压裂基础知识
压裂基础知识培训
压裂是一种通过注入流体来创建裂缝并改善油气开采的技术。
了解压裂技术
1
什么是压裂？
压裂是一种通过高压注入液体或气体以
压裂的背景和历史
2
改善地下储层流动性的油气采收技术。
追溯压裂技术的发展和应用历史，从早
期实验到现代化的油气开采。
3
压裂在油气生产中的重要性
展示压裂技术对提高油气产量和增强井 本透水性的重要性。
压裂技术的优势和劣势
Hale Waihona Puke 1 优势提高产量、增加油气井寿命、改善储 层流动性
2 劣势
地下水污染风险、振动和噪音、社区 和环境影响
压裂技术的类型
1 常规压裂
使用水和特殊添加剂，以增加储层渗 透性
2 酸压裂
使用酸处理储层岩石，以增加流体渗 透性
3 增强压裂
使用多孔介质（如微珠子）填塞储层裂缝，以提高渗透性
1
提高渗透性
2
支撑剂增加了流体在裂缝中的渗透性
保持裂缝张开
支撑剂填充裂缝，并防止其关闭
压裂过程中使用的化学添加剂
1 消泡剂
减少压裂过程中气体泡沫的形成
3 酸化剂
促进酸压裂过程中的储层溶解
2 阻垢剂
防止沉积物在裂缝中堵塞
压裂与环境的关系
1 地下水污染
了解水污染的潜在风险和预防措施
3 社区与环境影响
压裂过程
1
设计阶段
确定压裂目标和设计压裂方案
准备阶段
2
准备井口设备并深入了解井口条件
3
执行阶段
注入压裂液，创建裂缝并释放固体颗粒 以维持裂缝张开状态
压裂液的组成
基础液体
水和添加剂（如酸、溶剂和表面活性剂）
压裂基础知识ppt课件
No
Pump Minifrac
with Proppant Slugs
Pump Minifrac
Real Time Data Modelling
No
Pressure
Yes
Rise due to Prop.
Slugs?
Pump Proppant Slugs as per SPE 25892
75
Frac Job Flow Chart
72
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Input Speculative Fracture Geometry into Production
Simulator
Run Production Simulation with Fracture
Optimum
No
Fracture
FCD > 1 Fracture More Conductive FCD < 1 Fracture Less Conductive
FCD > 20 “Infinite Conductivity” 11
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
则附加压降越大
66
支撑剂
8. 多相流
相对渗透率影响 与非达西流一样，降低有效渗透率
67
支撑剂
支撑剂的选择
根据井况对渗透率的要求进行支撑剂的优选 用厂方提供的一定闭合应力下的渗透率值
记住闭合应力可能增加 考虑非达西流和多相流情况
68
支撑剂
支撑剂的选择
一般人造支撑剂的渗透率是天然压裂砂的2-3倍， 即使在低闭合应力下也如此.
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂工艺定义及重要性 (3)2. 压裂工艺发展历程 (3)3. 压裂工艺应用领域 (4)二、压裂原理与基本流程 (5)1. 压裂原理简介 (6)（1）岩石破裂理论 (7)（2）水力压裂基本原理 (8)2. 压裂基本流程 (9)（1）前期准备 (10)（2）压裂施工 (11)（3）后期评估 (13)三、压裂设备与技术参数 (14)1. 压裂设备组成 (15)（1）压裂泵 (15)（2）高压管汇 (17)（3）地面设备 (18)（4）井下工具 (19)2. 技术参数介绍 (20)（1）压力参数 (22)（2）流量参数 (23)（3）化学药剂参数 (24)四、压裂液与支撑剂 (25)1. 压裂液介绍 (27)（1）压裂液种类与特性 (28)（2）压裂液性能要求 (30)2. 支撑剂介绍 (31)（1）支撑剂种类与特性 (32)（2）支撑剂作用及选择要求 (33)五、压裂工艺优化与新技术发展 (34)一、压裂工艺概述压裂工艺是一种用于开采石油和天然气资源的地质工程技术，它通过在地层中注入高压水，使岩石发生裂缝和破碎，从而释放出地下的石油和天然气资源。
压裂工艺在全球范围内得到了广泛的应用，尤其是在美国、加拿大、中国等国家的油气田开发中发挥了重要作用。
压裂工艺的主要目的是提高油气井的产量，延长油气井的使用寿命，降低生产成本。
随着科技的发展，压裂工艺也在不断地改进和完善，以适应不同类型的油气藏和地层条件。
压裂工艺主要包括水力压裂、化学压裂和生物压裂等多种类型。
水力压裂是最早的一种压裂方法，主要利用高压水流产生的压力差来破碎岩石。
随着技术的进步，化学压裂逐渐成为主流技术，它通过向地层中注入特殊的化学剂，使岩石发生化学反应，从而产生裂缝和破碎。
生物压裂则是近年来发展起来的一种新型压裂技术，它利用微生物降解有机物的过程来产生裂缝和破碎。
压裂工艺作为一种重要的地质工程技术，为石油和天然气资源的开发提供了有效的手段。
压裂基础知识讲义(精品)
❖ 1、填砂选压 ❖ 2、单封隔器选压 ❖ 3、双封隔器选压
1、填砂选压
用填砂方法将井内非 选压层封隔开，以免压裂 时压开非选压层。此法一 般适用于封隔下层、选压 上层的压裂井。
管柱结构图
2、单封隔器选压
管柱结构图
当选压层段处于油气
层组的最上部或最下部位
选压层
置时，可采用封隔器将非
选压层分隔开，压裂时只
优点：施工简单，可以最大限度的降低 管道摩阻，相应提高了泵的排量和降低了泵 的工作压力。
缺点：携砂能力低，一旦造成砂堵无法 利用循环法解堵，并且在套管损坏或腐蚀的 井中使用受到了限制。
合层压裂
3、油、套管环行空间压裂
压裂液在油、套管环行空间，在高压下 泵入目的层。
优点：与油管压裂相比较，在同样的排 量条件下其摩阻损失小。
（一）压裂液对储层的伤害类型
1.压裂液在地层中滞留产生液堵 2.地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
