压裂酸化技术经典知识集
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）
酸化压裂理论知识
(2) 形成水平裂缝
条件：当注入压力达到或超过井壁附近地层的最 条件： 小垂向应力及岩石的垂向抗张强度时， 小垂向应力及岩石的垂向抗张强度时，在垂直于垂向 应力的方向上产生水平裂缝，其条件为： 应力的方向上产生水平裂缝，其条件为：
−σ ze ≥ σ t
σ Z = σ z + ( piwf
v
1 − 2ν − p p )α 1− ν
性能要求 前置液及携砂液必须具备的性能要求： 前置液及携砂液必须具备的性能要求： 1) 滤失少 压裂液的滤失性主要取决于它的粘度与造壁 粘度高则滤失少。在压裂液中添加防滤失剂， 性，粘度高则滤失少。在压裂液中添加防滤失剂，能改 善造壁性并大大减少滤失量。 善造壁性并大大减少滤失量。 2) 悬砂能力强 压裂液的悬砂能力主要取决于粘度，压 压裂液的悬砂能力主要取决于粘度， 裂液只要有足够高的粘度，砂子即可完全悬浮， 裂液只要有足够高的粘度，砂子即可完全悬浮，这对砂 子在缝中分布是非常有利的。 子在缝中分布是非常有利的。 3) 摩阻低 压裂液的摩阻愈小则在设备功率一定的条件 利用造缝的有效功率愈大。 下，利用造缝的有效功率愈大。摩阻过高不仅降低了有 效功率的利用，且由于井口压力过高，排量降低。 效功率的利用，且由于井口压力过高，排量降低。
第十三章
第十三章 油水井增产增注措施
第一节 水力压裂 第二节 酸 化
第一节 水力压裂
定义：当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力 定义： 的排量注入井中时， 的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层 的最小地应力及岩石抗张强度的压力后， 的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形 成裂缝。随带有支撑剂的液体注入缝中， 成裂缝。随带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前 延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、 延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高 度的填砂裂缝。 度的填砂裂缝。 从地层 裂缝 增产原理： 增产原理：径向流 从裂缝 井底 由径向流变为两个单相流，节约了能耗。 由径向流变为两个单相流，节约了能耗。 作用 连通地层深处 解除近井地带污染
油藏及酸化压裂知识
油藏及压裂酸化知识320、孔隙度:岩石的孔隙体积与岩石外观体积的比值。
321、渗透率:在一定压差条件下，岩石能使流体通过的性能叫岩石的渗透性，岩石渗透性的好坏以渗透率数值表示，流体通过孔隙介质时服从达西公式。
322、绝对渗透率：岩石中只有一种流体通过时，求的得渗透率值称绝对渗透率。
通常则以气体渗透率为代表。
323、有效渗透率：岩石中有两种或三种流体，岩石对其中每一相的渗透率称有效渗透率或相渗透率。
324、相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值称相对渗透率。
325、达西定律：描述一定流体通过多孔介质单位截面积渗流，其速度与沿渗流方向上的压力梯度成正比的定律。
326、油层物性主要是指油层岩石的孔隙性和渗透性能，这两种物性决定了储层所含油气的产能。
327、饱和度：孔隙体积中某相流体所占有的百分数。
328、束缚水饱和度：油层中不参与流动的水的饱和度，称为束缚水饱和度。
329、残余油饱和度：在一定开采方式下，不能被采出而残留在油层中的油的饱和度。
330、润湿性：当固体表面存在不相容的流体时某相流体优先附着到固体表面的趋势。
也称为选择性润湿。
331、亲水性：油层岩石对所储水相的润湿亲和能力大于对所储油相的润湿亲和能力时为亲水性。
332、润湿反转：指岩石表面在一定条件下亲水性和亲油性相互转化的现象。
333、孔隙：砂岩中由三个或三个以上的颗粒（胶结物）包围的空间称为孔隙。
334、喉道：砂岩中孔隙（孔腔）之间的连接部分称为喉道，其几何尺寸要明显小于孔隙。
喉道的大小以累积频率图表示，图上相应于50%的喉道值称喉道中值。
335、渗透率突进系数：层内最大渗透率与平均渗透率的比值，也称非均质系数。
336、胶结物：指成岩期在岩石颗粒之间起粘结作用的化学沉淀物。
