油水井增产增注技术第二章

一、施工过程二、施工曲线三、压裂设备第2章水力压裂施工与设备

第2章水力压裂施工与设备第2章水力压裂施工及设备压裂施工一般包括以下工序：循环--》试压--》试挤--》压裂--》加砂--》替挤--》扩散压力--》活动管柱--》压后作业。特殊情况可进行酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。一、施工过程（一）压裂施工过程1、循环：目的是检查压裂车组设备性能，保证地面流程管线畅通。循环时单车排量不低于1m3/min，时间不少于30s。逐台启动压裂车，用清水循环地面管线，清洗管线，关井口。2、试压：平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面管线进行承压性能试验，压力为预测泵压的1.2-1.5倍，稳压5min，不刺不漏压力不降为合格。3、试挤：打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层，压力由低到高直到稳定。目的是检查井下管柱和工具情况，检查压裂层位的吸液能力。一、施工过程

（一）压裂施工过程4、压裂：试挤正常后，逐台启动压裂车，以高压大排量持续挤入前置液，使裂缝形成并扩展延伸。油层破裂的瞬间破裂压力与地层深度的比值，称为压裂破裂梯度，反映油层破裂的难易程度。当泵工作压力达到管柱最高承压能力还不能压开欲压裂层位时，应停泵卸压，分析原因，制定措施。5、加砂：油层裂缝形成后，泵压和排量稳定后便可加砂。要分段控制好混砂比，要逐渐提高且均匀加砂，保证压力、排量平稳，中途不能停泵。6、替挤：加砂完成后，打开混砂车的旁通替挤流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中，要严格执行设计，严禁超量替挤。一、施工过程

（一）压裂施工过程7、关井扩散压力：压裂施工结束后，关闭所有进出口阀门，等待压裂液破胶滤失及裂缝闭合，防止出砂（支撑剂随高粘度压裂液返出裂缝），造成裂缝口铺砂浓度过低。关井时间不小于压裂液破胶时间，压裂液破胶后用小喷嘴放喷，促进裂缝闭合。8、活动管柱：负荷应不超过管柱悬重的200KN，上提速度控制在0.5m/min，活动行程不小于5m。要达到管柱提放自如，拉力表悬重正常。9．压后作业：按压裂设计要求探砂面，起压裂管柱，完井，投产。

一、施工过程

（二）压裂施工质量要求

1、压裂管柱质量要求（1）压裂管线应用N80以上钢级油管或短接连接，严禁应用玻璃油管、涂料油管、和软管线连接。（2）高压管汇初端到井口距离在40-600m，连接方向为进液管指向井口的方向；压裂管柱无水利锚，应在井口套管头、压裂装置用19mm钢丝绳固定。（3）压裂管柱喷砂器与下封隔器直接连接，最下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m，压裂管柱底端距井内砂面或人工井底的距离不小于10m。

一、施工过程

（二）压裂施工质量要求

1、压裂管柱质量要求（4）K344-113压裂管柱最多允许使用4级封隔器，上提一次；Y344-114压裂管柱最多允许使用2级封隔器，上提2次。（5）严禁用压裂管柱进行替喷、冲砂、压井、打捞作业。一、施工过程

（二）压裂施工质量要求2、压前作业质量要求（1）探砂面：一律采用光油管硬探，砂面深度以指重表悬重下降二格，拉力表下降0.5吨，连探三次数据一致为准，其管柱深度为砂面深度。（2）冲砂：冲砂管柱丝扣要上紧，做到不刺不漏，冲砂管以砂面以上2米左右进行冲砂，液量充足，排量不低于20方/时。连续三次测得出口含砂量小于0.2%为合格。（3）压井：压裂施工严禁压井，如确需压井作业，必须履行审批手续。（4）替喷：深度必须距人工井底1-2m；替喷要彻底，水量充足（一般为井筒容积2.5倍），排量20方/小时，出口比重1.01为合格；出水中准接软管线，不准接90度弯头。一、施工过程

（二）压裂施工质量要求2、压前作业质量要求（5）刮蜡：a、刮蜡用小于套管内径6mm刮蜡器进行刮蜡，如下不去可根据实际情况缩小刮蜡器外径。b、泵挂深度小于800m，则刮蜡深度至800m，泵挂深度大于800m，则刮蜡至设计泵挂深度。c、刮蜡后，替入井筒容积的1.2-1.5倍热水进行循环，洗出井内死油、死蜡，如压井刮蜡，则用同比重泥浆进行循环。一、施工过程

（二）压裂施工质量要求3、压裂施工过程质量要求（1）压裂前后要探砂面，底界距砂面或井底距离大于15m。（2）循环时单车泵排量不低于1m3/min，时间大于30s，排静残液、余砂。（3）加砂过程要保持连续性，不抽空，加砂均匀严禁中途停泵；（4）加砂施工要注意观察套压表，压力上升超过8mpa应停止施工，打开套管放空，再观察压力变化，如在6mpa以下套压能稳住，可继续加砂施工。（5）投钢赇打喷砂器滑套时，投入钢球规格与喷砂器滑套对应，排量控制在0.4-0.6

m3/min。一、施工过程

2、施工曲线地面压力变化曲线PF—地层破裂压力PE—裂缝延伸压力PS

—地层压力2.