的伤害 粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立 即产生膨胀，使流动孔隙减小。松散粘 附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触 时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿 裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵， 降低渗透率，从而引起伤害。
暂堵剂是一种具有临时 性堵塞作用的物质。它主要 有两个方面的作用：一是堵
。 塞已压裂的层段，实现分压
多层的目的；二是保护（或 隔离开）非压裂层，实现选 择性压裂的目的。
分层压裂 施工时，将封隔器卡在欲压裂层 顶部，泵入压裂液。当压开第一 条裂缝后就往压裂液内加入暂堵 球，封堵住压开的裂缝后使泵压 升高。当泵压升至高于第一层的 破裂压力后，便压裂第二层。
5、替挤 加砂完成后，打开混砂车旁通替挤流程向井内注入 替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中；一般替挤量 小于地面管线和井下管柱容积的1.2倍；
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
压裂基础培训
H1146
H1182 H1173
H1159 H1172 H1181H125H01187
H1122 H1131 H1144
H1171 H1180 H202
H1186
H1191
95
H217
H1157 H201
H1185 H119H0128H01195
90
H1129
H1142 H1156 H1155
H1170
H204
H205
H206 H1184H1189
H210
H1194 H1196
85 80 75
H1128 H1127
H1140 H1154
H1169H203 H209
H1168
H208 H213
H207 H212
H127H8 1193 H214
H1192
70 65 60 55
H1139 H1153 H1138
H1122 H1131 H1144
H1171 H1180 H202
H1186
H1191
95
H217
H1157 H201
H1185 H119H0128H01195
90
H1129
H1142 H1156 H1155
H1170
H204
H205
H206 H1184H1189
H210
H1194 H1196
85 80 75
15 10
H253
H1415
H1323
5 0
H1407
H133火7 1
-5
H1444H1351
H1350 H1364 H222
H1117 H1116 H1124 H1133
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂的定义与目的 (2)2. 压裂技术的发展历程 (3)3. 压裂工艺的重要性 (5)二、压裂工艺基本原理 (6)1. 压裂液的组成及作用 (7)（1）主要成分 (8)（2）添加剂的功能 (9)2. 压裂液的流动性与黏度控制 (10)3. 岩石的破裂机理 (11)（1）应力与应变的关系 (12)（2）岩石的破裂条件 (13)三、压裂工艺操作流程 (14)1. 井场准备与设备配置 (16)（1）井场选址与布局 (17)（2）设备选择与配置 (18)2. 施工前的准备工作 (19)（1）井筒处理 (21)（2）压裂液的准备 (21)3. 压裂施工流程 (23)（1）压裂液的注入 (24)（2）压力控制 (25)（3）裂缝的扩展与控制 (26)4. 施工后的工作 (28)（1）井场清理 (29)（2）数据分析与评估 (30)四、压裂工艺的关键技术 (31)一、压裂工艺概述压裂技术是一种常用的油气藏开发技术，是指通过将高压介质注入油气藏缝中，以增加缝隙的有效面积，从而提高油气采收率的一种工艺。
压裂就是利用外力的强大冲击，使岩石裂缝变大或者新形成裂缝，从而扩大油气藏的产能。
评价及设计:对油气藏进行详细的测井、物理模型模拟等，确定压裂的适宜性及最佳工艺参数，例如压裂液种类、压裂泵送量、压裂压力等。
压裂泵送:通过压裂泵等设备，将压裂液以高压泵入油气藏中，使岩石裂开。
压裂液选择:压裂液种类多样，常见的有水基粉体系、水基酸体系、油基体系等，其选择要考虑油气藏特征和压裂目标。
控压处理:压裂完成后，需要通过控压处理，稳定油气藏，防止裂缝过早闭合。
压裂技术在油气田开发中得到广泛应用，特别是对低渗透或岩性和天然裂缝发育不良的油气藏，其效果显著，能够有效提高油气产能。
1. 压裂的定义与目的压裂技术是油气井增产及煤层气、页岩气等非常规油气资源高效开发的一种关键工艺。
在地下油气井实施过程之中，由于岩石的密实性和高渗透层间的限制，油气井的生产能力受到自然渗透率的束缚，进而导致产能低下。
《压裂基础培训》课件
随着全球对环境保护意识的提高，许多国家对压裂技术中的用水 、废弃物处理等方面提出了更严格的法规和限制。
技术更新换代的压力
随着油气开采难度的增加，对压裂技术的要求也越来越高，需要不 断更新技术和设备来满足开采需求。
高成本与低效益的矛盾
压裂技术的实施成本较高，而油气价格受市场波动影响大，导致压 裂技术的经济效益不稳定。
压裂技术的发展经历了从传统水力压裂到新型复合压裂的演变，技术不断进步和创新。
详细描述
自20世纪50年代以来，压裂技术经历了多个发展阶段。最初的传统水力压裂技术使用 单一的液体或气体来施加压力。随着技术的进步，复合压裂技术开始出现，结合了多种 液体和支撑剂来提高压裂效果。如今，新型的复合压裂技术已经成为主流，能够更有效
《压裂基础培训》ppt课件
• 压裂技术概述 • 压裂技术的基本原理 • 压裂技术的主要设备 • 压裂技术的实际应用案例 • 压裂技术的挑战与未来发展
01 压裂技术概述
压裂技术的定义
总结词
压裂技术是一种通过施加压力将岩石破碎，从而释放和增加油气井产量的技术 。
详细描述
压裂技术是一种广泛应用于油气开采领域的增产技术。通过使用高压力将岩石 破碎，形成裂缝，使油气在井筒内流动更加顺畅，从而提高油气的产量。
04 压裂技术的实际应用案例
油田开发中的应用案例
案例一
