人工应力遮挡作用下水力压裂缝高控制机理与设计方法研究

人工应力遮挡作用下水力压裂缝高控制机理与设计方法研
究
中国石油大学（华东）
博士学位论文
姓名：俞然刚
申请学位级别：博士
专业：机械设计及理论
指导教师：闫相祯;马利成
20080401
摘要
在控制水力压裂裂缝高度增长的各种方法中，人工应力遮挡控制缝高技术效果较好，应用广泛。

鉴于目前人工应力遮挡控制缝高技术的研究主要是其基本原理的定性分析和现场工艺优化，而没有进行系统的理论分析，所以有必要对其进行系统的实验研究、机理分析和设计方法研究。

论文从断裂力学和渗流力学角度对常规水力压裂缝高控制及设
计方法进行了分析，主要涉及水力压裂裂缝模型、水力压裂裂缝开裂准则、缝内流体流动规律、裂缝扩展方程等；同时从岩石物质特性、施工参数和地层应力几个方面对影响压裂缝高的因素和控制方法进
行了分析，对论文的研究有重要的指导和借鉴作用。

鉴于目前充填转向剂形成人工隔层的实验研究，主要集中在是压
裂施工的现场监控分析上，室内实验模拟主要集中在携带液和导向剂的最优组合、转向剂的物化性能、阻流性能、导流能力的研究方面，而对于一定浓度的转向剂对裂缝扩展应力的影响，携带液在地层中渗流量及与地层压差的经时变化对裂缝扩展能力的影响还存在空白。

由于目前测试手段的局限性，直接测试裂缝尖端的受力状态非常困难，论文采用实验与有限元计算相结合的方法，首次系统地分析了转向剂建立人工应力遮挡的作用过程与作用效果：在转向剂浓度一定的条件下，渗流量越大裂缝处应力值变化越大，但随着渗流量的继续增加，裂缝应力值的变化越来越小，应有一合理渗流量；裂缝处应力随压差增加而增加，基本为线性关系，压差越大转向剂对裂缝处应力值影响越大；采用转向剂可以建立３－４ＭＰａ的人工应力遮档；采用人工应力遮挡进行压裂施工时，还应注意优化压裂设计，合理确定转向剂携带液的浓度、排量、施工泵压等参数。

论文实验方法可应用于对转向剂材料的筛选、评价及转向剂与岩石的适应性分析，指导转向剂材料的研究与生产。

由于目前还没有系统的人工隔层形成机理，而人工隔层形成机理是研究转向剂控缝高机理、现场操作程序、转向剂控缝高效果预测的基础，论文考虑压裂液在裂缝中运移的相对有序性，描述了充填转向剂形成人工隔层的基本过程，在考虑原地应力和地层滤失剖面变化的基础上，通过耦合计算，确定了转向剂浓度、粒径大小、转向剂密度、流体粘度、注入速率、泵注排量等设计参数对人工遮挡效果的影响；提出了实际水力压裂中人工隔层控制缝高技术中转向剂的性能要求、
施工要点及基本工艺过程。

根据料浆沉降原理，建立了转向剂的沉降一成层数学模型，实际生产中可以结合实
验计算转向剂的实际沉降速度’，确定转向剂的沉降成层规律，更好的控制加液时ｆＢＪ，为保证形成有效、密实的低渗透遮挡层提供理论依据。

在人工隔层控缝高线弹性断裂力学分析中，改进了Ｓｉｍｏｎｓｏｎ的线弹性断裂力学模型，得到了缝内压力与裂缝延伸进入隔层深度的关系式，计算分析认为：随着隔层与产层水平地应力差的增大，水力裂缝延伸进入隔层同样的深度所需的缝内液压越来越大；在隔层与产层水平地应力差一定的情况下，通过控制缝内液压，可控制裂缝延伸进入隔层的深度；如果隔层与产层的水平地应力差较小，只需稍微增加缝内压差，就可能导致裂缝延伸进入隔层深度的急剧增大；人工隔层产生的压降，可减小裂缝尖端处的裂缝延伸压力，达到控制裂缝高度的目的。

在人工隔层控缝高渗流力学分析中，借鉴了脱砂压裂技术的相关思想、方法，通过对水力裂缝端部区域的渗流场分析，认为人工隔层对裂缝扩展的控制作用主要体现在其对缝内压裂液的阻流作用上，这种阻流作用的大小和人工隔层的物性及压裂液性能有密切关系。