有钙质,硅质,铁质,泥质及可溶盐等。
337、常规岩心分析：分为部分分析和全分析。
部分分析是使用新鲜或者经过保护处理的岩样只进行孔隙度和空气渗透率的测定。
全分析是使用新鲜或者经过保护处理的岩样进行空气渗透率、孔隙度、粒度、碳酸盐含量以及油、气、水饱和度的测定。
采油厂酸化压裂讲义-hyj
较大的有效酸化处理范围。
乳化酸
乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油，或在原油中混
合柴油、煤油、汽油等石油馏分，或 为 柴油、煤油等轻馏分
。其内相一般为15～31％浓度的盐酸，或有机酸、土酸等。
油酸乳化液的粘度较高，用油酸乳化液压裂时，能形成较宽
的裂缝，减少了裂缝的面容比，有利于延缓酸岩的反应速度。
铁离子稳定剂
当一定量铁质呈三价铁离子状态（Fe3+）溶于酸时，酸化 后就会发生沉淀，使渗透率降低。铁质来源为（1）管壁锈蚀物， （2）管垢，（3）地层矿物含铁。从作业的观点出发，注水井 中这类问题最常见。 长期以来国内采用的铁离子稳定剂为醋酸、柠檬酸、NTA、 NTS、JCS。90年代初辽河油田钻采工艺研究院开发成功了氨基 三乙酸铁离子稳定剂， 1993年四川石油管理局天然气研究院开 发出由还原剂、糖及其发酵产物在常温下混合而成的铁离子稳 定剂CT1－7，在酸中具有很好的铁离子稳定作用。
第4章、酸
化
工
艺
1.储层改造思
路和对策
储层的分析和认识 储层构造、物性，孔、洞缝及断层分布 储层分布(小层、隔层，油、气、水层) 岩性及矿物组成、分布 储层条件(温度、压力) 钻、完井分析 井身结构、完井方式 钻、完井参数 钻、完井液性能 测试和试采情况 生产历史 试采情况(油、水、气产出情况) 储层伤害分析
有 机 酸
2)甲酸和乙酸
甲酸和乙酸都是有机弱酸，反应速度比同浓度的盐酸 要慢几倍到十几倍。
甲酸或乙酸与碳酸盐作用生成的盐类，在水中的溶解
度较小。一般甲酸液的浓度不超过10％；乙酸液的浓 度不超过15％。
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。
压裂酸化介绍
目录
一 、压裂现场工艺技术简介
二、 酸化现场工艺技术简介
压裂基础知识
压裂：依靠地面注入设备，以高于储层吸收能力
的排量向地层注入流体，在储层中产生裂缝，在裂 缝中填入一定量的支撑剂，形成高导流能力的流动 通道。
压裂的目的： 加快石油流体的产率
压裂的增产机理：减少流体流动的阻力，改善
砂岩酸化
砂岩储层的酸化通常不进行酸压： 砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致
使岩石松散，引起油井过早出砂； 酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地 层能量亏空和过早见水、见气； 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压 后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于 用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。 砂岩一般只做解堵酸化。
煤层气压裂配套技术
*煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的天然气。 *是我国尚待开发的重要天然气资源。 *煤层气在煤田开采中，一直被视为灾害气体。 *以美国为代表的煤层气开发已形成工业开采，年产量超过2000亿m3， *我国是一个煤碳大国，目前正在进行勘探和开以应用研究，但最关 键的技术之一就是煤层改造工艺技术。 *煤层特点： ①煤层的原始渗透性一般都比较差，主要导流能力的主要是煤层的原 生和次生裂隙。 ②这些裂隙的连通性受多种因素响很难相互沟通，这注需要改造。 ③最常用的改造方法，是压裂和洞穴应力释入法。
第二部分：
酸化工作概况及其配套工艺技术
一、酸化基础知识 二、灰岩酸化技术 三、砂岩酸化技术
基质酸化(孔隙酸化，常规酸化)
原理：
不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙(晶 间，孔穴或裂缝)的工艺。利用酸液溶解砂岩孔隙 及喉道中胶结物和堵塞物,改善储层渗流条件,提高 油气产能。
压裂酸化技术经典知识集
酸化增产原理的理论分析
S K Kd 1ln rd rw