某油田采用压裂技术提高采收率 ，通过压裂改造，单井产量提高
30%，最终实现增产目标。
案例二
某油田针对低渗透油藏，采用压裂 技术实现有效开发，通过优化压裂 参数和工艺，提高了储层渗透率和 产能。
案例三
某油田在老油田二次开发中，利用 压裂技术对老井进行改造，成功挖 掘出剩余油藏潜力，提高了采收率 。
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。
压裂基础知识要点
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。
压裂基础知识（1）
压裂基础知识（1）压裂讲座第一节压裂设备1．压裂车：压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。
压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。
压裂泵是压裂车的工作主机。
现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。
2．混砂车：混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。
它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。
3．平衡车：平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。
另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。
4．仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
5．管汇车：管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。
第二节压裂施工基本程序1．循环：将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。
循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。
循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。
2．试压：关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。
3．试挤：试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。
目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。
4．压裂：在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。
5．支撑剂：开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。
6．替挤：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。
7．反洗或活动管柱顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。
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。
压裂常识
17
压裂施工常用井下工具
(2)封隔器型号编制
② 代号说明 I. 分类代号：用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母 表示，组合式用各式的分类代号组合表示，见表1。
II.固定方式代号：用阿拉伯数字表示，见表2。
18
压裂施工常用井下工具
(2)封隔器型号编制
② 代号说明 III.坐封方式代号： 用阿拉伯数字表示，见表3。
• 常规压裂管柱介绍
• 高温高压酸化压裂管柱
11
压裂施工基本程序
1、循环
将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。循环时要 逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。
2、试压
关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬 等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。
3、试挤
试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油 层，直到压力稳定为止。
汇报内容：压裂常识
学 生： 学 号： 专 业： 学 院： 指导教师： 时 间：
1
目
• 水力压裂概述 • 压裂设备
录
• 压裂施工基本程序
• 压裂施工常用井下工具
• 常规压裂管柱介绍
• 高温高压酸化压裂管柱
2
水力压裂概述
一、背景
垂直井单相油流产量公式：
对具体井，地层条件( ko, h)、流体性质( o, Bo) 和井特性( re, rw )已经确定。提高产量的措施: • 注水保持地层压力; • 人工举升降低井底流动压力; • 对于低渗透储层：水力压裂。 3
(2)混砂车
混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混 砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系 统三部分组成。
9
压裂设备
压裂基础知识
第一节压裂设备1．压裂车：压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。
压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。
压裂泵是压裂车的工作主机。
现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。
