总师培训班-压裂工艺1

1、第一节 压裂施工概述压裂指挥车套管加压泵泵车组井压裂液储罐支撑剂添加剂搅拌器 1、压裂施工的准备工作 数据资料 压裂施工前需具有有关井数据资料，压前的破裂压力试验数据和压裂设计指导书。有关井的数据资料应包括管柱和井口设备的尺寸大小和额定压力值，套管和地层的隔离情况，地层及其上下遮挡层情况。了解裂缝高度的遮挡层以及附近水层和漏层的位置，射开的孔眼数和孔眼的大小等。破裂压裂试验可在正式压裂施工前进行。根据破裂压裂试验的数据，特别是原先估计的裂缝高度如有变化，或根据压力压降曲线而得到更准确的液体滤失系数时，可能会修改压裂施工设计。修改过的最后设计应包括排量施工表、预期的井口压力、总液量、添加剂和支撑

2、剂浓度等。 图2-3-1常规施工泵入装置简图 施工设备摆放现场施工设备必须按标准摆放，以利于协调指挥和管理。见图2-3-1。 施工前检查施工前要检查施工要求配备的物品，确保其质量和数量和性能。井场准备情况检查。主要考虑是否有足够大的场地并方便施工车辆进出。它对施工进展、施工质量及安全都很重要。设备准备情况检查。要求施工设备使用状态良好，能完成现场施工，现场还必须备有足够的易损件。 压裂材料检查。主要是指压裂液和支撑剂的检查。检查压裂液细菌污染情况及胶凝物的水化和交联性能，这些可简单通过检查储罐的清洁程度、配液时间、环境温度、液体颜色、气味等来确定。必要时，可对每一罐压裂液进行小规模交联和混合试

3、验。对支撑剂要确认其型号，检查其杂志含量等。 2、实施压裂施工 设备运转情况检查 关闭井口阀门，对所有的施工管线进行最高限压试验。在最高限压下，压力稳定至少一分钟，系统设备没有渗漏，就说明设备和注入系统合格，可以进行施工，否则必须进行紧固或更换相关部件。 施工监测 注入排量和加砂量是监测的主要内容，排量不仅决定施工用液的总量，也影响施工质量。用涡轮流量计可在压裂监测装置上提供直观的记录，可用一实际排量来进行标定。也可通过计数泵的冲程次数，并已知每一冲次的容量，来校验液体排量，但有一定误差，较精确地确定注入排量的方法是从压裂液罐内计量泵入液体的体积和泵入时间，这三种方法都应使用，将这三种方法分别

4、测得的结果进行互相校核，以便尽可能确切地得出实际排量。 加砂量的测量同样也是较困难的，整个施工过程中测量误差也可能导致施工结论本质上的差别。加砂也可用几种方法进行测量，所有方法应相互配合能使误差最小。监测支撑剂用量的最可靠方法就是测量支撑剂罐，在施工期间，应按预先设计的加砂程序表，确定各个不同施工阶段用完一罐支撑剂的时间。多数搅拌器都装备有螺旋推进器，用以控制向压裂液中添加支撑剂的速率。螺旋推进器每旋转一周，就输送一定量的支撑剂，然而对于不同的搅拌器，螺旋推进器每旋转一周输送量是不同的，因此，要对每一台搅拌器必须进行标定，以确定不同注入排量下，输送正确的支撑剂量时所需要的转速。可用放射性密度计

5、监测支撑剂浓度，而且非常有效，特别是在浓度突然变化时。这种密度计需对照施工期间总的砂量来进行标定，以便更有效地监测整个施工过程。 压力波动 在压裂施工期间，正确推断引起施工压力波动原因是非常重要的。有四种引起压力波动的原因，即力学问题、胶体性能变化、支撑剂浓度的改变和地层响应。引起施工压力异常的最常见的力学问题是压裂液通过射孔孔眼时受到限制。当某些孔眼不能流过流体时，则其余孔眼上的流量就会增加，因而造成高的压力降落，使地面的施工压力比预料的要高。可能会迫使改变施工程序。如果地面的施工压力比预料的高，可用瞬时停泵压力来检验井底压力，以便确定预计的井底压力是否正确。已知泵入排量和施工管路的摩擦阻力

6、，就可计算出畅通的孔眼数，当某些孔眼被堵塞，或者是孔眼没有同裂缝相连通，或是孔眼直径比预计的要小时，则计算出的畅通孔眼数就可能少于实际射孔数。在继续进行压裂施工之前，可能需要进行酸化处理疏通孔眼。当压力升高或降低，很难分辨是由于地层裂缝引起的还是由于胶液的性能引起的。当压力变化的时间与液体通过油管或套管所需要的时间相一致时，则可能液体性能是引起压力波动的原因。其它的压力变化应考虑可能是由于裂缝的几何形状或动态特性引起的。如果确定了压力波动与液体性能有关，则应考虑以下原因：由于难以使支撑剂浓度保持稳定，就会因为静水柱压力的升高或降低而引起压力波动，压裂液浓度的变化也会引起压力的变化。增稠剂混合不

