压 裂
第06章水力压裂
H max H min
1 1 E 2 Z PS 2 E PS 2 1 1 1
1 1 E 2 Z PS 2 E PS 2 1 1 1
当re=∞、Pe=0及r=ra时，井壁上的周向应力为：
Pi
即由于井筒内压而导致的周向应力与内压大小相等，
方向相反。
3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力
由于注入井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒 周围地层中，形成了另外一个应力区，它的作用是增大 了井壁周围岩石中的应力。增加的周向应力值为： Cr 1 2 1 Pi Ps Cb 1 4.井壁上的最小总周向应力 在地层破裂前，井壁上的最小总周向应力应为地应 力、井筒内压及液体渗滤所引起的周向应力之和：
2.井眼内压所引起的井壁应力 压裂过程中，向井筒内注入高压液体，使井内压力很 快升高。井筒内压必然导致井壁上产生周向应力。根据弹 性力学中的拉梅公式(拉应力取负号)：
Pe re2 Pi ra2 Pe Pi re2 ra2 2 2 2 2 2 re ra r re ra
⑧货源广、便于配制、价钱便宜。
一、压裂液类型
◆水基压裂液：
用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂 交链后形成的冻胶。施工结束后，为了使 冻胶破胶还需要加入破胶剂。不适用于水 敏性地层。
◆油基压裂液：
多用稠化油，遇地层水后自动破胶。缺点 是悬砂能力差、性能达不到要求、价格昂 贵、施工困难和易燃等。 基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液；气 相为二氧化碳、氮气、天然气；发泡剂用 非离子型活性剂。特点是易于返排、滤失 少以及摩阻低等。缺点是砂比不能过高、 井深不能过大。
压裂基础知识详细资料版
压裂基础知识一、水力压裂原理（一）大体原理水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁周围的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底周围地层产生裂痕；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂痕向前延伸并填以支撑剂，关井后裂痕闭合在支撑剂上，从而在井底周围地层内形成具有必然几何尺寸和高导流能力的填砂裂痕，使井达到增产增注的目的。
（二）增产原理1、形成的填砂裂痕的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原先渗流阻力大的径向流渗流方式转变成单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂痕系统，增加新的油源;4、裂痕穿透井底周围地层的污染堵塞带，解除堵塞，因此能够显著增加产量。
二、压裂材料（一）压裂液在压裂进程中注入的液体统称为压裂液，依照压裂进程中注入井内的压裂液在不同施工时期所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、依照作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成必然几何尺寸的裂痕，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起必然的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入必然量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂痕中并将支撑剂填在裂痕内预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部份比例专门大。
携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必需利用交联的压裂液(如等)。
顶替液：顶替液是在加砂程序终止后，用来将携砂液全数替人裂痕中，以提高携砂液的效率和避免井筒沉砂。
2、依照类型不同分类依照压裂液类型不同，能够将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。
（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。
压裂基础知识
压裂材料选择
第四章
支撑剂类型与性能
石英砂：成本低适用于浅层压 裂
陶粒：强度高适用于深层压裂
树脂覆膜砂：耐高温适用于高 温地层压裂
制定安全操作 规程：确保员 工熟悉并遵守 压裂作业的安 全规定和操作
流程。
定期培训：对 员工进行压裂 作业安全培训 提高员工的安 全意识和操作
技能。
设备维护保养： 定期对压裂设 备进行维护保 养确保设备正 常运行防止事
故发生。
安全检查：对 压裂作业场所 进行定期安全 检查及时发现 并消除安全隐
患。
环保要求与合规性
压裂基础知识
,
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 02 压裂定义与目的 03 压裂技术原理 04 压裂材料选择 05 压裂效果评价
06 压裂安全与环保
单击添加章节标题
第一章
压裂定义与目的
第二章
压裂定义
压裂是利用地面高压泵组通过井口向油层挤注高压液体使油层产生裂缝或扩大裂缝将油层中原 始油流通道扩大达到增产增注的目的。
添加剂作用与选择
降低压裂液粘度提高携砂能力 稳定支撑剂防止破碎和沉降 降低摩擦阻力减少压裂液的滤失 调节压裂液的稠化剂和交联剂控制压裂液的流变性和稳定性
