压裂酸化技术

1、常 规 试 油-压裂酸化首先让我们来了解下压裂的现场压裂泵车混砂车液氮泵车仪器车压裂井口压裂泵车压裂泵车压裂泵车压裂泵车压裂泵车压裂管线压裂管汇砂罐车液罐车液罐车液罐车液罐车液罐车砂罐车液罐车液罐车液罐车压裂施工现场车辆配置图放空管线用来记录压裂施工情况的曲线信息前言前言 通过对压裂现场的认识，使水力压裂工艺在我们头脑中有了个初步的感性认识。接下来我们看看压裂在油田勘探过程中的意义。在油田勘探工作中，压裂酸化是对油层进行解堵与改造，恢复或提高油层导流能力的有效措施之一，在油田开发工作中，起着重要的作用。 试采公司年平均试油生产任务达到250层以上，其中压裂的井占到了一定的比例，而且呈逐年增加的

2、趋势，由此可见压裂在试油任务中的重要性。 通过这一章节的学习，使我们对常规试油进一步的了解，本章节通过压裂现场的了解、压裂的机理、压裂液的认识、压裂的工序、以及井口 的组装和资料的录取几方面来学习。 1、水力压裂的原理：、水力压裂的原理： 油层水力压裂是对油气层进行改造的一种增产技术。它的基本原理是：在地面用高压压裂泵车，以高于储层吸入的速度，从套管或油管向井内注入压裂液，这样高的注入速度，使井筒内压力增高，一直达到克服地层的地应力和岩石张力强度。岩石开始破裂，形成一条裂缝，继续不断地注入压裂液，使裂缝进一步延伸并扩大，为了在停泵后不闭合，使裂缝获得高的导流能力，随着压裂液同时注入大颗粒的固体

3、支撑剂（天然石英砂或人造陶粒砂）并使之支撑在裂缝里，来保持裂缝内高的裂缝渗透率。从而扩大了油井的有效井径，减小了油气流进井底的阻力，提高油井的产量。2、酸化的机理简述： 分为孔隙酸化和前置液压裂酸化两种。空隙酸化是以低于油层破裂压力的速度，向井筒中泵注酸液。进入地层孔隙或天然裂缝中的酸能溶解地层矿物及钻井或修井作业时，漏入地层的泥浆等外来物质，使油层解除污染堵塞，恢复原有的渗透率，从而达到增产的目的。这种酸化一般称为常规酸化，又称孔隙酸化，酸与地层中岩石化学反应式是： 盐酸与碳酸盐反应式：2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO24HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2

4、H2O+2CO2氢氟酸与二氧化硅反应式：SiO2+HF-SiF4+2H2O SiF4+2HF-H2SiF4氢氟酸与硅酸盐（长石或黏土）化学反应式：Na4SiO4+8HF-SiF4+4NaF+2H2O 2NaF+SiF4-Na2SiF62HF+SiF4-H2SiF6酸与地层中岩石化学反应式前置液压裂酸化：前置液压裂酸化是以高于油层破裂压力的速度，先向井筒中泵注冻胶液体，在处理层段形成裂缝，而后泵入酸液。在裂缝内酸液比冻胶前置液密度大时，酸液向下沉淀，可酸蚀下部油层；酸液与冻胶前置液密度相等，粘度不同时，酸液在冻胶前置液中形成指进将地层酸蚀成沟槽。酸化后，这些沟槽仍然保持张开具有足够导流能力及足够

5、长度的裂缝，扩大了油井有效井径，减小了油流入井底的阻力，从而达到提高油井产量的目的。3、根据油井历史，对油井低产、减产原因分析清楚。探井的选井条件：探井测试结果与电测、钻井录井资料不符者，应考虑酸化或压裂改造，重新认识油层真实面貌。压裂液的选择：在压裂过程种，由开始施工到施工结束，所有通过压裂设备向井筒中高压泵入的各个阶段的液体通称为压裂工作液。其所泵注的液体按其作用不同，可分为酸液、前垫液、预前置液、前置液、携砂液、顶替液六种液体。具体情况见下表压裂酸化的选井“油层是基础，选层是关键”压裂酸化选井按油井类型分为生产井和探井二种，其选井条件是：1、油层要有充足的油气储量：油层厚度、空隙度、含油

