滑溜水压裂技术
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的盐酸500方。
清水压裂技术应用实例1
压裂工艺： 1995年UPR公司－东得克萨斯盆地棉花谷致密、
采用大量清水与少量的化学剂（降阻剂、活性剂、 低渗砂岩地层
施工概况：泰勒段砂岩，对150口井进行了250次
储层情况：
136吨之间
防膨剂等）
20/40 目的 Ottawa 砂子，总砂用量在 2273 公斤到 的清水压裂
裂液段中得到，是笼统的整个作业过程 中的情况。 有时返排率很高，但压后生产动态很差！ （往往是最后注入的一段液体未排出堵 塞了裂缝！）
当裂缝周边的岩石在 压力超过门槛压力后， 即发生“滑移”破坏， 两个裂缝粗糙面的滑动， 使垂直于缝面的缝隙膨 胀。停泵后，张开了的 粗糙面使它们不能再滑 回到原来的位置，从而 剪切膨胀的裂缝渗透率 得到保持。
清水压裂增产的适应性
清水压裂在这种情况下的成功与否， 取决于 是否存在着有利的天 然裂缝系统以及它们对压力及原有的就地应力的响应程度。
清水压裂技术
清水压裂技术的发展历程
两个砂岩地层的应用效果对比
清水压裂对致密气藏伤害评价 清水压裂增产机理及适应性 压裂液返排监测技术
清水压裂技术新进展
1986 至1987年在吉丁斯油田（澳斯汀白垩
70年代中期，在俄克拉荷马西北的密西西 石灰岩地层）进行了清水压裂，基质岩石的 1988年联合太平洋能源（UPR）公司 比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水 渗透率为 0.005 至 0.2毫达西，地层厚度为50 95 年以后 ，广泛应用于裂缝性致密砂 在其第一口水平井中也进行了清水压 压裂；用大量的清水，每分钟排量为 8— 至 岩气藏；提出了冻胶与滑溜水联合的 500英尺。压裂后，油井从平均日产油 裂，在作业中使用了蜡珠作为分流剂。 12 方，砂比为 1.75% ，由于砂量及砂比都 0.64方增加至6.4方。压裂规模平均2400方 混合清水压裂技术。 较低，难以长期支撑形成的裂缝。 清水，排量平均7方，平均用浓度7.5至15%
1.52~3dc.cm。
压裂作业拟合结果
拟合时的计算参数
1 渗 透 率：0.03－0.0107 md 2 导流能力：1.52 dc.cm 3 填砂缝长： 67 m 排液与生产时间的拟合Qw
Qg
停泵时刻裂缝壁面附近地层含水饱和度分布
停泵时， 滤失区达 到了15英 尺
停泵时井筒附近地层含水饱和度分布
EXT-9气井清水压裂加大量砂子压后采气曲线
EXT-15气井混合清水压裂压后采气曲线
清水压裂对致密砂岩地层伤害评价 研 究 的 目 的
在上侏罗系砂岩的博西尔地层进行了清水压 裂，施工中泵入大量清水并在裂缝扩展过程中又 毫无防滤措施，在这样致密的砂层内毛管力自吸 现象又严重地存在；同时考虑到泵入水在裂缝扩 展过程中，也会受到应力依赖的渗透率的影响。 所以采用数值模拟方法研究这些因素对气井产能
的影响。
新工艺 －清水压裂中水锁及岩石物性应力依赖性的影响
有 效 厚 度：169ft 孔 隙 度：8.89%
压裂施工及监测情况
滑溜水1590方
40/70目涂层砂
（RCS）50方
水平渗透率：0.0297 md 垂向渗透率：0.00297md
平均排量12方 井口平均作业压力
53 MPa
微地震成象监测
支撑剂 渗透率0.001至0.05毫达西 排量为1.6方到13方，用水量约为64方到3180方， 无论纵向上和横向上都非常不均质，纵向上
砂比3.5%，少数作业中使用砂比达到15%的尾随
前置液占40%到50% 砂－页岩交替，砂层总厚为 1000到1500英尺
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
研究方法－数值模拟方法
（地层－裂缝模型，单相与气水两相）
采用油藏—地质力学—压裂模拟的综合模型 进行拟合，拟合时的限制条件如下：
压裂压力约在81~84.5 MPa之间;
裂缝微震成像的半长约为106 —137米，垂直于缝
的宽度很大（每边可达15米－－地层变形的范围！）;
返排期间水产量递减很快，到生产晚期基本为常数; 不稳定试井得出的缝长较短，缝导流能力约为
出水的影响很大。
返排率？ ２、计量排液中的聚合物浓度，此方法操作上
３、分析注入前后的聚合物溶液以确定碳水化
