，將砂子輸送到混砂罐內(nèi)，目前混砂車(chē)上采用的輸砂方式有兩種：螺旋輸砂式和氣力輸砂式。1）螺旋輸砂 主要由筒身和螺旋葉片組成。這種輸砂方式比較可靠，有輸砂量大、功率消耗小、對(duì)砂子溫度的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較廣。2）氣力輸砂 利用高速

33、空氣流輸送砂子，它分吸氣式、壓氣式和混合式三種。圖5-12是吸氣式輸砂的工作原理圖。53三、壓裂酸化設(shè)備3.2 混砂車(chē)2、輸砂系統(tǒng) 由于鼓風(fēng)機(jī)的抽吸作用使管道內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度，砂子隨氣流經(jīng)吸嘴和吸入軟管進(jìn)入卸料器，流速降低，砂子便全部沉淀下來(lái)，而分離出來(lái)的空氣由鼓風(fēng)機(jī)排出口排出。 氣力輸砂比螺旋輸砂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作范圍廣、操作方便，只要一個(gè)人移動(dòng)吸嘴和吸入軟管，就可以從任何位置將砂子輸送到混砂罐去。圖5-12 吸氣式輸砂工作原理圖1鼓風(fēng)機(jī)；2控制風(fēng)門(mén)；3卸料器；4吸入軟管；5吸嘴；6砂堆54三、壓裂酸化設(shè)備3.2 混砂車(chē)3、傳動(dòng)系統(tǒng) 混砂車(chē)的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種，目前國(guó)產(chǎn)混砂車(chē)大部

34、分采用機(jī)械傳動(dòng)。 5.3.3 運(yùn)砂車(chē) 運(yùn)砂車(chē)的作用是運(yùn)送砂子給混砂車(chē)，它和混砂車(chē)配套使用，主要由砂罐（或砂槽）和輸砂裝置組成。5.3.4 酸罐車(chē) 酸罐車(chē)主要用作酸化、壓裂時(shí)運(yùn)輸、儲(chǔ)存各種酸類。罐車(chē)上最主要的設(shè)備是儲(chǔ)罐。5.3.5 管匯車(chē) 管匯車(chē)用來(lái)運(yùn)送壓裂時(shí)需要的各種高壓管匯、普通連接管線和膠管等。5.3.6 儀表車(chē) 用來(lái)集中檢測(cè)和控制壓裂、酸化過(guò)程中使用的壓裂車(chē)、混砂車(chē)、酸罐車(chē)等設(shè)備的工藝參數(shù)。儀表車(chē)包括計(jì)量和自動(dòng)記錄壓力、流量、累積流量、水泥漿重度或混砂比等參數(shù)，并能進(jìn)行自動(dòng)控制。55三、壓裂酸化設(shè)備3.7 壓裂、酸化其它地面設(shè)備1、井口裝置 壓裂酸化作業(yè)要求井口裝置耐高壓，采油時(shí)使用的井

35、口裝置承受壓力低，并且經(jīng)過(guò)沙子的磨損和酸的腐蝕作用也會(huì)降低井口使用壽命，所以需專門(mén)適合壓裂酸化的井口裝置。井口裝置連接地面壓裂車(chē)組與井筒內(nèi)的油套管柱，使壓裂車(chē)泵出的液體通過(guò)井口沿井下管柱進(jìn)入地層，因此，井口裝置的承壓能力影響泵注排量與地面壓力。 目前常用的有三種壓裂井口，分別為CQ-350型壓裂井口，該井口可承壓；CQ-600型壓裂井口，該井口可承壓；CQ-1200型壓裂井口，該井口可承壓。圖5-13所示為CQ-600型壓裂井口結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-13 CQ-600型壓裂井口結(jié)構(gòu)圖56三、壓裂酸化設(shè)備3.7 壓裂、酸化其它地面設(shè)備2、保護(hù)器 保護(hù)器裝在總閥以上可進(jìn)行壓裂作業(yè)，安全可靠、操作方便，

36、保護(hù)原有采油井口不受磨損、腐蝕，但比專門(mén)的壓裂井口裝置壓力損失大一些。保護(hù)器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-14。 打開(kāi)下行閥1，關(guān)閉收縮閥4和放空閥5，從下行閥注入高壓油，伸縮桿受到壓縮伸出保護(hù)器插入油管內(nèi)，依靠伸縮桿頭部的密封頭密封油管，不依靠井口裝置密封油管。當(dāng)作業(yè)完畢，從收縮閥4內(nèi)注入高壓油，使伸縮桿收回，拆下保護(hù)器。圖5-14 保護(hù)器結(jié)構(gòu)圖1下行閥2活塞3伸縮桿4收縮閥5放空閥6連接法蘭保護(hù)器的密封結(jié)構(gòu)保護(hù)器的結(jié)構(gòu)57三、壓裂酸化設(shè)備3.7 壓裂、酸化其它地面設(shè)備3、球閥 是井下作業(yè)常用的閥門(mén)，結(jié)構(gòu)如圖5-15所示。球閥具有耐高壓、開(kāi)關(guān)迅速、操作靈活等特點(diǎn)。圖5-15 球閥結(jié)構(gòu)圖1殼體；2閥體密封圈；

37、3球形閥體；4閥體密封圈接頭；5限位螺釘；6閥桿；7閥帽；8密封填料壓蓋；9密封填料座套58三、壓裂酸化設(shè)備3.7 壓裂、酸化其它地面設(shè)備4、投球器 投球器是用于向井下投球憋壓的工具，如圖5-16所示。圖5-16 投球器結(jié)構(gòu)圖1投球器主管體；2儲(chǔ)球室部分；3投球部分59三、壓裂酸化設(shè)備3.8 壓裂、酸化井下設(shè)備1、噴砂器 在分層壓裂過(guò)程中主要有以下作用：（1）通過(guò)噴砂器從油管向地層注入壓裂酸化工作液和支撐劑等。（2）通過(guò)其噴嘴產(chǎn)生節(jié)流壓差，以確保水力壓差式封隔器有足夠的工作壓差而密封。（3）在處理砂堵時(shí)，有時(shí)可以利用它反洗井而解堵，起到溝通反洗通道的作用。下面介紹三種壓裂酸化時(shí)常用的噴砂器。1）KHT112型噴砂器K控制性工具的漢語(yǔ)拼音首字母，HT滑套的漢語(yǔ)拼音首字母，112表示最大外徑尺寸，即滑套式噴砂器的最大外徑是112mm。60三、壓裂酸化設(shè)備3.8 壓裂、酸化井下設(shè)備1、噴砂器1）KHT112型噴砂器（1）結(jié)構(gòu)（2）工作原理 先從油管內(nèi)