根据Ｄａｒｃｙ定律、流体流动的连续性方程结合转向剂沉降．成层数学表达式，提出了转向剂形成人工应力遮挡的数学表达式：即遮挡层形成的压力降与携带液的滤失速度、遮挡层厚度、携带液的粘度成正比，与遮挡层的渗透率成反比，并且随着缝内压力的增大，
遮挡层形成的压力降变的更大。

该表达式可定量确定转向剂形成人工遮挡层作用效果的大小，结合缝高计算公式，可对水利压裂裂缝高度进行预测。

论文提出了人工隔层控制缝高的设计方法，在设计中不仅需要清楚地层竖向地应力剖面，还要考虑裂缝延伸与施工排量、流体粘度、砂比、支撑剂颗粒大小和比重的关系，ＦｒａｃｐｒｏＰＴ三维压裂软件可以预测裂缝高度增长速率、裂缝扩展、泵送时间和注入液体体积的关系，在压裂设计中应根据各因素之间的关系，确定合适的作业程序和作业规模。

关键词：水力压裂；缝高控制；人工应力遮挡；转向剂；机理分析；设计方法
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｓｔｕｄｙｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｈｅｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｙｆｉｌｌｉｎｇ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ
ｄｉｖｅｒｔｉｎｇａｇｅｎｔ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｆｒａｃｔｕｒｅｈｅｉｇｈｔｍｅｔｈｏｄｃｏｎｔｒｏｌ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓｔｒｅｓｓｂａｒｒｉｅｑａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｅｓｉｇｎ
主要符号表
彳一渗流面积，ｒｎ２：
口一破裂面法向与最大主应力方向夹角，。

；ｃ一压裂液综合滤失系数，无量纲；Ｃ。

一空心玻璃微珠砂比，无量纲；明一上隔层钝化系数，无量纲；ＤＨ２一下隔层钝化系数，无量纲；ｄ一孔眼直径，ｃｍ；
ｄ。

一颗粒直径，ｃｍ；
Ｅ一储层岩石弹性模量，ＭＰａ；
毛一油层弹性模量，ＭＰａ；
廓。

一上隔层弹性模量，ＭＰａ；
耳：一下隔层弹性模量，ＭＰａ；
Ｇ一岩石剪切模量，ＭＰａ；
ｇｎｕｉｄ一流体重力梯度，ＭＰａ／ｍ；
ｇｐｚ－－原地应力梯度，ＭＰａ／ｍ；
日一裂缝高度，ｍ；
风一油层厚度，ｍ；
目一油层中部深度，ｍ；
儿一隔层与油层交界处深度，ｍ；矗一压入上隔层的深度，ｍ；
鬼一压入下隔层的深度，ｍ；
ｈ一缝内转向液高度，ｍ；
Ｓ。

一上遮挡层与产层间的地应力差，Ⅷａ；Ｓ。

一下遮挡层与产层间的地应力差，ＭＰａ；Ｋ一应力强度因子，ＭＰａ．ｍｏ一；Ｋ，ｃ一断裂韧性，ＭＰａ．ｍｏ一；
Ｋ脚一油层断裂韧度，ＭＰａ．ｍｎ５；
群一裂缝上尖端材料的断裂韧性，ＭＰａ．ｍｎ５；Ｋ之一裂缝下尖端材料的断裂韧性，ＭＰａ．ｍ瞳５；ｋ一压裂液稠度系数，Ｎ．ｓ“／ｍ２；
ｋｃ－遮挡层的渗透率，Ｉ．ｔｍ２；
三。

一人工隔层在缝长方向上的长度，ｃｍ；以一压裂液流态指数，无量纲；
Ｐ一流体压力，ＭＰａ；
Ｐｏ－裂缝延伸的临界压力，ＭＰａ：
Ｂ一缝内液压，ＭＰａ；
‰一缝内静压力，ＭＰａ；
芦加ｍ一产层中部流体压力，ＭＰａ；
Ｑ一施工排量，ｍ３／ｍｍ；
如一前置液中各点注液排量，ｍ３／ｒａｉｎ；Ｑｆｊ一携砂液中各点注液排量，ｍ３／ｒａｉｎ；。

ｇ一沿缝长的压裂液体积流量，ｍ３／ｎｌｉｎ：
吼一压裂液在单位缝长上的体积滤失速度，ｍ３／ｍｉｎ；％，一上隔层与油层的韧度比，无量纲；ＲＤ：一下隔层与油层的韧度比，无量纲；ｒ／一裂缝半径，ｍ；
ｓ。