7、均匀，会在压裂液储罐内形成不同浓度分层，这样有时会造成在一罐液体将要用完时引起压力升高，而在开始使用另一满罐液时引起压力降低，均匀的混合将减少这种影响。改变支撑剂的浓度时，将同样影响压力变化。随着注入排量的增加，压力波动会加剧，这主要是由于摩阻的关系。当低注入排量时，可能不会发现与胶液性能有关的问题。由地层裂缝性能引起的大的压力变化通常会造成裂缝穿出油层或脱砂，当压力突然增加时脱砂通常发生在近井筒附近，其原因可能是错误地泵入了非常高的砂比，或因胶联不好造成胶液粘度降低，或者是孔眼受到限制等，这种情况几乎没有任何先兆，所能采取的补救措施也很少。在施工中，由于液体或支撑剂混合不均匀而造成过早脱砂时

8、，只能修改压裂设计。采取折衷方案，对井进行返排，使堵塞的孔眼打开。距离井筒有一定距离的地方，会发生另一种类型的脱砂，这种压力上升在开始是逐渐的增加。然后随着裂缝充满支撑剂压力上升速度急剧加快，地面施工压力有明显上升趋势。此时，可能会有一个或几个压力上升尖峰，这种现象通常出现在压力陡增之前。在距离井筒一定距离的这种类型脱砂，有时是施工设计所期望的。如为提高裂缝的导流能力，限制裂缝长度延伸，形成短宽缝。在一个区域内多次压裂施工积累的经验，可为判断是否出现脱砂提供参考依据，当出现不希望的脱砂，可及时从管柱内将支撑剂反洗出来。 施工期间的取样 通过取样管汇，周期性地进行取样（每隔分钟），以便监测含砂液

9、的含砂浓度，监视胶液的变质情况。样品支撑剂浓度的反常变化将表明支撑剂搅拌或输送出了问题，随着胶联液体的泵入，要检查每个罐的胶联时间。大约十分钟一次。每个罐至少检查两次，即在每罐开始使用和快要用完时检查。 最后冲洗 将最后最大支撑剂浓度的液体泵入，随即干净的泵入适量的清洁顶替液，这一转换过程是重要的。 从地面管线到射孔顶部以上的油管中的支撑剂应被顶替，考虑到管径变化和流量测量误差，可将顶替高度缩短1530m，同时要确保井底有足够长的口袋（鼠洞），以便在注液停止后，井筒中的剩余支撑剂能落在底部射孔以下位置。顶替的关键是要保证最终含砂浓度达到设计要求，并将最后阶段的支撑剂放置在靠近井筒的裂缝中，过份

10、替挤可能会使近井筒裂缝中支撑剂很少或没有，当裂缝闭合时，裂缝导流能力会显著下降，影响压裂效果。同样替不足，射孔段会被支撑剂部分或全部填充，影响排液能力而影响压裂效果。 裂缝闭合和液体返排 压裂结束，要关井一段时间。关井时间长短取决于最后泵入胶液的破胶时间和裂缝闭合时间。在进行返排以前，需满足这两个时间，对于胶液应在近似于井下温度剖面的情况下进行破胶试验，确定压裂液在地层温度下破胶时间。当压裂液破胶时，进行返排才安全。过早地对没有破胶的胶液进行返排，可能会将井筒附近裂缝中的支撑剂携带出来，从而造成井筒附近裂缝的导流能力降低，而在井筒附近最需高导流能力，在给定地层、井深和区块内，有关胶液系统和压裂

11、施工后返排工作的现场经验可提供有意义的帮助。 返排工作应按设计所确定的排量对井进行返排，防止从裂缝中排出油气。另外要注意破胶不充分的胶液从井筒中带出支撑剂，将会造成严重的磨损。在返排期间，要使井口上的油管/套管环空阀门稍微打开，这样，当返排液体加热环空中的液体时，阀门可以泄压。如果环空阀门关闭，由于温度上升，会造成环空压力上升，从而可能会造成油管挤扁或套管破裂。 施工总结报告压裂施工结束后，要填写有关质量控制和检查报告，记录有关现场不同设备的操作运行情况及监测压裂液和支撑剂性能和一般施工过程的数据。压裂施工工艺流程为：循环试挤压裂加砂替挤扩散压力施工结束压裂施工时液体的流动过程是：液罐混砂车泵

