水力压裂工艺介绍
压裂工艺技术
三.压裂施工过程中的作业质量
60 50
© © ¤À ¶ ¨ Ç ¶ ªÎ £ MPa£
40 30 20 10 0
小型压裂技术路线: 1、变排量施工，确定延伸压力
1 67» Î ¾ È ¾1ª¸ FG2 Ú ¿ ® ¶ ¦ æ  ¼ ä ¯ Ä Ì ú Û C ( 1) 2、经验公式计算滤失系数 0.5 3.28(t2 t1 ) A FG1 3、压后井温测井，确定压裂裂缝缝高
三.压裂施工过程中的作业质量
通过试挤可以了解地层的吸液指数、施工泵压的大小及
地层的疏通情况，而不能进行排量的优化及滤失系数等关键
参数的计算。由于试挤具有一定的局限性，得到的结果仅具
有参考性，不能深入的进行研究分析。目前我们进行探井压
裂设计时采用的压前评估手段基本上都是试挤分析。
三.压裂施工过程中的作业质量
三.压裂施工过程中的作业质量
坨149井该井试油井段为3146.1m-3151.9m，地层压力 60
40 时使用两辆700型水泥车进行试挤。 试挤排量0.18 m3 ,当试挤压
压力（MPa)
50 47.2MPa,压力系数1.57,为高压低渗透油层。该井压力较高,试挤 30 20
力达到50.8MPa,压力迅速下降，现场讨论认为可能是压力过高 导致油管破裂。当油管起出后，发现有一根油管破裂。在更新 10
大芦湖油田：
空气渗透率5.7×10-3μm2
0.6 0.8 ® ¬23¼ ° Ð È ´ £ %£ é Æ Ê Õ Å ¨ ©
动用储量1350×104t 采出程度11%
采油速度1.22%
0.4 0.2
史深100： 60
50 40 30
1995 2.0 1997 1998 1999 2000 空气渗透率9.6×10 μm21996 地质储量937¬104t
水力压裂名词解释
水力压裂名词解释
水力压裂（Hydraulic Fracturing）是一种地质勘探和开采技术，它通过在地层中钻孔，并在孔壁周围液压压裂地层以加大孔径，从而使原本封闭的砂岩层或者火山岩层有利于油气的运行，从而使油气主动的流向钻孔。
它是一种压裂技术，通过高压水液，将地层钻孔的墙壁压裂开，以提高水流量，从而有效地提高从地层内抽取的油气量。
一般来说，压裂阶段使用超高压水，使地层压碎，改变油气的运行方向，从而实现钻井抽取原油的目的。
水力压裂的优点是可以有效地改变孔隙形状和孔的大小，还可以有效地提高油气的产量，还可以节省很多的时间和费用，只需要在探钻之前完成，即可获得较高的产量，当然，这也增加了潜在的环境风险。
- 1 -。
水力压裂技术
水力压裂技术
水力压裂技术是一种将深层油气藏岩石的裂缝或孔隙扩展的一种技术，用于提高储层
的孔隙度和渗透率，以提高油气产量。
水力压裂技术最初发展于 20 世纪 50 年代，其原
理是利用高压水在岩石中形成微米级岩石裂缝，从而使石油和天然气易于向外渗出和流动。
水力压裂技术通常用于地层测试或发现新的油田，也可以派生出油气勘探、开采、输送、
储存等一系列相关技术和工艺。
水力压裂技术一般包括三个基本步骤：一是在目标层位灌注高压水，从而在岩石中形
成裂缝；二是通过注入操作助剂，增大灌注压力，进而拓宽并扩大已有的裂缝；三是通过
注入填料、压裂液以及砂颗粒等助剂，保持裂缝扩大的状态，防止岩体被关闭，持续改善
储层的渗透性。
水力压裂技术具有丰富的应用前景，可以有效提高油气储层的渗透性，从而提高产量。
它相对于其他技术来说有着较高的稳定性，可以有效提高油气藏的利用率，改善储层的渗
透性。
同时，水力压裂技术安全可控，利用广泛，可作为一种全新的技术手段来提高储层
的发掘率，在现代油气开采中发挥着不可替代的作用。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
水力压裂工艺技术
水力压裂工艺技术汇报人：目录•水力压裂工艺技术概述•水力压裂工艺技术流程•水力压裂工艺技术要点与注意事项•水力压裂工艺技术案例与实践•水力压裂工艺技术前景与展望01水力压裂工艺技术概述定义及工作原理水力压裂工艺技术是一种利用高压水流将岩石层压裂，以释放天然气或石油等资源的开采技术。
工作原理通过在地表钻井，将高压水流注入地下岩层，使岩层产生裂缝。
随后，将砂子或其他支撑剂注入裂缝，防止裂缝闭合，从而提高岩层渗透性，便于油气资源流向井口，实现开采。
技术革新随着技术的不断发展，20世纪中后期，水力压裂工艺技术逐渐成熟，并引入了水平钻井技术，提高了开采效率。
初始阶段水力压裂工艺技术在20世纪初开始应用于石油工业，当时技术尚未成熟，应用范围有限。
现代化阶段进入21世纪，水力压裂工艺技术进一步完善，开始采用更精确的定向钻井技术和高性能支撑剂，降低了环境污染，并提高了资源开采率。
技术发展历程水力压裂工艺技术是石油工业中最重要的开采技术之一，尤其适用于低渗透油藏的开采。