施工曲线压裂中压力损失2.

施工曲线2.

施工曲线各压力相对大小示例2.

施工曲线（一）地面压裂设备（二）压裂车组（三）井下压裂工具和压裂管柱3.压裂设备和压裂管柱

3.

压裂设备和压裂管柱

1000方压裂液（一）地面压裂设备1、压裂专用井口压裂井口一般可分为两类：（1）用采油树压裂，按采油树型号分为250、350、600、700、1050型。250型工作压力25Mpa，用于浅井，其他分别用于中深井、深井和超深井。气井压裂主要采用这类井口，可防止压后产气量大，可以直接关闭井口阀们，用压裂管柱生产。（2）采用大弯管、投球器、井口球阀和井口控制器的专用压裂井口，大弯管、投球器、井口球阀工作压力70Mpa，最大过砂150m3。3.

压裂设备和压裂管柱

工作压力：70MPa通径：50/60mm重量：207kg

连接扣型：Tr53/8×3.5扣/吋接压裂管线27/8UP

TBG接油管挂27/8TBG按放空管压盘尺寸可与250型采油井口大四通配套该井口既耐高压又特别轻便，重量只有207kg，搬运不需要要吊车；该井口可与现场使用的250型采油井口配套，安装特别方便，劳动强度小。

简单压裂井口

简单压裂井口

压裂井口保护器

用于保护采油井口在压

裂施工过程中不受高压和支撑剂的磨损。•

工作压力：100MPa通径：60mm重量：80kg连接方式：上接头为

Tr53/8×3.5扣/吋可与压裂地面管线配接。压裂投球器工作压力(MPa)100投球数量(个)200封堵球直径(mm)18-22工作方式手动/电动投球速度(个/s)2-4(可调)投球原理图（一）地面压裂设备

2、压裂地面管汇•常用的有压裂管汇车和专用的地面管汇。专用的地面管汇有8个连接头，压裂车可任选一个连接。•高压管汇外径ф76mm，内径ф60mm最高压力100Mpa。•投球器有两种：一种是分层压裂时，压裂管柱中投钢球的投球器；一种是选择性压裂或封堵炮眼投堵球用的投球器。3.压裂设备和压裂管柱

（二）压裂车组压裂车组主要包括压裂车、混砂车、仪表车和管汇车。1、压裂车是压裂的主要动力设备，其作用是产生高压，大排量的向地层注入压裂液，压开地层，并将支撑剂注入裂缝。主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵四部分组成。压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。3.压裂设备和压裂管柱

压裂车

混砂车：作用是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合，并将混好的携砂液供给压裂车压入井内。目前混砂车有双筒机械混砂车、风吸式混砂车和仿美新型混砂车。主要由供液、输砂、传动三个系统组成。

3.压裂设备和压裂管柱

混砂车

CHFBT100型混砂车参数：•最大排量 15.9m3/min•最大输砂能力 10909kg/min•添加剂输入系统 3个液体 2个固体•额定排出压力 0.57MPa•吸入管口径 305mm•吸入接头数 12个•排出管口径 305mm•排出接头数 12个3.压裂设备和压裂管柱

3.仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。仪表车是用于施工中记录各种参数，控制其他压裂设备的中枢系统，又称压裂指挥车。仪表车性能：–

数据采集和监测控制统–压裂优化设计（如FracproPT）软件–压裂泵车自动遥控系统–混砂车自动遥控系统

3.压裂设备和压裂管柱

仪表车

4．管汇车：是配合压裂机组作业的一种辅助设备。整机分为底盘车、高压管汇、低压管汇、备用高压管汇、随车吊五个部分。该车车台本身不配动力系统，随车液压吊的液压油泵的动力是通过取力机构从底盘车取力的。

3.压裂设备和压裂管柱

管汇车

管汇

5．其他设备：包括液罐车、运砂车、平衡车、液罐、砂罐。平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。

3.压裂设备和压裂管柱

运 砂 车

运砂量：8、10、12、14m3砂斗采用液压缸升降，可手动或自动

连续油管车

液氮泵车

配液速度2-3m3/min，供液速度4-5m3/min，粉料罐容积5m3，添加剂液箱容积1.5

m3×2。

配液车

5．连续混配：减少压裂液浪费，简化配液工序，保证压裂液质量，节省压裂液运输费用。注意：压裂不能停泵，不能空抽。

3.压裂设备和压裂管柱

压裂液连续混配

可提供5000kg/min、总量100m3的输砂能力。

连续输砂

（三）井下压裂工具和压裂管柱1、压裂工具压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚、安全接头等组成。（1）压裂封隔器压裂封隔器主要起封隔油层的目的，保障压裂细分改造的要求，可分为扩张式和压缩式两类

3.