压裂材料成本分析
支撑剂：选择不同类型和规格的支撑剂其成本也不同
压裂液：根据不同的压裂工艺和地层条件需要选择不同类型的压裂液其成本也相应不 同
添加剂：为了提高压裂液的性能需要添加一些添加剂这些添加剂的成本也需要考虑
第6章 水力压裂技术(20130325)
①预测不同裂缝长度和导流能力下的产量，并 绘制产量与缝长和无因次导流能力关系曲线
②根据产量要求，优选裂缝参数 ③选择支撑剂类型 ④确定尾随支撑剂体积和尾随比 ⑤根据地层条件选择压裂液
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水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
地面砂比：
支撑剂体积与压裂液体积之比。
在忽略裂缝内流动阻力的情况下，可以认为裂缝内的 FRCD从缝端到井底是线性增加的，因而要求砂浓度呈线性 增加。
全悬浮型支撑剂分布特点：
适合于低渗透率地层，不需要很高的填砂裂缝导流能 力就能有很好的增产效果；支撑面积很大，能最大限度地 将压开的面积全部支撑起来。
FRCD＝Wf˙Kf＝（KW）f
裂缝参数：Lf，FRCD，是最关键的因素； 最大缝宽： Wmax， Wf
4 Wmax
动态缝宽：施工过程中的裂缝宽度；～10mm 支撑缝宽：裂缝闭合后的宽度 W支；3～5mm。
一、支撑剂的要求 1.粒径均匀；
2.强度大，破碎率小； 3.圆度和球度高；
4.密度小； 5.杂质少。
(一)全悬浮型支撑剂分布 高粘压裂液：
压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施 工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂 缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置。
裂缝闭合后的砂浓度(铺砂浓度)：
是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量。 裂缝内的砂浓度(裂缝内砂比)：
指单位裂缝面积上所铺的支撑剂的质量。
3.水力压裂增产增注原理
（1）降低井底附近地层渗流阻力。
（2）改变了流动形态，由径向流→双线性流（地
层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒）。
4.水力压裂过程
关于压裂的20个常识
关于压裂的20个常识1、水力压裂水力压裂简称压裂，是油气井增产、注入井增注的一项重要技术措施。
它是利用地面高压泵组，将压裂液以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底造成高压，并超过井壁处的地层闭合应力及岩石的抗张强度，使地层破裂，形成裂缝，然后，继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使此缝向外延伸，并在缝内填以支撑剂，停泵后地层中即形成有足够长度和一定宽度及高度的填砂裂缝。
2、笼统压裂笼统压裂是在已射孔炮眼部位的上部下入封隔器、喷砂器等下井工具，对射孔部位进行压裂，达到对目的层的解堵或改造。
3、封隔器分层压裂封隔器分层压裂是通过封隔器分层压裂管柱来实现的，适用于非均质程度小，层间含水率差异小，且已按常规射孔的高中低渗透、多油层的改造。
4、限流法压裂限流法压裂是通过低密度射孔、大排量供液，形成足够的炮眼摩阻，使井筒内保持较高的压力，从而达到连续压开一些破裂压力相近层的目的。
5、复合压裂复合压裂是指高能气体压裂技术、热化学工艺技术、酸化工艺技术与水力压裂技术相结合的技术。
该技术适用于低温、欠压、稠油、含蜡量高的储层的改造。
6、CO2泡沫压裂CO2泡沫压裂是把液态二氧化碳和水基压裂液形成的混合液泵入井中，实施压裂，达到增产增注的目的。
该技术适用于低压低产气井、水敏性地层、特低渗透油层和稠油井。
7、同步压裂同步压裂是指对2口或2口以上的配对井进行同时压裂。
同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积，利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝。
8、水力喷射压裂水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量，从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术。
9、压裂车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是给压裂液加压，并大排量地注向地层，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。
压裂工艺技术课件
81.8 113.9 137.4 167.9 191.3 233.8 299.1 416.6
0.5
99.4
77.5
0.696
84
107.9
0.839
69.7
130.2
1.025
57
150.1
1.168
50
181.3
1.428
41
221.5
1.827
32
283.3
0.473 0.659 0.795 0.972 1.107 1.353 1.73
•《压裂工艺技术》
（一）压裂施工过程
⑹ 替挤 完成加砂后，打开混砂车的替挤旁通流程，
向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝 中去。替挤液量要严格按设计执行，严禁超量 替挤。
•《压裂工艺技术》
（一）压裂施工过程
⑺ 关井扩散压力