12、车管汇井口管柱过喷砂器油套环空过炮眼地层。4、压裂作业施工工序及要求抽油机井油层压裂主要施工工序：抬井口，装井口控制器，起抽油杆，倒油管挂，下加深油管探砂面，起出原井管柱。按指导书要求下入压裂管柱。地面管线试压，泵压40Mpa（普通）、45Mpa（小井眼）、55Mpa（外围及内部高压管柱），不刺不漏为合格。压裂：按各层压裂施工工序表完成各层段压裂。压裂后或上提管柱前，关井扩散压力40min。探砂面，起出压裂管柱。下完井管柱：执行采油厂完井设计。施工要求地面管线和井下管柱必须用62mmN-80外加厚油管，装好井口控制器，保证管线和井口密封，不刺不漏。地面管线、井口装置等要承压40MPa。（外围要

13、求承压55MPa）严格执行压裂施工技术标准及操作规程，严格按设计施工。封隔器下入后，套管必须灌满清水以保护封隔器。（外围用0.5%浓度的BCS-851水溶液）。压裂后套管不许放喷，以防砂卡。注意文明施工与安全生产：施工过程中，非工作人员禁止进入施工现场。注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。砂柱高度要求在射孔底界以下15m，否则下冲砂管柱冲砂。部分外围井要求压后冲砂至人工井底。需刮蜡、洗井的：下刮蜡管柱：54mm工作筒，118mm刮蜡器，深度至射孔底界下10m，用45热水洗井，水量为井筒容积的2.5倍。5、压裂施工中的异常情况及处理措施1）压不开是指压裂施工中，在最高允许压力下，反复多次憋放

14、，地层无注入量、无破裂显示的异常施工现象。其原因有：地层岩石致密破裂压力异常、近井地层污染严重、新井泥浆替喷不彻底，堵塞射孔炮眼、喷砂器凡尔打不开、射孔质量不高，目的层未完全射开、施工管柱深度差错，使封隔器卡在未射孔井段、管柱堵塞等。现场处理措施选择次序一般是：磁性定位校验卡点深度。深度无差错则挤酸处理目的层，降低地层破裂压力及解除近井污染后再压裂。深度若有差错，则调整准确后再压裂。磁性定位测井时，根据下井仪器的遇阻深度判断管柱是否堵塞。有堵塞则起出管柱，通油管后重下压裂管柱再压裂。管柱无堵塞且深度准确，仍压不开则起出压裂管柱，检查喷砂器凡尔是否卡死，凡尔卡死则换喷砂器等工具，重下压裂管柱再压

15、裂。 如深度准确、无堵塞、喷砂器均正常，则与采油厂协商，进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。2）压窜是指压裂施工中，压裂液由某一异常通道返至第一级封隔器以上油套环空，使地面套压持续升高返至最下一级封隔器以下油套环空，使管柱上顶的异常施工现象。其原因分两大类，一是管外窜槽，二是管柱问题。管外窜槽有：地层窜槽、水泥环窜槽；管柱问题有：封隔器不坐封、封隔器胶筒破裂、油管破裂、油管接箍短脱、管柱深度差错等。现场处理措施选择次序一般是：停泵，套管放空，反复23次。仍有窜槽显示则磁性定位校验卡点深度。深度无差错则上提管柱至未射孔井段，验封。验封仍有窜槽显示则起出管柱，发现管柱短脱则进行打捞，正常验封起出

16、则检查油管和封隔器破损情况。验封没有窜槽显示则说明地层窜，与采油厂协商，进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。第二节 压裂设备施工设备由地面设备和压裂车组两部分组成。压裂用地面工具设备主要有封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、由壬、蜡球管汇、压裂管汇等，为井口以上地面控制类工具。压裂管汇：压裂管汇是地面管线与多台压裂车连接的地面用具。用途是将压裂车泵出的液体汇集注入压裂井的目的层，所以要求它具有耐高压、摩阻小的特点。压裂管汇主要由主体、控制阀、由壬组成。常见压裂管汇如图2-3-2所示，成树叉形。树叉形主体采用优质合金钢管焊接而成和锻制三通组成二种，焊接加工的承压能力为60 Mpa，锻制加工的承

17、压能力为70 Mpa。控制阀常采用球阀和旋塞阀二种，承压能力均为70 Mpa。压裂施工时压裂车与控制阀端2由壬连接，通往井口的地面管线与21/2 由壬连接。放空阀起排出管汇内余压和余液作用。图2-3-2压裂管汇注意事项：压裂管汇施工前应检查是否有合格证，在安全使用期限内，不得使用不合格和超期限产品。 各阀按球阀使用要求进行检查、操作，在试挤过程中发现有漏失现象应及时停车，打开放空阀泄压后方可修整。压裂管汇超期限不得继续使用，维修工作须送交专业检测部门进行检测维修。蜡球管汇是可与地面管线和压裂管汇连接的地面用具。用途是通过压裂车泵注将容器中盛储的蜡球注入施工井。蜡球管汇主要由蜡球容器、控制阀、由