2．混砂车：混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。
它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。
3．平衡车：平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。
另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。
4．仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
5．管汇车：管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。
第二节压裂施工基本程序1．循环：将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。
循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。
循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。
2．试压：关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min 不刺不漏为合格。
3．试挤：试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。
目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。
4．压裂：在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。
5．支撑剂：开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。
6．替挤：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。
7．反洗或活动管柱：顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。
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。
压裂基础知识
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
双层双封
三层三封
一.压裂的概念 二.压裂设备及管柱
三.压裂液
四.支撑剂 五.压裂工艺 六.现场施工
三、压裂液
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。 为了压裂施工的顺利实施，要求压裂液具有低滤失 性、高携砂性、降阻性、稳定性、配伍性、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。
压裂流程
支撑剂 混砂车 泵车 井口 油管 裂缝 地层
压裂液
压裂液
压裂液
支撑剂 交联剂
混砂车
泵车
高压管汇
井口
井筒内管柱
地层
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。
压裂液的分类 1 、根据压裂液在不同泵注阶段的作用，可分
为前置液、携砂液和顶替液。
2 、根据压裂液的类型，可分为水基压裂液、 油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基
压裂液、清洁压裂液、酸基压裂液。
3、根据压裂液所适应的
压裂基础知识
支撑剂
支撑剂
1. 支撑剂基本要求
• 能承受闭合应力的作用 • 不能破碎 • 不能产生粉末
支撑剂
2. 颗粒尺寸分布
均匀
天然
支撑剂
3. 总体颗粒尺寸
颗粒大渗透率高
支撑剂
4. 球度和圆度
圆球度高则渗透率大
支撑剂
渗透率
5. 压裂液残渣
• 压裂液破胶后有残渣 • 残渣会堵塞支撑剂孔道 • 渗透率恢复一般为 30% to 95% • 压裂液质量 • 破胶剂效率
式中 ：w = 平均支撑缝宽 kp = 支撑渗透率 注意： kp 不是常数
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
Also called FCD, or Relative Fracture Conductivity
FCD is a Measure of How Conductive A Fracture is Compared to the Formation
E, n, Klc, Cl,ll, lll Pnet, Pclosure, hfrac
Pre-Job Safety Meeting
Pump Treatment
Real Time Data Modelling
Frac Job Flow Chart
Example Treatments
No
Monitor Pressure until Fracture Closure
稠化碳水化合物 石油馏分,柴油,煤油,原油
稠化乙醇(甲醇) 稠化 CO2 稠化酸(HCL) 水基泡沫
水相:guar,HPG 气相:氮气, CO2
a 可以交联增粘
压裂专业知识
压裂专业知识压裂讲座第一节压裂设备1．压裂车：压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。
压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。
压裂泵是压裂车的工作主机。
现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。
2．混砂车：混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。
它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。
3．平衡车：平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。
另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。