压裂施工完成后，应关闭井口所有进出口 阀门，等待压裂液的破胶、滤失及裂缝的闭合， 防止支撑剂随高粘液体反出裂缝。扩散压力时 间不少于压裂液破胶时间。
泵1排量=0~32kg/min，泵2排量=0~90kg/min
电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警
TS—80、PDU监测系统、数显器
4笔绘图器
HDE现场参数校正仪、SM—A压差式砂密度计
•《压裂工艺技术》
1、大泵水功率1300马 力； 2、柱塞直径114.3mm； 3、冲程203.2mm。
吸、排液管汇 8个阀门， 有替挤旁通。
•《压裂工艺技术》
（三） 压裂工具与管柱 滑套式分层压裂管柱 该管柱用于浅 井不动管柱分 压多层。
•《压裂工艺技术》
第三部分 压裂监督
（一）现场材料质量检测 （二）施工过程监督 （三）压裂曲线监测与分析 （四）压裂施工过程中的异常情况及处理
压裂方法分类及选择条件
压裂方法分类及选择条件一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。
压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。
二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。
其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。
2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。
其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。
2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。
它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。
2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。
施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。
其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。
因此，这种压裂适宜于中深井压裂。
2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。
这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。
对于射孔井，可用尼龙球，随压裂液进入井内并坐在高渗透层部位的炮眼上，以堵塞炮眼，即可将井内压力憋起，从而压开低渗透层的裂缝，此法可在一次压裂中多次重复使用，施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。
2.2.2 选择性压裂在同一开发层系中，由于地质上的非均质性，也存再高渗和低渗层段的差别。
压裂基础知识
压裂基础知识压裂基础知识一、水力压裂原理（一）基本原理水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
（二）增产原理1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源;4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。
二、压裂材料（一）压裂液在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、根据作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部分比例很大。
携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。
顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。
2、根据类型不同分类根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。
（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。
压裂技术详解
压裂技术详解压裂技术又称为水力压裂技术，是一种利用高压水进行地下岩石层破裂的技术。
在油气开采中，压裂技术被广泛应用，可以刺激原油和天然气井的产量，提高资源回收率。
本文将对压裂技术的原理、优劣性和应用范围进行详细的介绍。
1. 压裂技术的原理压裂技术是一种利用高压水强制进入地下岩石层，形成高压水力作用，使岩石产生破裂和裂缝的技术。
具体而言，压裂技术可以分为两种类型：垂向压裂和水平压裂。
垂向压裂是将高压水垂直注入岩石层，形成一系列垂向的裂缝和破裂，加快油气运移速度，促进油气在储层内的聚集。
水平压裂则是将高压水以水平方向注入岩石层，增加破裂面积，形成连通的立方体形状的裂缝，从而实现储层中原油和天然气的释放和采集。
1）改善油藏渗透性：压裂技术通过制造一系列地下岩石支架破裂和裂缝，增加原油和天然气的采集率，能够将原本不可采取的储量变成可开采的储量。
2）提高油气产量：压裂技术可以在原油和天然气井中形成一系列裂缝，加速原油和天然气从储层中运动到井筒内，提高井筒的产量。
3）可重复使用：压裂技术是可重复使用的技术，可实现多次压裂，提高原油和天然气生产效率。
与此同时，压裂技术也存在以下缺点：1）环境污染：压裂技术需要大量的水和化学添加剂，通过高压水注入地下岩石层，将混合物压入地下。