石油工业水力压裂工艺技术也广泛应用于天然气领域，通过压裂岩层提高天然气产能。
天然气工业随着非常规油气资源（如页岩气、致密油等）的开采价值日益凸显，水力压裂工艺技术成为实现这些资源商业化开采的关键技术。
非常规资源开采技术应用领域02水力压裂工艺技术流程在施工前，需要对目标地层进行详细的地质评估，包括地层厚度、岩性、孔隙度、渗透率等参数，以确定最佳的水力压裂方案。
地质评估准备水力压裂所需的设备，包括压裂泵、高压管线、喷嘴、砂子输送系统等，确保设备完好、可靠。
设备准备对井口进行清理，确保井口无杂物、无阻碍，为水力压裂施工提供安全的作业环境。
井口准备施工前准备通过压裂泵将大量清水注入地层，使地层压力升高，为后续的压裂创造条件。
注水当地层压力达到一定程度时，通过喷嘴将携带有砂子的高压水射入地层，使地层产生裂缝。
压裂随着高压水的不断注入，砂子被携带进入裂缝，支撑裂缝保持开启状态，提高地层的渗透性。
水力压裂工艺流程
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水力压裂技术 分类
水力压裂技术分类水力压裂技术，又称水力压裂法或液压压裂法，是一种用于增强油气井产能的技术。
它通过注入高压液体，使岩石裂缝扩大并连接，从而增加油气井的渗透性和产能。
本文将从水力压裂技术的原理、应用领域、优缺点以及环境影响等方面进行详细介绍。
一、水力压裂技术的原理水力压裂技术利用高压水将岩石裂缝扩大并连接起来，以增加油气井的渗透性和产能。
具体的操作步骤包括：首先，通过钻井将管道和注水设备安装到油气井中；然后，注入高压液体（通常为水和一些化学添加剂）到井中；随着注水压力的升高，岩石裂缝开始扩大，形成通道；最后，注入的液体通过这些通道进入油气层，将其中的油气释放出来。
二、水力压裂技术的应用领域水力压裂技术主要应用于以下几个领域：1. 油气开采：水力压裂技术可以提高油气井的产能，增加油气的开采量。
特别是对于低渗透性油气层，水力压裂技术可以显著改善渗透性，提高开采效率。
2. 地热能开发：水力压裂技术也可以应用于地热能开发领域。
通过在地下注入高压水，可以扩大裂缝，提高地热井的渗透性，增加地热能的采集量。
3. 存储库容增加：水力压裂技术还可以应用于水库、储气库等储存设施的建设中。
通过扩大岩石裂缝，可以增加储存设施的库容，提高储存效率。
三、水力压裂技术的优缺点水力压裂技术具有以下优点：1. 提高产能：水力压裂技术可以显著增加油气井的产能，提高油气的开采效率。
2. 适用性广泛：水力压裂技术适用于各种类型的油气层，包括低渗透性油气层和页岩气层等。
3. 可控性强：水力压裂过程中的注入压力和液体组成可以根据实际情况进行调整，以达到最佳效果。
然而，水力压裂技术也存在一些缺点：1. 环境影响：水力压裂过程中会产生大量的废水和废液，其中可能含有有害物质。
如果处理不当，可能对地下水和环境造成污染。
2. 能源消耗：水力压裂需要消耗大量的水和能源，特别是在水资源短缺的地区，会对水资源和能源供应造成压力。
3. 地震风险：一些研究表明，水力压裂过程中产生的地下应力改变可能会导致地震活动的增加，增加地震风险。
水力压裂工艺技术
降低压裂液成本方法研究
新型低成本压裂液开发
01Biblioteka 研究开发新型低成本、高性能的压裂液体系，降低压裂液成本
。
重复利用压裂液
02
通过有效的压裂液回收和再利用技术，降低压裂液成本。
优化施工参数
03
通过优化施工参数，减少压裂液的消耗量，降低压裂液成本。
新型支撑剂材料开发与应用前景展望
高强度支撑剂材料
研究开发高强度、低密度的支撑 剂材料，提高裂缝的支撑能力和
重要性及应用领域
重要性
水力压裂技术对于提高油气藏的 采收率和产能具有重要意义，是 实现油田高效开发的关键技术之 一。
应用领域
水力压裂技术广泛应用于石油、 天然气、煤层气等矿产资源的开 采领域，同时也应用于地质工程 、岩土工程等领域。
02
水力压裂工艺技术原理
裂缝产生机理
01
02
03
岩石破裂
水力压裂通过高压流体作 用在岩石上，克服岩石的 抗拉强度，使其产生破裂 。
应力集中
水力压裂过程中，流体在 岩石中形成应力集中，促 使岩石产生裂缝。
裂缝扩展
一旦岩石产生裂缝，高压 流体将裂缝进一步扩展， 形成更长的裂缝。
裂缝扩展与控制方法
裂缝扩展方向控制
裂缝网络构建
通过调整压裂液的流速、压力等参数 ，控制裂缝的扩展方向。
通过多次压裂，形成复杂的裂缝网络 ，提高储层的渗透性。
03
水力压裂工艺设备与工具
压裂车组设备组成及功能
01
压裂车
用于向地下层注入高压、大排量的 压裂液，使地层产生裂缝。
仪表车
用于监测和控制压裂过程中的各项 参数，如压力、排量等。
03
水力压裂介绍
储层分布、物性特征、流体特征
储层深度、厚度及其展布
压力、温度
岩性特征：长石含量、石英含量、岩屑含量 等
胶结类型
含油面积、储量 .