非常复杂，测试结果也不十分确切，由于滤失而 使聚合物浓度提高，在泵入水回采率的计算方面， 可能产生误导。 合物的总含量，从而计算水的回采率。此方法同 样受缝中滤失的影响。
问
？
题
获得的水回采率都不是从作业中各个压
清水压裂增产机理－新解释 剪切膨胀扩展裂缝－基本假设
认为剪切力能使裂缝壁面从原位置上移动，从而
产生不重合并出现许多粗糙泡体表面，由于存在剪切 滑移，在裂缝延伸过程中也能使已存在的微隙裂开， 并使断层面及其它弱面张开，这些现象可以发生在水 力裂缝的端部或裂缝周围的滤失带中。
剪切膨胀扩展裂缝－物理过程
平均进水深度 5-10英尺
生产10天后裂缝附近地层含水饱和度的分布
水侵入区域在井底周围已大大减少，但 在缝端部的含水饱和度仍然很高，此处 的排液程度较低，排液的初速度与井底 周围的水饱和度、滤失区的厚度有关， 并受控于随应力而变化的渗透率。
水锁和水相渗透率对产量影响
单相气与气水两相流对产 量影响不大！ 因此，水锁影响并不大！
粘土的主要成分是绿泥石与伊利石
3.6 — 4.2 公斤/方的胍胶压裂液，带有20/40、
平均孔隙度与渗透率分别为6~10%及0.005 ~ 0.05毫达西
40/70 目砂子，从而产生较高导流能力的水力裂缝。 低渗储层的含水饱和度为 50%，高渗透率储层为5%
EXT-4气井清水压裂加少量砂子压后采气曲线
采用大量清水与少量的化学剂降阻剂活性剂2040目的ottawa砂子总砂用量在2273公斤到136吨之间砂比35少数作业中使用砂比达到15的尾随支撑剂排量为16方到13方用水量约为64方到3180方前置液占40到50棉花谷泰勒砂层a气田大型清水压裂与常规压裂的比较新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较泰勒砂层b气藏清水压裂与常规压裂产量对比新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较泰勒砂层c气田清水压裂与常规压裂产量的比较造缝后导流能力不足
与破胶剂，不含残渣，不会堵塞地层；
减少了砂（支撑剂）的用量及运砂的费用
所以
清水压裂与常规冻胶压裂在相同规模的作业中可节省费用
40% —60%。对于那些渗透率很低的边际油气田，清水压裂 将是开采这类油气田的重要措施，也是降低采油成本，增加
动用储量的有效途径。
压裂液排液或回排的监测常规方法
１、记录泵入水的回采率，但是此值受地层产
渗透率伤害（粘土膨胀、堵塞等） 对产量影响
因此，清水压裂也应 针对性地选择添加剂， 以减少对储层的伤害！
裂缝附近地层渗透率降低2 ％，产量降低10～15％！
清水压裂增产机理－常规解释
岩石中的天然裂缝多半是表面粗糙，闭合后仍能保持 一定的缝隙，这样形成的导流能力，对低渗储层来说 已经足够了。这种情况已在实验室中观察到。 常规冻胶压裂，由于排液不完善，裂缝的导流能力受 残渣伤害等有所降低，清水压裂基本上不存在不易排 液的问题。 清水（线性胶）易于使砂子沉到垂直缝周边较细的天 然裂缝中，扩大了渗滤面积。 压裂过程中岩石脱落下来的碎屑（特别是在页岩地层 中）它们可能形成“自撑”式的支撑剂。
90 年代中期安纳达柯石油公司－东得克萨斯棉花谷上侏
工艺技术－混合清水压裂法：
罗纪博西尔砂层 在工艺实践中发现，对某些储层清水压裂导 储层情况：
流能力得不到保证，采用了混合清水压裂工艺： 博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下，是黑灰色页岩间夹有
细砂、粉细泥质砂岩的大厚层 用清水造一定的缝长及缝宽后，继以硼交链的
质地强硬的岩石有许多粗糙的节理，很高的抗剪程度，很好的剪切
与裂缝导流能力的耦合性，清水压裂适用（裂缝性致密砂岩、灰岩
地层等）；
强度较弱的岩石如泥质砂岩就不适合清水压裂；
储层的裂缝网状分布及流体流动过程都可以用以评价是否应该采用
清水压裂。
清水压裂技术－结论
由于清水压裂
可免去制备冻胶所消耗的化学剂量，包括成胶剂、交链剂
棉花谷泰勒砂层A气田大型清水压裂与常规压裂的比较
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
泰勒砂层Ｂ气藏清水压裂与常规压裂产量对比
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
造缝后导流能力不足！ 所以要根据地层物性 设计合理的导流能力、 选择施工工艺