S、K、Kd、rd 、rw的物理意义； 渗透率下降对表皮系数的影响比
污染深度的影响要大得多。
基质酸化增产原理
— 酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应， 溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提 高储层的渗流能力；
— 溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏 泥浆、水泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与 残酸液一起排出储层，起到疏通流动通道的作用， 解除堵塞物的影响，恢复储层原有的渗流能力。
碳酸盐岩储层酸化设计计算
内
砂岩储层酸化设计计算
容
酸化工艺设计
酸液及添加剂
常用酸化工艺
酸洗
Acid Wash
基质酸化
Matrix Acidizing
酸压
Acid Fracturing
酸洗---- 是一种清除井筒中的酸溶性结垢或 疏通射孔孔眼的工艺。
•清洗：井筒 射孔眼
•方式：正洗 反洗
泵组
酸洗
基质硅酸盐的反应。
氢氟酸的溶解能力
酸浓
石英
度%
X
钠长石，(NaAlSi3O8)
X
2 0.015 0.006 0.019
0.008
3 0.023 0.010 0.028
0.011
4 0.030 0.018 0.037
0.015
6 0.045 0.019 0.056
0.023
8 0.060 0.025 0.075
— 碳酸盐岩储层酸化常用盐酸 — 典型反应
2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 ↑ 4HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+ MgCl2+2CO2 ↑+2H2O
压裂酸化工艺技术201012
(二)井壁上的应力
考虑了井筒、地层压力、注入压力对地应力及其分布引起的变化 。决定了裂缝起裂时的破裂压力及起裂方向。
(一)地应力
z
垂向应力：上覆层的岩石重量。
y
Z S gdz
0
H
x
由于油气层中有一定的孔隙压力入(即油藏压力或流体压力)，
故有效垂向主应力可表示为：
Z Z Ps
Pe re2 Pi ra2 Pe Pi re2 ra2 2 2 2 2 2 re ra r re ra
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。
(二)井壁上的应力
3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力
中国石化2003-2007年水井酸化
1000 800 600 400 200 0 2003年 2004年 2005年 酸化井次 2006年 2007年 659 580 651 568 694 617 711 635 835 708
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 160 130 131 129 130
酸化井次
有效井次
■酸化工作量保持在1300-1600井次。酸化有效率平均82.8%。
中国石化2003-2007年油井酸化
1000 800 600 400 200 0 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 酸化井次
30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 年增油（万吨） 12.5 13.6 21.8 24.4 21.5
压裂技术理论及应用精讲
001
002
003
0099
设计软件处于世界领先技术水平
5.0 0 5.0
0089 0099
19
2.压裂液和支撑剂
在压裂施工中，压裂液的主要作用是：造缝和携砂。压裂液 与地层岩石和油藏流体要配伍并且对支撑剂渗透率伤害最小。 一般来说，压裂液体系主要包括：水基压裂液（羟丙基瓜尔 胶）、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液（CO2或N2）以 及相应的交联剂、破胶剂和添加剂，目前胜利油田主要使用 水基压裂液。
• 10 > k > 0.001 md (Gas) • 100 > k > 0.1 md (Oil) • 储层厚，含油性好 • 隔层遮挡性好 • 泄油面积大
复杂的压裂储层特性
