壓裂基礎(chǔ)知識(shí).ppt

1、a,1,采油工藝培訓(xùn)班 油井水力壓裂基礎(chǔ),中石化勝利采油院 2009年5月,a,2,油井壓裂的目的： 在地層和井筒之間形成高導(dǎo)流能力 的通道，使油氣流更容易通過，從 而達(dá)到增產(chǎn)的效果。,a,3,表皮系數(shù),描述井筒周圍地層傷害程度的參數(shù),地層傷害及表皮系數(shù) 地層傷害通常由鉆井過程造成， 但之后的各種作業(yè)也都可能造成地層傷害,a,4,表皮系數(shù),滲透率,高,低,傷害帶,井筒,a,5,它會(huì)在井筒周圍造成附加壓降,表皮系數(shù),a,6,滲透率降低,P,DPskin,表皮系數(shù),a,7,表皮系數(shù),P1hr - Pwf,m,k,fmcTrw2,- log10,+ 3.23,S = 1.151,API 表皮系數(shù)計(jì)算

2、公式:-,根據(jù)測試數(shù)據(jù)計(jì)算,a,8,表皮系數(shù),S = 0 理想井 S 0 真實(shí) (被傷害的) 井 S 1 Fracture More Conductive FCD 20 “Infinite Conductivity”,a,12,Dimensionless Fracture Conductivity,FCD = =,FC,xf k,w kp,xf k,Advanced Concepts,where xf = fracture half length k = formation permeability,a,13,Advanced Concepts,Dimensionless Fracture C

3、onductivity,In order to Increase Production, FCD must be Greater than One,This does not Account for the Effects of Bypassing Skin Damage,In High Permeability Formations, the Fracture Must be Designed for Minimum Length and Maximum Width,a,14,流體濾失,當(dāng)壓裂液泵注進(jìn)裂縫時(shí)， 其中一部分會(huì)通過裂縫面濾失進(jìn)地層,裂縫體積等于泵入流體總體積 減去濾失流體體積,a

4、,15,流體濾失,與壓力無關(guān),VL = p Ceff A t,與壓力相關(guān),a,16,流體濾失,與壓力相關(guān),a,17,流體濾失,與壓力相關(guān),CI2,1,+,CIII2,1,1 + 4CII2,1 +,2 CII,Ceff =,可用壓裂模擬軟件計(jì)算,a,18,三種主要的壓裂酸化類型：,1. 基巖酸化 2. 加砂壓裂 3. 酸壓,a,19,基巖酸化是將酸液注入巖石孔隙中， 使其與各種礦物反應(yīng)，擴(kuò)展孔隙，增 加地層滲透率。,基巖酸化,a,20,基巖酸化,在井筒周圍形成一個(gè)孔隙擴(kuò)展的區(qū)域,a,21,酸液進(jìn)入孔隙中，與地層中各種礦物反應(yīng),a,22,可以用現(xiàn)有完井管柱擠酸， 也可以用連續(xù)油管注酸，.,基巖酸

5、化:,a,23,擠酸：,酸液由現(xiàn)有完井管柱 注入井內(nèi)，經(jīng)過炮眼 進(jìn)入地層,a,24,連續(xù)油管：,酸液經(jīng)過直徑較小的 連續(xù)油管注入。連續(xù) 油管可上下移動(dòng),a,25,在地層內(nèi)造成裂縫，并用支撐劑支撐，使其保持張開，為油流提供從地層到井筒的高導(dǎo)流能力通道,水力壓裂：,a,26,圖816 垂縫擴(kuò)展及其有關(guān)的壓力、應(yīng)力和巖石性質(zhì),a,27,壓裂：,流體在大排量、 高壓下被泵注入地層,井筒兩翼均形成 裂縫,裂縫形成后， 泵入支撐劑,a,28,縫高,縫長,縫寬,裂縫基本參數(shù),a,29,加砂壓裂：,裂縫形成后，用支撐劑使其保持張開狀態(tài)， 成為導(dǎo)流通道,a,30,酸壓,前置液造縫，酸溶解縫壁周圍地層。 裂縫閉合

6、后，留下高滲油流通道,a,31,加砂壓裂和酸壓通常 采用擠入方式 ， 但有時(shí)也用其他方式,壓裂：,a,32,一次成功的增產(chǎn)措施應(yīng)該,1. 減小表皮系數(shù) 2. 降低生產(chǎn)壓差 3. 增加有效井筒半徑,a,33,壓裂液,a,34,壓裂液種類,a,35,水基壓裂液體系,線性膠（基液） - 將各種聚合物水化后， 獲得一定粘度的膠體,交聯(lián)凍膠 - 將線性膠交聯(lián)，以獲得 可在較高溫度下應(yīng)用的 高粘度膠體,a,36,水基壓裂液體系,線性膠,Guar - 瓜膠,HPG - 羥丙基瓜膠,CMHPG - 羧甲基羥丙基瓜膠,a,37,水基壓裂液體系,線性膠,纖維素 - 羥乙基纖維素 (HEC),黃原膠 -,- 羧甲基

