《酸化压裂基础知识》教学课件

《酸化压裂基础知识》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《酸化压裂基础知识》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使2油气井产量低的主要原因近井地带受伤害，导致渗透率严重下降油气层渗透性差地层压力低，油气层剩余能量缺乏地层原油粘度高2油气井产量低的主要原因3油气井增产途径提高或恢复地层渗透率保持压力增加地层能量降低井底回压降低原油粘度3油气井增产途径常用增产方法水力压裂HydraulicFracturing酸化Acidizing常用增产方法酸化Acidizing常规酸化MatrixAcidizing〔基质酸化、解堵酸化〕压裂酸化AcidFracturing〔简称酸压〕前置液酸压普通酸压或一般酸压酸洗AcidWash酸化Acidizing常规酸化MatrixAcidi水力压裂

HydraulicFracturing常规水力压裂ConventionalHydraulicFracturing巨型水力压裂MHF---MassiveHydraulicFracturing水力压裂

HydraulicFracturing各类储层中增产方法的使用砂岩储层SandstoneFormation水力压裂、基质酸化碳酸盐岩储层水力压裂、基质酸化、酸压特低渗储层MHF特低渗坚硬储层高能气体压裂各类储层中增产方法的使用砂岩储层SandstoneFor水力压裂概念水力压裂就是利用地面压裂车组将一定粘度的液体以足够高的压力和足够大的排量沿井筒注入井中。由于注入速度远远大于油气层的吸收速度，所以多余的液体在井底憋起高压，当压力超过岩石抗张强度后，油气层就会开场破裂形成裂缝。当裂缝延伸一段时间后，继续注入携带有支撑剂的混砂液扩展延伸裂缝，并使之充填支撑剂。施工完成后,由于支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合或至少不完全闭合，因此即可在油气层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂裂缝。此裂缝具有很高的渗滤能力，并且扩大了油气水的渗滤面积，故油气可畅流入井，注入水可沿裂缝顺利进入地层，从而到达增产增注的目的。水力压裂概念水力压裂就是利用地面压(一)压裂液组成前置液携砂液顶替液(一)压裂液组成前置液前置液作用造缝降温减少携砂液滤失防砂卡要求一定粘度足够用量前置液作用携砂液作用将支撑剂代入裂缝继续扩张裂缝冷却地层要求粘度高携砂能力强携砂液作用顶替液作用中间顶替液尾注顶替液要求用量适当，防止过量顶替顶替液作用〔二〕压裂液性能要求滤失低携砂能力强摩阻低、比重大稳定性好配伍性好残渣少易于返排货源广、价格廉价、便于配制造长、宽缝用量小、压裂液效率高、本钱低防砂卡污染小深穿透、饱填砂防止井筒沉积防砂卡热稳定性抗剪切稳定性与岩石矿物配伍与储层流体配伍〔二〕压裂液性能要求滤失低造长、宽缝深穿透、饱填砂热稳定性(三)压裂液类型水基压裂液油基压裂液乳化压裂液泡沫压裂液液化汽压裂液酸基压裂液(三)压裂液类型水基压裂液水基压裂液种类A田箐胶水基压裂液成胶剂：田箐交链剂：硼砂、硼酸、重金属盐类破胶剂：淀粉酶、氧化剂特点A、丰富、配制方便B、摩阻低C、悬砂性能较好，砂比可达20～25％D、滤失低E、不溶物较多，水溶液易变质水基压裂液种类A田箐胶水基压裂液水基压裂液种类B羧甲基田箐胶水基压裂液成胶剂：羧甲基田箐特点与前相比，不溶物较少，残渣含量由20～30％下降到5～10％羟丙基羧甲基速溶田箐胶水基压裂液工艺复杂，本钱高，货源缺水基压裂液种类B羧甲基田箐胶水基压裂液水基压裂液种类C羧甲基纤维素〔CMC〕水基冻胶压裂液流变性热稳定性残渣2.5~9.7%滤失量6.5毫升/30分破胶摩阻水基压裂液种类C羧甲基纤维素〔CMC〕水基冻胶压裂液水基压裂液种类D聚丙烯酰胺(PAM)与甲叉基聚丙烯酰胺(PAMM)水基压裂液已成系列，适应40~150ºC抗剪切性能强低温时残渣低90ºC以上不易破胶不易溶解，配制较难水基压裂液种类D聚丙烯酰胺(PAM)与甲叉基聚丙烯酰胺(PA水基压裂液种类E羟丙基胍胶压裂液热稳定性好抗剪切性能强残渣少水基压裂液种类E羟丙基胍胶压裂液油基压裂液适应:水敏性地层有些气层开展:矿场原油稠化油冻胶油油基压裂液适应:油基压裂液之稠化油基液:原油汽油柴油煤油凝析油稠化剂:脂肪酸皂脂肪酸铝皂磷酸脂铝盐等特点:遇地层水后会自动破乳。油基压裂液之稠化油基液:稠化剂:脂肪酸皂油基压裂液之冻胶油特点:粘度高摩阻低滤失性类似于冻胶水耐温性好抗剪切能力强，破胶水化彻底施工简单油基压裂液之冻胶油特点:乳化压裂液

两份油+一份稠化水(聚合物)

油相<50%，压裂液粘度太低

>80%，不稳定或粘度太高外相为水冻胶摩阻低粘度高热稳定性好悬砂能力特别强滤失低，压裂液效率高伤害小在某些地返排困难在大多数情况下，易返排乳化压裂液两份油+一份稠化水(聚合物)外相为泡沫压裂液适用:K<1MD，粘土含量高的砂岩气藏低压、低渗浅油气层压裂