18、壬组成。常见如图2-3-3所示。控制阀控制进出液。压裂准备时，关闭容器两端进出口控制阀，卸下容器上丝堵加入所需量蜡球后拧紧丝堵待用，当泵注蜡球时关闭与地面管线连通控制阀，打开进出口控制阀，泵注后及时关闭进出口控制阀，打开与地面管线连通控制阀、容器上放压阀。注意事项：蜡球管汇使用前要检查必须有合格证，在使用期限内。核实工作压力必须满足施工要求。否则严禁使用。 加蜡球时，应先打开容器上放压阀放空后在操作。蜡球管汇泵注时现场不得站人，防止意外伤人。维修工作应送交专业检测部门进行检测维修。其它项参见压裂管汇注意事项。图2-3-3蜡球管汇压裂车组包括泵车、混砂车、罐车（液罐车、砂罐车、添加剂罐车）、仪表

19、车、水泥车。泵车的作用一是泵送液体，二是使液体升压。目前使用的2000型压裂车最高施工压力105MPa,最大单车排量2.3m3/min,在1900r/min转速、45.9MPa条件下，单车排量可达1.87m3/min，完成一般油层压裂需要3台泵车，进行外围探井压裂则根据需要确定泵车数。混砂车的作用一是把支撑剂与压裂液充分混合，二是为泵车提供充足的液体。最大排量15.9 m3/min，最大输送砂量8165Kg/min,8个泵车接口。仪表车的作用一是控制泵车和混砂车的运行参数，二是适时记录及监测分析施工参数。在泵入期间，压裂液从储罐流向管汇，然后由安装在混砂车上的离心泵供给混砂车上的搅拌器。液体滤

20、失添加剂可能加入到搅拌器内，或者之前在压裂液储罐内预先进行混合，支撑剂按预先设计的程序加入搅拌器。胶联的前置液与混砂液从搅拌器泵送到高压泵或增压器的入口管汇。将所需的泵（包括备用泵）都与入口管汇相连接。在入口管汇，离心泵为高压泵提供充足的供液。 搅拌器上需有密度计，以使搅拌器的操作人员能控制支撑剂浓度。井口附近还需有一个密度计，用来监测注入井的最终的含水砂浓度。后一个密度计也用来确定最后冲洗或返排的时间，以防止裂缝中的支撑剂反吐，确保井筒附近的裂缝中达到最后设计的泵入浓度。 压裂设备中还有压裂指挥车，如一台监测车或现场计算机。监测设备便于人们观察大量压裂数据和现场计算机就地给出的图形。另外，还

21、包括同搅拌器、输砂器和泵的操作人员进行通讯联系的通讯设备，以便能随着施工的进程，做出有关提前停泵，改变排量或改变支撑剂浓度的任何决定。 对于特殊的压裂施工，还需要配备特别的设备。如泡沫压裂需要的专用储罐、蒸发器等。下表为井下作业分公司两个典型压裂队的设备及性能指标。201队在用压裂设备综合性能参数表 表2-3-1车 型综合性能参数备 注西方压裂车5台档位传动箱1900r/min1800r/min1700r/min1、大泵水功率1300马力；2、柱塞直径114.3mm3、冲程203.2mm传动比冲次n/min排量m/min压力MPa冲次n/min排量m/min冲次n/min排量m/min13.6

22、5581.80.599.477.50.47373.20.44722.625113.90.69684107.90.659101.90.62232.176137.40.83969.7130.20.795123.00.75141.781167.91.02557150.10.972150.20.91751.563191.31.16850.0181.31.107171.21.04661.279233.81.42841.0221.51.353209.21.27871.000299.11.82732.0283.31.730267.61.63580.718416.6兰州混砂车1台整机参数最大排量9.5m3/m

23、in 混合罐容积1.5 m3/min吸、排液管汇8个阀门吸入泵压力284KPa 排量9.32 m3/min砂泵压力196490KPa 排量7 m3/min液体添加泵泵1排量218L/min泵2 排量87L/min操作模式手控仪表车1台大泵控制电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警计算机TS80、PDU监测系统、数显器打印机4笔绘图器其它HDE现场参数校正仪、SMA压差式砂密度计301队在用压裂设备综合性能参数表 表2-3-2车 型综合性能参数备 注西方压裂车5台档位传动箱1900r/min1800r/min1700r/min1、大泵水功率1300马力；2、柱塞直径114.3mm3、冲程203

24、.2mm传动比冲次n/min排量m/min压力MPa冲次n/min排量m/min冲次n/min排量m/min13.65581.80.599.477.50.47373.20.44722.625113.90.69684107.90.659101.90.62232.176137.40.83969.7130.20.795123.00.75141.781167.91.02557150.10.972150.20.91751.563191.31.16850.0181.31.107171.21.04661.279233.81.42841.0221.51.353209.21.27871.000299.11.82