• k ≥ 100mD或 k ≤ 0.1 mD (Oil) • k ≤0.001 mD (Gas) • 储层薄，含油性差 • 隔层遮挡性差 • 透镜体油气藏 • 敏感性储层
由于体积气体的泡沫含量高达95%，所以液相最小。在水基液
中，充满泡沫的液体极大地减少了与地层接触的液量，因此在
水敏地层中泡沫液的效果良好。
27
乳化压裂液
乳化液是两种不融和相的分散体系，如用表面活性剂稳定的水 中油或油中水。乳化基压裂液是高度粘稠溶液，具有良好的传 输性。
2475
2475
2500
2500
K-25L sand
K-25L 187 ft
2525
2525
2550
2550
2575 2600 2625
K-30 sand Mudstone
2575
K-30/35 207 ft
2600
Proppant Concentration (lb/ft²)
压裂酸化技术知识知识讲解
目录
• 一、概述 • 二、压裂材料 • 三、压裂工艺技术 • 四、压裂设备 • 五、现场施工及质量控制 • 六、安全风险评估
水力压裂就是利用压裂车组将一定粘度的液体以足
够高的排量沿井筒注入油气层，由于注入速度远远大 于油气层的吸液速度，所以多余的液体在井底憋起高 压，当此压力和进入油气层的液体使井壁上某处的岩 石所受的应力超过岩石强度后，油气层就会在此处开 始破裂形成裂缝。
5.连续油管分层压裂工艺技术 连续油管底带封隔器+射孔枪 连续油管带双封分层压裂 连续油管喷射水力封隔分层压裂 连续油管喷砂留砂塞分层压裂 连续油管喷砂底带封隔器分层压裂
(二)水平井压裂技术
裸眼封隔器分段压裂 裸眼喷砂水力封隔分段压裂 泵送快钻桥塞分段压裂 投球暂堵分段压裂 拖动封隔器分段压裂 连续油管分段压裂
(四) 压 裂 液 类 型 简 介
1、水基压裂液 2、油基压裂液 3、泡沫压裂液 4、乳化压裂液 5、醇基压裂液 6、清洁压裂液 7、酸基压裂液
1、水基压裂液：危险性小，使用最广泛 2、油基压裂液：易燃，有危险性，很少使用 3、泡沫压裂液：液氮和CO2防止泄露冻伤，使用较多 4、乳化压裂液：配置过程中油相易燃，有危险性，很少使用 5、醇基压裂液：蒸汽易燃，有危险性，使用较少 6、清洁压裂液：危险性小，使用较少 7、酸基压裂液：有腐蚀性 ，使用较少
2.限流法分层压裂ຫໍສະໝຸດ 术限流法分层压裂是 通过控制各层的射孔孔 眼数量和直径，并尽可 能提高注入排量，利用 最先被压开层孔眼产生 的摩阻，提高井底压力 ，使其他它层相继被压 开，从而达到一次分压 几个层的目的 。
破裂压力低的层减 少射孔数量和直径
3.定位平衡分层压裂技术（目前使用较少）
压裂酸化技术
2、酸化的机理简述：
分为孔隙酸化和前置液压裂酸化两种。 空隙酸化是以低于油层破裂压力的速度，向 井筒中泵注酸液。进入地层孔隙或天然裂缝 中的酸能溶解地层矿物及钻井或修井作业时， 漏入地层的泥浆等外来物质，使油层解除污 染堵塞，恢复原有的渗透率，从而达到增产 的目的。这种酸化一般称为常规酸化，又称 孔隙酸化，酸与地层中岩石化学反应式是：
现场应用该封隔器 11 口井，与原 Y341—114 压裂封隔器相比， 具有如下优点：
1.压裂后不动管柱用原压裂管柱排液求产，同时还可以用该管柱 直接测压后井温剖面，节省了起下一次管柱的费用；
2.改善了压裂井工人顶喷起下的作业环境，大大降低了工人的劳 动强度，减少了环境污染程度，符合 HSE 标准； 3.压裂后压力液放喷量计量准确，使起压裂管柱无法计量放喷量 成为历史； 4.压裂后排液比以前更及时、更准确，大大缩短了试油周期；
与堵球配合清洗射 油层孔隙体积的3-5倍 孔孔眼 用于水敏性地层
此工序可根据情况省 略
冻胶前置液的1/3， 2000m内的浅井可省略。
预前置液
未胶联的原胶
冷却地层，预造缝
前置液
冻胶液
压开地层，冷却地 保持裂缝效率在80%层，延伸裂缝 90%来计算用量。 携砂入裂缝，铺设 根据压裂设计要求， 高导流能力的砂床 主要是看缝长的需要 将携砂液顶入裂缝 按井筒容积计算不超 过井筒容积
酸与地层中岩石化学反应式
盐酸与碳酸盐反应式： 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 4HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2 氢氟酸与二氧化硅反应式：
SiO2+HF----SiF4+2H2O
酸化、压裂
酸化、压裂技术第一章酸化工艺技术一、酸化工艺1、酸化类型酸化工艺按施工规模可分为酸洗，基质酸化和压裂酸化。
