高速通道压裂新技术
压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展
238石油资源的开采需要压裂工艺技术的支持。
近几年，我国科技发展水平明显提高，国内相关人士针对于压裂工艺技术的研究从未停止，在原有压裂工艺技术的基础上研究出了多种新型压裂工艺，不仅提高了油田的生产效率以及生产质量，还推动了油田开采及生产行业的发展，提高了油田企业的经济效益。
1 压裂工艺技术应用要点油田的生产过程存在诸多风险，为保证生产的安全性以及提高油田的生产效率，压裂工艺技术以及新型压裂工艺的应用必不可少，技术人员若想充分发挥技术及工艺作用，需要掌握一定的应用要点。
需要在应用压裂工艺技术之前做好风险分析工作，重在考察与分析相关技术人员的技术操作能力以及实战水平等[1]。
除此之外，压裂工艺技术的应用易受环境因素的影响。
常规情况下，油田生产环境的复杂性可能会增加裂缝中应力的抑制难度，如若生产过程中出现技术操作违规行为，则容易导致管线泄漏，引发安全事故。
2 国内压裂工艺技术发展现状2.1 普通压裂技术普通压裂技术就是通过不压井以及不放喷井口装置的方式，可以将压裂管柱及其相关配套器具下入至井内预定位置，以此完成不放喷操作。
当第一层压完时，技术人员可以将不同直径的钢球通过井口球阀或者是投球器等投入油井中，随后使用滑套将喷砂器内部的水眼堵死，便于后期的压裂操作[2]。
待最后一层替挤完成后，活动管柱并放置堵塞器，以此完成油管的起出操作。
该技术适用的地质条件：其地质剖面需要具有一定厚度的泥岩隔层，且高压下无层间窜通问题。
该技术的应用优点如下：其一，可以完整不压井或不放喷操作，能够有效避免油层污染的同时，可以提高压裂的增产效率；其二，可以在不移动管柱的情况下，实现连续压多层的目标，既有助于减少作业量，又有助于施工效率的提高，且可以有效降低压裂施工的成本投入；其三，普通压裂技术可以与其他压裂技术配套使用，且能够适应不同含水期的挖潜改造要求。
与此同时，该技术应用工艺操作简单，成功率较高的同时，经济效益也高。
2.2 多裂缝压裂技术多裂缝压裂技术就是在压裂层段内部，需要优先压开吸液能力较大的层，随后使用高强度暂堵剂将先压开层的炮眼堵住，等待泵压上升，在泵压上升后再压开第二层，随后依次是三层等，以此可以形成多个裂缝，有助于高层段导流能力的提升。
不下封隔器的多层压裂增产新技术
有时需要结合使用砂堵和／或高黏凝胶小段塞。
还会遇到这样一些地层，用水力喷射孔眼（而
不用传统的对孔弹）不能消除油藏中破裂压力大于
裂缝扩展压力的需要。在一次ＨＪＦ应用中， １００００ｆｔ（ＴＶＤ）的水平井中此压力差大于
辅助压裂（ＨＪＦ）方法。 ＨＪＦ将水力喷射射孔和压裂引爆相结合，然 后进行压裂处理，通常是将压裂液通过油管柱泵
２０
国外油田工程第２２卷第ｌＯ期（２００６．１０）
势，因为井底钻具结合（ＢＨＡ）的实际局限性远 远称不一｝：是限制因素。 （１）处理量 在使用ＢＨＡ时主要的问题之一是喷嘴的使用 寿命。在该设备开发初期，仅大约２５０００～３００００ １ｂ的支撑剂通过喷嘴喷射之后即发生过几次喷嘴 故障。随着工程设计的不断改进。现在的预期寿命 是每个喷嘴可处理５００００～６００００ ｌｂ支撑剂。然 而．由于多数的应用或者用于很大的层数，或者用 于多级压裂，有时甚至用于两者兼具的情形下，所 以寿命仍然是一个限制因素。实践中，合理的 ＢＨＡ通常使用４～９个喷嘴（油管速率约为９～ ２２ｂｂｌ／ｍｉｎ）。在常规的（油管传输）ＨＪＡＦ处理过 程中，在泵送大约５０００００ ｌｂ的支撑剂之后甚至１ 个具有９个喷嘴的喷射工具都需要更换，并且由于 压裂速率低，当使用更少喷嘴的喷射工具时，处理 量就更低。当钻机和连续油管装置起下ＢＨＡ时， 这一因素就会延长非生产时间（ＮＰＴ）。在使用环 空通道ＨＪＡＦ方法时，因为仅仅１ ｌｂ／ｇａｌ的射孔泥 浆是通过ＢＨＡ泵入的，并且只是在处理过程中的 喷流阶段，所以喷嘴被腐蚀的情形大大减轻。大多 数情况下，利用环空法延长工具寿命能将起下钻非 生产时间减少５０％～１００％。 （２）支撑剂的粒径和浓度 大粒径、高浓度支撑剂的使用使人们越来越担 心压裂处理过程中孔眼会形成颗粒桥堵。Ｇｒｕｅｓ— ｂｅｃｋ和Ｃｏｌｌｉｎｓ发表的研究成果给出了颗粒和孑Ｌ眼 之问的最大直径比，以避免发生支撑剂堵塞现象。 水力喷射射孔产生的大孔眼可使极高浓度的泥浆通 过，发生堵塞的风险极小。然而，ＨＪＦ也使ＢＨＡ 喷嘴招致一些桥堵风险，浓缩的泥浆必须通过直径 为％ｓ或场ｉｎ的喷嘴。环空处理方法可消除这种 风险。 一个更加棘手但可能更关键的问题是浓度比， 在水力喷射压裂油管输送过程中必须保持一定的浓 度比。通常，扩展裂缝需要更高的泵速，它比单独 用ＨＪＦ作业管柱所需的泵逮高。正是因为这些局 限性，很多水平井都不使用ＨＪＦ方法。 在尝试使用ＨＪＦ方法过程中，当管速不够时， 多余液体（超过井简泄漏的量）能够与油管泥浆一 同被抽出环空。由于环空的速度相对较低，人们担 心支撑剂在水平井筒中的运输和裸眼井的泄漏会造
试论压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展
试论压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展压裂技术是提高油田产量的有效技术。
本文就压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展进行了简要的分析。
标签：分段压裂;新型压裂工艺;石油行业主要任务是提高油田的经济效益，促进自身的发展。
水平井和直井分压技术便是两种油气田开发过程的有效手段。
在这样的背景下，人们也应该关注新型压裂工艺。
一、國内外压力工艺技术现状（一）水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术是压裂技术的重要分支之一。