这些添加剂中可能会含有有毒物质，从而对环境造成污染。
2）地震风险：压裂技术可能会导致地震，特别是在地震活跃区进行压裂活动更容易引起地震。
3）资金投入高：压裂技术需要大量的资金投入，对于早期开采的小油田来说，压裂技术可能投入不够经济。
压裂技术最初是在美国被广泛使用的。
目前，在美国和加拿大，压裂技术已成为油气开采的主流技术，占据了大部分市场。
除此之外，压裂技术还被应用于中国、俄罗斯、澳大利亚等国家和地区。
压裂技术的应用范围主要有以下几个方向：1）钻井工作：在油气勘探、钻井等领域，压裂技术可以使深部地层中的原油和天然气排入井口，方便开采。
2）页岩气勘探和开发：在成功开采美国页岩气后，压裂技术被广泛应用于页岩气勘探和开发工作中，可以将原本积存在深部页岩层中的天然气释放出来，大幅提高天然气资源的利用。
压裂基础知识
压裂基础知识一、基本概念1、闭合压力使裂缝恰好保持不致于闭合所需的流体压力。
它小于开始形成裂缝所需的破裂压力，并始终小于裂缝的延伸压力，且与地层中垂直于裂缝面上的最小主应力大小相等、方向相反。
二、压裂井（层）的选择1.压裂选井选层的一般原则压裂主要解决有一定储量的低渗透层的产量问题，对于井底堵塞而影响生产的井，压裂同样有很好的效果。
对于下列情况的井，应选作压裂的对象。
（1）压裂层具有足够的油源，具备增产的可能。
（2）地层参数要求：A.地层系数（kh）对压裂效果有很大的影响。
地层系数过低，从地层向裂缝供油能力太弱，得不到好效果，一般的经验是：（kh）为（0.5~100）×10-3μm2.m的油层可以压裂。
B.地层孔隙度一般应大于10%（对于砂岩）。
C.地层有效渗透率一般应小于10×10-3μm2（3）对岩性及胶结度。
对石灰岩、白云岩、砂岩、砾岩产层都有能取得有效的压裂效果。
（4）对于已经进行过各项措施井。
对已进行过酸化及其它各种增产措施的井压后都能获高产。
2.不宜压裂的几种情况（1）高含水层；（2）对于靠近边水，注水井或见水效果明显的井；（3）高渗透层、地下亏空大的井；（4）固井质量不高，有管外串槽的以及套管损坏的井。
一、压裂方式（一）、合层压裂1、油管压裂在深井中，应在油层以上坐封隔器，必要时带水力锚及套管加压平衡，以避免套管受到高压而破坏。
但是，由于油管截面积小，会增加液注以阻力和设备负荷，降低有效功率。
2、环形空间压裂其优点是阻力损失小。
缺点是流速较低，携砂能力弱。
3、油、套管合压裂压裂时油管接一部压裂车，套管接加砂压裂车。
施工时，油管、套管同时泵入粹体，从套管加砂。
其优点是利用油管泵入的液体，从油管鞋出来时流向改变，可防止压裂砂下沉。
一但发生砂堵，进行反循环洗井也比较方便。
因此，油管、套管同时压裂适合于深井压裂。
4、套管压裂其优点是施工简单，可以最大限度地降低管路摩阻。
1.压裂工艺基础
②、配液用水（数量、外观、机械杂质、pH值）、化工料 要求配液用水达到注入水标准，一般提前加入杀菌剂；井场 材料验收（名称、数量、包装是否完好等）；
③、配液设备（车辆、管线洁净情况） 要求配液设备工况良好，无残酸、残碱、残菌、铁锈、油污 及其它机械杂质 。
注意：提砂比时一定要缓慢，不期望一步到位，提砂比时要注 意液添要适当降低（现场指挥）。
⑥顶替：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把混 砂罐、地面管线、压裂泵车及井筒中的携砂液全部顶替到裂 缝中去，防止余砂沉积井底形成砂卡等事故（同时严禁过量 顶替）。
压裂施工时液体的流动过程是： 储液罐→混砂车→低压管汇→压裂泵车→高压管汇→井 口→管柱→过喷砂器→过炮眼→目的层。
⑷、所有配置好的液体，采用取样器取样并编号，每罐不少于500ml， 调交应对每罐及其混合液做成胶实验，并登记好初胶、成胶时间；
⑸、所有样品及试验过程、设备准备等要求进行数码照相备查。
7、旋塞阀：作业时，旋塞阀必须在全开或全关的情况下使 用，否则，易造成旋塞、弧片的损坏。每次使用之后，应及 时对旋塞阀进行清洗，并在阀开启状态下，用高压黄油枪给 阀加注高压密封润滑脂，同时多次开启和关闭阀门，使新高Hale Waihona Puke 压密封润滑脂能均匀地涂布在旋塞表面。
六、配液基础知识
1、现场准备 ①、配液罐检查（液罐数量、清洁程度、防砂措施等） 要求：无残液（残酸、残碱等）、残菌、铁锈、油污及其它
配液结束后，对配制液体进行防砂保护措施，登记剩 余添加剂。一般要求粘度达到室内配制粘度的90%以上。施 工前调试小样确定交联比和延迟交联时间。
②、酸液配制： 根据酸液配方和液罐容积计算盐酸用量及其他化工
国内压裂技术介绍
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具
第一级滑套内径50mm 第二级滑套内径45mm 第三级滑套内径40mm
第四级喷枪－无滑套 使用后滑套－基本无磨损
滑套方案设计——5 ½ ″套管五级喷枪
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具（工具串组成）
压裂时间13天15级,所有桥塞用一个钻头一趟钻完,用时40小时
2010年股份公司水平井分段改造应用情况
技术来源 油田 大庆 长庆及苏里格 自主研发 西南 吉林 水平井分段压裂技术 双封单压，水力喷砂 施工井数 42 72 7 38 分段5段以上井数 28 50 4 1 单井最多分压段数 15 10 8 5
州扶51-平52井压裂施工曲线
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
该井目前产液9.5t/d，产油8.1t/d，是周围压裂直井产液、产 油量的6.3倍和7.4倍，是同区块压裂水平井的1.4倍和1.6倍
汇报提纲