液相+气相+添加剂泡沫液液相:清水、盐水、冻胶水、原油或成品油、酸液气相氮气、二氧化碳、空气、天然气等泡沫压裂液适用:泡沫质量：泡沫质量＝泡沫中气体体积/泡沫总体积特点:在压裂时的井底压力和温度下，泡沫质量一般为６０％～８５％随着泡沫质量的增加，泡沫压裂液的粘度增加、摩阻增大、滤失减少、压裂液效率增滤失少〔气体本身就是降滤剂〕排液较彻底，对地层伤害小悬砂能力特别强，砂比可高达７０％泡沫质量：液化汽压裂液适用:某些对水、残渣特别敏感的气层特点:悬砂能力较差滤失大费用高配制困难液化汽压裂液适用:酸基压裂液适用:碳酸盐储层种类:常规酸稠化酸冻胶酸乳化酸酸基压裂液适用:(四)压裂液添加剂破胶剂降滤剂防膨剂杀菌剂外表活性剂ｐＨ值调节剂稳定剂(四)压裂液添加剂破胶剂破胶剂破胶机理:与冻胶接触使其发生化学水解及氧化作用，造成聚合物断链降解而破胶。常用破胶剂:二硫酸铵黑曲酶破胶剂用量依据冻胶的浓度、压裂液的用量、井底温度和裂缝中的温度以及破胶速度或时间而定。破胶剂破胶机理:降滤剂A降滤剂有:固体型液体型常用的降滤剂:硅粉硅粉和聚合物的混和物天然聚合物油溶性树脂降滤剂A降滤剂有:降滤剂B泡沫乳化液烃类５％的柴油等降滤剂选择:考虑颗粒大小与孔隙大小分布的适应性、对地层渗透率的伤害程度，在低浓度下是否有效以及本钱等因素。降滤剂B泡沫防膨剂目的:控制油气层中的粘土膨胀粘土膨胀要降低流动通道粘土种类:蒙脱石伊利石高岭石绿泥石防膨剂目的:防膨剂种类A酸类防膨剂作用:调节基液的ｐＨ值将粘土的ｐＨ值控制在３～７盐类防膨剂:氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化铵稳定粘土，将浓度控制在1～3％以内，可防止絮凝效应防膨剂种类A酸类防膨剂作用:防膨剂种类B甲醇:吸收粘土颗粒上的水份，防止粘土遇水膨胀，降低压裂液外表张力，从而减少基液在地层中的滞留量。此外，甲醇还可以起到助排剂的作用油、泡沫和乳化液:作为降滤剂，防止水向地层的渗透，并且作为水的代替液而减少水量来到达防膨目的防膨剂种类B甲醇:杀菌剂目的:防止细菌对冻胶的降解和变质延缓钢材的腐蚀防止细菌生成沉淀细菌来源:不干净罐基液地层杀菌剂目的:常用杀菌剂氢氧化钠次氯酸钠阳离子外表活性剂甲醛ＢＳＢＥ１１５硫酸铜常用杀菌剂氢氧化钠外表活性剂加外表活性剂原因：水要降低地层对油的有效渗透率导致局部或完全水堵原油与水要形成比原油粘度高得多的乳化液〔有时高达几千倍〕，这些形成堵塞的水和油－水乳化液大局部就存在于井筒附近，对压裂效果影响很大外表活性剂加外表活性剂原因：外表活性剂作用减少压裂液滞留量提高返排速度和返排量降低在形成油－水乳化液的可能性当使用乳化压裂液时，参加外表活性剂还能起到稳定乳化液的作用外表活性剂作用减少压裂液滞留量外表活性剂作用机理外表活性剂由亲油基团和亲水基团构成。外表活性剂通过在液气界面和在两种不混溶液体间界面上的吸附作用，可以降低界面张力；通过在液固界面上的吸附作用，可以减少湿润边界角。外表活性剂作用机理外表活性剂由亲油基团和亲水基团构成。外表活外表活性剂种类阴离子型活性剂阳离子型活性剂非离子型活性剂两性活性剂外表活性剂种类阴离子型活性剂ｐＨ值调节剂防止地层伤害，含有泥质的地层在ｐＨ值为３～７的范围内时伤害最轻控制增粘速度，成胶剂的增粘速度直接取决于液体ｐＨ值的大小ｐＨ值还可以控制细菌繁殖ｐＨ值调节剂防止地层伤害，含有泥质的地层在ｐＨ值为３～７的范稳定剂作用：在高温下稳定冻胶，防止提前破胶种类：醇类，尤以５％甲醇用的最多硫代硫酸钠〔复原剂〕铁离子稳定剂主要是防止铁盐沉淀稳定剂作用：二、压裂液的滤失性压裂液滤失机理1.滤饼与初滤失滤饼:压裂液的造壁性和降滤剂共同作用的结果初滤失:形成滤饼前的滤失PwPvPcPs二、压裂液的滤失性压裂液滤失机理PwPvPcPs2.压裂液滤失的三个过程滤饼区的流动滤饼控制过程侵入区的流动压裂液粘度控制过程地层流体的压缩地层流体粘度及压缩性控制过程2.压裂液滤失的三个过程滤饼区的流动侵入区的流动地层流体的压压裂液滤失系数造壁性影响的滤失系数压裂液粘度影响的滤失系数地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数压裂液滤失系数造壁性影响的滤失系数压裂液粘度影响的滤失系数Cv假设:压裂液为牛顿型液体且作线性层流流动；压裂液呈活塞式侵入，即侵入段地层流体被顶替；压裂液和地层岩石均不可压缩；压差ΔＰv＝Ｐｗ－Ｐｃ为常数。压裂液粘度影响的滤失系数Cv假设:滤失系数Cv由达西定律:实际滤失速度:滤失系数Cv由达西定律:实际滤失速度:积分上式:代入：积分上式:代入：最终得到:m2MPamPa.S最终得到:m2MPamPa.S四、压裂液对储层的伤害及保护按压裂液作用位置分：地层基质伤害支撑裂缝伤害按流体性质分：液体伤害固体伤害压裂液滤饼和浓缩胶四、压裂液对储层的伤害及保护按压裂液作用位置分：压裂液对储层的伤害压裂液在地层中滞留产生液堵地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害压裂液与原油乳化造成的地层伤害润湿性发生反转造成的伤害压裂液残渣对地层造成的损害压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害压裂液对储层的伤害压裂液在地层中滞留产生液堵压裂液在地层中滞留产生液堵在压裂施工中，压裂液沿缝壁渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，使水的饱度度增加，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。如果地层压力不能抑制升高的毛细管力，水被束缚在地层中，那么出现严重和持久的水锁。压裂液在地层中滞留产生液堵在压裂施工中，压裂液沿缝壁渗滤入地压裂液滞留的地层保护降低压裂流体的外表张力注入ＣＯ２或Ｎ２帮助排液改善压裂液破胶性能减少压裂液在地层中流动的粘滞阻力，加快压裂液在地层中破胶强制排液，减少压裂液在地层的滞留时间压裂液滞留的地层保护降低压裂流体的外表张力地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立即产生膨胀，使流动孔隙减小。松散粘附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵，降低渗透率，从而引起伤害。地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害粘土矿物与水为基液的粘土矿物膨胀和运移的地层保护在压裂液中添加粘土稳定剂利用高分子材料的长链对粘土颗粒外表的“包被〞作用，阻止水分子进入采用油基压裂液粘土矿物膨胀和运移的地层保护在压裂液中添加粘土稳定剂压裂液与原油乳化造成的地层伤害用水基压裂液压裂时，压裂液与地层原油由于油水两相互不相溶，原油中有天然乳化剂如胶质、沥青和蜡等，压裂时压裂液的流动具有搅拌作用，因而当油水在地层孔隙中流动时就形成了油水乳化液。原油中的天然乳化剂附着在水滴上形成保护膜，使乳化液具有较高的稳定性。压裂液与原油乳化造成的地层伤害用水基压裂液压裂时，压裂液与地原油乳化的地层保护慎用外表活性剂使用优质压裂液，彻底破胶，减少压裂液残渣，降低破胶液粘度以及防止地层“微粒〞生成，消除油水界面稳定因素在压裂液中使用优质破乳剂，消除压裂液进入地层后潜在的乳化堵塞原油乳化的地层保护慎用外表活性剂润湿性发生反转造成的伤害润湿性是指岩石外表具有被一层液膜选择性覆盖的能力。对于砂岩油藏，岩石外表一般为亲水性，即优先被水润湿。如果由于外表活性剂使用不当，使润湿性发生反转，即将亲水性转为亲油性，那么油相渗透率将大大降低。正常是水湿的地层变成油湿后，一般会降低油相渗透率４０％。润湿性发生反转造成的伤害润湿性是指岩石外表具有被一层液膜选择压裂液残渣对地层造成的损害残渣对压裂效果的影响存在双重性，一是残渣在岩石外表形成滤饼，可降低压裂液的滤失，并且阻止大颗粒继续流入地层内。压裂完毕后，这些残渣返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力；另一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进入地层深部，堵塞孔隙喉道增强乳化液的界面膜厚度，难于破乳，降低地层和裂缝渗透率。压裂液残渣对地层造成的损害残渣对压裂效果的影响存在双重性，一压裂液残渣的地层保护加强现场质量控制选用低水不溶物成胶剂和易降解破胶的交链剂优选破胶体系，实现压裂液彻底破胶、水化压裂液残渣的地层保护加强现场质量控制压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害冷的压裂液进入地层，会使地层温度降低，从而使原油中的蜡及沥青等析出，造成地层伤害。此种伤害取决于地层原油的性质、地层原始温度、地层降温幅度及地层渗透率等因素。原油含蜡量高，降温幅度大，地层渗透率低和地层原始温度低的油层，“冷却效应〞引起的地层伤害就大压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害冷的压裂液进入地层，会使地压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂缝的流动，并且由于裂缝闭合，支撑剂嵌入，滤饼占据了局部以至整个支撑剂颗粒之间的孔隙，导致裂缝导流能力大大降低。压裂施工和裂缝闭合过程的压裂液滤失要导致交联聚合物在裂缝中的浓度升高即浓缩。对高度浓缩的压裂液，常规破胶剂用量不可能实现破胶降解，将会形成大量残胶，严重影响裂缝导流能力。压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂压裂液滤饼和浓缩的地层保护提高破胶剂用量胶囊破胶剂的研制与开发压裂施工完毕后以小排量挤入滤饼溶解剂压裂液滤饼和浓缩的地层保护提高破胶剂用量支撑剂及裂缝导流能力支撑剂性质及种类裂缝导流能力及其影响因素支撑剂的选择支撑剂颗粒的沉降支撑剂及裂缝导流能力支撑剂性质及种类支撑剂性质及种类根本概念支撑剂特性要求支撑剂种类支撑剂性质及种类根本概念根本概念闭合压力支撑剂颗粒大小支撑剂颗粒形状支撑剂砂堆孔隙度支撑剂强度和硬度根本概念闭合压力闭合压力定义:停泵后作用在裂缝壁面上欲使之闭合的力为闭合压力。计算:〔１〕ＰＣ＝αＦＨ－ＰＳ〔２〕ＰＣ＝ＰＩ＋ＰＨ－ＰＳ闭合压力支撑剂颗粒大小支撑剂颗粒大小一般用筛析法确定，并且大多使用美国材料试验协会即ＡＳＴＭ标准。筛析法的筛孔表示方法通常有两种：一种是以每英寸长的孔数来表示，称之为目或号；另一种那么是用毫米直接表示筛孔孔眼的大小。支撑剂颗粒大小《酸化压裂基础知识》教学课件支撑剂颗粒形状支撑剂的颗粒形状一般用圆度和球度描述。圆度是指颗粒外表光滑的程度，用ψ表示；球度那么是指颗粒接近球体的程度，用φ表示。φ、ψ越大，颗粒和圆球度越好。支撑剂颗粒形状支撑剂砂堆孔隙度支撑剂砂堆孔隙度Φｐ为砂堆中的孔隙体积Ｖ孔与砂堆总体积Ｖ总之比，即Φｐ=Ｖ孔/Ｖ总.支撑剂砂堆密度ρｐｄρｐｄ＝砂堆质量/砂堆总体积＝ρｐ〔１－φｐ〕支撑剂砂堆孔隙度支撑剂强度和硬度