该技术具有其独特的优点，它可以在相对较短的时间内形成许多水力裂缝，同时还可以相对快速地排出液体，在这种情况下，对储层的损坏相对较小。
但是，该技术的主要难点是分段压裂工艺的方法和井下封堵工具的选择。
一般来说，分裂技术主要根据封堵方法的水平来分类，主要分为限压裂技术和水力喷射压裂技术等等[1]。
（二）直井多层分压技术1、封隔器分层压裂目前，使用相对广泛的压裂技术是封隔器分层压裂技术。
然而，该技术具有一些缺点，例如技术研发的成本相对较高，并且施工的程序相对繁琐。
通常，此技术可以根据封隔器之间的差距分为几类。
第一是单一封隔器分层压裂技术，主要应用于底层的储层，该技术还可广泛应用于不同的油气层，应特别注意深井的施工。
第二是双封隔器封层压裂技术，它与单一封隔器分层压裂技术不同，该技术的主要应用于已射孔的油气层[2]。
2、连续油管分层压裂技术该技术可以解决多层气藏分压问题。
在某种程度上，该技术能够扩大压裂施工的规模。
若要进行气改造的话，此技术的优势还是比较大的。
但是，由于所需设备比较复杂，技术实施受到了一定的限制，如果此技术在应用过程中存在问题，则对压裂的质量水平会产生严重的影响。
（三）重复压裂工艺技术在一般情况下，当产量相对较小的油气井经过压裂后，产能会下降，这种现象发生的主要原因是各种因素的存在使得裂缝的效果降低了。
因此，为了解决问题我们应该采用重复压裂技术，增加油气井的产量。
二、新型压裂工艺（一）致密油高渗吸压裂技术没有改造过的油储层在油气开采的时候广泛应用致密油高渗吸压裂技术。
压裂新技术
• 炸药浓度低于30%和45%的乳胶状炸药在强点火燃烧条件下
不能引燃。
• 炸药与足够多的油、水混合后，炸药的燃烧热不能使混合
物达到并维持炸药的点火温度，也不能引燃。
• 在炸药浓度低于或明显低于1.0%时，它已根本不会发生燃
烧爆炸，只可能在温度上升时发生缓慢热分解。
SINOPECSLOF
已得到广泛推广应用，目前常用油管传输和电缆 传输两种方式。
• 应用范围涉及试油评价、解堵增产、降压增注、
煤层气及地热开采等方面。
SINOPECSLOF
国内发展的几项技术
• 液体药压裂技术，1992年在吉林油田首次实验成功。 • 射孔-HEGF复合技术，在延长油矿首次实验成功，
效果好于单一高能气体压裂。源自恒稳推进速度（m/s）频率因子 106 s-1 频率因子 109 s-1 频率因子 1012 s-1
0.1 0.01 0.001
6.1 1.1 0.5
100 50 10.8
780.4 452.4 150
0.1 0.01 0.001
3105 3105 3109
3105 3105 3113
3105 3105 3118
SINOPECSLOF
建立一维可压缩流体力学方程
u u 0 t x x
u u p 2 t u x x
T q k x
u RC T , t x
T T cV u Qm RC T , t x q 2 u T T0 p x x
SINOPECSLOF
高能气体压裂工艺设计
• 高能气体压裂技术的关键是对压力—时间
高速通道压裂技术机理研究与应用
塞 ＋ 等－ ０
一
（ ６ ）
上式边界条件是 Ｉ Ｙ＝． ４ － ｗ ／ ２ ， 将上式 中的 Ｙ 作为积分变量 ， 对Ｙ 进行积分得 ：
蕞 塞 ［ １ 一 ］
（ ７ ）
对 上式 沿裂 缝 的横截 面进 行 积分 ， 可得 理想 二 维平行 板 流动 的体 积流 量 ：
； Ｈ为平行板横截面的高度 ， ｅ ｍ； Ｌ为泄压深度（ 即裂
缝深度 ） ， ｅ ａ； ｒ Ｗ为裂缝壁面宽度 ， ｃ ｍ ； 为液体粘度 ， ｍ Ｐ ａ ・ ｓ ； Ｐ为支撑剂充填层深层与浅层压差 ， Ｍ ｐ ａ 。
在理 想二 维光 滑平 行板 中稳定 层 流条件 下 ， 式（ ９ ） 可用来 估算 裂缝 通道 的产 能 ， 当泄压 深度 、 液体 粘 度
式中 ： 为 裂缝 通道 的导 流能 力 ，
・ ｅ ｍ。
式（ １ ２ ） 描述 了裂缝 宽度 与导 流 能 力 之 间 的关 系 ， 裂 缝 通 道 的 导 流 能力 主 要 由裂缝 通 道 的宽 度 决 定 。
例如 ： 在３ ４ ． ４ Ｍ Ｐ ａ 压力下 ， １ ２ ／ １ ８目的支撑剂充填层渗透率将近 １ ２ ０ ０ ｍ Ｄ ［ ６ ］ ， 与此相比， １ Ｉ ｎ ｉ ｎ 宽的裂缝的有 效渗透率可达 ８ ３ ３ ３ ３ ｍ Ｄ ， 导流能力为 ８ ３ ３ ３ ． ３
３ 裂缝通道 的渗透 率、 产 能及其导流能 力的理论计算
３ ． １ 理论 模型 的 建立
把流体在高速通道压裂所形成的网络通道 （ 粗糙裂 隙） 中的流动看作单裂 隙流动 ， 假设流体连续且其
涉及 到 的场 可微 ， 根 据质 量守 恒 与动量 守 恒定 律 ， 粘性不 可 压缩 牛顿 流体 的单 相流 动可 用如 下方 程描 述 ：
新型压裂技术的研究和应用
新型压裂技术的研究和应用第一章介绍近年来，随着全球需求的增加，石油天然气行业的需求也在增加。
为了满足这一需求，需要采取一些新技术。
其中最受关注的新技术之一是新型压裂技术。
本文将探讨新型压裂技术的研究和应用。
第二章压裂技术压裂技术也被称为水力压裂技术。
它是一种通过将液体注入到地下岩石中来刺激地下岩石中的天然气或石油流动的技术。
通常使用水和一些化学药品混合物作为液体。
这些药品旨在减少液体黏性并保持岩石孔隙中的水能够流动。
第三章压裂技术的发展压裂技术最初在1947年被发明。
在这个时间点之前，只有传统的岩石破坏技术和油井摇杆技术可用于开采油气资源。
然而，压裂技术很快被证明是一种更有效的技术，可以更容易地开采地下的油气资源。
随着时间的推移，压裂技术也在不断改进。
新的压裂技术在液体注入、混合物、泵的尺寸和压力方面有所不同。
这些新技术使压裂更有效，也更环保和更安全。
尽管传统压裂技术在近些年来广泛应用，并得到了改进，但是仍然存在一些问题。
