1-压裂液性能评价方法

1、胜利胜利油田分公司油田分公司采油院采油院 李爱山李爱山 20132013年年1010月月 压裂液的压裂液的分类及分类及 性能评价方法性能评价方法 目目 录录 1.1.概述概述 2.2.压裂液压裂液 3.3.压裂液的类型压裂液的类型 4.4.压裂液性能指标压裂液性能指标 5.5.压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 l 油井压裂酸化改造是通过消除井筒附近的伤害或在地油井压裂酸化改造是通过消除井筒附近的伤害或在地 层中建立高导流能力的通道来提高油井的生产能力。常规层中建立高导流能力的通道来提高油井的生产能力。常规 增产措施技术包括：水力压裂、压裂充填、碳酸盐岩和砂增产措施技术包括：水力压裂、压裂充

2、填、碳酸盐岩和砂 岩基质酸化、压裂酸化。上述各项技术目的都是提高生产岩基质酸化、压裂酸化。上述各项技术目的都是提高生产 指数，以增加产量或减小压降。减小压降可以防止油层出指数，以增加产量或减小压降。减小压降可以防止油层出 砂、发生水锥和防止近井地带的相平衡破坏而向凝析转化。砂、发生水锥和防止近井地带的相平衡破坏而向凝析转化。 同理，用以上各项技术，也可达到注水井增注的目的。同理，用以上各项技术，也可达到注水井增注的目的。 油层油层改造工作液主要是指在油层改造过程中，改造工作液主要是指在油层改造过程中， 应用的压裂液和酸液。应用的压裂液和酸液。 压裂液压裂液主要用于油藏的压裂改造，是油层水力主要

3、用于油藏的压裂改造，是油层水力 压裂改造过程中的关键环节。它的主要功能是张开压裂改造过程中的关键环节。它的主要功能是张开 裂缝、并沿裂缝输送支撑剂。因此，性能优良的压裂缝、并沿裂缝输送支撑剂。因此，性能优良的压 裂液是保证压裂施工成功的关键因素，压裂液的性裂液是保证压裂施工成功的关键因素，压裂液的性 能包括压裂液的流变性、滤失性、摩阻等均对压裂能包括压裂液的流变性、滤失性、摩阻等均对压裂 施工产生重要影响。一种性能优良的压裂液应当满施工产生重要影响。一种性能优良的压裂液应当满 足粘度高、摩阻低、滤失量小、对地层无伤害、配足粘度高、摩阻低、滤失量小、对地层无伤害、配 制简便、材料来源广、成本低等

4、条件制简便、材料来源广、成本低等条件。 -油层油层改造工作液的含义改造工作液的含义 目目 录录 1.1.概述概述 2.2.压裂液的主要用途压裂液的主要用途 3.3.压裂液的类型压裂液的类型 4.4.压裂液性能指标压裂液性能指标 5.5.压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 (1)(1)压裂液的压裂液的作用作用: :造缝和携带支撑剂造缝和携带支撑剂 前置液前置液 ：破裂地层并造成一定几何尺寸裂缝。在温度较高：破裂地层并造成一定几何尺寸裂缝。在温度较高 的地层里，它还可起一定的降温作用。前置液一般的地层里，它还可起一定的降温作用。前置液一般用交联用交联 的高粘压裂液。的高粘压裂液。 携砂液携砂液

5、：将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定：将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定 位置上。也有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携位置上。也有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携 带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液( (如冻胶等如冻胶等) )。 顶替液顶替液 ：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预 防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携 砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒

6、沉砂。 (2)(2)压裂液的性能压裂液的性能要求要求 前置液前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力及携砂液，都应具备一定的造缝能力并并 使裂缝使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。 滤失少滤失少 悬砂能力强悬砂能力强 摩阻低摩阻低 稳定性稳定性 配伍性配伍性 低残渣低残渣 易返排易返排 货源广、便于配制、价钱便宜货源广、便于配制、价钱便宜 目目 录录 1.1.概述概述 2.2.压裂液的主要用途压裂液的主要用途 3.3.压裂液的类型压裂液的类型 4.4.压裂液性能指标压裂液性能指标 5.5.压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 压裂液的基液压裂液的基液压裂液类型压

7、裂液类型主要组分主要组分 通常应用对象通常应用对象 水基水基线型线型胶 化 水 ，胶 化 水 ， H P G ， H E C CMHPG，CMHEC等等 短裂缝，低温短裂缝，低温 交联型交联型交联剂交联剂+HPG，HEC或或 CMHEC等等 长裂缝，高温长裂缝，高温 油基油基线型线型油，胶化油油，胶化油水敏性地层，短裂缝水敏性地层，短裂缝 交联型交联型交联剂交联剂+油油水敏性地层，长裂缝水敏性地层，长裂缝 水外相多重乳化液水外相多重乳化液 乳化剂乳化剂+油油+水水适用于控制滤失适用于控制滤失 泡沫基泡沫基酸基泡沫酸基泡沫酸酸+起泡剂起泡剂+N2低压，水敏性地层低压，水敏性地层 水基泡沫水基泡沫