4．仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
5．管汇车：管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。
第二节压裂施工基本程序1．循环：将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。
循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。
循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。
2．试压：关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。
3．试挤：试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。
目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。
4．压裂：在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。
5．支撑剂：开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。
6．替挤：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。
7．反洗或活动管柱顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。
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水基压裂液
pH值调节剂
高 pH
-
BF-7, -7L, BF-9, BF-1 BF-3, 烧碱
低 pH
-
醋酸 (BF-10L), BF-2
水基压裂液
聚合物浓度
聚合物浓度取决于胶体的用途: 1.5 % 至 8.0% 降低摩阻 压裂液，防砂液
水基压裂液
交联冻胶
在线性胶中加入交联剂，使其分子间 产生化学链接，从而粘度大大提高
Load Proppant & Additives. Mix Fluids
Pre-Job Safety Meeting
Pump Treatment
Real Time Data Modelling
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
No Premature Screenout? Yes
• • • • • 压裂液破胶后有残渣 残渣会堵塞支撑剂孔道 渗透率恢复一般为 30% to 95% 压裂液质量 破胶剂效率
支撑剂
6. 闭合应力
闭合应力越大，渗透率越低， 通常是支撑剂产生的粉末造成的
闭合应力越大，需要的材料强度越高
支撑剂
7. 非达西流
在高流速下发现附加压降 圆球度越低、颗粒尺寸分布越不均匀 则附加压降越大
Run Production Simulation with Fracture
Optimum Fracture Geometry?
No
Yes
Design Treatment for Optimum Fracture Geometry Using Fracture Simulator
Preliminary Treatment Schedule
根据测试数据计算
表皮系数
S=0 S>0 S<0 理想井 真实 (被伤害的) 井 增产井（采取增产措施后）
大多数井的表皮系数在2~50之间， 尽管有的高渗井可能高达200
裂缝导流能力, FC
描述裂缝让流体通过能力的参数
或者说能有多少流体通过裂缝产出
类似于油井测试得到的kh
裂缝导流能力, FC
FC =
油基压裂液体系
基液
-
柴油、煤油、原油或 其他“压裂用油”
总需要试验，特别是原油
油基压裂液体系
-
所有组分都可现场添加
ห้องสมุดไป่ตู้
-
使用方便
缺点 – 费用和HSE问题
油基压裂液体系
聚合物乳化液
- 两份油（一般为柴油）加一份水基胶体 - 水基胶体用标准稠化剂和破胶剂配制 乳化剂加在水相中
油基压裂液体系
聚合物乳化液
w kp
式中 ：w = 平均支撑缝宽 kp = 支撑渗透率 注意： kp 不是常数
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
Also called FCD, or Relative Fracture Conductivity FCD is a Measure of How Conductive A Fracture is Compared to the Formation FCD > 1 Fracture More Conductive FCD < 1 Fracture Less Conductive FCD > 20 “Infinite Conductivity”
SRT Schedule Minifrac Schedule
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Mobilise Equipment, Materials and Personnel
Rig Up, Mix Fluids, Pressure Test
Pre-Job Safety Meeting
图8－16 垂缝扩展及其有关的压力、应力和岩石性质
压裂：
流体在大排量、 高压下被泵注入地层 井筒两翼均形成 裂缝 裂缝形成后， 泵入支撑剂
裂缝基本参数
缝长
缝宽
缝高
加砂压裂：
裂缝形成后，用支撑剂使其保持张开状态， 成为导流通道
酸压
前置液造缝，酸溶解缝壁周围地层。 裂缝闭合后，留下高渗油流通道
支撑剂
8. 多相流
相对渗透率影响 与非达西流一样，降低有效渗透率
支撑剂
支撑剂的选择
根据井况对渗透率的要求进行支撑剂的优选 用厂方提供的一定闭合应力下的渗透率值
记住闭合应力可能增加 考虑非达西流和多相流情况
支撑剂
支撑剂的选择
一般人造支撑剂的渗透率是天然压裂砂的2-3倍，
即使在低闭合应力下也如此.