下面是一些主要问题：（1）使用的化学药品可以导致对环境的污染（2）高压泵可能导致地震的发生（3）在压裂过程中建造新的水井会增加地下水污染的风险第五章新型压裂技术为了解决传统压裂技术的问题，一些新型压裂技术已被开发出来。
下面介绍一些新型压裂技术：（1）超临界流体压裂技术超临界流体压裂技术是一种新型的压裂技术。
它使用超临界流体代替传统的水和化学药品混合物。
这种技术不会对环境造成污染，并且可以减少压裂需要的水量。
此外，超临界流体压裂技术也更安全，不会导致地震的发生。
（2）微尺度裂缝压裂技术微尺度裂缝压裂技术是一种基于纳米技术的新型压裂技术。
它使用微米级别的裂纹来刺激地下岩石中的油气流动。
使用这种技术不会对环境造成负面影响，并且建造新的水井的需求也大大减少。
新型压裂技术已经在全球范围内得到了广泛应用。
下面介绍一些应用案例：（1）美国德州的巴尔布特气田巴尔布特气田位于德州北部。
在过去几年中，废水处理工厂开始使用超临界流体压裂技术来管理他们的固体废物。
高速通道压裂技术(毕业答辩)PPT课件
四、高速通道压裂技术的相关工艺
4、添加剂选择 可以在不同位置集合精密连续混炼机（PCM）和精密优化密度机
（POD）加入添加剂。 （1）这种技术是必须添加纤维，纤维起着重要的推动作用，因为 它提高了支撑剂传输性能，降低支撑剂分散的风险和显著地减小沉 降速度2聚合物注入 （2） 为了消除或减少裂缝内支撑剂脉冲的沉淀，流体粘度应足够 高，且在井底温度下泵注和裂缝闭合过程中不应小于100cp ，170 s-1。如果是较长的压裂时间，增加最小流体粘度到300 cp，170s-1 是有利的。
相对于树脂包覆的支撑剂，棒条形颗粒通过机械手段彼此约束， 而不是化学键。因此，充填层的稳定性与化学基础技术所限制的活 化时间与活化温度无关，在充填层内杆状颗粒的移动性受到限制增 加了孔隙度和稳定性。
四、高速通道压裂技术的相关工艺
（五）实施标准 1、选井与选层 这种技术并不适用于具有低杨氏模量(13789MPa〜17236MPa)
五、现场应用与适应性分析
（一 ）对X井实施通道压裂 X井钻于2002年底，由于较低的储层渗透率，其生产率很低。 为了判断该储层是否可以适应通道压裂技术的实施条件，对储层的 性能进行了评估如下： 储层的平均杨氏模量为2.9×105MPa，这在该技术的限制之内， 平均应力是42MPa也在限值内。 该杨氏模量和应力比为400，井底静态温度为111℃，井况没有偏 差。因此满足所有要求，并通过了标准的测试。
的弱地层或地层中具有较高的闭合应力（高于55MPa）的地层。 杨氏模量与应力比的比例必须超过400，在弱地层或存在高闭合
应力地层中，压裂井会围绕压实区域的支撑剂支柱倒塌，这将会对 裂缝导流能力产生负面影响。
由于独特的射孔方案是这项技术的关键部分之一，无穿孔井可以 看作候选或堵塞穿孔然后再进行压裂的方案。
高速通道压裂技术在长庆油田中的应用
高速通道压裂技术在长庆油田中的应用摘要：高速通道技术在裂缝中以纤维伴注、脉冲式加砂的作业模式，改变常规技术压裂后裂缝内支撑剂的铺置形态，形成因纤维固砂性能良好而产生一个个作用相当于桥墩的稳定砂团，并且通过脉冲式加砂模式形成砂团与砂团之间没有支撑剂的流动通道网络，从而形成具备卓越导流能力的流体高速通道，继而提高单井产量。
关键词：纤维伴注脉冲式加砂高速通道增产一、前言斯伦贝谢公司采用了一种称为“高速通道”压裂（HiWAY）的新工艺，在南美、中东等多个地区已应用超过6000 井次。
据统计，增产效果较常规压裂至少提高15%，且施工极少发生砂堵。
该技术与常规压裂的区别是改变缝内支撑剂的铺置形态，把常规均匀铺置变为非均匀的分散铺置。
支撑剂以“支柱”形式非均匀地铺置在压裂人工裂缝内，支柱与支柱之间形成畅通的“通道”众多“通道”相互连通形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的形态，极大地提高了油气渗流能力，所以被形象地称为“高速通道”压裂工艺。
此技术压裂施工采用大排量、高液量、纤维伴注、脉冲式加砂的作业模式，提高裂缝的导流能力，从而提高单井产量。
二、HiWAY技术简介1.HiWAY技术原理自水力压裂技术问世以来，常规的做法是用支撑剂完全填充水力裂缝，以建立连续的支撑剂充填层。
为了验证不连续支撑剂充填层可能带来的导流能力理论改善效果。
国外工程师采用API标准试验方法，把支撑剂置入裂缝模拟系统中，通过模拟系统施加相当于上覆压力的闭合应力，并测量了以不同流速泵入单相流体穿过充填层所需的力。
然后根据达西定律和纳维-斯托克斯方程计算支撑剂充填层的渗透率。
计算出的不连续充填层的渗透率和理论模型预测值一致，比连续充填层的渗透率高1.5-2.5个数量级。
例如裂缝中通道宽度为1mm（人工裂缝宽度3～5mm），其有效渗透率约为8.3×104μm2，而20/40目支撑剂形成的充填裂缝在27～35MPa 的闭合应力下，其渗透率为400～500μm2。
压裂的技术种类
压裂的技术种类压裂就是利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。
油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。
常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
1．滑套式分层压裂技术采用水力扩张式封隔器和滑套式喷砂器组成的压裂管柱，自下而上不动管柱施工，完成对1～3个层段的压裂。
适用于高、中、低渗油层。
2．选择性压裂技术压裂施工时利用暂堵剂对井段内渗透率高的层进行临时封堵后，再压裂其它层，以达到选择油层压裂的目的。
该技术适用于层内不均质的厚油层或层间差异大的油层。
3．多裂缝压裂技术在施工时用高强度暂堵剂对已压开层进行临时封堵后，再压裂其它层。