30
（1）压裂施工过程模拟 裂缝几何尺寸是产量预测所必须的数据，通常 采用施工模拟来估算。利用计算机技术，对裂 缝延伸和支撑剂运移等动态过程进行模拟，可 较准确地预见施工过程及结果
.
26
压裂优化设计
.
27
压裂方案设计对于压裂措施的实施具有纲领性的意义 和指导性的作用，长期的生产实践表明，其对增产效果的 影响可概括为压裂方案设计的可行性、合理性和经济性。
可行性是指压裂设计确定的施工方案风险低、成功率 高，工艺技术可靠
济性是指压裂设计确定的施工规模有利于获得最大措 施效益
合理性是指压裂设计确定的人工裂缝与储层相匹配， 在相同的规模下有利于获得最佳的增产效果
.
32
（3）施工材料的选择 压裂液、添加剂和支撑剂的选择是压裂设计的一个重要环 节。它们的特性将直接影响压裂增产效果。对于压裂液应 考虑其粘度、液体滤失摩阻、返排、与储层岩石的配伍性 及费用和来源。对于支撑剂要考虑一定应力下支撑剂的渗 透率及与储层渗透率的比较，通过孔眼和裂缝时支撑剂的 可输运性，也要考虑费用及来源
七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域，由于压裂
技术的应用，大大增加了油气的可采储量，使本来没有
工业开采价值的低渗透油气藏，成为具有相当工业储量
和开发规模的大油气田
.
3
八十年代，水力压裂已不再仅仅被孤立地作为单井的增产、 增注措施来考虑，而是与油藏工程紧密结合起来，用于调 整层间矛盾（调整产液剖面）、改善驱油效率，成为提高 动用储量、原油采收率和油田开发效益的有力技术措施
水力压裂工艺技术
调整方案制定
根据评估结果，制定调整 方案，包括重新注入支撑 剂、增加裂缝长度或改变 压裂液类型等。
04
水力压裂技术的关键技术及创新 发展
支撑剂的选择与性能评价
支撑剂的材质与性能
针对不同地层条件，选择合适的支撑剂材质，如陶粒、石英砂等 ，并评估其性能，如硬度、粒径分布等。
支撑剂的表面改性
通过物理或化学方法对支撑剂表面进行改性，提高其润湿性、渗透 性和抗破碎能力。
报, 2016, 37(3): 1-10.
[2] 李四. 水力压裂设计优化 及效果评价[J]. 岩石力学与工 程学报, 2018, 37(6): 1-15.
[3] 王五. 水力压裂技术在*油 田的应用研究[J]. 地球物理学
报, 2020, 63(7): 1-12.
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井筒准备
清洗并准备井筒，包括通井、洗井等 操作，确保井筒内无杂质，为压裂作 业做好准备。
压裂液的配制与注入
01
02
03
压裂液选择
根据地质条件和目标需求 ，选择合适的压裂液，如 瓜胶、羟丙基瓜胶、石英 砂等。
压裂液配制
按照一定的比例和顺序将 压裂液的各成分混合在一 起，确保压裂液的各项性 能指标达到要求。
03
水力压裂技术的工艺流程
压裂前的准备
目标确定
明确压裂的目的和目标，如提高石油 或天然气的产量，改善井筒周围的应 力场等。
地质评估
收集并评估与目标区域相关的地质数 据，如岩石类型、地层厚度、地层破 裂压力等。
设备检查
确保压裂设备（如压裂车、混砂车等 ）处于良好的工作状态，并准备好所 需的物资和器材。
02
水力压裂技术的基本原理
水力压裂法
水力压裂法
水力压裂法，又称“水力破裂法”，是能改善油气钻井工程体系性能的一种重要技术
和手段。
水力压裂是指以水为媒介，结合压裂剂，利用压力使岩石发生微裂纹，从而提高油气
井吸积能力和作用机理的工程技术。
压裂介质水由压裂头中以特殊形式喷涌出，将岩石破裂，建立裂缝系统存在，从而改善油气井产出条件，从而达到增产改造的目的。
压裂液的
流动、压裂的面积大小等参数，需要经过科学的计算，并且就水力压力选择合理的范围。
通过根据每个油气井油层的相对性参数，做出合理的水力压裂工程设计是实现“水力破裂法”有效作用的关键。
压裂技术在油气井工程改造中的施工形式有开敞式和帜状型两种，以及组合式和水力
颗粒增效式等几种。
油气井压裂时，应考虑压裂液压力、喷涌速度、喷涌面积、水流量等参数，以充分发
挥水、压裂剂等起壁材料和反勾结材料的作用，控制裂缝大小，实现井眼增产增收的目的。
油气钻井中水力压裂法的强大作用，不仅改变了传统的油气开采技术，而且在油气开
采中发挥了不可替代的作用。
水力压裂法在油气井开井改造中发挥了历史性的作用，大大
提高了油气采收率和经济效益，实现了油气资源的有效利用，为世界各国经济建设作出了
巨大贡献。
水力压裂工艺培训
水力压裂工艺培训1. 简介水力压裂工艺是一种通过将高压水和化学物质注入井内，从而打破岩石，释放固定在其中的天然气或石油的开采技术。
本文将介绍水力压裂工艺的基本原理、操作流程以及培训内容。
2. 基本原理水力压裂工艺依靠高压水将井口的石油或天然气储层打开，从而促进其流动性。
其基本原理如下：•压裂流体注入：高压水和特定化学物质混合后，通过注入井口进入储层。
•压力增大：压裂流体的注入使得井内压力增大，超过岩石的抗压强度。
•岩石破裂：高压水和化学物质的作用下，岩石发生裂缝形成微小的通道。
•硫化物填充：化学物质中的硫化物填充裂缝，防止其重新封闭。
•天然气或石油释放：裂缝中的储气层或储油层随之释放天然气或石油至井口。
3. 操作流程水力压裂工艺的操作流程主要包括以下几个步骤：3.1 井筒准备•井筒清理：清除井底残留物，创建良好的操作环境。
•井筒封堵：使用混凝土或钢筋等材料进行井筒封堵，以防止压裂流体泄漏至地表。
3.2 施工准备•注入井口装置：安装水泵、砂砾分离器等设备，为注入流体做准备。
•井身测量：进行必要的井身测量，判断井筒的深度和形状。