水基压裂液
交联冻胶
线性胶
冻胶
水基压裂液
pH值调节剂 大多数交联剂都只在一定pH值范围内 起作用，所以需要用pH值调节剂 通常胶体需要调节两次pH值， 分别在稠化剂水化和交联时进行
水基压裂液
破胶剂
氧化剂：可用于任一种聚合物 过硫酸铵
-
过硫酸铵胶囊
其他
水基压裂液
破胶剂
酶类： 用于特定的聚合物 比氧化剂更“清洁” 应用温度和pH值范围有限
Is NWF Significant? No
Yes
Pump Minifrac with Proppant Slugs
Pump Minifrac
Real Time Data Modelling
No
Pressure Rise due to Prop. Slugs?
Yes
Pump Proppant Slugs as per SPE 25892
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
FC w kp
FCD =
xf k
=
xf k
where xf = fracture half length k = formation permeability
Advanced Concepts
a b c
可以交联增粘 石油馏份、柴油、煤油、原油。 常用胍胶或羟丙基胍胶
水基压裂液体系
线性胶（基液） 将各种聚合物水化后， 获得一定粘度的胶体 交联冻胶 将线性胶交联，以获得 可在较高温度下应用的 高粘度胶体
水基压裂液体系
线性胶 瓜胶 羟丙基瓜胶 羧甲基羟丙基瓜胶
Guar HPG CMHPG
-
采油工艺培训班
油井水力压裂基础
中石化胜利采油院 2009年5月
油井压裂的目的： 在地层和井筒之间形成高导流能力 的通道，使油气流更容易通过，从 而达到增产的效果。
地层伤害及表皮系数
地层伤害通常由钻井过程造成， 但之后的各种作业也都可能造成地层伤害
表皮系数 描述井筒周围地层伤害程度的参数
表皮系数
流体滤失
当压裂液泵注进裂缝时， 其中一部分会通过裂缝面滤失进地层
裂缝体积等于泵入流体总体积 减去滤失流体体积
流体滤失
与压力无关
VL = p Ceff A t 与压力相关
用3个系数描述:CI CII CIII 粘度控制 压缩系数控制 造壁性控制
流体滤失
与压力相关
CI = 0.0469 k f DP 2m k cf f m
支撑剂
支撑剂的选择 典型的粒径范围:
8/12, 12/20, 16/30, 20/40, 40/60 等
数字代表筛眼孔径 20/40 目的颗粒可通过20目的筛子， 但会被40目的筛子挡住
压裂设计及施工流程
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Obtain Well data: Logs, DST’s, Mud Logs, Production History (if any), PVT Data, Completion Diagram, Previous Treatments
井筒
伤害带
渗透率 高
低
表皮系数
它会在井筒周围造成附加压降
DPskin =
141.2 q m
kh
S
式中S为表皮系数
表皮系数
渗透率降低
P
DPskin
表皮系数
API 表皮系数计算公式:S = 1.151 P1hr - Pwf m
k
- log10 fmcTrw
2
+ 3.23
162.6 qm 式中： m = kh
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Pressure Match Simulator Output to Minifrac Data E, n, Klc, Cl,ll, lll Pnet, Pclosure, hfrac
Re-Design Treatment Final Treatment Design
Pump Step Rate Test (Step Up and Step Down)
Real Time Data Modelling
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Analyze SRT Data Fracture Extension Pressure, Near Wellbore Friction
水基压裂液体系
线性胶 纤维素 羟乙基纤维素 (HEC) 羧甲基羟乙基纤维素 (CMHEC)
黄原胶 -
水基压裂液体系
线性胶
Guar HPG CMHPG HEC CMHEC Xanthan
残渣 含量
成本
水基压裂液
pH值调节剂 所有稠化剂的水化过程都只在一定的pH值 范围内进行，超出此范围则水化很缓慢 pH值调节剂用于调节水的pH值 (一般为6.5~8.0），以满足胶体的需 要 pH值调节一般在稠化剂在水中分散均 匀后进行，以避免产生“鱼眼”