⑴酸洗是一种清除井筒中的酸溶性结垢或疏通射孔眼的工艺。
它是将少量酸注入预定井段，在无外力搅拌的情况下溶蚀结垢物或地层矿物。
有时也可通过正反循环使酸不断沿孔眼或储层壁面流动，以增大活性酸到井壁面的传递速度，加速溶解过程。
⑵基质酸化是一种在低于储层岩石破裂压力下将酸液注入储层中孔隙空间的工艺，其目的是使酸大体沿径向渗入储层，溶解孔隙空间的颗粒及堵塞物，扩大孔隙空间，从而恢复或提高储层渗透率，成功的基质酸化往往能够在不增加水、气采出量的情况下提高产能。
⑶酸压是在高于储层岩石破裂压力下将前置液或酸液挤入储层（前者称为前置液酸压，后者称为一般酸压）。
酸压适用于碳酸盐岩储层。
①处理碳酸岩储层的酸化称为碳酸盐酸化。
这种储层的酸化可进行酸洗，基质酸化和酸洗。
②处理砂岩储层的酸化称为砂岩酸化。
这类地层的酸化通常只进行酸洗和基质酸化，不进行酸压。
2、影响酸岩反应速度的因素盐酸与碳酸盐反应速度很快，导致活性酸有效作用范围小。
减缓酸岩反应速度是酸化工艺的主要课题。
⑴酸岩反应的试验方法：①静态反应试验：这是五十年代通用的方法，它是在恒温、恒压和一定面容比的条件下进行酸岩反应试验。
模拟了地层压力，温度条件，没有反映酸液在地层中的流动状况。
因此，这种方法目前只用来对比优选酸液配方及其添加剂，所以数据不能用于酸压设计。
②裂缝流动反应模拟试验：六十年代初提出一种试验方法，模拟了酸液在岩石裂缝中的流动反应。
用储层露头岩石制成岩缝，在恒温、恒压和定排量下让酸经过岩缝作流动反应，出口取样分析酸液浓度，计算反应速度。
该方法较真实地模拟了酸液在裂缝中的流动反应情况。
试验数据可直接用于施工设计并指导酸化实践。
③旋转岩盘试验：六十年代末开始用于研究酸液与岩石的旋转反应。
用储层实际岩心制成岩盘粘于岩心托上，底面作为反应面。
在恒温恒压定转速下进行酸岩反应，定时取样分析酸液浓度，计算酸反应速度。
石油开采-压裂与酸化
6
6
压裂技术与实践应用
3、支撑剂：
在水力压裂中支撑剂的作用在于充填压裂产生的水力裂缝，使之不再闭
合，且形成一个具有高导流能力的流动通道。
压裂用支撑剂可大致分为天然的与人造的两大类型。前者以石英砂为代
表，后者则是通常称之为陶粒的支撑剂。
应用最多的是石英砂： 因为：①石英砂货源广，价格便宜；②3000m以内的浅井和中深井都可使
以上范围的探井、生产井本身应具有一定的产能，否则即使工艺成功，也不会达 到施工目的。
22
22
目
录
一、压裂技术与实践应用 二、酸化工艺技术与应用
23
23
主要内容
一、概述 二、为什么要进行酸化 三、砂岩酸化增产原理 四、砂岩酸化原理 五、砂岩酸化机理研究 六、HF酸化模拟技术 七、砂岩酸化工艺 八、酸液分流(置放)技术 九、储层伤害类型 十、酸液体系和添加剂选择 十一、酸化设计方法
但对低渗油藏而言，它包含了提高采收率的效果，水力压裂以低渗油藏
（区块）为工作单元，即低渗油藏（区块）整体压裂，它以建立的油藏注 水开发井网与水力裂缝优化组合的渗流系统实现单井产能与扫油效率的提 高为其主要内容。通常，不但对油井进行压裂，而且也对相对应的注水井 进行压裂。其优化设计的目标将是油藏采油速度、采出程度与经济效益等 诸因素的关系，以实现油藏在整个开发期的最大净现值。
15
15
压裂技术与实践应用
7、压裂效果评价
⑵效果评价
①增产量评价：压裂后实际增产倍数与设计效果预测增产倍数的符合率，实际累计增 产量与设计累计增产量的符合率。
②技术评价：以压裂前后压力恢复曲线试井资料为基础，对比压裂前后油气污染消除 及油气层渗透率，采油指数变化值。
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。
酸化压裂基础知识
水力压裂概念
水力压裂就是利用地面压裂车组将一定粘度的液体以 足够高的压力和足够大的排量沿井筒注入井中。由于注入速 度远远大于油气层的吸收速度，所以多余的液体在井底憋起 高压，当压力超过岩石抗张强度后，油气层就会开始破裂形 成裂缝。当裂缝延伸一段时间后，继续注入携带有支撑剂的 混砂液扩展延伸裂缝，并使之充填支撑剂。施工完成后,由于 支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合或至少不完全闭合，因此 即可在油气层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂 裂缝。此裂缝具有很高的渗滤能力，并且扩大了油气水的渗 滤面积，故油气可畅流入井，注入水可沿裂缝顺利进入地层 ，从而达到增产增注的目的。
50