• 企业介绍与系统能力 • 一、水力喷射分段压裂技术 • 二、双封单卡分段压裂技术 • 三、滑套式封隔器分段压裂技术 • 四、国外水平井分段压裂技术 • 五、华鼎施工能力保障
三、滑套式封隔器分段压裂技术
1. 压裂方式的选择
三、滑套式封隔器分段压裂技术
（1）层间隔离方式的选择
常用封隔器 ，长度1.61.7m,耐压 70MPa,适用 于裸眼、套 管井
膨胀率大， 长度2m以上, 耐压52MPa, 适用于井眼 扩张大的非 标裸眼井、 套管井
适用于层间 段长井况， 长度50500m,适用于 裸眼、套管 、筛管井
压裂常识讲座全
•控制压裂层位准确、可靠； •施工中两个封隔器之间拉力较大，对深 井和破裂压力高的地层，不宜采用； •两个封隔器之间的所有井下工具、短节 的本体和螺纹抗拉强度必须大于施工时 的最大拉力； •喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施 工时封隔器上形成沉砂； •起管柱前，应先反循环将下封隔器上部 沉砂冲净，起管柱时，应先上下活动， 不得猛提。
如何认识水力压裂的裂缝尺寸
•应力剖面决定缝高延 伸，特别是产、隔层间 的应力差值；
•一般缝宽为支撑剂粒 径的4-10倍；
•缝长与液量、砂量、 砂比、排量有关，相对 而言人为设计的空间较 大；
•岩性对裂缝尺寸影响 较大。
裂缝高度测试(温度、示踪剂)
隔层
压后井温曲线
压裂层
热鼻现象
压前井温基线
隔层
五、水力压裂施工方式
封隔器+填砂分层压裂工艺
压第一层
压第二层
•可以不动管柱、不压井、不放 喷一 次施工分压多层； •由于受管柱内径限制，一般最多只 能用三级滑套，一次分压四层； •管柱结构复杂，容易造成砂卡，施 工完后应立即起出管柱； •如逐层压裂求产完再打开滑套压上 层，在打开滑套前应先反循环将管 柱内外沉砂冲净，以免造成砂卡； •滑套外径应小于所通过的管柱最小 内径，并与滑套坐落短节密封良好。
如何判断水力压裂的裂缝方位
1、地面微地震方法 2、井下微地震方法 3、测斜仪方法 4、电阻率层析成像方法
1、声发射定位裂缝监测与诊断技术
通过测定微震震源 辐射出的地震波运动学 参数，反演微震震源的 空间位置，微震震源的 空间分布反映了人工裂 缝的轮廓。可记录3000 米以内深度的-2级地震。 本次测试采用的是改进 后的6点无线传输定位 系统。
井下作业常识之压裂
井下作业常识之压裂压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。
通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。
由于被支撑剂充填的高导流能力裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅度提高油、气井产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。
压裂设备及管柱地面设备1、压裂井口压裂井口一般可分为两类：用采油树压裂井口；采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口。
2、压裂管汇目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不相同。
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。
高压管线外径Ф76mm，内径Ф60mm，最高压力可达100MPa。
3、投球器投球器有两种，一种是前面井口装置中用于分层压裂管柱中投钢球的投球器，另一种是选压或多裂缝压裂封堵炮眼用投球器。
美国进口投球器，最大工作压力100MPa，一次装Ф22mm的堵球200个，电动旋转投球每分钟12圈，每圈投4个球。
压裂车组压裂设备主要包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车等。
1、压裂泵车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是产生高压，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。
它是压裂施工中的关键设备，主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵等四部分组成。
2、混砂车混砂车的作用是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起来，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。
混砂车主要由供液、输砂、传动三个系统组成。
3、其它设备除了压裂车、混砂车主要设备外，还有仪表车、液罐车、运砂车等。
仪表车是用于施工时，记录压裂过程各种参数，控制其它压裂设备的中枢系统，又称作压裂指挥车。
压裂管柱压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成。
采油工艺压裂工艺技术
目 录
• 压裂工艺技术概述 • 压裂工艺原理 • 压裂工艺的应用 • 压裂工艺的优化与改进 • 压裂工艺的挑战与解决方案 • 未来展望
01
压裂工艺技术概述
定义与特点
定义
压裂工艺技术是一种通过高压注入流 体，使地层产生裂缝，从而增加油井 产能的采油工艺。
特点
适用于低渗透油田，能有效提高油井 产量和采收率，但需要高成本和技术 要求。
详细描述
为了解决这一问题，需要优化压裂液的配方和性能， 减少其对储层的伤害。同时，加强施工现场的监测和 检测，及时发现和处理储层伤害问题。此外，采用保 护储层的压裂技术和设备也是解决储层伤害问题的有 效途径。
06
未来展望
新型压裂液体系的研究与应用
总结词