25、732.0283.31.730267.61.63580.718416.6西方混砂车2台整机参数最大排量15.9m3/min ，最大输砂量=8165kg/min 混合罐容积1.0 m3/min吸、排液管汇8个阀门，有替挤旁通。吸入泵压力0.21MPa 排量15.9 m3/min砂泵压力0.46MPa 排量15.9m3/min液体添加泵泵1排量0191 L/min，泵2 排量76 L/min，交联泵排量=0500 L/min干粉添加泵泵1排量=032kg/min，泵2排量=090kg/min仪表车1台大泵控制电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警计算机TS80、PDU监测系统、数显器打印机4笔绘

26、图器其它HDE现场参数校正仪、SMA压差式砂密度计第三节 压裂工具与管柱施工管柱由油管和下井工具（封隔器、喷砂器）组成，其作用：一是为传送施工压力提供通道；二是实现分层。压裂管柱按井深区分常用的有三种，即浅井、中深井、深井。按封隔器坐封形式区分常用的有坐压单层和多层两种。按喷砂器结构区分常用的有两种，一种是有滑套，一种是无滑套。按工艺技术分常见的有15种。常用压裂管柱基本结构相同，主要采用62mm（27/8）N-80级外加厚油管，配液压坐封、解封封隔器，有套和无套喷砂器组成。再根据井况和工艺技术需要配上工作筒或安全接头、水力锚、丝堵等。基本工作原理是泵入管柱的高压液体经喷砂器产生节流压差使封隔

27、器坐封，地层压裂，坐压两层管柱经打套，压裂第二层，压裂后管柱泄压，封隔器解封完成压裂。压裂管柱组配和使用技术要求：压裂管柱采用N-80以上钢级的外加后油管和短节组配。封隔器卡点应选择在套管光滑部位，避开套管接箍。压裂管柱喷砂器与封隔器直接连接，最下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m。管柱底端距井内砂面或人工井底距离不小于10m。按照施工设计精确配出封隔器卡距、油管下入深度，卡点深度与设计深度误差不超过±0.2m。由K344-114封隔器组成的浅井分压多层管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提一次。该管柱承压能力为40 Mpa。由Y344-114封隔器组成的中深井、深井压裂管柱承压能力为

28、55 Mpa。压裂管柱是专用管柱，严禁用于替喷、冲砂、压井、打捞等作业施工。活动管柱时，负荷不超过井内管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5m/min以内。最终活动行程不大于5m。3.1、滑套式分层压裂管柱该管柱用于浅井不动管柱分压多层。结构如图2-3-4所示 。 图2-3-4 工作原理是压裂施工中先压最下第一层（无套），泵注液体压力经喷砂 器节流产生压差，封隔器坐封，地层进行压裂，压开后投球封上一级滑套，并蹩压剪断销钉，使滑套下行，打开上一级喷砂器孔，封堵下一层喷砂器孔。压开第二层后，用以上同样方法压开第三层。注意事项：喷砂器滑套内径自上而下逐级减小，分别为41、37、32mm，最下第一层

29、（无套），故可分压四层。为保证封隔器工作可靠，最多允许坐压三层。该管柱允许上提一层。起管柱时，应先上下活动，不得猛提。3.2中深井压裂管柱（1）中深井任意井段单层压裂管柱该管柱用于中深井坐压单层,通过逐层上提可压多层。结构如图2-3-5所示 。工作原理是坐压最下第一层时,泵注液体压力经导压喷砂器25喷嘴节流产生压差，封隔器坐封，地层进行压裂，压后经扩散压力，油管泄压，上提管柱坐压第二层。重复以上方法施工多层。 图2-3-5注意事项：每层压后必须扩散压力，防止吐砂影响施工质量和卡管柱。该管柱允许上提二层。起管柱时，应先上下活动，不得猛提。 （2）中深井坐压两层压裂管柱该管柱多用于新开发井压裂。结

30、构如图2-3-6所示 。最下第一层采用尾喷嘴笼统压裂,投堵打套后完成坐压第二层。工作原理是压裂施工时，先笼统压裂最下第一层，压开后关闭井口球阀，地面管线放空，卸下井口管柱顶端丝堵，投入喷嘴总成后，拧紧管柱丝堵，打开井口球阀， 图2-3-6 用不大于0.6m3/min排量打套, 在液压作用下, 喷嘴总成坐于导压喷砂器滑套上,并推滑套下行打开导压喷砂器长方形喷砂孔,同时喷嘴总成剪钉被剪断,堵头坐堵于导压喷砂器下端,下堵头坐堵于尾喷嘴封堵住下通道, 而后进行第二层压裂。 注意事项：投喷嘴总成前检查卡簧是否正常，损坏时不得使用，正常后表面涂黄油，喷嘴端向上小堵头端向下轻放入油管内。打套排量不易过大，注