3.3 压裂操作•注入井底：将高压水和化学物质混合后，通过井口装置注入井底。
•压力监测：使用压力监测装置实时监测注入过程中的压力变化。
•断裂起始：等待注入过程中压力达到一定值，从而引发裂缝的起始。
•裂缝扩展：注入过程中，裂缝逐渐扩展，释放储层中的天然气或石油。
•压力释放：注入完毕后，逐渐减少注入压力，确保裂缝稳定。
3.4 后期处理•压裂流体回收：将压裂过程中的流体回收，并进行下一步的处理。
•压力监测：继续监测井底压力变化，判断储层开采效果。
•产能分析：分析释放的天然气或石油的产量和质量，并进行评估。
4. 培训内容水力压裂工艺的培训内容主要包括以下几个方面：4.1 基础知识培训•工艺原理：介绍水力压裂的基本原理和工作原理。
•流体组成：了解压裂流体的组成和作用。
•设备介绍：熟悉压裂过程中所使用的设备和工具。
水力压裂技术
水力压裂技术
水力压裂技术是一种能够有效提高油气产量的地质勘探辅助技术。
一、水力压裂技术简介
1.水力压裂技术是一种通过用大量液体以高压施加压力，将储层岩石纵向、横向或斜向地分裂，使油气储层内孔、构造释放效果良好的施工技术。
2.水力压裂技术以其技术效果显著、成本低廉、对地质环境影响小等特点，已成为油气工业中比较流行的勘探技术和钻井施工技术之一。
二、水力压裂技术的原理
1.原理一：岩石的压强特性是在真空条件下的极限吸水压强；
2.原理二：液体介质的施压作用比岩石压强体积力作用大；
3.原理三：射流压力随着注液速率的改变和液面的变化而改变。
三、水力压裂技术的操作步骤
1.准备：改变井口状态，将井内的液体抽掉，并由准备顶管和裂缝钢管完成井内准备工作；
2.打液：使用高压液压器，向井内注入高压水和外加剂；
3.关停：施工完成后将井口关闭；
4.返液：经过一段时间的流体停留后，逐步抽出返液；
5.解堵：在抽出液体后，通常还需要使用特殊器材进行清堵；
6.注气：施工完毕解堵后，将井内注入低温压缩空气，催流伤油气到井口。
四、水力压裂技术的应用
1.水力压裂技术以延伸释放原有储层压力、增大渗透率和改善分布状态等，有
效提高油气产量，拓宽油气可采范围；
2.水力压裂技术可以在油藏上把缝体内的水冻结下来限流，抑制油藏的水蔓延，阻断有害水的扩散；
3.水力压裂技术应用于井盖层上可以促使井内孔隙发育，增加原有油气藏储层
底板井段压裂柱面积，提高油气密度和油气产量；
4.水力压裂技术也可以解决管网供水受污染的问题，把被污染的水更新后用于
工业和农业生活用水等。
采油工程(水力压裂)
四、运砂车 运砂车是为加砂压裂作业提供机械化运送 专用压裂配套车辆。 支撑砂的专用压裂配套车辆。运砂车还在 作业中向立式砂罐供砂或直接向混砂车 供砂。 供砂。 五、管汇车 管汇车是为压裂作业提供泵注设备的出口 和井下压裂管柱连接起来的专用井口连 接管汇。 接管汇。
压裂工艺 一、压裂选井的一般的原则 压裂增产的前提是： 的油气， 压裂增产的前提是：油层应当具备有足够 的油气，同 时还具有相对的压力梯度， 时还具有相对的压力梯度，驱使油层流体压开高渗 透裂缝后进入井内。 透裂缝后进入井内。 压裂选井的一般的原则： 压裂选井的一般的原则： 1）在油层渗透率和含油饱和度低的地区，应优先选择 ）在油层渗透率和含油饱和度低的地区， 油层显示好，地层压力高的井。 油层显示好，地层压力高的井。如果油层能量已经 枯竭，压裂增加的产量一般都不足以补充作业费用。 枯竭，压裂增加的产量一般都不足以补充作业费用。 2）油气层受污染和被堵塞的油井。 ）油气层受污染和被堵塞的油井。 3）注水见效区内未受效的油井 ） 4）储量大、连通性好、产量低的油井 ）储量大、连通性好、 5）重复压裂井 ）
压裂机械设备 一、压裂车 压裂车是压裂的主要设备。 压裂车是压裂的主要设备。作用是向井内注入高 压的压裂液，将地层压开， 压的压裂液，将地层压开，并把支撑剂挤入裂 缝。 组成：运载、动力、传动、 组成：运载、动力、传动、泵体和操作平面 二、混砂车 混砂车用来将压裂液和支持剂按一定比例混合， 混砂车用来将压裂液和支持剂按一定比例混合， 然后在供给压裂车泵入井内。 然后在供给压裂车泵入井内。 三、仪表车 仪表车是在施工时为现场工程技术人员及时提供 准确的各种施工参数， 准确的各种施工参数，帮助了解和判断井下作 业动态，正确指挥施工的专用压裂配套车辆。 业动态，正确指挥施工的专用压裂配套车辆。
水力压裂技术
压裂工艺技术 压裂工艺技术是影响压裂增产效果的
一个重要因素。对于不同特点的油气层，
必须采取与之相适应的工艺技术，才能
保证压裂设计的顺利执行和取得较好的增 产效果。
压裂方式选择 压裂方式选择是压裂工艺中的一个很重要的
内容。压裂方式的选择主要是根据地质条
件、井身状况、工艺技术水平而定。
目前常用的压裂方式有：合层压裂、分层压 裂、一次分压多层和深层压裂。
结合离子，从而改变其理化性质，或破坏其离子交换能力，或破坏双
电层离子云之间的斥力，从而达到防止粘土水合膨胀或分散迁移的效 果。
压裂液的主要添加剂
7、降阻剂。在进行深井压裂作业时，需用降阻剂降低压 裂液在注入管柱中的沿程摩擦阻力，以提高泵效。 8、降滤失剂。通过在压裂液中添加降滤失剂可以增强压
裂液造壁性能，降低液体滤失量，提高液体效率。
压裂液的性能
5、配伍性。压裂液要与地层条件下的各种岩石矿物及流体有 较好的配伍性，不应在进入地层后产生不利于油气渗流的物 理-化学反应。 6、低残渣。要尽量降低压裂液中水不溶物的数量（残渣）， 以免降低岩石及填砂裂缝的渗透率。 7、易返排。施工结束后大部分注入液体应能返排出井外，以 减少压裂液的损害。 8、货源广。价格便宜，便于配制。
低压管汇 储液罐
砂罐
混砂车