一趟管柱可以压裂3～4个层段，每层段可以形成2～3条裂缝。
适用于油层多、隔层小、高密度射孔的油水井。
4．限流法压裂技术压裂时通过低密度射孔、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油水井完井压裂。
5．平衡限流法压裂技术采用与油层相邻的高含水层射孔的方法，使其与目的层成为统一的压力系统，平衡高含水层，以实现对低密度射孔部位油层的压裂，压后将高含水层炮眼堵死。
适用于油层与高含水层隔层为0.4～0.8m的井的压裂完井。
一次压裂可以实现最多5个层的改造6．定位平衡压裂技术在压裂施工时利用定位压裂封隔器和喷砂器控制目的层吸液炮眼数量和位置,平衡高含水层,实现一次压裂3～5个目的层的改造。
该技术适用于高密度射孔井的薄互层、目的层与水淹层隔层厚度在0.8～1.2m之间的薄油层及厚油层低含水部位的挖潜。
7．水平缝脱砂压裂工艺技术在压裂时控制前置液量、排量、滤失速度,使携砂液在裂缝尖端或其附近脱砂,阻止裂缝继续向前延伸，以形成一条高导流能力裂缝。
常用的压裂工艺及新型压裂工艺
浅谈常用的压裂工艺及新型压裂工艺摘要：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。
关键词：压裂；新工艺；限流法一、目前常用的压裂技术1.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。
适用地质条件：油层滑套喷砂器丝堵，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。
工艺优点：①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果；②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；③可与其它压裂工艺配套，能适应不同含水期改造挖潜需要；④工艺简单，成功率高，经济效益显著。
2.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。
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。
①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。
②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。
适用于页岩气开发的几种新型压裂技术
适用于页岩气开发的几种新型压裂技术作者：中国页岩气网新闻中心来源：特种油气藏浏览：173 发布时间：2013-7-3 12:26:41中国页岩气网讯：水平钻井和多级压裂是页岩气开发的核心技术，同时也是各国希望突破的技术“瓶颈”。
目前，大规模清水压裂是改造页岩气藏，创造商业产能的关键，但却不能完全满足中国的实际需要。
与北美相比，中国页岩气开发的地质条件更加特殊，埋藏范围更深，地层年代更老。
中国页岩气多分布在四川、贵州、新疆、松辽等丘陵、山区地带，水资源匮乏，交通运输不便，大型清水压裂只能满足前期试验性开发，大规模商业开采时上述问题必将成为制约页岩气发展的重要因素。
因此，探索适应中国页岩气开发的技术体系，形成自主产权的原始创新，是中国页岩气开发的必经之路。
一、页岩气清水压裂技术及中国的约束条件绝大多数页岩气井需大型压裂才能获得商业产量，页岩储层改造技术在工艺和规模上均有别于常规压裂。
清水压裂是目前应用最广的压裂技术(重复压裂和同步压裂也多以清水基液为主)，但由于世界各地基础条件和储层特性的差异，并非所有页岩气藏都适合应用这一技术。
压裂技术的选择要结合页岩的地质属性、矿物组成、微观结构、敏感性、脆性、技术条件、开发条件等多种因素综合考虑。
北美在作业过程中总结了一套选择压裂技术的方法，主要根据地层特点选择压裂液类型、排量和加砂量等。
这套遴选方法在北美页岩气开发中取得了较好的指导作用，但由于未考虑水资源供应能力、对周围环境的扰动效应等作业条件的约束，也带来了一定的矛盾和问题。
清水压裂成本低廉，改造规模较大，但也有自身技术局限，在中国应用时需考虑以下问题：1) 水资源供应能力水基压裂(清水压裂、重复压裂、同步压裂)水资源用量巨大。
生产数据显示，北美75%以上页岩气高产井均压裂10级以上，重复压裂1～2次，需压开井周60 m以外储层。
美国国家环境保护局(EPA)统计，2010年单口页岩气井平均用水量在0.76×10 4～2.39×10 4t(取决于井深、水平段长度、压裂规模)，其中20%～85%压后滞留于井下。
压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展
压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展发布时间：2022-03-25T02:54:54.650Z 来源：《科学与技术》2021年第9月25期作者：陈爱军袁斌刘奇张刚[导读] 自50年代初期我国自美国引入压裂技术以后，截止到2018年末，我国油田共完成了超过40万次压裂井作业，其中水力压裂技术占比超过85%，可见我国压裂技术以水力压裂为主陈爱军袁斌刘奇张刚长庆油田分公司第十二采油厂甘肃庆阳 745400摘要：自50年代初期我国自美国引入压裂技术以后，截止到2018年末，我国油田共完成了超过40万次压裂井作业，其中水力压裂技术占比超过85%，可见我国压裂技术以水力压裂为主。
但我国使用的水力压裂技术源自美国堪萨斯州大县气田研发的压裂技术，经过数年我国油田企业的不断优化和完善，已经逐步形成了一套成熟完善的压裂工艺体系，其工艺流程简单、施工液量少、排量要求低等特点，基本满足我国石油开发以及增产需求。