31、意压力变化，突然升高马上下降证明滑套打开，继续上升应停泵处理。 压后必须扩散压力，防止吐砂影响施工质量和卡管柱。起管柱时，应先上下活动，不得猛提。 3.3深井压裂管柱(1)深井任意井段单层压裂管柱该管柱用于深井坐压单层,通过逐层上提可压多层。结构如图2-3-7所示工作原理同中深井任意井段单层压裂管柱。注意事项：该管柱最多允许上提二次。 图2-3-7（2）尾喷嘴压裂管柱尾喷嘴压裂管柱是深井底部笼统压裂管柱，只能用于笼统压单层。结构如图2-3-8所示,该压裂管柱特点是施工简单、方便可靠。缺点是不能任意井段压裂。3.4小井眼压裂管柱小井眼压裂管柱主要应用于41/2（套管内径101.6mm）套管井。管

32、柱结构有三种,一是任意井段单层压裂管柱，二是坐压两层压裂管柱，三是尾喷嘴压裂管柱。结构如图2-3-9，2-3-10，2-3-11所示。工作原理如中深井、深井结构相同压裂管柱。 图2-3-8 图2-3-9 图2-3-10 小井眼压裂工具规范表 表2-3-3工具名称总 长最大外径最小内径适应套管内径mmmmmmmmKDY-95封隔6K344-95封隔器8509546101.6KDY-95喷砂器5409546101.6KDK-92安全接头3809250101.6KMZ-95水力锚5409540101.6KDK-90喷 嘴1309025101.6施工要求及注意事项:地面管线和

33、井下管柱必须用62mmN-80外加厚油管,保证不刺不漏。封隔器下入后，套管内必须灌满清水，保护封隔器。上提过程中，套管不许放喷，以防砂卡。压裂过程中，最高压力不得超过45Mpa。起管柱时，应先上下活动，不得猛提。第四章 大庆油田压裂工艺技术第一节 普通压裂技术 原理 利用不压井、不放喷井口装置，将压裂管柱及其配套工具下入井内预定位置，实现不压井、不放喷作业。当压完第一层（最下一层）后，通过投球器和井口球阀分别投入不同直径的钢球，逐次将滑套憋到喷砂器内堵死水眼，然后依次再进行压裂。当最后一层替挤完后，立即活动管柱，并投入堵塞器，从而实现不压井、不放喷起出油管。 管柱结构由投球器、井口球阀、工作筒

34、和堵塞器、水力压差式压裂封隔器、滑套喷砂器组成，见图2-4-1。图2-4-1 分层压裂管柱图 适用地质条件地质剖面具有一定厚度的泥岩隔层，封隔器可以卡得开，高压下不发生层间窜通。井下技术状况良好，套管无变形、破裂和穿孔，固井质量好。施工程序 压前：测分层产液量、含水率、堵水（视井况而定）、全井酸化（视井况而定）、下入压裂管柱。 压裂：地面循环，冲管线；地面高压管线试压；试挤；压裂；加砂；替挤；根据情况决定是否返洗井，或活动管柱，或上提管柱，或投球压二层、三层。 压后：压裂完后投堵，探砂面，起出压裂管柱；下完井管柱。工艺优点 可实现不压井、不放喷作业，防止油层污染所造成的堵塞有利于提高压裂增产效

35、果； 可不动管柱一次连续压多层，从而大幅度减少作业量，提高施工效率，降低压裂施工成本；可与其它压裂工艺配套，能适应不同含水期改造挖潜需要；工艺简单，成功率高，经济效益显著。应用效果：共施工21840口井，平均单井日增油13.0t，当年累计增油3056.51×104t。第二节 限流法压裂技术 原理通过严格限制炮眼的数量和直径，并以尽可能大的注入排量进行施工，利用压裂液流经孔眼时产生的炮眼摩阻，大幅度提高井底压力，并迫使压裂液分流，使破裂压力接近的地层相继被压开，达到一次加砂能够同时处理几个层的目的，见图2-4-2。夹层夹层19.5MPa17.5MPa18.5MPa夹层夹层19.5MPa

36、17.5MPa18.5MPa夹层夹层19.5MPa17.5MPa18.5MPa夹层夹层19.5MPa17.5MPa18.5MPa（过程二）（过程一）（过程三）（过程四）图2-4-2 压裂液分流过程如果地面能够提供足够大的注入排量，就能一次加砂同时处理更多目的层。设计步骤 根据各小层的物性和井距等地层参数，用前文所述的裂缝参数优化方法，优化各层的裂缝半径和导流能力。 根据最大施工排量和工艺条件设计总射孔数，如果总射孔数小于待改造油层数，则说明在此条件下所选压裂层数不能用限流法一次压开，只能通过提高排量或采用别的分层改造技术来实现。 用数值模拟方法计算在给定裂缝参数下各层所需的进液量和射孔数。由各