泰勒砂层C气田清水压裂与常规压裂产量的比较
清水压裂技术应用实例2－混合清水压裂
清水压裂技术应用实例1
压裂工艺： 1995年UPR公司－东得克萨斯盆地棉花谷致密、
采用大量清水与少量的化学剂（降阻剂、活性剂、 低渗砂岩地层
施工概况：泰勒段砂岩，对150口井进行了250次
储层情况：
136吨之间
防膨剂等）
20/40 目的 Ottawa 砂子，总砂用量在 2273 公斤到 的清水压裂
裂液段中得到，是笼统的整个作业过程 中的情况。 有时返排率很高，但压后生产动态很差！ （往往是最后注入的一段液体未排出堵 塞了裂缝！）
当裂缝周边的岩石在 压力超过门槛压力后， 即发生“滑移”破坏， 两个裂缝粗糙面的滑动， 使垂直于缝面的缝隙膨 胀。停泵后，张开了的 粗糙面使它们不能再滑 回到原来的位置，从而 剪切膨胀的裂缝渗透率 得到保持。
清水压裂增产的适应性
清水压裂在这种情况下的成功与否， 取决于 是否存在着有利的天 然裂缝系统以及它们对压力及原有的就地应力的响应程度。
清水压裂技术
清水压裂技术的发展历程
两个砂岩地层的应用效果对比
清水压裂对致密气藏伤害评价 清水压裂增产机理及适应性 压裂液返排监测技术
清水压裂技术新进展
1986 至1987年在吉丁斯油田（澳斯汀白垩
70年代中期，在俄克拉荷马西北的密西西 石灰岩地层）进行了清水压裂，基质岩石的 1988年联合太平洋能源（UPR）公司 比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水 渗透率为 0.005 至 0.2毫达西，地层厚度为50 95 年以后 ，广泛应用于裂缝性致密砂 在其第一口水平井中也进行了清水压 压裂；用大量的清水，每分钟排量为 8— 至 岩气藏；提出了冻胶与滑溜水联合的 500英尺。压裂后，油井从平均日产油 裂，在作业中使用了蜡珠作为分流剂。 12 方，砂比为 1.75% ，由于砂量及砂比都 0.64方增加至6.4方。压裂规模平均2400方 混合清水压裂技术。 较低，难以长期支撑形成的裂缝。 清水，排量平均7方，平均用浓度7.5至15%
1.52~3dc.cm。
压裂作业拟合结果
拟合时的计算参数
1 渗 透 率：0.03－0.0107 md 2 导流能力：1.52 dc.cm 3 填砂缝长： 67 m 排液与生产时间的拟合Qw
Qg
停泵时刻裂缝壁面附近地层含水饱和度分布
停泵时， 滤失区达 到了15英 尺
停泵时井筒附近地层含水饱和度分布
EXT-9气井清水压裂加大量砂子压后采气曲线
EXT-15气井混合清水压裂压后采气曲线
清水压裂对致密砂岩地层伤害评价 研 究 的 目 的
在上侏罗系砂岩的博西尔地层进行了清水压 裂，施工中泵入大量清水并在裂缝扩展过程中又 毫无防滤措施，在这样致密的砂层内毛管力自吸 现象又严重地存在；同时考虑到泵入水在裂缝扩 展过程中，也会受到应力依赖的渗透率的影响。 所以采用数值模拟方法研究这些因素对气井产能
的影响。
新工艺 －清水压裂中水锁及岩石物性应力依赖性的影响
有 效 厚 度：169ft 孔 隙 度：8.89%
压裂施工及监测情况
滑溜水1590方
40/70目涂层砂
（RCS）50方
水平渗透率：0.0297 md 垂向渗透率：0.00297md
平均排量12方 井口平均作业压力
53 MPa
微地震成象监测
支撑剂 渗透率0.001至0.05毫达西 排量为1.6方到13方，用水量约为64方到3180方， 无论纵向上和横向上都非常不均质，纵向上
砂比3.5%，少数作业中使用砂比达到15%的尾随
前置液占40%到50% 砂－页岩交替，砂层总厚为 1000到1500英尺
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
研究方法－数值模拟方法
（地层－裂缝模型，单相与气水两相）
采用油藏—地质力学—压裂模拟的综合模型 进行拟合，拟合时的限制条件如下：
压裂压力约在81~84.5 MPa之间;
裂缝微震成像的半长约为106 —137米，垂直于缝
的宽度很大（每边可达15米－－地层变形的范围！）;
返排期间水产量递减很快，到生产晚期基本为常数; 不稳定试井得出的缝长较短，缝导流能力约为
出水的影响很大。
返排率？ ２、计量排液中的聚合物浓度，此方法操作上
３、分析注入前后的聚合物溶液以确定碳水化