供液管汇
压裂泵车 监控车 高压管汇
压裂井口
压裂施工现场示意图
压裂增产增注机理
1、降低井底附近渗流阻力 2、改变井底附近渗流形态，使原来的径 向流动改变为油层流向裂缝近似性的单 向流和裂缝到井筒的单向流动，消除了 径向节流损失，大大降低了能量的消耗。
压裂液的定义和作用
压裂液是水力压裂改造油气层过程中的
水力压裂工艺
水力压裂工艺前言：水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。
它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。
停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。
水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。
一、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。
其性能好坏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密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。
（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，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。
按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。
1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。
在高温井层中，还具有一定的降温作用。
2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的液体。
和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。
由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。
3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。
组成与前置液一致。
（二）压裂液的性能为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。
添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，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，粘度越高，携带能力越强。
3、降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。
水力压裂名词解释
水力压裂名词解释
水力压裂是一种将碳氢化合物储层中的油气排出的技术。
其过程是将水压注入储层井中，并利用压力开裂储层岩石，使储层内的油气流入、突出生产井的过程。
水力压裂主要原理是利用高压水流体在岩石中产生的冲击力、剪切力和压缩力，致使岩石产生微裂纹，使储层段的渗透性有效提高，从而增加油气排出储层的通道。
水力压裂的基本操作步骤主要包括：首先，按照设计要求定位压裂井，然后将压裂井内的钻杆拔出，节流料内加入水泥浆，将水泥浆注入压裂井往套管内推进，浇注水泥，等待干固后，使用各种压裂装置向压裂井内注入大量高压水，产生巨大压力，致使岩石剪切、裂缝增大，从而改变岩石裂缝结构，最后从压裂井中提取废水，并将压裂井内的钻杆重新放回，完成整个水力压裂过程。
- 1 -。
水力压裂
大于23时形成水平裂缝 深地层——垂直裂缝 ；浅地层——水平裂缝
第二节 压裂液
压裂液任务：
前置液 破裂地层、造缝、降温作用。一般 用未交联的溶胶。 携砂液 携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷 却地层作用。必须使用交联的压裂
液(如冻胶等)。 中间顶替液：携砂液、防砂卡；
顶替液 末尾顶替液：替液入缝，提高携 砂液效率和防止井筒沉砂。
图6-5 静滤失曲线 0.005 m v A t
造壁液体的滤失系数
即
C t
实验压差与实际施工过程中 裂缝内外压力差不一致，则 应进行修正： P
1/ 2 f C C P
图6-7 动静滤失曲线比较图 图6-6 动滤失仪示意图
(四)综合滤失系数
P i
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：
4.井壁上的最小总周向应力
1 2 Pi Ps 1
二、压裂液滤失性 压裂液滤失到地层受三种机理控制：
(一)受压裂液粘度控制的滤失系数CⅠ
压裂液的造壁性 油藏岩石和流体的压缩性、 压裂液的粘度、
当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时， 压裂液的滤失速度主要取决于压裂液的粘度， 由达西方程可以导出滤失系数为：
K P C 5.4 10 f 滤失速度为：
r
周向应力相等，且与 max 90 ,270。 3 x y 说明最小周向应力发生在 角度无关。
储层改造--水力压裂技术
泡沫半衰期：在大气压条件下，用来产生泡沫的液体有一半从泡沫中所 破裂出 所需的时间。 70%-80%干度的泡沫使用高质量起泡剂一般有3-4min半衰期，添 加聚合 物稳定剂可延长到20~30min.