支撑剂强度支撑剂抵抗闭合压力和上覆岩石重力的作用而不致发生破碎的能力为支撑剂的强度；

支撑剂硬度抵抗闭合压力和上覆岩石重力的作用而不致被压实的能力为支撑剂的硬度。支撑剂强度和硬度支撑剂特性要求强度高、硬度适中粒径均匀圆球度好化学温度稳定性好质量高，杂质含量少密度适中货源广、价格低支撑剂特性要求强度高、硬度适中支撑剂种类现有的支撑剂按其力学性质例如强度和硬度可分为两大类：一类是脆性支撑剂，如石英砂、玻璃珠等，其特点是硬度大，变形很小；另一类是韧性支撑剂，如核桃壳、铝球等，其特点是变形大，在高压下不易破碎。支撑剂种类现有的支撑剂按其力学性质例如强度和硬度可分为两大类支撑剂种类石英砂〔砂子〕核桃壳铝球玻璃珠陶粒塑料包层支撑剂支撑剂种类石英砂〔砂子〕石英砂〔砂子〕石英砂货源广、价格廉价局部压裂井使用石英砂做支撑剂根本满足要求，具有一定的成功率；对于圆度较好的石英砂，在高闭合压力下仍能提供一定的或较高的渗透能力。石英砂的最大弱点是强底低砂子在筛选不好或清洗不好，含粉砂杂质时，导流能力都要明显降低石英砂〔砂子〕石英砂货源广、价格廉价核桃壳与砂子相比，它具有一定的韧性，在压力的作用下，承压面积可以稍许增加，因此不致象砂子一样在闭合压力和上覆岩石重力的作用下产生显著破碎，特别是用于松软地层效果较好。但其货源受到很大限制核桃壳与砂子相比，它具有一定的韧性，在压力的作用下，承压面积铝球铝球与核桃壳具有一样的优点但这种金属支撑剂在高温盐水〔地层水〕中极易腐蚀密度大，不利输送，价格昂贵铝球铝球与核桃壳具有一样的优点玻璃珠具有较高强度致命的弱点：玻璃珠在外表上一旦有外伤或划痕及擦痕时，其强度会大大降低在高温地层水中，玻璃珠的强度也要大大降低。有时用作“尾砂〞以提高井底附近的导流能力。在控制缝高压裂工艺技术中，常用空心玻璃微珠作为上浮剂在裂缝上部形成人工遮挡层。玻璃珠具有较高强度陶粒主要化学成分有Ａｌ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３以及ＴｉＯ２等陶粒的强度很高在承受高闭合压力和上覆岩石重力的作用时，陶粒的细粒构造可使颗粒变形而不致破碎，甚至在高温盐水的浸泡下也可以抵抗压碎破坏。陶粒主要化学成分有Ａｌ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３以及Ｔｉ塑料包层支撑剂在砂粒〔有时也可用其它支撑剂〕上用热固性塑料外包一层塑料膜，进入裂缝后，塑料膜先软化成玻璃状，然后在地层温度下硬化。这种支撑剂在高压下虽然破碎，但碎屑少，能防止微粒运移，仍能提供一定的导流能力，并且密度低，利于输送，返排时不致吐砂。塑料包层支撑剂在砂粒〔有时也可用其它支撑剂〕上用热固性塑料外国内现在普遍使用的支撑剂是石英砂和陶粒石英砂的产地较多，应用最多的是兰州砂、福州砂、江西砂、岳阳砂、新疆砂、荣城砂等。陶粒以唐山陶粒和成都陶粒使用的最为普遍。石英砂主要用于３０００米以内的浅井和中深井，陶粒用于３０００米以上的深井，或作为尾砂以提高缝口处的导流能力。国内现在普遍使用的支撑剂是石英砂和陶粒裂缝导流能力及其影响因素裂缝导流能力定义：裂缝导流能力是指裂缝传导〔输送〕流体的能力。填砂裂缝的导流能力定义为支撑后的裂缝渗透率Ｋｆ与支撑后的裂缝宽度Ｗｆ之积。即填砂裂缝导流能力〔ＫＷ〕ｆ或ＦＲＣＤ＝ＫｆＷｆ裂缝导流能力及其影响因素裂缝导流能力定义：裂缝导流能力的影响因素地层的闭合压力地层岩石硬度支撑剂性质支撑剂在裂缝中分布其它裂缝导流能力的影响因素地层的闭合压力地层的闭合压力如果地层闭合压力大，那么裂缝中的支撑剂容易破碎和压实，破碎产生的粉粒将局部或全部堵塞裂缝的流动通道，压实将降低填砂裂缝的渗透率和宽度。对于脆性支撑剂，主要是破碎问题;对于韧性支撑剂，主要是压实问题。地层的闭合压力如果地层闭合压力大，那么裂缝中的支撑剂容易破碎地层岩石硬度地层岩石的软硬对导流能力的影响与支撑剂颗粒的强度和硬度有关。当支撑剂强度低时，影响导流能力的主要是破碎问题;当支撑剂强度高时，支撑剂颗粒嵌入裂缝壁面是影响导流能力的主要因素。地层岩石硬度地层岩石的软硬对导流能力的影响与支撑剂颗粒的强度支撑剂性质影响导流能力的支撑剂性质包括支撑剂的强度、硬度、圆球度、粒径以及支撑剂的质量等等支撑剂强度越高，在闭合压力和上覆岩石重力的作用下抵抗破碎的能力越强，因而提供的导流能力越高支撑剂硬度越大，越容易嵌入地层而降低支撑裂缝宽度支撑剂性质影响导流能力的支撑剂性质包括支撑剂的强度、硬度、圆在高闭合压力下，圆球度越好，导流能力愈高。支撑剂粒径的影响也有待于进一步研究，在一定条件下粒径大的砂子提供的导流能力仍比粒径小的为高支撑剂质量在闭合压力较高时对导流能力的影响尤为显著，杂质含量增加几倍，裂缝导流能力要降低几十倍甚至更大。在高闭合压力下，圆球度越好，导流能力愈高。支撑剂在裂缝中分布支撑剂在裂缝中的分布主要指排列层数和填砂浓度。支撑剂排列层数越多，颗粒的受力面积越大，有利于降低破碎率，并且层数越多，一方面因为“饱填砂〞，一方面因为减少了颗粒的嵌入而增加了支撑缝宽，所以多层排列的填砂方式能获得较高的裂缝导流能力。