7、羥乙基纖維素 (CMHEC),a,38,水基壓裂液體系,線性膠,Guar HPG CMHPG HEC CMHEC Xanthan,殘?jiān)?含量,a,39,水基壓裂液,pH值調(diào)節(jié)劑,所有稠化劑的水化過程都只在一定的pH值 范圍內(nèi)進(jìn)行，超出此范圍則水化很緩慢,pH值調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)水的pH值 (一般為6.58.0），以滿足膠體的需要 pH值調(diào)節(jié)一般在稠化劑在水中分散均勻后進(jìn)行，以避免產(chǎn)生“魚眼”,a,40,水基壓裂液,pH值調(diào)節(jié)劑,高 pH - BF-7, -7L, BF-9, BF-1 BF-3, 燒堿,低 pH - 醋酸 (BF-10L), BF-2,a,41,水基壓裂液,聚合物濃度,聚合物濃度取

8、決于膠體的用途: 1.5 % 降低摩阻 至 8.0% 壓裂液，防砂液,a,42,水基壓裂液,交聯(lián)凍膠,在線性膠中加入交聯(lián)劑，使其分子間 產(chǎn)生化學(xué)鏈接，從而粘度大大提高,a,43,水基壓裂液,交聯(lián)凍膠,線性膠,a,44,水基壓裂液,pH值調(diào)節(jié)劑,大多數(shù)交聯(lián)劑都只在一定pH值范圍內(nèi) 起作用，所以需要用pH值調(diào)節(jié)劑,通常膠體需要調(diào)節(jié)兩次pH值， 分別在稠化劑水化和交聯(lián)時(shí)進(jìn)行,a,45,水基壓裂液,破膠劑,氧化劑：可用于任一種聚合物,- 過硫酸銨,- 過硫酸銨膠囊,- 其他,a,46,水基壓裂液,破膠劑,酶類： 用于特定的聚合物,- 比氧化劑更“清潔”,- 應(yīng)用溫度和pH值范圍有限,a,47,油基壓裂

9、液體系,基液 - 柴油、煤油、原油或 其他“壓裂用油”,總需要試驗(yàn)，特別是原油,a,48,油基壓裂液體系,- 所有組分都可現(xiàn)場添加,- 使用方便,- 缺點(diǎn) 費(fèi)用和HSE問題,a,49,油基壓裂液體系,聚合物乳化液,- 兩份油（一般為柴油）加一份水基膠體,- 水基膠體用標(biāo)準(zhǔn)稠化劑和破膠劑配制,- 乳化劑加在水相中,a,50,油基壓裂液體系,聚合物乳化液,- 油、水相在現(xiàn)場施工時(shí)混配,- 乳化液與地層接觸后破乳,- 需要進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)用研究,a,51,a,52,a,53,a,54,a,55,a,56,a,57,a,58,a,59,支撐劑,a,60,支撐劑,1. 支撐劑基本要求,能承受閉合應(yīng)力的作用

10、不能破碎 不能產(chǎn)生粉末,a,61,支撐劑,2. 顆粒尺寸分布,a,62,支撐劑,3. 總體顆粒尺寸,顆粒大滲透率高,a,63,支撐劑,4. 球度和圓度,圓球度高則滲透率大,a,64,支撐劑,滲透率,5. 壓裂液殘?jiān)?壓裂液破膠后有殘?jiān)?殘?jiān)鼤?huì)堵塞支撐劑孔道 滲透率恢復(fù)一般為 30% to 95% 壓裂液質(zhì)量 破膠劑效率,a,65,支撐劑,6. 閉合應(yīng)力,閉合應(yīng)力越大，滲透率越低， 通常是支撐劑產(chǎn)生的粉末造成的,閉合應(yīng)力越大，需要的材料強(qiáng)度越高,a,66,支撐劑,7. 非達(dá)西流,在高流速下發(fā)現(xiàn)附加壓降,圓球度越低、顆粒尺寸分布越不均勻 則附加壓降越大,a,67,支撐劑,8. 多相流,相對(duì)滲透率影

11、響,與非達(dá)西流一樣，降低有效滲透率,a,68,支撐劑,支撐劑的選擇,根據(jù)井況對(duì)滲透率的要求進(jìn)行支撐劑的優(yōu)選,用廠方提供的一定閉合應(yīng)力下的滲透率值,記住閉合應(yīng)力可能增加,考慮非達(dá)西流和多相流情況,a,69,支撐劑,支撐劑的選擇,一般人造支撐劑的滲透率是天然壓裂砂的2-3倍， 即使在低閉合應(yīng)力下也如此.,a,70,支撐劑,支撐劑的選擇,典型的粒徑范圍: 8/12, 12/20, 16/30, 20/40, 40/60 等,數(shù)字代表篩眼孔徑,20/40 目的顆?？赏ㄟ^20目的篩子， 但會(huì)被40目的篩子擋住,a,71,壓裂設(shè)計(jì)及施工流程,a,72,Example Treatments,Frac Job

12、 Flow Chart,a,73,Example Treatments,Frac Job Flow Chart,a,74,Example Treatments,Frac Job Flow Chart,a,75,Example Treatments,Frac Job Flow Chart,Analyze SRT Data,a,76,Example Treatments,Frac Job Flow Chart,Pressure Match Simulator Output to Minifrac Data,a,77,Example Treatments,Frac Job Flow Chart,Premature Screenout?,a,78,Typical Frac Jobs,Tight Gas Fracturing,Stage Fluid Rate Clean Vol Prop Conc bpm g