6、饱和度、供油面积尽可能大一些。2、油层要有 一定的能量和注水井连通。压裂液 成分作用用量酸液5%浓度的盐酸与堵球配合清洗射孔孔眼油层孔隙体积的3-5倍前垫液防膨剂用于水敏性地层此工序可根据情况省略预前置液未胶联的原胶冷却地层，预造缝冻胶前置液的1/3，2000m内的浅井可省略。前置液冻胶液压开地层，冷却地层，延伸裂缝保持裂缝效率在80%-90%来计算用量。携砂液冻胶液携砂入裂缝，铺设高导流能力的砂床根据压裂设计要求，主要是看缝长的需要顶替液2%KCl无机盐防膨剂将携砂液顶入裂缝按井筒容积计算不超过井筒容积压裂液的组成对照表通洗井射孔测压前微差井温下压裂管柱压裂起压裂管柱测压后微差井温循环组装井

7、口试压试挤压裂加砂替挤关井扩散24小时内防止砂卡清水压井下通洗井管柱底部带118通径规压裂的施工工序压裂工艺技术介绍油嘴三通 传输泵33m1根油管10m52m井口计量套池油管及防油布油管及防油布作业机计量大罐井架底座压裂管汇防溢池图1 普通压裂地面流程图2、现场所用短节、变扣、大小头、油壬可根据实际情况适当调整。 1、图中所标注尺寸为大约距离，现场可根据实际情况适当调整。 井口装置1、作用井口装置的作用在于联接地面压裂车组预井筒内的油套管柱，使压裂车泵出的流体通过井口沿井下管柱泵入地层。因此，井口装置的承压能力影响泵注排量与地面压力极限的选择与确定2、井口装置选择1）对于浅井或破裂压力较低的井

8、，可直接使用常规采油树作为压裂井口。一般，这种井口可承压24.5MPa。2）如果预期的地面压力大于井口的额定压力，则应根据地面压力选用如下压裂井口：CQ-350型压裂井口，该井口承压34.3MPaCQ-600型压裂井口，该井可承压58.8MPa。CQ-1200型压裂井口，该井口可承压117.6MPa。压裂标准管柱图人工井底丝堵安全接头封隔器封隔器压裂井段水力锚2导压喷砂器1、封隔器的作用： 在压裂施工中，封隔器可以隔绝油管与油套环型空间之间的流体流动和压力传递，起到保护套管、封隔非压裂层段的作用。2、水力锚的作用：用于压裂时固定管柱。其原理为：压裂时从油管内加液压，在液压的作用下压缩内外压簧，

9、推向锚爪到套管内壁，并卡牢在内壁上，起到了固定压裂管柱的作用。放掉油管压力后，锚爪在内外压簧的弹力作用下离开套管内壁，恢复到原来的位置。井下工具 压裂工艺技术是影响压裂增产效果的一个重要因素。对于不同特点的油气层，必须采用与之相适应的工艺技术，才能保证压裂设计的顺利执行和取得较好的增产效果。1、常规压裂技术：用封隔器把要压裂的层段进行隔开，进行单层或上提多层压裂，这项技术适用于夹层厚，固井质量好的井。压裂工艺技术介绍喷砂器封隔器压裂层油层油层压裂层水力锚安全接头油管单层封隔器分层压裂管单层封隔器分层压裂管柱示意图柱示意图压裂工艺技术介绍压裂层油管油层油层油层封隔器导压喷砂器球座水力锚油层双级封

10、隔器分层压裂双级封隔器分层压裂管柱示意图管柱示意图压裂工艺技术介绍2、多裂缝压裂技术： 在施工时利用高强度暂堵剂把已压开的层段进行暂时封堵后，再进行其它层的压裂，一趟管柱可以压开3-4个层段，层可形成2-3条裂缝，适用于油层多，隔层小，固井质量差，高密度射孔的井。3、限流法压裂技术： 压裂前通过低密度射孔、压裂时大排量供液，形成足够的炮眼磨阻，实现一次压裂对最多5个破裂压力相近的油层进行改造，适用于油层多，隔层小，渗透率低，可以定点低密度射孔的井压裂，增产效果显著。压裂工艺技术介绍4、CO2压裂技术： 把液态CO2和水基压裂液形成的混合物泵入井内和地层中，实现压裂达达增产增注的目的，其压裂液具