但在进入油田末期开采阶段后，低孔径、低渗透、低压力油田比例的不断增加，现有压裂技术的施工效果逐步下滑，为了确保石油产量，满足我国经济发展的能源需求，需要对压裂技术进行进一步的攻关研究。
关键词：致密油气藏；压裂现状；压裂新技术引言我国的油气勘探和开发都存在一定的难度，但是提高油田的经济效益和产量是石油行业发展的主要目的。
水平井是油气田在开发的过程中使用的一种比较有效手段，在此基础上也引起了很多人的关注。
因此，在这样的情况下就应该着重关注新型压裂工艺的发展。
下文重点分析了新型压裂工艺技术的发展。
希望能够为提升油气田的经济效益奠定基础。
一、油田生产压裂技术应用难点油田生产存在着需要加强实际应用分层技术的风险，以提高石油生产质量，确保生产安全，并在对应用裂变技术进行特设风险分析时考虑到受影响的技术人员。
当印刷间隙技术应用于生产基地面积较大、油田研究设施较大、生产设施较大时，比较集中。
对于高压孔问题和压力情况，压力的增加，会导致安全系数大幅度降低，技术应用程序可能会遇到问题，例如作业中的技术违规、更复杂的任务、可能影响施工正常作业的压力，此外，在应用压裂技术时，环境问题至关重要，因为裂缝中的应力无法抑制，裂缝的产生导致管线泄漏，危险物质进入大气层，从而可能造成对环境的污染。
高速通道压裂工艺标准化初探
剂破 碎颗粒 等会堵 塞孑 Ｌ 道， 以及支撑剂嵌 入等造成 了
裂缝 内部污染 ， 往往使 裂缝导流能力大 大降低 。
为增加裂缝导流能力 ， 近几年 ， 国 内外 采 用 了
一
标 准 的研究 和制 定工 作 ， 使 油 田企 业 尽快 摆 脱 无标 准 可 依 的 窘境 。 这 就要 求 首 先从 高速 通 道 压 裂 ＿ Ｔ 艺 的设 计 、 压前作业 、 现 场施 工 等 方 面提 出相 应 的 标准 ， 通 过 标 准 的制 定 ， 来 指 导 现 场施 工 并 使 该 项
＿王进涛 ， 周继 东， 金智荣， 殷玉平
＿中国石化江苏油田分公司石油丁程技术研究院 （ 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９ ）
摘 要 分 析 了高速 通 道 压 裂 工 艺技 术特 点 及 其标 准化 需求 。 阐述 了 高速 通 道 压 裂 工 艺标 准 体 系及 该 标 准 体 系中各 类标 准 的技
压后 增 油 倍 比提 高 了 １ ０ ％ ～５ ０ ％， 均 取得 了 良好 的 效果 。 在高 速 通道 压 裂 工艺 技 术蓬 勃 发 展 的 同时 ， 该
工艺 的标 准 研 究 和制 定却 较 为滞 后 ， 不利 于 全 面推 广， 也 给企 业带 来 了挑 战 。为 了促 进 高速 通 道压 裂
水 力 压 裂 的 主 要 目标 是 在 油 气 藏 中形 成 一 定 长度 的人工 渗 流 通道 ， 需 要 裂缝 具 有 稳定 的几何 形
态 和较 高 的导 流 能力 ， 通 常 认 为支 撑 剂在 人 工 裂缝 内需 连 续 、 均 匀铺 置 。但 是 ， 压 裂液 破 胶残 渣 、 支撑
高速通道压裂新技术
高速通道压裂新技术高速通道压裂新技术水力压裂的目的是建立从地层到井筒的流动路径，提高油气井产能。
常规压裂技术通常采用支撑剂填充裂缝，保持裂缝开启，从而建立有效生产通道。
本文所述的新型压裂技术在整个支撑剂填充区形成高速通道网络，将裂缝导流能力提高几个数量级。
通过在几个油气田的成功实施，表明该技术能明显改善油气井的经济生产能力。
Emmanuel d’Huteau YPF公司阿根廷NeuquénMatt Gillard Matt Miller Alejandro Pea美国得克萨斯州Sugar Land Jeff Johnson Mark TurnerEncana油气（美国）公司美国科罗拉多州丹佛Oleg Medvedev加拿大艾伯塔省埃德蒙顿Tom RheinPetrohawk能源公司得克萨斯州Corpus Christi Dean Willberg美国犹他州盐湖城1947 年，Stanolind 石油天然气公司在美国堪萨斯州西南部的Hugoton 勘探与生产公司开始广泛采用这种油水力压裂作业过程中，用专业化设备向井中快速泵入压裂液，泵入速从而迫使地层压力上升，使地层破裂，油田进行了首次水力压裂实验。
此后，度快于压裂液向地层中的渗入速度，气藏增产技术提高或延长油井产能。
从而产生裂缝（下图）。
通过连续泵入实际上，今天仍在生产的很多油气田，压裂液，使裂缝从井筒向地层远处延伸，如果没有实施水力压裂，早就不具备经济开采能力。
从而增加导流面积，确保更多油气流向井筒，帮助提高油气井产能。
《油田新技术》20XX年年秋季刊：23 卷，第3 期。
220XX 年斯伦贝谢版权所有。
ClearFRAC 和HiWAY 是斯伦贝谢公司的商标。
裂缝单翼^ 理想化的裂缝延伸横截面视图。
通过连续泵入压裂液（虚线箭头）使裂缝沿最小应力面向两边延伸，形成裂缝单翼。
4油田新技术5采用压裂技术，作业公司能更快成裂缝，并尽可能使裂缝延伸较远距离，地回收油气井开发成本，并大幅度提高最终油气产量（下图）。
采油新技术-压裂新技术
二、支撑剂技术
✓新型支撑剂 ✓支撑剂性能评价实验方法 ✓支撑剂研究发展方向
✓ 新型支撑剂
一 预固化树脂包层砂（RCP) 1 制作方法：采用特殊工艺将改性苯酚甲醛树脂包裹到石英
砂的表面上，并经热固处理制成。
2 特点：密度比石英砂略轻（颗粒密度一般为2.55）
未经处理和经过处理后的 支撑剂其液体与支撑剂产 量的对比图
2 SMA特点 优点:(1)增加了裂缝导流能力并缩短了关井时间;
(2)SMA可使支撑剂表面产生粘性，因而能减少微粒 的运移 ，降低微粒堵塞孔隙喉道的可能；
(3)能极大提高可对充填层造成运移和冲蚀的临界流 速，可很好地防止回流的发生。
(4)SMA活性材料是一种水溶性溶剂聚合物，由可回收 资源制造，几乎对人体或环境无危害；且很稳定， 在一般井液中很少溶解。
