压 裂

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