11、有残渣，返排率高，返排及时，滤失小和弱酸解堵的特点，减少对地层的伤害。适用于低渗透、致密层的油气井的改造。流程图5、不动压裂管柱直接求产工艺技术： 用CS1封隔器将压裂层隔开，压裂后不动管柱可以测井温、直接求产。具有节约时间、劳动强度低、成本低等特点，适用于最下一层或单井单层的压裂。下面对cs-1封隔器做下简要的介绍。 压裂工艺技术介绍压裂工艺技术介绍6、清洁液压裂技术：清洁压裂液是一种粘弹性的表面活性剂与盐水的混和物。它一般不需要交联剂和破胶剂，其成胶与破胶机理是：当在盐水中加入表面活性剂时，表面活性剂的分子聚合成疏水基和亲水基的微胞结构，当表面活性剂的浓度超过临界浓度，微胞便纠缠在一起，阻

12、止液体流动，这种作用增加粘度，从而达到携砂的目的。当清洁压裂液与烃接触或被地层水稀释，都可破坏微胞结构，液体因微胞不再纠缠一起而快速失去粘度。需要录取的压裂资料：施工日期压裂层位射孔井段压 裂 管 柱 结 构 压裂方式压裂时间砂 粒类型和直 径含砂比 (%)加砂总量排 量破 裂 压力压入液量 压入地层总液量瞬停泵压力施工简况习题：1、请画出标准压裂管柱图。2、压裂液的组成。3、简述不动管柱压裂的优点。4、压裂施工中应录取哪些资料。5、列举出5种压裂工艺技术。12mm减压阀CO2泵车组旋塞阀炮弹闸门88.9mm外加厚油管73mm外加厚油管地锚桩6mm减压阀井口“T”型三通“人”型三通水力压裂管汇

13、污水池油管距离大于20m，用大小头与CO2泵车组单向阀连接CO2压裂流程示意图压裂流程示意图油压表此处用2m短节连接采用两套放空管线，保证放空时因气体膨胀吸热，万一带减压阀放空管线内液体冻堵后，用另外一条管线放空。压裂工艺技术介绍中心管中心管卸压机构卸压机构锥体锥体卡瓦卡瓦磨擦块磨擦块换位机构换位机构胶筒胶筒隔环隔环水力锚水力锚1 1、CS-1CS-1封隔器结构封隔器结构2 2、原理、原理CS-1 封隔器内设有旁通阀，封隔器下井时旁通阀处于开启状态，环空的井液循环可顺利通过封隔器。同时水力锚球齿处于后缩位置，减少了球齿与套管壁之间可能的磨损。CS-1 封隔器座封时，通过右旋（对右旋工具）或左旋

14、（对左旋工具）油管 3/4 圈，然后加一座封力来实现。座封重量加在工具上之后，旁通阀密封圈起作用，将旁通阀自动关闭，而且压缩封隔器胶筒使之座封。一旦封隔器座封，环形空间上下部分被分隔，唯一的通道只有油管柱。 CS-1封 隔 器 解 封 时 很 简 单 ， 既 是 提 拉 管 柱 。 如 果 条 件 允许 ， 在 解 封 前 加 大 环 形 空 间 与 油 管 柱 压 力 之 差 ， 以 迫 使 水 力锚 球 齿 回 缩 ， 这 可 以 大 大 降 低 解 封 的 拉 力 ， 减 少 球 齿 的 磨 损 。重 新 座 封 封 隔 器 ， 则 只 需 朝 相 反 方 向 （ 左 对 左 旋 ， 右 对 右 旋 ）旋 转 并 提 拉 ， 工 具 自 动 转 入 运 行 状 态 。 工 具 可 按 要 求 重 新 座封 在 任 何 希 望 的 位 置 现场应用该封隔器 11 口井，与原 Y341114 压裂封隔器相比，具有如下优点：2.改善了压裂井工人顶喷起下的作业环境，大大降低了工人的劳动强度，减少了环境污染程度，符合 HSE 标