37、层射孔数和随时间变化的各层进液量计算产生的裂缝参数，并与设计值进行对比，以确定方案的可行性。 布孔方案编制的原则在限流法完井压裂设计中，制定合理的射孔方案是决定工艺效果的核心，根据限流法工艺特点，结合油层和井网的实际情况确定射孔方案。 保证足够的炮眼摩阻值，在此条件下充分利用设备能力提高排量，以套管能承受的最高压力为限，尽可能压开破裂压力高的目的层。 对已见水或平面上容易水窜的层，处理强度应严格控制。厚层与薄层划为一个层段处理时，强度应有所区别。 当目的层在压裂过程中有可能与其上下部非目的层窜通时，应注意将射孔点与隔层的距离放大些。当隔层厚度小于规定的界限时，要特别注意应减少孔数，防止窜槽现象

38、的发生。 一般选择层内渗透率最好、有出油把握的部位射开，当层内存在薄的夹层时，可考虑在夹层上下分别布孔。 考虑裂缝破碎带的影响，当处理层段内层数多，其炮眼总数因受限制而少于待处理层数的情况下，可在紧相邻的几个小层的中间位置布孔。 由于目前射孔技术水平有限，个别炮眼的堵塞难以避免，因而允许实际的布孔数量比理论计算的稍多一些，以利于顺利完成施工。 一般常用10mm或小于10mm的炮眼直径进行限流，因小直径孔眼有利于增加炮眼摩阻，可减少施工设备。为提高限流法压裂施工成功率，各小层的破裂压力必须相近，即对破裂压力低的层段要减少布孔数和孔径，对于破裂压力高的层段要做相反的处理。适用地质条件主要适用于纵向

39、及平面上含水分布情况都较复杂，且渗透率比较低的多层薄油层的完井改造。应用效果：应用限流法压裂3131口井，平均单井日产油14.6t，累计产油408.68×104t。第三节 多裂缝压裂技术 原理在一个压裂层段内，先压开吸液能力大的层后，在低压下挤入高强度暂堵剂将先压开层的炮眼堵住，待泵压明显上升后，再起动泵车压开第二个层，然后再堵第二个层，再压第三个层，这样可以在一个层段内形成多个裂缝，以提高层段的导流能力。 适用地质条件 适用于夹层厚度小于2米，层段内有较发育的多层不含水或低含水薄油层； 压裂井层必须与注水井连通，且见到注水效果； 必须经测试找水资料证实，高含水井中具有低含水或不含水

40、层段。高含水层段内或重复压裂层段内具有不含水或低含水油层。 应用效果：采用多裂缝压裂3284口井，平均单井日增油13.3t，累计增油582.68×104t。第四节 选择性压裂技术 原理利用油层内不同部位或各油层间吸液能力不同的特点，通过投入暂堵剂将渗透率高、吸液能力强、启动压力低的高含水部位、层或人工裂缝暂时封堵，迫便压裂液分流，从而在其它部位或层内压开新裂缝，达到选择性压裂的目的，暂堵剂是油溶性的，在一定温度条件下，可变软溶于原油中，压后开井即可解堵。常用的暂堵剂有石蜡、高压聚乙稀、松香和重晶石粉。 适用地质条件油层经过压裂后，形成水平裂缝的非均质中、低渗透砂岩油层，具体选层条件如

41、下： 对于层内非均质差异大，并有一定物性夹层，射开厚度大于米的含水厚油层，可以暂时封堵高含水部位，压开低含水或不含水部位，达到层内挖潜的目的； 对油、水层交错分布而封隔器又卡不开的油层，可以选择压裂低含水或不含水层，达到调整层间差异，实现层间挖潜的目的。 对重复压裂层可以用暂堵剂堵塞原裂缝，而在油层其它部位压开新的裂缝，达到多次挖潜增产的目的。压裂前利用测试管柱对目的层段进行细分测试，确定水淹厚度，从而计算堵剂用量，这一点非常重要，很大程度上决定了施工效果。选择性压裂工艺简单，施工成功率在95%以上，施工成本低，与普通分层压裂比较，费用只增加12%左右。 应用效果：自78年投入工业化生产以来，

42、共施工2570口井，平均单井日增油12.2t，当年累计增油561.43×104t。 第五节 平衡限流压裂技术普通限流法压裂技术较好的解决了多个薄差油层改造问题，但是，对于部分与高含水层相邻且隔层较薄的这部分油层无法得到改造，为动用这部分距高含水层较近、又具有开采价值的薄油层，研究了薄隔层平衡限流法压裂完井技术。 工艺原理利用大庆油田水力压裂裂缝主要为水平延伸的特点，根据限流法压裂过程中，同一卡段内各目的层都处于同一压力系统中，当各目的层都被压开后，目的层间隔层上下压力平衡，不承受高压差的原理，将压裂目的层及与其相邻的高含水层都射开，并置于同一卡段内进行压裂，使它们之间的薄隔层上下压力