非常复杂，测试结果也不十分确切，由于滤失而 使聚合物浓度提高，在泵入水回采率的计算方面， 可能产生误导。 合物的总含量，从而计算水的回采率。此方法同 样受缝中滤失的影响。
问
？
题
获得的水回采率都不是从作业中各个压
清水压裂增产机理－新解释 剪切膨胀扩展裂缝－基本假设
认为剪切力能使裂缝壁面从原位置上移动，从而
产生不重合并出现许多粗糙泡体表面，由于存在剪切 滑移，在裂缝延伸过程中也能使已存在的微隙裂开， 并使断层面及其它弱面张开，这些现象可以发生在水 力裂缝的端部或裂缝周围的滤失带中。
剪切膨胀扩展裂缝－物理过程
平均进水深度 5-10英尺
生产10天后裂缝附近地层含水饱和度的分布
水侵入区域在井底周围已大大减少，但 在缝端部的含水饱和度仍然很高，此处 的排液程度较低，排液的初速度与井底 周围的水饱和度、滤失区的厚度有关， 并受控于随应力而变化的渗透率。
水锁和水相渗透率对产量影响
单相气与气水两相流对产 量影响不大！ 因此，水锁影响并不大！
粘土的主要成分是绿泥石与伊利石
3.6 — 4.2 公斤/方的胍胶压裂液，带有20/40、
平均孔隙度与渗透率分别为6~10%及0.005 ~ 0.05毫达西
40/70 目砂子，从而产生较高导流能力的水力裂缝。 低渗储层的含水饱和度为 50%，高渗透率储层为5%
EXT-4气井清水压裂加少量砂子压后采气曲线
采用大量清水与少量的化学剂降阻剂活性剂2040目的ottawa砂子总砂用量在2273公斤到136吨之间砂比35少数作业中使用砂比达到15的尾随支撑剂排量为16方到13方用水量约为64方到3180方前置液占40到50棉花谷泰勒砂层a气田大型清水压裂与常规压裂的比较新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较泰勒砂层b气藏清水压裂与常规压裂产量对比新工艺清水压裂与冻胶压裂效果比较泰勒砂层c气田清水压裂与常规压裂产量的比较造缝后导流能力不足
与破胶剂，不含残渣，不会堵塞地层；
减少了砂（支撑剂）的用量及运砂的费用
所以
清水压裂与常规冻胶压裂在相同规模的作业中可节省费用
40% —60%。对于那些渗透率很低的边际油气田，清水压裂 将是开采这类油气田的重要措施，也是降低采油成本，增加
动用储量的有效途径。
压裂液排液或回排的监测常规方法
１、记录泵入水的回采率，但是此值受地层产
渗透率伤害（粘土膨胀、堵塞等） 对产量影响
因此，清水压裂也应 针对性地选择添加剂， 以减少对储层的伤害！
裂缝附近地层渗透率降低2 ％，产量降低10～15％！
清水压裂增产机理－常规解释
岩石中的天然裂缝多半是表面粗糙，闭合后仍能保持 一定的缝隙，这样形成的导流能力，对低渗储层来说 已经足够了。这种情况已在实验室中观察到。 常规冻胶压裂，由于排液不完善，裂缝的导流能力受 残渣伤害等有所降低，清水压裂基本上不存在不易排 液的问题。 清水（线性胶）易于使砂子沉到垂直缝周边较细的天 然裂缝中，扩大了渗滤面积。 压裂过程中岩石脱落下来的碎屑（特别是在页岩地层 中）它们可能形成“自撑”式的支撑剂。
90 年代中期安纳达柯石油公司－东得克萨斯棉花谷上侏
工艺技术－混合清水压裂法：
罗纪博西尔砂层 在工艺实践中发现，对某些储层清水压裂导 储层情况：
流能力得不到保证，采用了混合清水压裂工艺： 博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下，是黑灰色页岩间夹有
细砂、粉细泥质砂岩的大厚层 用清水造一定的缝长及缝宽后，继以硼交链的
质地强硬的岩石有许多粗糙的节理，很高的抗剪程度，很好的剪切
与裂缝导流能力的耦合性，清水压裂适用（裂缝性致密砂岩、灰岩
地层等）；
强度较弱的岩石如泥质砂岩就不适合清水压裂；
储层的裂缝网状分布及流体流动过程都可以用以评价是否应该采用
清水压裂。
清水压裂技术－结论
由于清水压裂
可免去制备冻胶所消耗的化学剂量，包括成胶剂、交链剂
棉花谷泰勒砂层A气田大型清水压裂与常规压裂的比较
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
泰勒砂层Ｂ气藏清水压裂与常规压裂产量对比
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
造缝后导流能力不足！ 所以要根据地层物性 设计合理的导流能力、 选择施工工艺
泰勒砂层C气田清水压裂与常规压裂产量的比较
清水压裂技术应用实例2－混合清水压裂