二 纤维防砂技术 1 工作原理：
把具有一定柔韧性的纤维物质混在携砂液中同时注人地层， 在人工裂缝中形成复合性支撑剂，支撑剂是基体，纤维是增强相。 2 纤维稳固支撑剂填充层的作用机理： （1）每根纤维与若干支撑剂颗粒相互接触，通过接触压力和摩 擦力相互作用； （2）纤维与支撑剂间的相互作用形成空间网状结构而增强支撑 剂的内聚力，从而将支撑剂稳定在原始位置，而流体可以自由通 过，达到预防支撑剂回流的目的。
二 抗压强度实验
抗压强度是衡量支撑剂性能的主要因素之一，下图是分 别用20粒未涂层的胡桃壳、两种不同树脂涂层胡桃壳强度曲 线
三 支撑剂流动实验
支撑剂流动实验也是衡量支撑剂优异的一个重要参数，目 前测试主要是在俄克拉荷马州大学井身结构研究中心进行的， 仪器基本结构如下图：
泵提供压力，控制水平 液体的流动速度
最新压裂技术现状及发展趋势资料
压裂技术现状及发展趋势(长城钻探工程技术公司)在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。
低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。
1、压裂技术发展历程自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。
压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。
压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。
（2）1970年-1990年：中型压裂。
通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开发。
（3）1990年-1999年：整体压裂。
压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开发中发挥了巨大作用。
（4）1999年-2005年：开发压裂。
考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。
（5）2005年-今：广义的体积压裂。
从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。
2、压裂技术发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开发的重要手段之一。
国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展
2009年为NaBr.密度1.37-1.49g/cm3,实验流变曲线耐温93
应用HPH破胶剂体系，低温下快速 破胶和返排，聚合物有效破胶而降低 压裂伤害 应用微乳助排剂，提高气相渗透率 完全交联的体系更易于泵注和进行
质量控制
适合环境法案的要求 稠化剂、粘土稳定剂和破胶剂
五、压裂酸化材料
5.高密度压裂液
2008年为ZnBr.密度1.38，实验数据耐温82
Tahiti
5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 等效裂缝容积与注入体积的比值 9 10
页岩：2.9 煤岩：2.2 砂岩：1.3
煤层平均（水平井，9段数据）
页岩 煤岩 砂岩
注容比R：
R
Ve Vi
Vv Vh Vv Vh
Ve：模型拟合的裂缝容积，m3 Vi：施工注入体积，m3 Vv：模型解释垂直分量体积，m3 Vh: 模型解释水平分量体积，m3
SPE119757
应用区域：美国西部的皮申斯盆地Rulison气田
储层特征：
深度3657.6-4572m，厚度1524m 渗透率0.001mD；地层温度：130-160 ℃
施工参数： 单井施工层数≥40层，单日施工层数≥20层 液体类型：交联压裂液、滑溜水压裂 平均排量4.7m3/min ；最高施工压力65.5MPa 支撑剂浓度： 交联冻胶600-720kg/m3，滑溜水240-360kg/m3 压后气井累积产量通常是传统压裂的3倍
支撑剂段塞脉冲式泵注
HiWAY混合间断性注入方法
第11页
四.裂缝检测技术
零污染示踪剂和井温测井可大致判断裂缝形态与高度 大地电位法仅能大致识别裂缝方位
第12页
地面地下测斜仪和井下微地震测试可以认识裂缝形态、方位、长度和高度以及不
HIWAY水力压裂通道技术
在接下来的10年中，单井的油气采收率预期可以提高15%，平均每井生产10亿立 方英尺天然气
目
一、技术概况
二、技术优势及特点
录
三、工艺原理及过程
四、核心技术及适用条件 五、国外应用效果 六、结论
六、结论
HIWAY从根本上改变了压裂导流已成现实。
由完备技术、流体工程和工艺控制组成的独特结合创造了
一个稳定的压裂渠道的复杂网络。 压裂的产能由使用的支撑实际渗透解耦形成，因此，这不
该技术通过在支撑裂缝内部创造开放性流动通道，使油气 产量和采收率最大化
一、技术概况
该技术将充填、完井技术、流体工程和过程控制技术完美的结合 该技术在裂缝内部创造出了一个复杂而稳定的通道网络
其裂缝导流能力不受支撑剂渗透率的影响，油气并不是从支撑剂 充填层通过，而是通过高导流通道流动
对于致密岩层而言，HiWAY是一种高效的水力压裂选择
适用条件：
该技术有一定的局限性即：地层温度只能从100到300F，原因 为纤维自身的稳定性发挥需要在这个温度范围内。
目
一、技术概况
二、技术优势及特点
录
三、工艺原理及过程
四、核心技术及适用条件 五、国外应用效果 六、结论
五、国外应用效果
斯伦贝谢公司已经成功地将HiWAY技术应用于阿根廷、俄罗 斯、墨西哥和美国 在阿根廷，YPF股份公司使用该技术进行二次增产，用在一个 晚侏罗纪Eolian储层增加天然气产量 HiWAY技术减少了返排时间，增加了有效的裂缝半长，更好