一储层岩石最小水平主应力，ＭＰａ；
墨一孔壁处的径向应力，ＭＰａ；
足一孔壁处的切向应力，ＭＰａ；
芝一孔壁处的轴向应力，ＭＰａ；
品一最大水平地应力，ＭＰａ；Ｓ一最小水平地应力，ＭＰａ；
鼠一垂直地应力，ＭＰａ；
Ｓ一岩石的单轴抗拉强度，ＭＰａ；
＆一剪切破裂面上的法向应力，ＭＰａ；Ｕ：一干扰下沉降速度，ｃｍ／ｓ；
”．～自由沉降速度，ｅｍ／ｓ；
“，一携带液的滤失速率，ｍ／ｓ；
ｙ一液体在裂缝中的速度，ｃｍ／ｓ；
；一液体在裂缝中的平均速度，ｃｍ／ｓ；ｌ，。

一转向剂颗粒沉降匀速，ｃｍ／ｓ；
Ｖ一转向液的总体积流量，ｍ３／ｓ；
圪一滤层沉积体积，ｍ３；
Ｋ一携带液滤失体积，ｍ３；
Ｗ一缝宽，ｃｍ；
％一人工隔层的平均缝宽，ｅｍ；
ｘ一滤层厚度，ｒａ；
ｘ．－ｔ时刻滤层的厚度，ｍ；
％一缝高剖面上裂缝中心距产层中心距离，ｍ；ｓ一滤层空隙率，无量纲；
ｇ，一裂缝处应变，无量纲；
毛一裂缝附近上表面应变，无量纲；
ｇ，一裂缝处应变，无量纲；
矽一人工隔层孔隙度，无量纲；
ｙ一储层岩石泊松比，无量纲；
７一剪切速率，Ｓ～；
Ａ一转向剂体积浓度，ｍ３／ｍ３；
∥一转向液粘度，ＭＰａ．Ｓ；¨一油层泊松比，无量纲；
％一遮挡层泊松比，无量纲；
口一（，．，臼）点与最大水平主应力方向的夹角，‘：Ｐ一液体密度，ｇ／ｍ３；
ｐ。

一转向剂颗粒密度，ｇ／ｃｍ３；
ｎ一转向液的密度，ｋｇ／ｍ３；
Ａ－携砂液体积密度，ｇ／ｃｍ３；
ｑ一最大有效拉应力，ＭＰａ；
Ｏ＂ｏ－周向应力，ＭＰａ；
仃，一径向应力，ＭＰａ；
吼一垂直于裂缝面的地应力，ＭＰａ；盯，一裂缝处应力，Ⅷａ；
仃。

缸一地层最小水平主应力，ＭＰａ；正一岩石的抗张强度，ＭＰａ；
瓦一产层中部的原地应力，ＭＰａ；ｚ＇ｒＯ－－剪切应力，ＭＰａ；
ｆ一剪切应力，ＭＰａ；
万一Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ常数，无量纲；
△Ｐ一遮挡层形成的压降，ＭＰａ；△ｆ一滤失时间，ｓ；
关于学位论文的独创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。

尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。

若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

学位论文作者签名：日期：上９。

扩年多月之日
学位论文使用授权书
本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。

保密学位论文在解密后的使用授权同上。

学位论文作者签名：日期：。

０６６年ｔ月莎日指剥雠：国塑盘垒吼们多月乡日
论文创新点摘要
①鉴于目前充填转向剂形成人工隔层的实验研究，对于一定浓度的转向剂对裂缝扩展应力的影响，携带液在地层中渗流量及与地层压差的经时变化对裂缝扩展能力的影响还存在空白，而由于目前测试手段的局限性，直接测试裂缝尖端的受力状态非常困难，论文采用实验与有限元计算相结合的方法，首次系统地分析了转向剂建立人工应力遮挡的作用过程与作用效果。

实验方法还可应用于对转向剂材料的筛选、评价及转向剂与岩石的适应性分析，指导转向剂材料的研究与生产。

②根据料浆沉降原理，建立了转向剂的沉降一成层数学模型，实际生产中可以结合实验计算转向剂的实际沉降速度，确定转向剂的沉降成层规律，更好的控制加液时间，为保证形成有效、密实的低渗透遮挡层提供理论依据。

根据Ｄａｒｃｙ定律、流体流动的连续性方程结合转向剂沉降一成层数学表达式，提出了转向剂形成人工遮挡应力的数学表达式，可定量确定转向剂形成人工遮挡层作用效果的大小，结合缝高计算公式，可对水利压裂裂缝高度进行预测，以进一步指导压裂设计，保证现场施工工艺的可靠实施。