支撑剂在裂缝中分布支撑剂在裂缝中的分布主要指排列层数和填砂浓其它因素地层环境条件如地层盐水的存在以及盐水的成分和含量流动条件如缝中流动是达西渗流还是非达西渗流压裂液残渣的伤害等等其它因素地层环境条件如地层盐水的存在以及盐水的成分和含量支撑剂的选择支撑剂强度地岩岩石硬度支撑剂颗粒大小支撑剂密度支撑剂浓度〔排列方式〕支撑剂的选择支撑剂强度支撑剂强度在闭合压力较高时，应考虑使用高强度支撑剂如陶粒等等。在闭合压力较低时，低强度支撑剂仍能起到支撑裂缝的作用，只要砂子不破碎，它在浅井浅层应用的特别广泛当闭合压力到达４２ＭＰａ时，原那么上不再使用石英砂，应使用象陶粒等更高强度的支撑剂，陶粒在闭合压力为７０ＭＰａ时也很少破碎。支撑剂强度在闭合压力较高时，应考虑使用高强度支撑剂如陶粒等等地岩岩石硬度如果地层岩石硬度较低，那么该地层可以认为是软地层，支撑剂颗粒倾向嵌入岩石，减小裂缝宽度，甚至导致裂缝闭合。很硬的地层，支撑剂不易嵌入，但硬地层常常具有高的闭合压力，因而需要使用高强度支撑剂。地岩岩石硬度如果地层岩石硬度较低，那么该地层可以认为是软地层支撑剂颗粒大小A软地层要求使用大颗粒的支撑剂以阻止颗粒的嵌入，较高渗透率的地层亦应使用大颗粒的支撑剂以提供适当的导流能力。在硬地层，由于颗粒难以嵌入，并且硬地层常常具有较低的渗透率，不需要裂缝具有很高的导流能力，因此可使用小颗粒的支撑剂。支撑剂颗粒大小A软地层要求使用大颗粒的支撑剂以阻止颗粒的嵌入支撑剂颗粒大小B对于泥质含量较高或其中细粉粒要发生运移的地层。不宜使用大颗粒支撑剂，因为这些泥质和细粒很容易堵塞孔隙空间，在这种情况下，较小颗粒的支撑剂更适宜。支撑剂颗粒大小和支撑剂质量有关系。小颗粒含量过高就如同含有杂质一样，对裂缝导流能力的降低有同样的影响。支撑剂颗粒大小B对于泥质含量较高或其中细粉粒要发生运移的地层支撑剂密度支撑剂密度在一定的井况条件下是影响选择应用支撑剂的一个重要因素，高密度的支撑剂颗粒在裂缝中难以悬浮和携带，低密度的支撑剂颗粒难以铺置在希望的位置上。支撑剂密度支撑剂密度在一定的井况条件下是影响选择应用支撑剂的支撑剂浓度〔排列方式〕单层或局部单层支撑的裂缝在理论上具有最大的导流能力。但是由于在软地层容易发生嵌入现象，在硬地层容易发生破碎现象，这种单层或局部单层排列是不实际的。现在大多数压裂设计都采用支撑剂颗粒多层排列的填砂方式。支撑剂浓度〔排列方式〕单层或局部单层支撑的裂缝在理论上具有最支撑剂颗粒的沉降球形颗粒的自由沉降速度砂粒沉降的影响因素砂粒在幂律液体中的沉降支撑剂颗粒的沉降球形颗粒的自由沉降速度球形颗粒的自由沉降速度颗粒的沉降有自由沉降与干扰沉降两种形式－－自由沉降是指单个颗粒在无限流体介质空间内的沉降。－－干扰沉降是粒群在有限流体空间内的沉降球形颗粒的自由沉降速度颗粒的沉降有自由沉降与干扰沉降两种形式固体颗粒在流体中沉降时也有三种沉降状态：滞流、过渡流和湍流。假设圆球颗粒直径不大并以极慢的速度〔如颗粒与流体的密度差较小时〕在流体中沉降时，流体成为一层又一层地绕过颗粒，颗粒受到的阻力主要是粘附在颗粒外表上的流体膜与流体间因粘性所产生的摩擦力，这种沉降状态称滞流状态。固体颗粒在流体中沉降时也有三种沉降状态：滞流、过渡流和湍流。当固体的沉降速度较大时，圆球颗粒的背部出现尾迹，尾迹的生成是由于与圆球接触的边界层因相对速度较大而从球面脱开，滞流状态遭到破坏。流体质点在圆球颗粒前方形成旋涡，旋涡的产生使颗粒前后流体的压强不同，增大颗粒沉降的阻力〔旋涡阻力〕。当沉降速度大到某一程度时，球体后面和周围形成大量旋涡，沉降形态成为湍流，当固体的沉降速度较大时，圆球颗粒的背部出现尾迹，尾迹的生成是颗粒的沉降规律，从滞流到湍流状态〔层流到紊流〕，不是突然完成的，而是有一个逐渐过渡的过程。在逐渐过渡这一阶段中，粘性阻力和旋涡阻力〔湍流阻力〕同时都起一定的作用，只是随着过渡阶段的逐渐深化，粘性阻力的作用愈来愈弱，而旋涡阻力的作用那么愈来愈强，最后到达湍流状态时，粘性阻力已不起作用，而完全取决于旋涡阻力了。我们把这一阶段称为过渡阶段。颗粒的沉降规律，从滞流到湍流状态〔层流到紊流〕，不是突然完成固体颗粒在流体中沉降时，受到三个力的作用：１〕固体颗粒的重力２〕流体对固体颗粒的浮力３〕固体颗粒在流体中运动时所产生的阻力固体颗粒在流体中沉降时，受到三个力的作用：１〕固体颗粒的重力砂粒沉降的影响因素支撑剂浓度的影响壁面的影响颗粒形状的影响砂粒沉降的影响因素支撑剂浓度的影响颗粒形状的影响支撑剂颗粒都是不规那么的颗粒，而不是规那么的球体〔有些接近于球形〕〔１〕颗粒的形状是不规那么的，比同体积的球体外表积大；〔２〕颗粒的外表是粗糙的；〔３〕颗粒的形状是不对称的不规那么颗粒的这些特点都会引起颗粒运动时阻力的增大，因此不规那么颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度颗粒形状的影响第四节压裂设计裂缝几何尺寸确实定增产倍比预测砂子在裂缝中的运移分布设计步骤压裂设计第四节压裂设计一、裂缝几何尺寸确实定(一)几何模型及计算方法简介1.二维模型2.三维模型3.计算方法一、裂缝几何尺寸确实定1.二维模型卡特模型