录
三、工艺原理及过程
四、核心技术及适用条件 五、国外应用效果 六托： 独特的泵送协议,射孔计划,压裂液设计以及纤维技术
常规压裂，支撑剂是连续不断的被混合与泵送
压裂新工艺李莹
----端部脱砂压裂技术
内容简介
发展背景 技术原理 两个问题 适用范围 技术应用
发展背景
先期：严重出砂，井壁坍塌，不能正常 射开产层。
后期：不仅限于不稳定地层的完井，而 是逐步作为一项中、高渗透储层改造的 主要措施。
端部脱砂压裂技术的原理
在水力压裂的过程中有控制的使支撑 剂从裂缝的端部脱出，架桥，形成端部 砂堵，从而阻止裂缝向缝长的方向延伸。 继续注入高砂比混砂液，将裂缝形成全 面砂堵。缝中储液量增加，泵压增大， 促使裂缝膨胀变宽。缝内填砂增大，从 而造出一条具有高导流能力的裂缝。
问题二
在高渗透地层中进行压裂的原则是缝可以短 而宽，导流能力的要求高。原因是： 高渗透本身就有很好的导流能力； 泵送的压力更多的用于扩大裂缝宽度，有利于 疏通地层污染带，减少表皮因子，提高产量； 建立短而宽的高导流裂缝，有效增大了井筒泄 油半径。因此降低近井带的生产压差和径向流 动速度，可防止或减少地层出砂和井壁坍塌； 对于层状油藏，控制恰当的裂缝高度，可使层 间相互连通，扩大增产效果。
端部脱砂压裂的使用条件
被深度污染了的中、高渗透储层； 不适合采用酸化处理的储集层； 存在有底火，气顶或靠近注水井的地层
或油气井，由于缝高及缝长的限制，不 能进行大规模压裂； 胶结的易出砂地层，实施端部脱砂压裂 后，砂层得以支撑； 有条件的应用于重复压裂的井层。
端部脱砂压裂技术的应用
解堵： 如Prudhoe Bay油田的第四产油层的渗透率由 原来的0.1μ㎡降至0.05μ㎡。试井分析表明， 地层受到伤害。实施端部脱砂压裂技术后，伤 害严重的井，其增产比可到达6~7倍。
增产 油藏管理 防砂
谢谢！ 请老师同学批评指正！
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4
油田新技术
2011 年秋季刊
5
采用压裂技术，作业公司能更快 成裂缝，并尽可能使裂缝延伸较远距离，
地回收油气井开发成本，并大幅度提 同时还能将支撑剂从井筒携带到裂缝
2010
压裂液体系
辅助技术
高最终油气产量（下图）。
中。压裂施工完毕，压裂液的粘度必
水力压裂过程中，两种重要材料 须尽可能降低，保证能够迅速有效地
第三代
（支撑剂和压裂液）被泵入井中 [1]。支 被清出井筒。最好是支撑剂填充层中
2000
粘弹性表面
பைடு நூலகம்
撑剂是颗粒状的，用于撑开裂缝，保 也不要残留压裂液，否则可能降低裂
活性剂凝胶
纤维辅助 携带剂
持新形成的流通路径张开，从而促进 缝导流能力，阻碍油气生产。
油气生产。另外，应仔细分选支撑剂
六十年来，化学家和工程师们一
渗透率，D
1,000
100 0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000 7,000
应力，psi
^ 测量支撑剂块网络的导流能力。标准 API 导流腔（上）有上下两个钢制压板，靠液压机驱动，施
加闭合应力。支撑剂充填层在两个砂岩板之间（通常是贝雷砂岩），形成的“三明治”被放置在承 载水力负荷的两个压板组成的框架之间。把压板组合体安装到由两条流线组成的封闭箱后，技术人 员泵入单相流体（通常是清水或盐水），使之以 1 － 10 毫升 / 分钟的速度通过支撑剂充填层，然后 测量形成的压降并计算充填层的渗透率。也可以加热封闭箱，模拟储层温度。通过在两个砂岩板（中） 中间置入四段支撑剂，技术人员建立了一个不连续充填层。在 1000 － 6000 psi（6.9 － 41.4 MPa）的 闭合应力下测量了充填层的导流能力。用 20/40 目砂粒（蓝色菱形）和 20/40 目陶粒支撑剂（绿色三 角形）形成的连续支撑剂充填层的渗透率小于 1000 D。通常，由于支撑剂被挤碎后嵌入砂岩中，随 闭合应力减小，渗透率会下降。而用 20/40 目砂粒形成的不连续支撑剂充填层的测量渗透率（黑色 正方形）比连续充填层的渗透率增加数个数量级，其趋势和理论预测趋势（红色线）一致。
Dean Willberg 美国犹他州盐湖城
《油田新技术》2011 年秋季刊 ：23 卷，第 3 期。
©2011 斯伦贝谢版权所有。 ClearFRAC 和 HiWAY 是斯伦贝谢公司的商标。
裂缝单翼
^ 理想化的裂缝延伸横截面视图。通过连续泵入压裂液（虚线箭头）使裂
缝沿最小应力面向两边延伸，形成裂缝单翼。
重新设计支撑剂充填层 俄罗斯新西伯利亚技术中心的科
学家们启动了一项雄心勃勃的实验计 划，研究不连续支撑剂充填层技术可 行性，试图找出一种实施这项技术的 方法。实验规模从小型台式实验室模 拟系统逐渐发展到拥有标准油田设备 的全套实验装备 [4]。
首要任务是验证不连续支撑剂充 填层可能带来的导流能力理论改善效 果。采用 API（美国石油协会）标准 试验方法，工程师把支撑剂置入裂缝 模拟系统中。通过该模拟系统施加相 当于上覆压力的闭合应力，并测量了 以不同流速泵入单相流体穿过充填层 所 需 的 力（ 左 图 ）[5]。 然 后 工 程 师 根 据达西定律和纳维尔 - 斯托克斯方程 计算了支撑剂充填层的渗透率 [6]。计 算出的不连续充填层的渗透率和理论 模型预测值一致－比连续充填层的渗 透率高 1.5 － 2.5 个数量级。
1 mD
100
0.1 mD
0.01 mD
75
50
25
大后，石油行业开始调查进一步提高 水力压裂效果的方法。当工程师们把 重 点 转 向 建 立 充 填 层 的 不 同 方 式 时， 他们终于找到了答案。
井筒压力 = 3.5 MPa [500 psi] 裂缝高度 = 6.1 m [20 ft]
^ 压裂液发展史。早期压裂作业采用烃基压裂