③在人工隔层控缝高线弹性断裂力学分析中，改进了Ｓｉｍｏｎｓｏｎ的线弹性断裂力学模型，得到了缝内压力与裂缝延伸进入隔层深度的关系式，计算分析认为：随着隔层与产层水平地应力差的增大，水力裂缝延伸进入隔层同样的深度所需的缝内液压越来越大；在隔层与产层水平地应力差一定的情况下，通过控制缝内液压，可控制裂缝
延伸进入隔层的深度；如果隔层与产层的水平地应力差较小，只需稍微增加缝内压差，就可能导致裂缝延伸进入隔层深度的急剧增大；人工隔层产生的压降，可减小裂缝尖端处的裂缝延伸压力，达到控制裂缝高度的目的。

Ｖ
中国石油大学（华东）博士学位论文
第１章前言
ｌ，１课题背景
本课题依托中石化胜利油田有限公司重点科技攻关项目“低渗透油藏整体改造技术研究”，主要进行人工应力遮挡作用下水力压裂缝高控制的机理与设计方法研究。

水力压裂是近几十年新兴的一项现代技术，它的实质在于通过从地层钻孔，向被压目的层注入高压流体而诱发孔周围产生人工裂缝。

作为一种经济可靠、在地下产生大面积人工裂缝的地层改造技术，其广泛应用于低渗透油气田的勘探、开发及其它工业生产领域。

油层水力压裂是通过地面高压泵组将粘性流体以超过地层吸收
能力的排量经井筒注入地层，当压力达到地层破裂压力时，井壁岩石发生破裂，继续泵入液体，裂缝不断延伸，同时，压裂液将支撑剂带入裂缝，停泵后可在地层中形成具有一定长度、宽度和高度的填砂裂缝。

由于压裂形成的裂缝具有很高的导流能力，能有效地改善油气层的渗流条件，降低流体渗流阻力，从而可以大幅度提高油、气井产量或水井吸水能力，达到增产增注的目的。

此外，通过水力压裂还可使
某些原来没有工业开采价值的油气田成为具有相当开采储量的油气田。

在水力压裂中，如何控制裂缝高度的增长，是较棘手的问题。

当油层很薄或上下盖层为弱应力层时，垂直裂缝过度向上或向下延伸，就会穿透产层进入盖层、底层，同时缝高过大，会阻碍缝长的延伸，影响压裂液效率，进而影响压裂效果。

缝高过大可能会导致压后裂缝完全失效，或压开水层，引起油井含水暴增，缝高过大也会浪费压裂液和支撑剂，所以将缝高尽量控制在产层内是压裂成功的关键因素之一。

近年来，国内外的工程技术人员在这方面进行了很多研究工作，特别是美国在２０世纪８０年代发明的几项缝高控制技术在油田得
到广泛应用，而且效果很好。

（１）常规裂缝高度控制技术【Ｉ】
控制裂缝高度的垂向延伸最根本的问题在于准确了解产层和遮
挡层之间的地应力差，合理选择压裂设计参数。

常规控制裂缝高度技术就是通过选择产层，利用产层上下的致密遮挡层、控制施工排量、压裂液粘度与密度来控制裂缝高度，这种方法简便易行，但推广应用有一定的局限性。

①利用泥质遮挡层控制裂缝高度根据大量现场资料统计和室内
研究，利用泥质遮挡层控制裂缝高度一般应具备以下两
第ｌ章前言
个条件：对于常规作业，在砂岩油气层上下的泥质遮挡层厚度一
般应不小于５ｍ；上下遮挡层地应力高于油气层地应力２．１～３．５ＭＰａ时更为有利。

遮挡层厚度可以利用测井曲线确定，油气层和遮挡层地应力值则可以通过小型压裂测试、声波和密度测井或岩心试验取得。

②利用施工排量控制裂缝高度
施工排量越大，裂缝越高。

不同地区由于地层情况不同，施工排量对裂缝高度地影响也不相同。

美国棉谷地区通过压裂后测井温，总结出施工排量与裂缝高度有如下关系：
Ｈ＝７．２３×ｅ１０３Ｑ（１．１）
式中：日——裂缝高度，ｍ；Ｑ——施工排量，ｍ３／ｍｉｎ；Ｐ——自然对数的底。