压裂设备和压裂管柱

压裂封隔器性能表MMKK用途工作压力MPa温度℃外径mm长度mmK344-114常规低温浅井压裂5070114870K344-114导压封隔器大砂量、高砂比压裂50901141470K344-114可洗井用于斜直井分层压裂50701141066Y344-114用于中深井压裂701201141255Y344-114可洗井常规井高砂比压裂50701141255Y443-114高温、深井压裂80150114-

3.

压裂设备和压裂管柱

（2）喷砂器喷砂器的作用一是节流，造成套管内外压差，保证封隔器密封，二是通往地层的通道口，三是避免压裂砂直接冲击套管内壁造成伤害。（3）压裂油管压裂油管应使用专用油管，抗压强度满足设计要求。低压浅井可用钢级J55的ф62mm油管，呈压55Mpa；中深井和深井分别应用呈压70Mpa、钢级N80和呈压90Mpa、钢级P105的外加厚油管。3.

压裂设备和压裂管柱

2、压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成。目前井下管柱分为：笼统压裂管柱（油管+水力锚+封隔器+喷嘴）和分层压裂管柱。

1．压裂油管（专用油管21/2″加厚、3“）2．封隔器（K344型、Y442等）3．喷砂器（带滑套、不带滑套）：节流作用，造成压裂管柱内外压差，保证封隔器座封；二是压裂液通往地层的通道口。3.

压裂设备和压裂管柱

3、压裂管柱功能区分（1）滑套式分层压裂管柱该管柱可广泛应用于普通压裂、多裂缝压裂、选择性压裂、限流压裂、重复限流压裂。投球打套子一次可压裂三层，上提可压裂四层。见图1。按照管柱承压可分为40Mpa、55Mpa管柱。40Mpa常用于普通压裂、多裂缝压裂、选择性压裂等老井压裂，破裂压力低、排量在2.4m3/min左右；55Mpa管柱用于破裂压力高、排量要求3.8m3/min左右的新井限流法压裂。3.

压裂设备和压裂管柱

（2）平衡压裂管柱适用于三次加密井压裂，其油层性质差、纵向上分散，隔层薄，可以避免压裂压窜。隔层上下的层段都射孔，施工时液体通过平衡器出液口和喷砂器出液口同时进入平衡层和压裂层，打完前置液后投球打下平衡器滤砂滑套，使平衡器出液口出液不出砂。由于压前在需要保护的隔层上下建立起一定的平衡压力，在压裂层形成裂缝、加砂过程中，平衡层仍进液不进砂，从而减小了需要保护的隔层上下压差，使得在压裂过程中需要保护的隔层得到有效的保护，压后平衡层裂缝自然闭合。3.

压裂设备和压裂管柱

3.

压裂设备和压裂管柱

3.

压裂设备和压裂管柱

压裂时将可取式桥塞释放于预设压裂层段的下面，上提管柱至待压层段上面，此时卡距内没有油管连接，能够将多个分散的薄差油层封隔在一个压裂层段中进行改造，降低了压裂成本，提高了薄差油层的开发价值。由于具有反洗井功能，可满足施工中控制替挤量和高砂比的要求。3.压裂设备和压裂管柱

4、压裂管柱类型区分（1）笼统压裂管柱：即：油管+水力锚+封隔器+喷嘴；（2）分层压裂管柱：在组配管柱时，要考虑油管因各种因素造成的长度变化，否则卡不准层位。3.压裂设备和压裂管柱4、压裂管柱类型区分（2）分层压裂管柱：1.双封卡单层：压裂后可以用上提管柱方法压裂其它卡距相同的层段。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力锚+封隔器+喷砂器+封隔器+丝堵；2.三封卡双层：不动管柱压裂两层。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力锚+封隔器+喷砂器（带滑套）+封隔器+喷砂器（不带滑套）+封隔器+丝堵；3.四封卡三层：不动管柱压裂三层。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力锚+封隔器+喷砂器（甲带滑套）+封隔器+喷砂器（乙带滑套）+封隔器+喷砂器（丙不带滑套）+封隔器+丝堵。3.压裂设备和压裂管柱

（四）常见压裂车组（1）W1500型压裂车组：由三缸单作用柱塞泵压裂车、混砂车、仪表车和管汇车组成，整套车组共有10台车：6台压裂泵车、2台混砂车、1台仪表车、1台管汇车。3.

压裂设备和压裂管柱

2）哈里伯顿HQ—2000型压裂车组：

由六台HQ—2000型五缸泵压裂车、二台CHFBT100型混砂车、一台T—300型仪表车和一台管汇车组成液力端额定压力(MPa