配制泡沫压裂液的液体：水、稠化水、交联冻胶等含表面活性剂。
泡沫的滤失性
滤失系数：泡沫流体施工时度量流体滤入地层的流动阻力的一 个系数。 主要影响因素： 1）岩心试样的渗透率，当其增加两个数量级时，滤失系数增 加一个数 量级； 2）液相粘度，其增大，滤失变小； 3）温度增加滤失量缓慢增加（随温度增加使泡沫液相稀释）；
3、压裂作用及增产机理
沟通油气储集区，扩大供油面积。 砂岩储层中的透镜体、裂缝性油藏的 裂缝和溶洞 改变井筒周围渗流特征，降低渗流阻力，节约地层 能量。 克服井底附近污染
4、在油气勘探开发中的作用
(1) 、勘探阶段 增加可采储量；美国可采储量的20~30%通过压裂获得。 (2) 、开发阶段 增加油气井产量和注水井的注水量;调整油田开发矛盾， 改善吸水、出油剖面; 提高采油速度，提高油田采收率; (3)、 其它方面 煤矿开采，工业排污，废核处理等。
2、泡沫压裂液体系 实质是一种液包气乳化液，或者说泡沫是气体分散于液体中的分散体系。 施工中最重要：保持泡沫稳定，干度范围。 干度：压裂液中气相所占百分比。<50%称增能体系。60%-90%时，泡沫稳定性 和粘度也增大。但超过90%泡沫恢复成雾状。 适用地层：低压低渗和水敏性。 不适用地层：高渗和天然裂缝发育地层（泡沫滤失大）。 优点：易返排，低滤失、粘度高、携砂能力强，对储集层伤害小。 缺点：施工中需较高注入压力、特殊装臵，施工难度大。
压裂液类型
1、水基压裂液体系 以水为分散介质，添加各种处理剂，特别是水溶性聚合物，形成具有 压裂工艺所需的较强综合性能的工作液。 一般水溶性聚合物与添加剂的水溶 液称为线性胶或稠化水压裂液。加入交 联剂后会形成具有粘弹性的交联冻胶 （具有部分固体性质，但在一定排量下又能流动） 特点：安全、清洁和容易以添加剂控制其性质而得到广泛应用。除少数 水 敏地层外几乎可用到所有油气储层。是发展最快最全面的体系。 水基压裂 液主要是用水溶胀性聚合物作为成胶剂，制成能悬浮支撑剂的稠 化溶液，具 有粘度高、摩阻低及悬砂能力强的优点。 缺点：热稳定性和机械剪切稳定性较差。为了克服这一缺点，又发展了 交链压裂液和延迟交链压裂液。
简要描述水力压裂的过程。
简要描述水力压裂的过程。
水力压裂是一种常用的油气开采技术，通过将高压水注入油气储层中，使岩石断裂并形成通道，以增加油气的产量和流动性。
水力压裂的过程可以分为准备阶段、注水阶段、压裂阶段和产能回收阶段。
在准备阶段，首先需要选择合适的井口位置，在地面上进行井筒的钻探工作。
钻井完毕后，需要进行井壁固井，以保证井筒的稳定性。
接下来，需要安装水力压裂设备，包括水泵、压裂液储备罐和控制系统等。
注水阶段是水力压裂的关键步骤之一。
首先，需要将压裂液调配好，压裂液通常由水、沙、添加剂和稀释剂组成。
然后，通过水泵将压裂液注入井口，经过井筒进入油气储层。
注入的压裂液会在岩石中形成高压，使岩石发生断裂。
压裂阶段是水力压裂的核心步骤。
当压力足够大时，岩石会发生弹性变形，产生裂缝。
随着压力的继续增加，裂缝会扩大并连接形成通道。
通过这些通道，油气可以更容易地流向井口，提高产量和采收率。
压裂液中的沙粒可以填充裂缝，防止裂缝的闭合，从而保持通道的通畅性。
产能回收阶段是水力压裂后的处理步骤。
在压裂完成后，需要停止注水，让岩石恢复原状。
此时，压裂液中的沙粒会留在裂缝中，形成支撑剂，防止裂缝闭合。
然后，通过产能测试和监测，评估水力压裂的效果和油气产量。
需要注意的是，水力压裂是一项复杂的技术，需要综合考虑地质条件、压裂液的配方、压裂参数等因素。
合理的设计和操作可以提高压裂效果，最大限度地增加油气产量。
同时，水力压裂也需要合理管理水资源，防止对环境造成不良影响。
总的来说，水力压裂是一种通过注入高压水使岩石断裂并形成通道的油气开采技术。
它可以增加油气的产量和流动性，但需要在合理设计和操作的基础上进行，以确保可持续的开采效果。
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限流法压裂技术
采取低密度射孔，大排量施工，依靠压裂液通
过射孔炮眼时产生的摩阻，大幅度提高井底压
力，从而使压裂液自动转向，以相继压开破裂 压力相近的各个目的层 这项技术的关键是，根据目的地层的物性，砂 岩厚度、纵向相邻油层情况及平面上的连通关
系，确定合理的布孔方案，确定每个目的层所