为了避免裂缝过高，一般应将施工排量控制在３．５ｍ３／ｍｉｎ以内。

③利用压裂液粘度和密度控制裂缝高度
在其它参数相同的情况下，压裂液粘度越大，裂缝越高。

目前尚没有定量关系。

一般认为，压裂液在裂缝内的粘度保持在５０，－－１００ｍＰａ．ｓ较合适。

利用压裂液密度控制裂缝高度，主要是通过控制压裂液中垂向压力的分布来实现。

若要裂缝向下延伸，应采用密度较高的压裂液；若要裂缝向上延伸，则应采用密度较低的压裂液。

（２）冷水水力压裂控制缝高【１１
①作用机理
通过向温度较高的地层注入冷水，使地层产生弹性回缩，降低地层应力，把裂缝高度控制在产层范围内。

②压裂工艺
在低于地层破裂压力的条件下，向地层注入冷水预冷地层：提高排量和压力，使压力仅大于被冷却区水平应力，在冷却区内压开一条裂缝；控制排量和压力，注入含高浓度降滤剂的冷水前置液延伸裂缝；注入低温粘性携砂液支撑裂缝，完成压裂全过程。

③应用范围
冷水水力压裂技术主要用于以下几类油气层：产层不存在清水伤害问题；胶结性较差的地层：用常规水力压裂技术难以控制裂缝延伸方向的油气层。

（３）建立人工遮挡层控制缝高
由于地下物质特性、地层应力差及断裂韧性不同，垂直裂缝高度不同程度地受到遏止。

限制裂缝垂向增长的实质性机理是使流体进入狭窄的上下裂缝末梢时受到阻抗。

这种控制方法主要是根据地层条件，注入上浮或下沉转向剂对垂向裂缝端进行封堵，形成人工遮挡２中国石油大学（华东）博．１二学位论文
层，控制裂缝垂向延伸。

裂缝能否上下延伸穿透界面进入盖层、底层与许多因素有关，如地层应力差，岩石物质特性，裂缝上下末端阻抗值、压裂参数等。

其中，地层应力差及岩石物质特性都由地质结构本身所决定，不易改变；但裂缝上下末端阻抗值可以通过在压裂携带液中添加转向剂，将裂缝
尖角钝化，制造人工遮挡层的措施来改变，同时控制压裂其它参数，达到遏制裂缝纵向增长，提高压裂效率，促进裂缝水平方向扩展的目的。

因此，深入研究裂缝垂向延伸机理，正确判断裂缝能否进入上下遮挡层，研究和实施新的有效缝高控制技术，选择合理的施工参数，对于压裂作业的成功是十分重要的。

１．２课题的研究意义水力压裂技术作为油水井增产增注的主要措施，已广泛应用于低渗透油气田的开发中，通过水力压裂可改善井底附近的渗流条件，提高油井产能。

油藏渗流规律的研究表明，受储层非均质性及微裂缝的影响，岩石应力状态、物理力学参数、压裂参数、盖底层厚度、地层流体特性、射孔厚度和位置、地应力场和温度场的改变等均影响裂缝的延伸，裂缝高度随施工时间增加，沿裂缝长度逐渐减小，整体压裂方案的优化对于改善油藏的开发效果和提高采收率有着重要的影响。

在新井压裂和重复压裂中，当水力压裂所形成的裂缝是垂直裂缝时，如果产层较薄或隔层条件比较差，压裂裂缝就不能被完全地控制在生产层内，实际的裂缝高度大于油层厚度，大大降低了压裂液的效率，会造成压后产量低、递减快、有效期短，从而影响压裂施工效果；这种过度的垂向延伸不但会导致施工时过早脱砂，阻碍裂缝按要求在水平方向延伸；而且当邻层为水层时，不仅起不到预期的增产效果，还会引起含水暴涨；对于存在气顶的油藏，也同样存在引气入井的危险；裂缝在垂直方向的过分延伸，势必导致裂缝沿水平方向延伸的缩
短，在这种情况下，要使裂缝长度达到设计的缝长，就必须增加压裂液和支撑剂的用量，从而提高压裂施工的成本，降低增产效果，因此需要尽可能将裂缝高度控制在生产层内。

常规控制缝高的技术一般采用控制射孔位置，优选压裂参数（如排量、压裂液粘度、支撑剂加入量等）来防止缝高延伸，但由于地应力的影响，有时仍不能有效地控制缝高的延伸。

其中地层应力差及岩石物质特性都由地质结构本身所决定，不易改变，而裂缝上下末端阻抗值和压裂参数可以改变，所以采用人工控制缝高技术，深入研究裂缝高度控制机理，合理选择施工参数和工艺，最大限度的控制裂缝垂向延伸是水力压裂能否成功的关键问题之一，也是现代压裂技术新的发展方向。