新型压裂液体系是未来研究的重点，旨在提高压裂效 果和降低环境污染。
钢球支撑剂
强度高、导流能力强，适用于高压 和深层油气层。
04
压裂施工工艺流程
试压
检查井口装置和管线是否密封 良好。
支撑剂选择与注入
根据地层情况和所选支撑剂类 型进行选择和注入。
施工前准备
包括井筒准备、选择压裂液和 支撑剂等。
压裂液配制与注入
根据地层情况和所选压裂液类 型进行配制，并注入井中。
返排与测试
返排压裂液，并对新形成的裂 缝进行测试和评估。
03
压裂工艺的应用
常规油气藏压裂
总结词
常规油气藏压裂是采油工艺中应用最 广泛的压裂技术，适用于具有较好渗 透性的油气藏。
详细描述
常规油气藏压裂通过水力或气压将地 层压裂，增加地层裂缝，提高油气的 渗透性和流动性，从而提高采收率。
低渗透油气藏压裂
压裂技术现状及发展趋势
压裂技术(jìshù)现状及发展趋势(长城(Chángchéng)钻探工程技术(jìshù)公司(ɡōnɡsī)) 在近年(jìn nián)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辟中的作用日益明显。
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辟效果的重要手段。
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辟。
（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为了整体压裂技术，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辟中发挥了巨大作用。
（4）1999年-2005年：开辟压裂。
考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开辟井网，从油藏系统出发，应用开辟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(jìshù)发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术(jìshù)日益完善，形成为了三维压裂设计软件和压裂井动态预测(yùcè)模型，研制(yánzhì)出环保(huánbǎo)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辟的重要手段之一。
压裂的质量控制措施
压裂的质量控制措施1、压裂质量控制目标、技术指标(1)生产时效：95%；(2)设备完好率:97%；(3)工程质量全优率:99. 5%；(4)施工一次合格率：100%；(5)资料全准率:99. 7%；(6)单项资料合格率:96. 0%；(7)单项资料全优率：96. 0%o(8) HSE目标管理100%o2、影响压裂施工质量因素1.1施工工艺因素采用下封隔器压裂工艺，一是为了保护油层套管，二是为了分层改造，三是既护套又分压。
其有利亦有弊，如果封隔器在井下出现问题，就会影响压裂效果。
2.2压裂液因素黏度高、流动性好、抗剪切而摩阻损失小、滤失小而携砂能力强的压裂液是决定压裂成败的关键。
2.3操作及设备因素压裂成功需要完好的设备条件和良好的操作素质来支持。
如果在施工中指挥控制仪表和线路出现问题，或混砂车、大泵车出现故障，就无法顺利的完成压裂施工。
3.4地层及地质因素地层和地质的物性是大自然所固有的客观因素，是人无法改变的客观事实。
要改造它首先要适应它。
4.5井内管柱因素压裂施工是高压作业，其所用的工具、用具、设施、配件等的质量是至关重要的。
压裂井口又是高压施工中的危险部位，其井口的“升高短节”更是最薄弱环节，它是采油树与井筒连接的“咽喉要道:2、压裂施工现场质量规范5.1车辆摆放a、按顺序进入井场，避免在井场内发生冲突,做到准确快速摆放。
b、混砂车的摆放要考虑加砂车的停放和混砂车进排出管线的连接。
c、仪表车的摆放要考虑对井口及施工场地的观察。
6.2压裂液和支撑剂的检查a、施工前压裂队要准确测量压裂液总量，并做好记录。
b、压裂液配制是否均匀，有无结块和漂浮物，并作记录。
c、压裂队负责目测检查压裂液、支撑剂量和类型，并作记录，同时观察支撑剂是否有杂质，是否潮湿或有结块。
如果有不合格应请示有关领导，并有指示记录。
7.3井口及施工管柱的检查a、施工前压裂队要查看井口类型，检查升高短节，绷绳及大螺栓是否上齐上紧，阀门是否齐全，开关灵活。
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压裂压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。
通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。
由于被支撑剂充填的高导流能力裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅度提高油、气井产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。
第一节压裂设备及管柱一、地面设备1、压裂井口压裂井口一般可分为两类：①用采油树压裂，采油树型号可分为250、350、600、700、1050型，250型工作压力25MPa，主要用于浅井，其它型号分别用于中深井、深井和超深井，如果单位以大气压计算，工作压力基本与型号命名相同。
②采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口，完成压裂施工，大弯管、投球器及井口球阀工作压力70MPa或100MPa。