液。作业人员常把增稠剂添加到同层产出的油中。 水基压裂液，如线性聚合物溶液，于 20 世纪 60 年投入使用。然而，随着井眼越来越深，地层 温度越来越高，上述压裂液的粘度就不再适用。 为提高压裂液的热稳定性，化学师在压裂液中 添加了金属盐，促进交联反应，使聚合物的有 效分子量提高了几个数量级。今天，交联聚合 物压裂液已广泛用于高温井中，最高适用温度 可达 232oC（450oF）。回收处理后的残留压裂液 需要添加强氧化剂或破胶剂，分解残余聚合物， 降低残液的粘度。胶囊型破胶剂的最终问世进 一步提高了氧化剂浓度，降低了支撑剂充填层 中残余聚合物量。发泡压裂液允许降低聚合物 浓度，进一步提高了支撑剂充填层的清洁度。 添加纤维的压裂液提高了压裂液携带支撑剂的 能力，进一步降低了聚合物浓度。而新一代压 裂液采用了无聚合物、低分子量粘弹性表面活 性剂，它们形成的杆状胶束提高了压裂液粘度。 当与井下油气物质接触后，压裂液粘度大幅下降， 从而提高了残液回收效率，促进有效形成无残 液支撑剂充填层。
颗粒的粒径和圆度，确保构建高效导 直致力于研究开发能够产生理想裂缝 1990
流通道，或支撑剂充填层，使流体能 的支撑剂和压裂液。因此，这些材料
发泡型 压裂液
从储层流向井筒。某些支撑剂表面有 的化学和物理特性多年来也发生了显
胶囊破胶剂
一层树脂涂层，能在泵入井筒后将支 著变化。支撑剂已从原始材料如果壳，
实际上，今天仍在生产的很多油气田， 压裂液，使裂缝从井筒向地层远处延伸，
如果没有实施水力压裂，早就不具备 从而增加导流面积，确保更多油气流
经济开采能力。
向井筒，帮助提高油气井产能。
Oleg Medvedev 加拿大艾伯塔省埃德蒙顿
Tom Rhein Petrohawk能源公司 得克萨斯州Corpus Christi
压裂措施主要分两个流体泵入阶 聚合物量，同时提高裂缝导流能力（右
年份 第二代
交联聚合物 凝胶
• 硼、钛、 锆盐
破胶剂
线性聚合物 凝胶
• 瓜尔胶衍生物 • 羟乙基纤维素
段。第一阶段，即泵入前置液阶段， 图）。20 世纪 90 年代后期，斯伦贝谢
在该阶段不注入支撑剂。前置液通过 开发了基本上无残留的压裂液体系， 1960 套管射孔孔眼以能够压开地层、形成 即 ClearFRAC 无 聚 合 物 压 裂 液 [3]。 用 裂缝的速度和压力被泵入井筒 [2]。第 ClearFRAC 压裂液处理过的支撑剂充填
确保支撑剂段塞在进入管柱、经过射 孔孔眼进入裂缝的过程中不分散。在 首次测试这一概念的过程中，工程师 在填充了压裂液的透明槽中观察了支
含支撑剂压裂液脉冲
纯压裂液脉冲 循环
时间 压裂液泵入最后阶段
撑剂的静态沉淀状况。将含支撑剂的 压裂液液样注入试验槽的上部后，工 程师能够看到支撑剂随时间产生的沉 淀状况。科研人员很快了解到用常规
科学家们通过实验验证了不连续 支撑剂充填层改善导流能力的效果后， 把注意力转向了如何在井下实际裂缝 中建立不连续支撑剂块的方法，能够 承受流体流动和裂缝闭合引起的应力， 并保持畅通的流道。通过建模研究和 实验室开展试验，工程师对在裂缝中 形成支撑剂块的几个概念进行评价分 析，如添加记忆合金纤维，促使支撑 剂颗粒在其周围胶结成块，向局部区 域置入胶囊型破胶剂，以及断续加热 支撑剂携带液等。其中一个最有希望 的方法是工程师改变了向井下泵入支 撑剂的方式。
水力压裂作业过程中，用专业化
司在美国堪萨斯州西南部的 Hugoton 设备向井中快速泵入压裂液，泵入速
油田进行了首次水力压裂实验。此后， 度快于压裂液向地层中的渗入速度，
勘探与生产公司开始广泛采用这种油 从而迫使地层压力上升，使地层破裂，
气藏增产技术提高或延长油井产能。 从而产生裂缝（下图）。通过连续泵入
二阶段，即泵入支撑剂携带液阶段。 层导流能力接近理论预测值。
携带液把支撑剂通过射孔孔眼送入压
支撑剂充填层的导流能力达到最
1950
第一代
稠化油 烃类化合物
开的裂缝。停泵后裂缝在支撑剂上闭合， 使得支撑剂在压裂液返排及油气生产 期间仍停留在裂缝中。
压裂液的粘度应足够大，以便形
累计产气量，MMcf
储层渗透率
《油田新技术》，9 卷，第 3 期（1997 年秋季刊）：
20–33。
2011 年秋季刊
7
出口
回压 调节器
加热套 施加力
水力负荷框架压板 侧活塞 砂岩板
压力 传送器
水力负荷框架压板 施加力
数据采集 与处理
单向阀
流量 控制器
阀
N2
水室
砂岩板
100,000 10,000
试验 模型 20/40目陶粒 20/40目砂粒
经过几年的研究与开发，斯伦贝 谢的科学家实现了这一目标。他们努 力的成果－ HiWAY 高速通道水力压裂 技术－在储层增产措施领域是一个根 本性的进步。本文介绍了 HiWAY 技术 在实验室的研究开发以及投入油气田 使用的过程。阿根廷和美国等地的应 用实例证明通过实施这项技术，油气 井产能得到了明显提高。
撑剂颗粒胶结在一起，从而提高充填 发展到天然砂粒，再到用陶瓷或铝土
1980
层的稳定性。通常，颗粒较大较圆的 矿加工的高强度球体。压裂液也从最
支撑剂形成的充填层渗透能力更好， 初的稠化油发展成线性和交联聚合物
用行话来讲，就是充填层的导流能力 溶液。将化学破胶剂加入聚合物液后，
1970
较高。
能够分解聚合物，降低裂缝中残留的
间的孔隙。而不连续支撑剂充填层（右）由支撑剂聚合块或段组成，形成离散的高速通道网络，允许流体顺利通过。
自从水力压裂技术问世后，工程 师们就一直努力实现用支撑剂完全充 填压开的裂缝－换句话说，就是建立 连续的支撑剂充填层。那么如果用被
高速通道包围的由分散支撑剂块组成 开来。经过仔细思考，工程师们认为， 的不连续支撑剂充填层充填裂缝的话， 如果支撑剂充填层设计合理，裂缝的 效果会如何呢？这种做法把支撑剂充 导流能力就会比最清洁的常规充填层 填层的负载任务与提供流动路径分离 的导流能力提高多个数量级（上图）。