43、平衡，达到保护薄隔层的目的。为了压裂后油井能正常投产，在适当时候还必须对高含水层（平衡层） 图2-4-3进行封堵。封堵技术有其特殊性，要求一次堵多层，挤堵剂压力要低，封堵承受压差要高。其技术关键是隔层在压裂过程中的平衡保护和压裂后高含水的封堵技术，前者靠压裂设计时平衡层与目的层的布孔方法来保证，后者在于研究成功一套高效安全的堵水管柱和选择有效的堵剂。达到的技术指标固井质量合格的条件下，0.4m以上的薄隔层在压裂过程中均可得到有效保护。一次施工可完成34个薄隔层的平衡限流压裂。应用58口井，施工一次成功率100%，平衡层封堵成功率95%，一口井最多完成了9个薄夹层的平衡压裂。适用的井层条件平衡限

44、流法压裂完井技术适用于水淹层与压裂目的层隔层厚度在0.4m以上的薄差油层的压裂改造，也适用于层内具有岩性或物性夹层的非均质水淹厚油层中低含水部位的改造挖潜。应用效果现场应用58口井，施工一次成功率100%，平衡层封堵成功率95%以上。统计40口井，平衡层82个，薄隔层140个，解放目的层148个，砂岩厚度204.2m。压后平均单井日产油16.1t，取的较好的完井效果。该技术只适用于未射孔的新井压裂完井，不适应已射孔老井的改造，同时，该技术对平衡层的射孔要求也比较严格，且在适当的时机需对平衡层要进行封堵。第六节 定位平衡压裂技术对已按常规方法进行高密度射孔的老井，无法进行薄夹层平衡限流法压裂，通

45、常情况下，对这类井一般采用常规分段压裂技术。压裂时，卡距内的几个目的层中往往只能压开渗透率较高的主力油层，其它破压较高的薄差油层不能得到压裂处理；虽然，利用可溶性暂堵剂转向的方法也可以在常规射孔井中完成一层多缝，一井多层的压裂施工，但不能保护层段间的薄隔层。因此，为了实现在常规射孔条件下对薄差层和高含水层内部的低含水部位进行定点压裂，研究应用了定位平衡压裂技术。通过现场应用结果表明：该工艺既可实现常规射孔井的一次定点压裂多层，又可有效地保护高含水层与压裂目的层间的薄隔层。工艺原理定位平衡压裂工艺技术，就是在常规射孔井中实施限流法压裂和薄夹层平衡限流法压裂。其工艺原理是利用定位平衡压裂封隔器上的

46、长胶筒和喷砂体来控制压裂目的层的吸液炮眼数量和位置，达到裂缝定位和控制目的层吸液量的目的；在需要保护薄隔层的高含水部位装有平衡装置，该装置只进液不进砂，使高含水层与压裂目的层处于同一压力系统中，隔层上、下压力平衡而得到保护。通过大排量施工，依靠压裂液通过吸液炮眼时产生的摩阻，大幅度提高井底压力，从而相继压开相近的各个目的层，达到一次施工压开3-5个目的层的目的。 图2-4-4技术特点定位平衡压裂技术主要特点是工艺与地质相结合，具有较强的针对性，工艺特点： 定位平衡压裂封隔器的胶筒和喷砂体的结合是根据目的层地质特征及厚度确定的，工艺与地质结合紧密是该工艺的主要特点。封隔器上长胶筒与喷砂体融为一体

47、，喷砂体长度很小，其直径与胶筒外径相同，可预防油套环空沉砂造成砂卡的问题。在封隔器内装有平衡装置，它进液不进砂，除起到导压平衡保护薄夹层的作用外，还相当于一个井下砂浆浓缩器，提高挖潜层裂缝的砂比浓度，而高含水层吸液不进砂，产生裂缝不支撑，防止了压裂后水淹。定位平衡压裂封隔器可用密封段串接起来，多级封隔器可以同时工作。一次可以压裂的目的层数除与排量、孔密及孔径有关外，还与定位平衡压裂封隔器的结构参数有关。定位平衡压裂封隔器以上可以连接常规滑套式压裂管柱，实现定位平衡压裂与常规压裂相结合，使一趟管柱完成更多油层的压裂。适用的井层条件定位平衡压裂技术适用于与高含水层相邻且隔层薄的目的层及厚油层内低含水部位的改造挖潜。固井质量合格的前提下,隔层厚度可降到0.8m应用效果该技术共应用40口井，工艺成功率95%以上，据20