2、压裂管汇目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不相同。
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。
高压管线外径Ф76mm，内径Ф60mm，最高压力可达100MPa。
3、投球器投球器有两种，一种是前面井口装置中用于分层压裂管柱中投钢球的投球器，另一种是选压或多裂缝压裂封堵炮眼用投球器。
美国进口投球器，最大工作压力100MPa，一次装Ф22mm的堵球200个，电动旋转投球每分钟12圈，每圈投4个球。
二、压裂车组压裂设备主要包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车等。
1、压裂泵车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是产生高压，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。
它是压裂施工中的关键设备，主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵等四部分组成。
压裂泵是压裂车的主机。
对压裂车技术性能要求大部分是对压裂泵提出的。
目前各油田压裂车组在产地、品牌和型号上有很多不同种类。
几种常见的压裂车性能参数见表1，S—2000型泵压力排量表见表2。
能否只介绍江汉在用的性能参数表1 压裂车性能参数表2 S—2000型泵压力排量表2、混砂车混砂车的作用是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起来，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。
混砂车主要由供液、输砂、传动三个系统组成。
目前常用的几种混砂车性能参数见表3。
表3 常见混砂车性能参数表3、其它设备除了压裂车、混砂车主要设备外，还有仪表车、液罐车、运砂车等。
仪表车是用于施工时，记录压裂过程各种参数，控制其它压裂设备的中枢系统，又称作压裂指挥车。
三、压裂管柱压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成。
目前井下管柱可分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱。
1、压裂油管压裂应使用专用油管。
抗压强度应满足设计要求。
浅井、低压可用J55钢级，内径Ф62mm 油管（外径φ73mm）；中深井和深井使用N80或P105的内径Ф62mm外加厚、平式油管或Ф76mm油管，最高限压分别是70Mpa和90Mpa。
2、封隔器目前压裂用封隔器种类较多，浅井使用扩张式或压缩式50℃低温胶筒封隔器。
深井使用扩张式、压缩式或机械式90℃以上胶筒封隔器。
深井大通径CS-1封隔器，工作压力105Mpa，工作温度可达177℃。
3、喷砂器喷砂器主要作用一是节流，形成压裂管柱内外压差，保证封隔器密封；二是通往地层的通道口，使压裂液进入油层，三是避免压裂砂直接冲击套管内壁造成伤害。
4、压裂管柱压裂管柱一般分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱。
1）笼统压裂管柱笼统压裂管柱结构为：油管+水力锚+封隔器+喷嘴。
2）分层压裂管柱分层压裂管柱包括：①双封卡单层：Ф73mm或Ф88.9mm外加厚油管+水力锚+封隔器+喷砂器+封隔器+死堵。
压裂之后可以用上提的方法压裂其它卡距相同层段。
②三封卡双层：Ф73mm或Ф88.9mm油管+水力锚+封隔器+喷砂器（带套）+封隔器+喷砂器（无套）+封隔器+死堵。
可以不动管柱压裂二层。
③四封卡三层：Ф73mm或Ф88.9mm油管+封隔器+喷砂器（甲套）+封隔器+喷砂器（乙套）+封隔器+喷砂器（丙无套）+封隔器+死堵。
可以不动管柱压裂三层。
在压裂管柱的丈量和组配过程中要考虑到油管由于温度效应、活塞效应、膨胀效应、弯曲效应引起的油管长度变化。
第二节压裂液压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂，它的性能对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝是密切相关的。
因此，了解压裂液的特点和性能是十分必要的。
一、压裂液的作用压裂液的主要作用，是将地面设备的能量传递到油层岩石上，将油层岩石劈开形成裂缝，把支撑剂输送到裂缝中。
压裂液在施工中按不同阶段的作用可分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、前置液前置液的作用是压开地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液的进入。
在温度较高的地层里，它还可以起到一定的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中加入一定量的细砂，以堵塞地层中的微隙，减小液体的滤失。
前置液液性一般是交联压裂液。
2、携砂液携砂液即含有支撑剂的砂浆。
其作用是将支撑剂带入裂缝中，并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。
和前置液一样也有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联压裂液。
3、顶替液顶替液的作用是将井筒中全部携砂液替入裂缝中，防止井筒沉砂。
顶替液液性一般是活性水。
二、压裂液的性能为了压裂施工的顺利实施，要求压裂液具有以下性能：1、滤失性滤失性主要取决于它的粘度与造壁性，粘度高则滤失少。
添加防滤失剂能改善造壁性，大大减少滤失量。