射孔炮眼数量及直径，以此来控制不同油层的 处理强度，获得所需要的产液剖面
缝延伸和支撑剂运移等动态过程进行模拟，可
较准确地预见施工过程及结果
（2）压裂井的产量预测 在知道影响产能因素（如渗透率、裂缝几何尺寸等）的条件
下，可进行压裂井的生产动态模拟，以预测产量，为优化施
工设计提供依据。对垂直裂缝，缝高对压裂增产效果也有很 大影响。总缝高增加合理，可以提高增产效果，这主要是由
早 期 压 裂 优 化 设 计
主要分为两大步骤： 1、裂缝参数优化
该步骤应用油藏模拟水力压裂平台优化出单层不同裂
缝长度以及不同导流能力参数下的产能，从而确定出合 理的裂缝长度、导流能力 2、施工参数优化 该步骤应用三维压裂模型软件结合施工不同工艺特点
及地应力剖面、录井测井解释资料，模拟出不同规模、
一、滑套式分层压裂工艺技术
滑套式分层压裂管柱由投球器、井口球阀、工作
筒和堵塞器、水力压差式封隔器、滑套喷砂器组 成。其原理是利用不压井、不放喷井口装置、井
下工作筒和堵塞器，可使压裂管柱实现不压井、
不放喷起下作业。利用井下滑套喷砂器多级开关， 自下而上实现多层压裂。当每压完一层时，从井 口投入不同直径的钢球，将滑套憋到已压开层的 喷吵器上将其水眼堵死，同时打开上一层喷砂器 的水眼，开始对上一层进行压裂，从而实现不动 管柱一次连续压多层。
和开发规模的大油气田
八十年代，水力压裂已不再仅仅被孤立地作为单井的增产、 增注措施来考虑，而是与油藏工程紧密结合起来，用于调
整层间矛盾（调整产液剖面）、改善驱油效率，成为提高
动用储量、原油采收率和油田开发效益的有力技术措施 进入九十年代以后，水力压裂逐渐成为决定低渗透油田开 发方案的主导因素。在研究制定低渗透油田开发方案时， 按水力裂缝处于有利方位确定井排方位；通过研究分析不 同井网、布井密度及裂缝匹配对各项开发指标的影响，以 提高油田整体开发效果和经济效益为目标，确定井网类型、 布井密度和压裂施工规模，使水力压裂与油藏工程结合的 更加紧密，使低渗透油田的高效开发成为可能
不同排量以及不同加砂程序下的施工参数，从而达到优 化出的裂缝参数，给出合理的施工参数结果
15Ì ² Í µ Á Ü Á Ï µ ¾ È ² Á Ó ²³ × Ï Ç Ï ì » ¬ ¼ ÷Ä ¥  ¤ ® Õ ú ¿ ë ì ¤¹ µ ú ß 7 6 5 4 3 2 1 0 50 100 150 200 250 300 350 Ñ ì ¤¶ ¨Ã £ Á ²³ È £ ³¦ 15dc*cm 20dc*cm 25dc*cm 30dc*cm 35dc*cm 40dc*cm
3
6
9
12
15
该目的层的闭合压力为29.1MPa，平均铺砂浓度大于 5Kg/m2时，支撑缝内的导流能力为121.3DC.cm,通常 取短期导流能力值的1/3作为实际应用值,支撑缝内的
及费用和来源。对于支撑剂要考虑一定应力下支撑剂的渗
透率及与储层渗透率的比较，通过孔眼和裂缝时支撑剂的 可输运性，也要考虑费用及来源
（4） 优化施工设计
施工设计的优化就是指用最少的投入获得最大的经济 效益。一般从三个方面来考虑： ① 以油井生产期间加速开采为目的； ② 在最低费用下，施工方法和施工过程的改进和实现； ③ 对于长期开采，以获得最高采收率。
剂将已压开层的炮眼堵住，提高泵压压开第二层，然后再
堵第二层再压第三层，这样可在一个层段内形成多条裂缝， 达到一井压多段，一段压多层，提高油井产能
定位平衡压裂技术
首先建立在水平裂缝的前提下，在常规射孔井进 行水力压裂时，在一定的排量下通过节流产生压 差，使定位压裂封隔器坐封。利用定位平衡压裂 封隔器上的长胶筒和喷砂体的组合来控制压裂目 的层的裂缝形成的位置和吸液炮眼的数量，达到 裂缝定位和使目的层产生水平裂缝的目的。在需
于获得与井筒相连通的新的产层而引起的。否则，缝高过大
进入非产层，使有效支撑缝长减小而降低增产效果。甚至缝 高延伸失控，可能会导致不希望的气或水产出
（3）施工材料的选择
压裂液、添加剂和支撑剂的选择是压裂设计的一个重要环
节。它们的特性将直接影响压裂增产效果。对于压裂液应 考虑其粘度、液体滤失摩阻、返排、与储层岩石的配伍性
水力裂缝模型
形 ， 水模 平型 剖： 面宽 为度 椭剖 圆面 形为 矩 GDK
水力裂缝模型
问缝 按 在 题内 三 三 进液 维 维 行体 弹 模 处流 性 型 理动 问 中 按题， 两进裂 维行缝 流考启 动虑裂 ，
压裂施工过程中
净压力与时间关系
压裂工艺技术