压裂液在地层中滞留产生液堵
• 在压裂施工中，压裂液沿缝壁渗滤入地 层，改变了地层中原始含油饱和度，使 水的饱度度增加，并产生两相流动，流 动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后 返排困难和流体流动阻力增加。如果地 层压力不能克服升高的毛细管力，水被 束缚在地层中，则出现严重和持久的水 锁。
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压裂液滞留的地层保护
7
(一 )压裂液组成
前置液 携砂液 顶替液
8
前置液
作用
造缝 降温 减少 携砂液滤失 防砂卡
要求
一定粘度 足够用量
9
携砂液
作用 将支撑剂代入裂缝 继续扩张裂缝 冷却地层
要求 粘度高 携砂能力强
10
顶替液
作用 中间顶替液 尾注顶替液
要求 用量适当，避免过量顶替
11
（二） 压裂液性能要求
滤失低 携砂能力强 摩阻低、比重大 稳定性好 配伍性好 残渣少 易于返排 货源广、价格便宜、便于配制
v
K f Pv
e L
实际滤失速度:
va
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— 用表示溶解的岩石质量与反应酸的质量之比。
19
酸与碳酸盐岩反 应化学当量
— 碳酸盐岩储层酸化常用盐酸
— 典型反应 2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 ↑
4HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+ MgCl2+2CO2 ↑+2H2O
可编辑版
20
— 从反应式中可看出反应的化学当量;
— 考虑反应式中各种组分的分子量，便可 算出溶解一定量碳酸盐所需的酸量、反应生 成物的数量以及其它化学当量数据 。
— 酸流动、溶蚀方式: 形成人工裂缝，沿裂
缝流动反应，有效作用距离可达几十到上百米。
— 适用范围: 在碳酸盐岩储层中形成人工裂
缝，解除近井带污染，改变储层流型，沟通深
部油气区，可大幅度提高油气井产量。 可编辑版
10
酸化增产原理的理论分析
S K Kd 1ln rd rw
S、K、Kd、rd 、rw的物理意义； 渗透率下降对表皮系数的影响比
高油气井产量；因此对污染储层，基质酸化一般 可获得较好增产效果；
无污染储层，基质酸化处理效果甚微；
基质酸化解除污染带储层污染后，均匀改善
区不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。
可编辑版
15
压裂酸化增产原理
—压裂酸化产生裂缝，增大渗流面积，改善 油气的流动方式，增大井附近油气层的渗流能力；
— 消除井壁附近的储层污染的影响；
Xd=0.5
可编辑版
0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
rd-rw，m
增产倍比 30
25
rs=0.20m rs=0.5m rs=1.0m
rw=0.12m,re=250m
20
15
10
5
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Fk
污染程度(Fk)、污染半径(rs)对增产倍比的影响
14
储层严重污染时，基质酸化处理可大幅度提
可编辑版
21
1m3 盐酸与碳酸钙作用表
反应物 生成物
分子量
HC1
石灰岩(kg)
(kg) CaCO3 CaC12 CO2 H2O
36.5 100 111 44 18
15％HC1 161 211 245 97 40
28％HC1 319 437 485 192 79
可编辑版
1m3 盐酸与碳酸钙22 镁作用情况
—沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝 系统及油气区；
— 不能用于砂岩储层。
可编辑版
酸与碳酸盐岩 酸与砂岩
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酸岩化学 反应当量
酸岩化学 反应产物
可编辑版
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化学当量
—化学当量指参加反应的各种反应物及 生成物的比例；
—化学当量、化学平衡及反应速度是酸 化处理选用酸时必须考虑的化学因素；
—酸与储层矿物作用的化学当量与反应
可编辑版
是在高于储层破裂压力下直接用酸注入压开的