Carter，1957年GDK模型

Christianovich、Geertsma、DeklerkPKN模型

Perkins和Kern提出,Norgren完善

1.二维模型2.三维模型拟三维模型三维扩展，一维流体流动真三维模型三维扩展，二维流体流动2.三维模型典型的拟三维模型1982年,VanEekelen模型1978年～1982年，Advani模型1980年，Cleary,Settari模型1982年～1985年,Palmer模型

典型的拟三维模型拟三维模型特点由于拟三维模型中缝高是时间和位置的函数，因此较二维模型更准确反映了实际情况，计算结果精度更高。几乎所有拟三维模型都忽略了岩石岩性的非均质性，且认为岩石为理想弹性体，流体在缝中呈稳定流动，因此与实际情况仍有一定距离。

拟三维模型特点拟三维模型特点由于各模型的假设条件、推导方式不同，加上均不尽完善，因此计算结果一致性较差。

拟三维模型特点典型的真三维模型Abe[34,35]的“便士形〞模型Mastrojannis的模型Clifton、Abou-sayed模型Cleary模型典型的真三维模型Abe[34,35]的“便士形〞模型真三维模型特点真三维模型由于十分复杂，计算量大，费用昂贵；需要很详细的关于地层机械特性及压裂液特性的资料，且结果又需专家解释；真三维模型真实地反映了实际情况，所以可用它来检验拟三维模型的精度，进展理论研究。真三维模型特点真三维模型由于十分复杂，计算量大，费用昂贵；3.计算方法解析方法仅用于二维模型数值计算方法用于二维、三维模型3.计算方法〔二〕裂缝延伸二维数学模型卡特模型GDK模型PKN模型非牛顿液裂缝几何尺寸的计算实用公式〔二〕裂缝延伸二维数学模型卡特模型二、增产倍比预测图版法公式法产能预测二、增产倍比预测增产倍比预测之图版法在闭合压力不太高的低渗地层，一般容易获得较高的相对导流能力，其值常大于0.4。因此压开较长的裂缝能够大大提高增产倍数，这就是当前对于低渗透油气层主要采用大型压裂造长缝的依据。对于闭合压力较大的高渗层，不易获得较高的相对导流能力，其值常小于104。这时要取得好的压裂效果，主要是靠提高裂缝的导流能力。对于实际油气田，属于这两种情况的都有。因此，在水力压裂设计中，应解决它们的主要矛盾。根据油气层的特性具体分析，全局考虑，以最优为准那么，对特低渗地层的压裂，应当增大施工规模，造缝要长；对于高闭合压力的中高渗透地层，应着眼于提高裂缝导流能力，在这种情况下片面追求施工规模和缝长，既不经济又得不到好的压裂效果增产倍比预测之图版法产能预测简介前述方法很少考虑实际油藏的诸多因素的影响，只能简单计算压后的增产倍比，无法预测压裂井在一段时间里生产动态的变化.用数值模拟方法研究压裂井产能动态，可以考虑地层、流体等诸多因素的影响，将压裂井与油藏结合起来，较好油藏压裂井的增产效果。产能预测简介五、压裂设计单井压裂设计方案，对一口井的压裂施工来说是一个指导性的文件。它能在油气层与设备的条件下优化出经济而有效的压裂增产方案。一个好的压裂设计能更好地发挥压裂技术的潜在作用，最大可能地提高压裂效果，为改进压裂工艺提供途径和方向。五、压裂设计单井压裂设计方案，对一口井的压裂施工来说是一个指五、压裂设计单井压裂设计包括：选井选层确定施工参数方案设计计算经济技术分析和评价五、压裂设计单井压裂设计包括：水力压裂选井选层一油气井产量低的主要原因近井地带受伤害，导致渗透率严重下降油气层渗透性差地层压力低，油气层剩余能量缺乏地层原油粘度高水力压裂选井选层一油气井产量低的主要原因水力压裂选井选层二试井确定地层参数地层渗透率K静压力Ps表皮系数SS>0污染S<0改善地层系数Kh水力压裂选井选层二试井确定地层参数水力压裂选井选层三地层应有较高能量油层井壁受污染、堵塞严重的油井，应采用小规模压裂解堵或酸化解堵油层渗透率低，深穿透、饱填砂的大规模压裂油层含油性好，含油饱和度要高，一般要求在５０％以上水力压裂选井选层三地层应有较高能量水力压裂选井选层四一般认为孔隙度为６％～１５％时，才值得进展压裂。如果油层厚度较大，最低孔隙度极限为３％～５％地层渗透率越低，越要优先压裂，使低渗地区的井获得商业性的开采含水饱和度<７０％，防止大量产水地层系数:Hh>1.510-4m2.m水力压裂选井选层四一般认为孔隙度为６％～１５％时，才值得进展水力压裂选井选层五如果疑心有水层，完井时应当在水层上方至少３０米处射孔，特别是产层与水层间不存在坚密的页岩遮挡层时更应如此经历说明，对于规模较大的压裂来说，如果页岩遮挡层的厚度不超过１５米，无论其坚密程度如何，它还是常常不能起到控制裂缝窜层的作用水力压裂选井选层五如果疑心有水层，完井时应当在水层上方至少３不宜压裂的井一油层压力衰竭不宜压裂在压裂层与水层或气层间的夹层很薄时附近有与水或气的接触面〔如底水驱油藏或存在底水的油藏〕，而且位于裂缝可能通过的方向时高含水井或高油气比井，除非出水或出气层可以堵住时不宜压裂的井一油层压力衰竭不宜压裂不宜压裂的井二井下技术状况差，例如固井质量不好、或可能窜槽、套管变形或有严重损伤、井下有落物经过复杂措施处理过、或经过大修中的磨铣的井层均不宜压裂。注水效果明显，裂缝比较发育的井层，为了防止油井水淹，是否压裂需慎重。高渗透地下亏空的井不宜压裂。稠油井不宜压裂，井底附近严重堵塞的除外不宜压裂的井二井下技术状况差，例如固井质量不好、或可能窜槽、施工参数确实定施工排量施工泵压及水功率压裂车台数确实定压裂液和支撑剂用量施工参数确实定施工排量施工排量确实定为了在井底有足够的流体憋起高压，选择施工排量要考虑的因素是：地层的吸液速度。施工排量Ｑ必须大于地层吸液速度Ｑ′，即最小极限排量。施工排量确实定为了在井底有足够的流体憋起高压，选择施工排量要施工排量确实定不同排量下所需的压裂液用量。实践说明，当滤失系数一定时欲压开一定大小的裂缝，采用较高的施工排量可减少所需的压裂液用量；并且施工排量大时，可提高压裂液效率，亦有助于减少压裂液用量。摩阻压力。排量越大，产生的射孔孔眼摩阻和井筒摩阻越高，因此所需的井底施工压力愈大，对设备的要求就越高。施工排量确实定不同排量下所需的压裂液用量。施工排量确实定裂缝高度。施工排量太大，极有可能导致裂缝窜层。特别是对于产层与水层之间的遮挡层缺乏够坚密，其厚度不是足够大时，窜层是很危险的。施工排量太小时，又不能充分压开产层的有效厚度，特别是对于多产层的情况，施工排量高无疑是有利的。施工排量高还有利于输送支撑剂。施工排量确实定裂缝高度。施工排量确实定此外，要注意对设备能力的要求：施工排量受管材和井口装置所能承受的压力的限制施工排量受压裂设备处理支撑剂的能力的限制，施工排量大，易导致砂子传送带或混砂装置超过负荷施工排量大，压裂车不易到达要求，即使满足要求，也需更多台压裂车施工排量确实定此外，要注意对设备能力的要求：施工排量确实定最小极限排量选择施工排量时，必须首先考虑的是所选排量应大于地层吸液速度，否那么无法憋起高压。地层吸液速度Ｑ′即施工最小极限排量Ｑｍｉｎ为施工排量确实定最小极限排量施工排量确实定最大极限排量压裂时的最大极限排量由井口和油套管的允许承受压力而定。压裂施工时，注液方式一般分为油管注液、套管注液、环空注液以及环空与油管同时注液〔简称油套合注〕几种方式。虽然注液方式不同，但确定最大极限排量的方法类似。施工排量确实定最大极限排量施工排量确实定合压最大极限排量计算根本步骤根据井底破裂压力、液柱压力、套管或采油树的允许承受压力确定套管极限摩阻压力。用试算法确定最大极限排量。先假定油管及套管环空的排量，然后分别计算套管及油管摩阻，这两者必须等于或接近前一步计算的套管极限摩阻压力或采油树允许承受的压力。施工排量确实定合压最大极限排量计算根本步骤施工排量确实定如果计算的油、套摩阻压力低于套管极限摩阻压力或采油树允许承受的压力时，应提高排量假定值进展二次计算；如果计算的油、套摩阻压力大于套管极限摩阻压力或采油树允许承受的压力时，降低排量假定值进展二次计算，直至油、套摩阻压力根本相等并且接近或等于套管极限摩阻压力时为止。这时两者的排量之和就是合压时的最大极限排量。施工排量确实定如果计算的油、套摩阻压力低于套管极限摩阻压力或施工泵压及水功率确实定井口施工泵压设井底破裂压力为ＰＦ，井口施工泵压为ＰＰ，管柱摩阻为Ｐｆ，孔眼摩阻为Ｐｍ，井筒液柱压力为ＰＨ。根据压开裂缝的条件，必须ＰＰ≥ＰＦ＋Ｐｆ＋Ｐｍ－ＰＨ施工泵压及水功率确实定井口施工泵压施工泵压及水功率确实定施工水功率ＨＰ＝１６．５５ＰＰＱ式中:

ＨＰ——井口施工水功率,ｋｗ；ＰＰ——施工泵压，ＭＰａ；Ｑ——施工排量，ｍ３／ｍｉｎ施工泵压及水功率确实定施工水功率压裂车台数确实定按功率计算设压裂车的功率为Ｈη，机械效率为η，那么所需压裂车台数为压裂车数＝压裂车台数确实定按功率计算压裂车台数确实定按排量计算设压裂车单车排量为ｑ，那么所需压裂车台数为压裂车数＝Ｑ/ｑ＋〔１～２〕压裂车台数确实定按排量计算压裂液和支撑剂用量确实定压裂液的选择基于一系列评价试验和工艺要求。支撑剂类型、粒径和用量及压裂液用量确实定基于优化设计计算。压裂液和支撑剂用量确实定压裂液的选择基于一系列评价试验和工艺设计计算确定储层及井根本参数由Jf/J0确定(WK)f，Lf预定排量、用液量、加砂量动态裂缝几何尺寸计算支撑剂沉降及运移计算计算支撑缝长、导流能力、增产倍比偏差计算设计计算确定储层及井根本参数经济技术分析和评价施工投资大，风险大评价目的：确定经济上合理，技术上可行的方案经济技术分析和评价施工投资大，风险大压裂工艺多层压裂技术暂堵剂分层压裂工艺孔眼堵塞球法压裂工艺限流法分层压裂技术填砂法压裂技术氮气压裂技术控缝高压裂技术端部脱砂压裂技术压裂工艺多层压裂技术多层压裂技术A大多数油气田都具有多产层。在多层的情况下，压裂成功率低的原因之一就是压裂液不能按需要进入目的层段，从而导致该压开的压不开，不应压开的反而压开了。因此，对于多层的情况应进展分层压裂。多层压裂技术A大多数油气田都具有多产层。在多层的情况下，压裂多层压裂技术B在工艺上，分层的方法很多，包括:使用封隔器的机械分层暂堵剂分层堵塞球分层限流分层填砂分层多层压裂技术B在工艺上，分层的方法很多，包括:暂堵剂分层压裂工艺应用封隔器机械分层的压裂技术在大多数情况下是行之有效的方法，但是对于以下两种情况，此方法难以实施。裸眼段井径过大，不能用封隔器隔开压裂层段；管鞋附近或射孔段之间固井质量差，无法封隔压裂层段。暂堵剂分层压裂工艺应用封隔器机械分层的压裂技术在大多数情况下暂堵剂分层压裂工艺暂堵剂选择性压裂的原理一：根据油层间或油层内不同部位吸水能力的差异，当向井内挤入液体时，液体就进入吸能力好的层，掺混在液体中的暂堵剂就随之被带到吸收层，暂堵剂有一定的粒度，进不到油层孔隙中，从而将吸收能力好的层或部位的射孔孔眼整个堵住，便其不再吸收液体，压裂过程中的高压压裂液进不去，只能压开吸水能力差的层或部位。暂堵剂分层压裂工艺暂堵剂选择性压裂的原理一：暂堵剂分层压裂工艺暂堵剂选择性压裂的原理二：当压裂液中添加有堵塞剂后，将在井壁处使已经压开并延伸的裂缝堵死，隔断压裂液进入裂缝，在井底蹩起高压，从而在流体封闭井壁较差的地方或是在地层显著薄弱的其它深度处压开新的裂缝，这样压开的裂缝，暂时先不用临时堵塞剂封堵，而是用不含堵塞物质的压裂液加以延伸，重复这一过程，即能压出多条裂缝。暂堵剂分层压裂工艺暂堵剂选择性压裂的原理二：孔眼堵塞球法压裂工艺将假设干堵球随液体泵入井中，堵球将高渗层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗层压开。这种方法的根本原理是堵球由压裂液带入井内，经压裂管柱，最后到达流体所进入的射孔孔眼。堵塞球接触孔眼后，必将阻止液体流进孔眼，因此，在孔眼内外出现压差，使堵塞球在压差的作用下牢牢地座在孔眼上，切断液体进入地层的通道。只要井筒压力超过周围的地层压力，堵塞球就会堵住孔眼。孔眼堵塞球法压裂工艺将假设干堵球随液体泵入井中，堵球将高渗层孔眼堵塞球法压裂工艺一次压裂两个或两个以上的射孔段，向井内泵注的压裂液将从渗透率最高的射孔段进入地层。第一层压裂完，将堵塞球投入顶替液送入井内，由于这一射孔段容易吸收液体，堵塞球随注入液体，在压差作用下坐入孔眼，实现密封。由于井内仍然保持压力，在第一层段压裂完毕进展顶替后，紧接着就进展第二个层段的压裂。第一个层段的封堵使井内压力蹩高，从而压开第二射孔段，这一过程，视需要可重复进展，直到压开全部层段孔眼堵塞球法压裂工艺一次压裂两个或两个以上的射孔段，向井内泵孔眼堵塞球法压裂工艺为了在多层压裂中实际而有效地封堵孔眼，堵塞球应满足以下条件：堵球的大小和比重应保证在液体携带下进入并堵住孔眼；堵球必须十分巩固，以免在现场实际压裂压差下从孔眼中挤出；压裂时堵塞球能严密封住孔眼，压裂后容易从孔眼中脱落；堵球的比重应能使堵球脱出孔眼后沉落井底孔眼堵塞球法压裂工艺为了在多层压裂中实际而有效地封堵孔眼，堵限流法分层压裂技术通过控制各层的射孔孔眼数及孔眼直径的方法限制各层的吸水能力以到达压开各层的目的，此即限流法。压开一个以上的射孔段，井底注入压力必须超过每一压裂层段的地层原始破裂压力，为此必须限制孔眼的大小和数目。孔眼摩阻大小直接与压裂液通过孔眼的流量有关，因此提高泵注排量，必将增大孔眼摩阻，每个射孔孔眼好象是一个井下油嘴，提高排量，井底压力随即上升，直到另一层压开。限流法分层压裂技术通过控制各层的射孔孔眼数及孔眼直径的方法限限流法分层压裂技术限流法的特点是在完井射孔时，要按照压裂的要求设计射孔方案，包括孔眼位置、孔眼密度及孔径，从而压裂成为完井的一个组成局部。由于压裂施工一开场就形成最高压力、最大排量，因此压裂层段很快相继压开。如果地面排量足够大，压裂过程可以进展到全部射孔层段压开或者直至注入压力到达套管允许的最大压力为止。限流法分层压裂技术限流法的特点是在完井射孔时，要按照压裂的要限流法分层压裂技术限流压裂法从施工角度讲比较方便简单，对于处理多层和薄层很有成效，虽然有时水功率费用较高，但由于能在一次施工中压开多层，总的压裂本钱仍较低。对于厚层，配合采用堵塞球法更为有效。限流法分层压裂技术限流压裂法从施工角度讲比较方便简单，对于处填砂法压裂技术填砂法是先射开最下部生产层段，压裂后用冲洗液将砂子送到井底形成砂柱封堵，重复上述过程，到全部层段选择性压裂完毕为止。最后利用在井场的压裂车将砂子从井内反循环带出。填砂法压裂技术填砂法是先射开最下部生产层段，压裂后用冲洗液将填砂法压裂技术这种方法一是射开一层压裂一层，再射开一层再压裂一层。另一种不同的方法是一开场便射开全部层段，封隔器坐在最底部油层的上部进展压裂，然后用砂柱封堵，再将封隔器提到上一层的上部，重复这一过程即可压开全部层段，最后通过反循环把砂柱冲出。填砂法压裂技术这种方法一是射开一层压裂一层，再射开一层再压裂氮气压裂技术在某些特殊地层，例如压力低〔２０ＭＰａ以下〕、渗透率小〔以内〕、孔隙度低〔５％以下〕、泥质含量高、含有天然裂缝的致密地层，不注支撑剂仅用氮气作为压裂液会得到很好的效果。氮气压裂前，一般常要借助于酸化手段清洗射孔孔眼，酸处理后，接着以小排量注氮气破裂地层，当施工压力稳定后，再提高排量以延伸扩展裂缝。氮气压裂技术在某些特殊地层，例如压力低〔２０ＭＰａ以下〕、渗氮气压裂技术与普通压裂相比，氮气压裂具有许多优点：〔１〕没污染。氮气相对来讲具有可压缩性并且难溶解，所以对水敏性地层几乎没有污染。由于在氮气压裂中不需要使用降滤剂，所以也不会降低地层流体向井底的流动能力。此外，由于氮气的流动性好，因此可以有效地连通地层中的天然裂缝系统。氮气压裂技术与普通压裂相比，氮气压裂具有许多优点：氮气压裂技术注入液体在地层中的停留时间越长，对地层造成的污染越严重，对于水敏性地层尤其如此。使用氮气压裂，不需要高本钱的返排抽汲装置，氮气压裂实际上最大限度地消除了污染问题，一旦施工完毕，注入气体即可马上排出。〔２〕本钱低。氮气压裂与普通压裂相比本钱要低得多，一次氮气压裂的费用大约是普通压裂的四分之一，有时一口井压裂后，几星期的生产利润即可抵消施工本钱。