8、水水+起泡剂起泡剂+N2或或CO2低压地层低压地层 醇基泡沫醇基泡沫甲醇甲醇+起泡剂起泡剂+N2低压存在水锁的地层低压存在水锁的地层 醇基醇基线型体系线型体系胶化水胶化水+醇醇消除水锁消除水锁 交联体系交联体系交联体系交联体系+醇醇 表表1 1 不同的压裂液类型及主要组分不同的压裂液类型及主要组分 目目 录录 1.1.概述概述 2.2.压裂液的主要用途压裂液的主要用途 3.3.压裂液的类型压裂液的类型 4.4.压裂液性能指标压裂液性能指标 5.5.压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 目目 录录 1.1.概述概述 2.2.压裂液的主要用途压裂液的主要用途 3.3.压裂液的类型压裂液的类型 4.

9、4.压裂液性能指标压裂液性能指标 5.5.压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 压裂液滤失到地层受三种机理控制：压裂液的粘度，油压裂液滤失到地层受三种机理控制：压裂液的粘度，油 藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。 (1)(1)受压裂液粘度控制的滤失系数受压裂液粘度控制的滤失系数 当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时，压裂液的滤当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时，压裂液的滤 失速度主要取决于压裂液的粘度。失速度主要取决于压裂液的粘度。 l滤失系数为：滤失系数为： l滤失速度为：滤失速度为： 2/1 3 104 . 5 f PK C t C v 5.5.

10、压裂液关键性能评价压裂液关键性能评价 图3 滤失后地层中压力分布示意图 (2)(2)受储层岩石和流体压缩性控制的滤失系数受储层岩石和流体压缩性控制的滤失系数 当压裂液粘度接近于油藏流体粘度时，控制压裂当压裂液粘度接近于油藏流体粘度时，控制压裂 液滤失的是储层岩石和流体的压缩性。液滤失的是储层岩石和流体的压缩性。 (3)(3)具有造壁性压裂液滤失系数具有造壁性压裂液滤失系数 添加有防滤失剂的压裂液的滤失速度将受造壁性添加有防滤失剂的压裂液的滤失速度将受造壁性 控制。控制。 l滤失速度：滤失速度： l则滤失速度：则滤失速度： l实验压差与实际施工过程不一致时，应进行修实验压差与实际施工过程不一致时

11、，应进行修 正正 2/1 3 103 . 4 f f KC PC tA m v 005. 0 t C A m C 005. 0 2/1 P P CC f 图4 静滤失仪示意图 mtg Vsp 滤 失 量 ml 时间，min 0 1234 图5 静滤失曲线 图6 动滤失仪示意图 图7 动、静滤失曲线比较图 (4)(4)综合滤失系数综合滤失系数 l实际压裂过程中，压裂液的滤失同时受三种机实际压裂过程中，压裂液的滤失同时受三种机 理控制，综合滤失系数如下：理控制，综合滤失系数如下： lCC由滤失带压力差控制的，由滤失带压力差控制的，CC是由压缩带压是由压缩带压 力差控制的，力差控制的，CC由滤饼内外

12、压力差控制的，由滤饼内外压力差控制的， 根据分压降公式可以得到综合滤失系数的另一根据分压降公式可以得到综合滤失系数的另一 表达式：表达式： CCCC 1111 22222 4 2 CCCCCCC CCC C (1)(1)各类压裂液的流变曲线各类压裂液的流变曲线 1)1)牛顿流体压裂液牛顿流体压裂液 剪切应力与剪切速率成正比关系，牛顿流体的本构方程：剪切应力与剪切速率成正比关系，牛顿流体的本构方程： 2)2)幂律型流体压裂液幂律型流体压裂液 l假塑型流体的本构方程：假塑型流体的本构方程： l当当n=1n=1时，时， l视粘度：视粘度： ln n小于小于1 1，所以剪切速率愈大，视粘度愈小。，所以

13、剪切速率愈大，视粘度愈小。 D n DK DDK n 1 1 n a DK DnK lglg 3)3)其它流动类型的压裂液其它流动类型的压裂液 宾汉型流体宾汉型流体 流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状 态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系, ,宾汉流宾汉流 体的流动方程是：体的流动方程是： 屈服假塑型流体屈服假塑型流体 流体是带有屈服值的假塑型液流体，其流变方程为：流体是带有屈服值的假塑型液流体，其流变方程为： 胀流型流体胀流型流体 流变方程为流变方程为: (n1) : (n1) D y n y DK n DK (2)(2)幂律液体流动过程中的视粘度计算幂律液体流动过程中的视粘度计算 l水力压裂过程从地面到地下裂缝中分为四种流动过程，水力压裂过程从地面到地下裂缝中分为四种流动过程， 即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。 l四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。 1)1)管流管流 l幂