压裂酸化---- 裂缝中，通过酸对岩石壁面的不均匀刻蚀而形
•压开裂缝 成高导流能力的酸蚀裂缝。
•张开裂缝
•酸刻蚀裂缝
•高导流能力裂缝
压裂车
•酸化：地层
•方式：油管注液 环空注液
封隔器
• 压裂酸化
9
— 施工压力：Pi> PF。 — 注入速度: 大于储层极限吸液速度。
第七章 酸1 化
Acidizing
酸化是油气井投产、增产和注水井增注重要技术措施。 酸化是通过向地层注入酸液，溶解储层岩石矿物成分 及钻井、完井、修井、采油作业过程中造成的堵塞储 层物质，改善和提高储层的渗透性能，从而提高油气 井产能的增产措施。
可编辑版
酸化增产原理2
酸－岩化学反应当量及反应产物 主
12
酸化增产倍比分析
Jd
J0 ln( rd
X d ln( re rw ) rw ) X d ln( re
rd )
Jd、Jo 、re、 rd 、rw的物理意义；
—Xd =Kd/Ko
rd
Kd rw re K0,
Jd/J
1
0.8
Xd=0.02
0.6
Xd=0.05
0.4
Xd=0.1 Xd=0.2
0.2
污染深度的影响要大得多。 可编辑版
11
基质酸化增产原理
— 酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应， 溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提 高储层的渗流能力；
— 溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏 泥浆、水泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与 残酸液一起排出储层，起到疏通流动通道的作用， 解除堵塞物的影响，恢复储层原有的渗流可能编辑版力。
可编辑版
物及生成物的分子个数比有关。
18
碳酸盐岩化学成分
— 碳酸盐岩是靠化学及生物化学的水相沉积 或由碎屑搬运形成；
— 碳酸盐岩的主要矿物成分是方解石(CaCO3) 和白云石[CaMg(CO3)2]；
— 若方解石含量大于50%，则可视为石灰岩； 若白云岩含量大于50%，则可视为白云岩；
可编辑版
— 若杂质含量大于50%，则可视为非碳酸盐岩。
反应物 HC1 生成物 kg
白云岩，kg
CaMg(CO3)2 CaC12 MgC12 H2O CO2
分子量 36.5 184.3
111 95.3 18
44
15％HC1 161
203.2 122.4 105.1 40
97
28％HC1 319
402.7
242.5 208.2 79 可编19辑2版
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酸的溶解能力
或提高井筒附近储层渗透率的技术。
•酸化：地层
•方式：油管注液 套管注液 环空注液
压裂车 封隔器
7
• 基质酸化
— 施工压力：Ps <Pi< PF — 注入速度: 小于储层极限吸液速度 — 酸流动、溶蚀方式: 沿储层孔隙作径向流 动，溶蚀孔隙及其中堵塞物质，溶蚀范围有限。 — 适用范围: 解除近井地带的污染，恢复或 提高储层的渗透率，从而增加油井产量。
酸－岩化学反Βιβλιοθήκη 动力学 要碳酸盐岩储层酸化设计计算
内
砂岩储层酸化设计计算
容
酸化工艺设计
酸液及添加剂
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3
常用酸化工艺
酸洗
Acid Wash
基质酸化
Matrix Acidizing
酸压
Acid Fracturing
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酸洗---- 是一种清除井筒中的酸溶性结垢或 疏通射孔孔眼的工艺。
•清洗：井筒 射孔眼
•方式：正洗 反洗
泵组
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• 酸洗
— 施工压力：无外力或轻微搅动。 — 注入速度: 不流动或沿井筒的正、反循环。 — 酸溶蚀方式: 溶蚀井壁及射孔孔眼。 — 适用范围: 砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵
或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。
可编辑版
是在低于岩石破裂压力之下将酸液注入储层
基质酸化---- 以溶解污染物和其中的某些矿物，从而恢复