氮气压裂技术注入液体在地层中的停留时间越长，对地层造成的污染控缝高压裂技术水力压裂时，假设裂缝向产层上、下无限制的延伸，进而造成压裂后产量低、递减快、增产有效期短，大大影响了增产增注效果。对于存在底水或气顶的油藏，裂缝高度无控制延伸，容易压穿气顶或含水层，造成大量出水出气。如果裂缝穿入产层上下的非油气层段，造缝长度相应地要减小，供油气流动的有效裂缝面积极为有限，同时大量的压裂液和支撑剂都消耗在产层以外的裂缝中。控缝高压裂技术水力压裂时，假设裂缝向产层上、下无限制的延伸，控缝高压裂技术控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂缝的顶部和底部形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力向上下传播，继而到达控制裂缝在高度方向上进一步延伸的目的。控缝高压裂技术控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂端部脱砂压裂技术端部脱砂压裂的目的是到达超高导流能力以解决高渗透油气层的稀井高产、少投入多产出的经济优化开发问题，端部脱砂将使裂缝中的砂浓度面积浓度比常规提高３～４倍以上，导流能力由常规的数十μｍ２·ｃｍ提高到数百μｍ２·ｃｍ以上。形成超高导流能力除了提高缝中的砂浓度外，压开超宽裂缝也是主要技术关键。端部脱砂压裂技术端部脱砂压裂的目的是到达超高导流能力以解决高端部脱砂压裂技术端部脱砂压裂技术要点：从理论上讲，前置液应在施工完毕时正好从裂缝中全部滤失完毕，携砂液恰好到达裂缝最前缘即裂缝端部，这时将在裂缝端部附近脱砂产生桥塞，裂缝中的净压力因此而急剧升高。这在常规施工中是力求防止的，但它正是端部脱砂压裂技术的理论依据。端部脱砂压裂技术端部脱砂压裂技术要点：端部脱砂压裂技术净压力的升高将迫使裂缝在宽度方向进一步扩展，端部脱砂压裂造成的缝宽可以将常规几个毫米的支撑缝宽增至十到二十甚至更大，使裂缝中的面积浓度比常规提高３～４倍以上，因此，与常规相比，必须将地面砂比提高３倍以上。端部脱砂压裂技术使净压力有控制地升高而增加缝宽，在端部脱砂产生支撑剂桥塞的条件下继续泵注高砂比的混砂液，这时支撑剂由裂缝端部向井筒方向回填至缝口，形成超高导流能力的裂缝。端部脱砂压裂技术净压力的升高将迫使裂缝在宽度方向进一步扩展，第二章酸化序言碳酸盐岩油气田储量占总储量的一半以上，已经发现的高产井几乎均在碳酸盐岩地层。国内碳酸盐岩储层分布：四川、华北、胜利、辽河、新疆、长庆、滇黔贵酸化特点：规模小、施工方便第二章酸化序言酸处理工艺类型储层类型作用酸洗砂岩、碳酸盐岩去除结垢、疏通孔眼基质酸化砂岩、碳酸盐岩解除近井堵塞、恢复和提高地层渗透率酸压砂岩、碳酸盐岩解除近井堵塞、沟通远井裂缝、增大流通面积酸处理工艺类型储层类型第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理主要矿物成分：方解石CaCO3>50%石灰岩类白云石CaMg(CO3)2>50％白云岩类油气层分类：孔隙性碳酸盐岩油气层孔隙－裂缝性碳酸盐岩油气层裂缝性碳酸盐岩油气层第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理主要矿物成分：一、酸－岩化学反响及生成物状态常用的酸：盐酸〔HCL〕，甲酸〔HCOOH〕乙酸〔CH3COOH〕，氯醋酸〔CH3CLCOOH〕氢氟酸〔HF〕，土酸〔HF＋HCL〕盐酸与碳酸盐岩的化学反响2HCL+CaCO3=CaCL2+H2O+CO24HCL+CaMg(CO3)2=CaCL2+MgCL2+2H2O+2CO2一、酸－岩化学反响及生成物状态常用的酸：盐酸〔HCL〕一、酸－岩化学反响及生成物状态反响生成物的状态CaCL2的状态：一般呈溶液状态HCL溶液最大浓度28％地层温度>30C，CaCL2>52%CO2的状态:局部溶解，局部小气泡反响生成物对渗流的影响:CaCL2粘度高:一、酸－岩化学反响及生成物状态反响生成物的状态一、酸－岩化学反响及生成物状态A.携带脱落微粒能力强，防止堵塞，有利B.流动阻力大，对渗流不利CO2的影响:应从相渗透率和相饱和度的关系上具体分析，一般有助于酸液反排。乳状液的生成对地层渗流不利此外，AL2O3，Fe2O3，FeS等杂质与盐酸反响生成AlCL3，FeCL3等，当PH值上升到一定值时，将生成Fe(OH)3，Al(OH)3沉淀一、酸－岩化学反响及生成物状态A.携带脱落微粒能力强，防止一、酸－岩化学反响及生成物状态增产机理：解除近井堵塞、恢复和提高地层渗透率〔酸化、酸压〕改善近井地层渗流通道，流通较远地带的缝、孔、洞〔酸压〕一、酸－岩化学反响及生成物状态增产机理：二、酸－岩化学反响速度酸处理的目的：解除近井附近的污染得到足够深度的溶蚀范围酸岩复相反响分析酸岩复相反响速度表达式影响酸岩复相反响的因素二、酸－岩化学反响速度酸处理的目的：酸岩复相反响分析酸岩复相反响酸岩复相反响是在高温、高压条件下进展的，反响在液相〔酸液〕与固相〔岩石〕的界面上发生，为一复相反响。由化学动力学理论可知：均相反响速度主要受温度、浓度液相，而复相那么较复杂。复相反响特点：反响只在接触面上进展酸岩复相反响分析酸岩复相反响酸岩复相反响分析酸岩复相反响过程酸液岩面扩散边界层H＋Ca2+Mg2+CO2反响生成物离开岩石外表，向酸液扩散H＋与岩石发生反响〔外表反响〕H＋向岩石外表〔相界面〕传递酸岩复相反响分析酸岩复相反响过程酸液岩面扩散边界层H＋Ca酸岩复相反响分析反响中，离子扩散、传递过程包括两种形式：扩散：离子在浓度差的作用下产生的移动对流：自然对流：由于密度差引起的离子移动强迫对流：在外力作用下的离子移动酸岩复相反响分析反响中，离子扩散、传递过程包括两种形式：酸岩复相反响分析酸岩复相反响归纳为两个过程：传递过程反响过程对应两个速度传质速度：H＋通过边界层到达岩石外表的速度外表反响速度：酸岩复相反响分析酸岩复相反响归纳为两个过程：酸岩复相反响分析试验说明：灰岩：盐酸与岩石反响速度很快，系统反响速度受H＋传质控制白云岩：低温〔<50C〕外表反响速度很慢，系统反响速度受外表反响控制高温〔>50C〕外表反响速度大大加快，系统反响速度受H＋传质控制酸岩复相反响分析试验说明：酸岩复相反响速度表达式酸岩反响速度与以下因素有关：酸岩系统的面容比垂直与岩面的酸浓度梯度H＋的传质速度酸岩复相反响速度表达式酸岩反响速度与以下因素有关：影响酸岩复相反响的因素面容比面容比越大，反响速度越快酸液的流速层流，影响小紊流，影响大，强迫对流使H＋的传质速度增大，但反响速度增加倍数小于流速增加，有助于增加有效作用距离影响酸岩复相反响的因素面容比影响酸岩复相反响的因素酸液类型18C，0.1当量，离解度HCL为29％醋酸为1.3％影响酸岩复相反响的因素酸液类型18C，0.1当量，离解度影响酸岩复相反响的因素酸浓度在24％～25％之前，HCL浓度增加，反响速度增加；之后，浓度增加，反响速度反而下降初始浓度越高，余酸的反响速度越慢HCLH＋＋CL＋现场倾向采用高浓度酸液影响酸岩复相反响的因素酸浓度影响酸岩复相反响的因素其它温度压力岩石化学组分物化性质酸液粘度影响酸岩复相反响的因素其它延缓酸岩反响速度的途径压宽缝用高浓度酸液采用弱酸稠化酸液井底降温提高注酸排量延缓酸岩反响速度的途径压宽缝三、酸岩复相反响