2、携砂性指压裂液对于支撑剂的携带能力。
主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速。
粘度高携砂能力强。
3、降阻性指压裂液在管道流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率也越高。
摩阻过高会导致井口施工压力过高，从而降低排量，影响压裂施工。
4、稳定性压裂液应具备热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的降低。
还应有抗剪切稳定性，不会因流速的增加而大幅度降解。
5、配伍性压裂液进入油层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗流的物理—化学反应，例如不会引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层。
6、低残渣要尽量降低压裂液中水不溶物（残渣）的数量，以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率。
7、易返排施工结束后大部分注入液体应能返排出井外，以减少压裂液对油层的伤害。
由此可知，一种较好的压裂液应具备滤失小、携砂能力强、摩阻低、稳定性好、配伍性好、低残渣、易返排等性能。
随着石油工业的发展，压裂施工的规模越来越大，压裂液用量越来越大，因而压裂液还应具备货源广、成本低，配制简单等特点，以满足大型压裂和新井压裂施工。
第三节支撑剂支撑剂是水力压裂时地层压开裂缝后，用来支撑裂缝阻止裂缝重新闭合的一种固体颗粒。
它的作用是在裂缝中铺置排列后形成支撑裂缝，从而在储集层中形成远远高于储集层渗透率的支撑裂缝带。
使流体在支撑裂缝中有较高的流通性，减少流体的流动阻力，达到增产、增注的目的。
为了适应各种不同地层以及不同井深压裂的需要，人们开发了许多种类的支撑剂，大致可分为天然和人造两大类。
支撑剂性能主要是物理性能和导流能力。
目前常用的支撑剂有天然石英砂和人造支撑剂陶粒。
1、石英砂石英砂多产于沙漠、河滩或沿海地带。
如美国渥太华砂、约旦砂和国内兰州砂、承德砂、内蒙砂等。
天然石英砂的主要化学成分是氧化硅，同时伴有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钾、氧化钠及氧化钙与氧化镁。
天然石英砂的矿物组分以石英为主。
石英含量（质量百分比）是衡量石英砂质量的重要指标，我国压裂用石英砂中的石英含量一般在80%左右，且伴有少量长石、燧石及其他喷出岩、变质岩等岩屑。
就石英砂的微观结构而言，石英可分为单晶石英与复晶石英两种晶体结构。
在天然石英砂的石英含量中，单晶石英颗粒所占的质量百分比愈大，则该种石英砂的抗压强度愈高。
一般石英砂的视密度约为2.65 g/cm3左右，体积密度约为1.70 g/cm3。
承压20MPa～34MPa。
2、陶粒人造陶粒是一种主要由铝矾土（氧化铝）烧结或喷吹而成的，它具有较高的抗压强度，一般划分中等强度和高强度两种陶粒支撑剂。
中等强度陶粒支撑剂材料是由铝矾土或铝质陶土制造的，视密度为2.7-3.3g/cm3。
其组分为氧化铝或铝质，其质量分数为46%-77%，硅质含量占12%-55%，还有不到10%的其他氧化物。
最终晶相分析表明，低铝材料的组成大部分为莫来石，以及少量的方石英，颜色大多呈灰色。
承压55MPa～80MPa 。
高强度陶粒支撑剂由铝矾土或氧化锆等材料制成，视密度约为3.4 g/cm3或更高。
其化学组分为：氧化铝占85%-90%，氧化硅占3%-6%，氧化铁占4%-7%，硅酸氧化锆、氧化钛占3%-4%，高含量的铝硅物料使这种支撑剂比中强支撑剂具有更大的密度，物料经热处理后，主要晶相是刚玉，但也存在少量的莫来石晶相或玻璃晶相，颜色呈黑色。
承压100MPa。
3、树脂砂树脂砂是将树脂薄膜包裹到石英砂的表面上，经热固处理制成。
它的视密度为 2.55 g/cm3左右，略低于石英砂。
在低应力下，树脂砂的性能与石英砂相近，但在高应力下，树脂砂的性能则远远优于石英砂。
中等强度低密度或高密度的支撑剂能耐受55～69MPa的闭合压力，它适应了低强度天然砂与高强度铝土支撑剂之间的强度要求，再加上它的比重比较低，便于携砂与铺砂，因此被称为第二代的人造支撑剂。
由于它具有一定的强度与价格便宜的优点，代替了烧结铝土支撑剂50％的用量。
包层砂可分为两种，固化与预固化砂。
固化砂在地层温度下固结，这对防止压后吐砂及防止地层吐砂有一定的效果。
预固化砂在地面上已形成完好的树脂薄膜包裹的砂子，象一般加砂一样，随携砂液体进入裂缝。
这种包层砂子的优点是：（1）树脂薄膜包裹起来的砂子，增加了砂粒间的接触面积，从而提高了抵抗闭合压力的能力。
（2）树脂薄膜可将压碎了的砂粒小块、粉砂包裹起来，减少了微粒的运移与堵塞孔道的机会，从而改善了导流能力。
（3）树脂包层砂总的体积密度比上述中强度与高强度人造支撑剂要低许多，因此便于悬浮，降低了对携砂液的要求。
第四节压裂过程中油层保护压裂是油水井增产、增注的重要技术手段之一。
措施不当也会给油层带来伤害。
压裂对油层的伤害主要是压裂液与储集层岩石及地层流体相互作用的综合结果。
伤害机理不仅涉及到储集层本身的类型和特性，而且贯穿于整个作业过程中。
因此，降低压裂液的伤害，既应加强室内研究，也应该充分注重在施工过程中可能产生的伤害。
一、地层伤害的因素l、在压裂施工过程中，向地层中注入压裂液，压裂液滤液沿裂缝渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，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阻力增加，可能出现严重和持久的水锁现象。