大庆油田有限责任公司采油工艺研究院
3、克服井底附近地层的污染
压裂后的裂缝可以解决井底污染所造成的低产后果。为
此目的所进行的压裂可以是小规模的，只要穿过堵塞区 的深度即可。但是对裂缝的导流能力却要求很高。因为 井底附近裂缝的渗透率在油气生产中是个关键
水力裂缝模型
为剖 矩面 形均 模 ，为 型 裂一 ： 缝椭 宽 高圆 度 度， 剖 恒垂 面 定直 及 剖水 面平 PKN
施工参数优化
编制压裂施工设计
油藏地质概况
构造位置、特征、沉积特征
储层分布、物性特征、流体特征 储层深度、厚度及其展布 压力、温度 岩性特征：长石含量、石英含量、岩屑含量等 胶结类型 含油面积、储量
（1）压裂施工过程模拟
裂缝几何尺寸是产量预测所必须的数据，通常 采用施工模拟来估算。利用计算机技术，对裂
二、前缘脱砂压裂工艺技术
通过控制前置液用量和施工排量，使携砂液达到动态
缝尖端附近时，前置液完全滤失，前置液脱砂形成砂 堵，阻止裂缝进一步延伸。当地面继续加砂时，裂缝
长度不再增加，但宽度不断增大，从而形成短而宽的
高导流能力裂缝
三、复合压裂工艺技术
复合压裂技术是指对同一油层在较短时间内，先后采
取高能气体压裂和水力压裂技术进行改造
井中，起到增产增注的作用
水力压裂原理
水力压裂造缝机理
形成水力裂缝的条件：
地应力的大小及其分布 岩石力学性质
压裂液性能
注入方式
三向主应力： σ X、σ Y、σ
Z
裂缝垂直于最小主应力
水力裂缝形态：
σ Z>σ
H Z
垂直裂缝 水平裂缝
σ H >σ
水力压裂增产机理
1、改变流型 在压裂前，地层中的流体是径向地流向井底，压裂后由 于地层中形成了一条高导流能力的填砂裂缝，从井底延 伸至地层深处，所以流体就先单向地进入裂缝中，然后 单向地流入井底。从原来的径向流改变为单向流，就节 省了大量的能量
15Ì ² Í µ Á Ü Á Ï µ ¾ È ² Á Ó ²³ × Ï Ç Ï ì » ¬ ¼ ÷Ä ¥  ¤ ® Õ ú ¿ ë ì ¤¹ µ ú ß
原始地层压力 15.66 Mpa 压裂层段厚度 5.6 m 地层孔隙度 10.9％ 原油粘度 0.26 mPa*s 地层渗透率 0.56mdc 地层原油密度 801.5kg/m3 地层温度 64.8℃ 原油压缩系数0.000256 1/Mpa 原油体积系数 1.54
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140 120 100 80 60 40 20 0 50 100 150 200 250 Á ²³ È ¨³¦ Ñ ì ¤¶ £ à £ 300 350
15dc*cm 20dc*cm 25dc*cm 30dc*cm 35dc*cm 40dc*cm
我国在五十年代起已开始进行水力压裂技术的研究，迄
今为止已取得了很好的技术成就与较高的经济效益 大庆油田1973年开始采用水力压裂作为油田增产增注的 一项重要技术措施，至今已有30年的历史。随着油田的 开发进程，针对不同时期不同对象及其对于改造技术的
不同要求，压裂工艺技术不断发展、完善和提高
水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术
要保护的薄夹层的邻近高含水部位装有平衡装置，
该装置只进液不进砂，使高含水层与压裂目的层 处于同一压力系统中，夹层上下压力平衡而得到 保护。通过大排量施工，依靠压裂液通过吸液炮 眼所产生的摩阻，大幅度提高井底压力，从而相 继压开破裂压力相近的各个目的层，一次施工可 压开3-5个目的层。
其它压裂工艺技术
建议支撑裂缝长度范 围在280-320m之间， 裂缝导流能力在3540dc*cm
根据以往测试资料，拟合出该区闭合压力与 深度的经验公式： 0.0203*D--3.1219 得出了该深度的闭合压力为29.1MPa，确定
使用0.9-1.25mm中强度陶粒做为支撑剂。应用
FracproPT压裂模拟软件进行优化，结果如下：
施效益 合理性是指压裂设计确定的人工裂缝与储层相匹配，
在相同的规模下有利于获得最佳的增产效果
它应在油层参数和设备现有条件下选择出既经济又有 效的压裂增产方案
压裂方案设计整体思路：
地质资料、测井、录井、岩心资料 小型压裂测试 油藏模拟 滤 失 分 析 摩 阻 分 析 应 力 校 正 设 计 完 善 支压 撑裂 剂液 优优 选化 裂缝参数优化 地应力研究 射孔方案