的有效作用距离概念：酸液有效作用距离酸岩反响室内试验方法简介静态试验动态试验流动模拟试验动力模拟试验三、酸岩复相反响

的有效作用距离概念：三、酸岩复相反响

的有效作用距离裂缝中酸浓度的分布规律思路：数模酸浓度分布规律物模H＋传质系数DH＋得到：酸液有效作用距离Lef酸液在裂缝中流动反响的偏微分方程三、酸岩复相反响

的有效作用距离裂缝中酸浓度的分布规律三、酸岩复相反响

的有效作用距离酸浓度分布规律及计算图的应用自学15分钟三、酸岩复相反响

的有效作用距离酸浓度分布规律及计算图的应

四、前置液酸压的计算方法酸压前置液酸压作用机理宽缝前置液预先冷却地层指进现象降低了滤失减缓了反响速度四、前置液酸压的计算方法酸压

四、前置液酸压的计算方法裂缝几何尺寸缝中酸液温度井筒裂缝酸液有效作用距离酸压后裂缝导流能力的计算增产倍比的计算四、前置液酸压的计算方法裂缝几何尺寸第二节酸液及添加剂性能要求酸类型酸液添加剂第二节酸液及添加剂性能要求性能要求酸液溶蚀能力强，生成物溶于残酸与地层流体配伍性好参加添加剂后化学、物理性质稳定在施工条件下，对设备及管线的腐蚀程度低于规定标准运输、施工方便平安货源广，价格廉价性能要求酸液性能要求添加剂处理效果好对储层污染小货源广、价格低使用方便、平安性能要求添加剂酸类型盐酸甲酸、乙酸多组分酸化学缓速酸乳化酸稠化酸、胶化酸泡沫酸酸类型盐酸盐酸无机酸酸化用，工业盐酸由电解法制得，本无色，但由于常含FeCl3及其它杂质略带黄色工业浓度31％特点：本钱低，溶蚀能力强盐酸无机酸盐酸缺点：反响速度快腐蚀严重，带如Fe3+如形成沉淀将污染地层H2S含量高的井，产生脆性断裂浓度增加，粘度增加温度增加，粘度降低盐酸缺点：甲酸、乙酸有机酸：甲酸(HCOOH),乙酸(CH3COOH)工业浓度:甲酸90%，乙酸98.5%特点：弱酸，电离度小与同浓度盐酸相比，反响速度低几倍到十几倍，作用距离大甲酸、乙酸有机酸：甲酸(HCOOH),乙酸(CH3COOH)甲酸、乙酸对钢铁腐蚀小用于高温、深井缺点：单位溶蚀能力本钱比盐酸高得多，乙酸比甲酸更贵酸压时均匀溶蚀壁面能力低，形成的导流能力低甲酸、乙酸对钢铁腐蚀小多组分酸盐酸＋有机酸特点：盐酸溶解近井地带，有机酸溶解远井地带优点：酸液有效作用距离大缺点：本钱高多组分酸盐酸＋有机酸化学缓速酸组成：酸液＋亲油性外表活性剂用途：酸压缓速机理：活性剂在岩石外表吸附，形成油溶性活性剂吸附层，造成一种物理屏障，阻碍H＋向岩石外表传递，延缓酸岩反响速度化学缓速酸组成：酸液＋亲油性外表活性剂乳化酸组成：酸＋油＋乳化剂＋其它添加剂一般：油外相，酸内相用途：酸化、酸压缓速机理：乳化酸进入地层后，被油膜包裹的酸液不能马上与岩石接触、发生反响，只有进入地层一段距离后，因温度升高或挤压而破乳，酸才能与岩石反响，延缓了反响速度乳化酸组成：酸＋油＋乳化剂＋其它添加剂乳化酸要求：地面稳定，地下不稳定优点：反响速度低粘度高，动态缝宽大有效作用距离长腐蚀小乳化酸要求：乳化酸缺点：摩阻大，排量受限稳定性较差不易完全破乳，不利反排内、外相用量不易确定乳化酸缺点：稠化酸、胶化酸组成：稠化酸：酸液＋稠化剂胶化酸：酸液＋稠化剂＋交链剂缓速机理：粘度增加，降低了H＋的传质速度，酸液中的高分子物质对H＋具有束缚作用，限制了H＋的活动，减缓了酸岩反响速度稠化酸、胶化酸组成：稠化酸、胶化酸优点：缓速效果好，酸液有效作用距离大粘度高，滤失小摩阻低携带不溶颗粒能力强缺点：本钱高高温下不稳定残酸不易反排稠化酸、胶化酸优点：泡沫酸组成：酸液＋气体＋起泡剂＋稳定剂用途：酸压缓速机理：由于小气泡减少了酸与岩石的接触面积，限制了酸液中H＋的传递，延缓了酸岩反响速度泡沫酸组成：酸液＋气体＋起泡剂＋稳定剂泡沫酸优点：液体含量低，对储层污染小粘度高，动态裂缝宽滤失小反响速度低，作用距离大易反排，悬浮能力强，可带出固体不溶物适合低压、低渗、水敏性地层泡沫酸优点：泡沫酸缺点：本钱高地层压力高、深井受限制天然裂缝发育地层滤失量大设备要求高泡沫酸缺点：酸液添加剂缓蚀剂稳定剂外表活性剂降滤剂其它酸液添加剂缓蚀剂缓蚀剂最主要添加剂，费用占总费用比例大缓蚀方法：缓蚀酸液缓蚀工艺缓蚀剂缓蚀剂最主要添加剂，费用占总费用比例大缓蚀剂缓蚀剂作用原理物理吸附化学吸附缓蚀剂种类无机缓蚀剂：砷化物有机缓蚀剂：甲醛、丁炔二醇复合缓蚀剂缓蚀剂缓蚀剂作用原理稳定剂防止铁离子沉淀铁离子来源：腐蚀金属铁，溶解铁锈储层中的铁氧化物铁离子沉淀取决于PH值PH：3.5~5.5，Fe3+沉淀PH：>6.84，Fe2+沉淀稳定剂防止铁离子沉淀稳定剂施工中，残酸PH<6.84，Fe2+不沉淀，加稳定剂防止Fe3+沉淀种类：醋酸柠檬酸EDTANTACT1－7稳定剂施工中，残酸PH<6.84，Fe2+不沉淀，加稳定剂防外表活性剂作用：降低油水界面张力，改变润湿性，降低挤注压力，加速反排〔助排剂〕防止油水乳化〔破乳剂〕缓速剂〔用于缓速酸〕悬浮剂外表活性剂作用：外表活性剂种类：阳离子型阴离子型非离子型外表活性剂种类：降滤剂种类：固体型100目砂、硅粉油溶性树脂胶质型矿物油天然/合成聚合物降滤剂种类：其它增稠剂防膨剂暂堵剂其它增稠剂第三节酸处理工艺选井选层酸处理方式基质酸化酸压酸处理井的排液第三节酸处理工艺选井选层第三节酸处理工艺放喷抽汲气举CO2和N2助排第三节酸处理工艺放喷第四节砂岩油气藏的土酸处理砂岩地层土酸处理原理土酸处理工艺第四节砂岩油气藏的土酸处理砂岩地层土酸处理原理砂岩地层土酸处理原理HF与硅酸盐类以及碳酸盐类反响2HF+CaCO3=CaF2+CO2+H2O16HF+CaAl2Si2O3=CaF2+2AlF4+2SiF4+8H2OHCL控制PH值6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O与地层水中离子反响，易生成沉淀砂岩地层土酸处理原理HF与硅酸盐类以及碳酸盐类反响砂岩地层土酸处理原理HF与砂岩中各种成分的反响速度碳酸盐硅酸盐〔粘土〕石英HCL作用溶蚀碳酸盐维持PH值防止HF与地层水接触砂岩地层土酸处理原理HF与砂岩中各种成分的反响速度土酸处理工艺土酸10～15％HCL＋3～8％HF逆土酸6％HF＋3％HCL土酸用量和HF浓度合理HF价格昂贵防止破坏砂岩构造土酸处理工艺土酸土酸处理工艺HCL预处理溶蚀碳酸钙，防止CaF2沉淀，发挥HF对泥质的溶蚀作用HCL把地层水顶替走，防止HF与地层水接触，生成沉淀土酸处理工艺HCL预处理225THANKS225THANKS《酸化压裂基础知识》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《酸化压裂基础知识》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使227油气井产量低的主要原因近井地带受伤害，导致渗透率严重下降油气层渗透性差地层压力低，油气层剩余能量缺乏地层原油粘度高2油气井产量低的主要原因228油气井增产途径提高或恢复地层渗透率保持压力增加地层能量降低井底回压降低原油粘度3油气井增产途径常用增产方法水力压裂HydraulicFracturing酸化Acidizing常用增产方法酸化Acidizing常规酸化MatrixAcidizing〔基质酸化、解堵酸化〕压裂酸化AcidFracturing〔简称酸压〕前置液酸压普通酸压或一般酸压酸洗AcidWash酸化Acidizing常规酸化MatrixAcidi水力压裂

HydraulicFracturing常规水力压裂ConventionalHydraulicFracturing巨型水力压裂MHF---MassiveHydraulicFracturing水力压裂

HydraulicFracturing各类储层中增产方法的使用砂岩储层SandstoneFormation水力压裂、基质酸化碳酸盐岩储层水力压裂、基质酸化、酸压特低渗储层MHF特低渗坚硬储层高能气体压裂各类储层中增产方法的使用砂岩储层SandstoneFor水力压裂概念水力压裂就是利用地面压裂车组将一定粘度的液体以足够高的压力和足够大的排量沿井筒注入井中。由于注入速度远远大于油气层的吸收速度，所以多余的液体在井底憋起高压，当压力超过岩石抗张强度后，油气层就会开场破裂形成裂缝。当裂缝延伸一段时间后，继续注入携带有支撑剂的混砂液扩展延伸裂缝，并使之充填支撑剂。施工完成后,由于支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合或至少不完全闭合，因此即可在油气层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂裂缝。此裂缝具有很高的渗滤能力，并且扩大了油气水的渗滤面积，故油气可畅流入井，注入水可沿裂缝顺利进入地层，从而到达增产增注的目的。水力压裂概念水力压裂就是利用地面压(一)压裂液组成前置液携砂液顶替液(一)压裂液组成前置液前置液作用造缝降温减少携砂液滤失防砂卡要求一定粘度足够用量前置液作用携砂液作用将支撑剂代入裂缝继续扩张裂缝冷却地层要求粘度高携砂能力强携砂液作用顶替液作用中间顶替液尾注顶替液要