３
第ｌ章前言
裂缝上下末端阻抗值的改变是在携带液中加入转向剂，转向剂上浮或下沉聚集在新生裂缝的顶部或底部，形成较密实的低渗区，从而增加裂缝末端阻抗值，将裂缝尖端钝化，阻挡缝内流体压力向上部、下部地层传递，转向剂形成的人工应力遮挡层可遏制裂缝纵向增长，提高压裂效率，促进裂缝向水平方向扩展。

通过压裂参数的优化控制缝高，主要是在对地质特征进行分析基础上，优选压裂液和支撑剂，控制施工排量、砂比和泵送压力。

为定量描述转向荆的使用效果，确定合理的转向剂的用量，指导压裂设计，合理选择施工工艺参数，需要开展人工遮挡层控缝高技术研究。

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因此，基于人工应力遮挡作用，综合考虑岩石物理力学参数、分层应力、区块应力场、裂缝发育及压裂参数等多重因素作用，研究人工应力遮挡作用下水力压裂缝高控制机理与设计方法具有重要意义。

１．３国内外现状分析
１．３．１国外研究现状
自认识水力裂缝三维延伸以来，各国学者开展了大量的研究工作，大力推动了缝高控制技术的发展。

１９８３年，Ｎｇｕｙｅｎ，Ｌａｒｓｏｎ［２１等人首次提出利用人工遮挡层控制裂缝高度压裂技术，即用性质稳定的转向剂填充缝端来控制裂缝高度增长，这项技术可以防止裂缝穿透非生产层，如气层、水层等，而在生产层形成最大的裂缝横向延伸，并通过现场实践证明了这项技术。

从此，国内外学者进行了大量卓有成效的研究，目前已经发展成为控制裂缝高度延伸的主力技术之一，并取得了成功的应用。

１９９５年，Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ，Ａｎｄｅｒｓｏｎ［３】等人介绍了一些工程实例，通过有效的置入人工遮挡，增加了裂缝长度，大大改善了油气产量。

１９９５年Ｒｏｂｅｒｔ，Ｈｅｍａｎｔａ［４】等人研究了人工遮挡层放置技术，通过大型压裂软件描述了裂缝越过遮挡层后裂缝三维几何形状的变化过程。

Ｍａｃｋ等人从工艺角度探讨了美国Ｖｉｒｇｉｎｉａ州中西部Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉａｎ砂岩地层，控制
裂缝高度的泵注程序。

Ｇａｒｃｉａ等人研究了探井中设计人工遮挡层控制裂缝高度。

１９９７年，Ｍｏｒａｌｅｓｔ５１等人对比了裂缝高度受到向上和向下全面遏制的一些压裂井，与单一防止水力裂缝向上或向下伸展的压裂方法相比有更大的优越性，提出了一种名为Ｂｒａｃｋｅｔｆｒａｃ的压裂程序。

２０００年，Ｔａｌｂｏｔ【６】等人对一系列现场资料分析认为，综合应用各种裂缝高度控制技术４
中国石油大学（华东）博－ｌ学位论文
能够阻止裂缝突破进入邻近的地层。

２００２年，ＪｉｍＦｏｎｔａｉｎｅ，ＬｅｎＰａｎｕｇｈ［７】等人讨论了Ｍｅｄｉｎａ层增产措施的实施过程，通过应力测试，表明正常施工措施下Ｍｅｄｉｎａ层下部的地层无法控制压裂裂缝的
延伸，为了消除裂缝向下的过度延伸，现场采用人工遮挡层技术起到了一定的效果。

Ｇｉｄｌｅｙ［羽，Ｊ．Ｌ．，Ｈ．Ｘ．Ｎｇｕｙｅｎ［２】等
人提出了人工应力遮挡控缝技术的基本原理：首先，裂缝的延伸主要在应力薄弱的方向上，通过裂缝端部的压裂液滤失，造成局部压力增加，压力逐渐超过地层中该点的极限破裂压力而产生裂缝，并沿该方向向前延伸。

如果加入转向剂，使其沉积在裂缝上下端点，会阻止一部分压裂液的滤失，形成阻抗值，即人为的增大了隔挡层的压降，形成的阻抗值达到一定程度时，就能阻止裂缝在该方向上的延伸。

其次，。