压裂裂缝延伸控制技术
压裂工艺技术
(四)异常情况及处理措施
现场处理措施选择次序
⑴磁性定位校验卡点深度。深度无差错则挤 酸处理目的层,降低地层破裂压力及解除近井污 染后再压裂。
⑵深度若有差错,则调整准确后再压裂。 ⑶磁性定位测井时,根据下井仪器的遇阻深 度判断管柱是否堵塞。有堵塞则起出管柱,通油 管后重下压裂管柱再压裂。
(四)异常情况及处理措施
液体添加泵
泵1排量=218L/min 泵2 排量=87L/min
操作模式
手控
仪表车
大泵控制
电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警
1台
计算机
TS—80、PDU监测系统、数显器
打印机
4笔绘图器
其它
HDE现场参数校正仪、SM—A压差式砂密度计
1、大泵水功率1300马; 2、柱塞直径114.3mm; 3、冲程203.2mm.
4 压裂后套管不许放喷,以防砂卡。
5 注意文明施工与安全生产:施工过程中,非工作 人员禁止进入施工现场。
6 注意环境保护:严格按国家环境保护法执行。
7 砂柱高度要求在射孔底界以下15m,否则下冲砂 管柱冲砂。
8 需刮蜡、洗井的:下刮蜡管柱:φ54mm工作筒, φ118mm刮蜡器,深度至射孔底界下10m,用45℃热水 洗井,水量为井筒容积的2.5倍。
(四)异常情况及处理措施
压窜
压窜的原因可分为两大类,一是管外窜槽, 二是管柱问题。
管外窜槽有:地层窜槽、水泥环窜槽; 管柱问题有:封隔器不坐封、封隔器胶筒破 裂、油管破裂、油管接箍断脱、管柱深度出现差 错等。
(四)异常情况及处理措施
现场处理措施选择次序
⑴停泵,套管放空,反复2~3次。 ⑵仍有窜槽显示则磁性定位校验卡点深度。 ⑶深度无差错则上提管柱至未射孔井段,验封。
压裂裂缝控制技术
压裂裂缝控制技术濮阳市多凯特油气技术有限公司压裂裂缝控制技术目前在我国,压裂作为油田开发、综合治理、控水稳油的一项重要组成部分,随着现代压裂技术的发展,单一的加大规模、投球限流等分压和重复压裂技术已不能满足油田开发增产稳油的发展。
亟需引进先进裂缝控制技术提高压裂效果。
压裂裂缝控制技术是我公司开发应用的一项新型工艺技术。
在长庆油田、延长油田、中原油田、克拉玛依油田等国内油田进行了现场应用,取得了较好的压裂效果。
一、技术原理压裂裂缝控制技术是应用新型化学裂缝控制剂使压裂液在地层中发生转向,在压裂中可以暂堵压裂层段中、高渗层或已压开的加砂缝,实现分压、选压从而造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,主要作用有:纵向剖面的新层启动;重复压裂的平面上的裂缝转向;裂缝单向延伸的控制。
此技术可广泛应用于新投压裂、重复压裂、细分层压裂、套变井及落物井压裂。
近年来在裂缝转向技术、多裂缝压裂、有效缝长控制领域中得到了广泛的应用。
压裂裂缝控制技术的实施方法是:在施工过程中实时地向地层中加入控制剂,该剂为粘弹性的固体小颗粒,遵循流体向阻力最小方向流动的原则,转向剂颗粒进入井筒中、高渗透层的炮眼或地层中的裂缝,产生滤饼桥堵,可以形成高于裂缝破裂压力的压差值,使后续工作液不能向裂缝和高渗透带进入,从而压裂液进入高应力区或新裂缝层,促使新缝的产生和支撑剂的铺置变化。
产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液,不对地层产生污染。
针对不同储层特性、不同封堵控制的作用,经过拟合计算确定不同的有效用量。
通过特殊工艺技术,可实现支撑剂均匀分布在裂缝中、控制裂缝延伸有效长度、实现多裂缝的形成、实现重复压裂裂缝转向等充分挖掘剩余油富集区域、调整注采关系的改造工艺技术。
在一定的用量范围内(相对小剂量),可以使支撑剂均匀分布在裂缝中;在一定的用量范围内(相对中剂量),可以控制裂缝的有效缝长;在一定的用量范围内(相对大剂量),加砂中或二次加砂前,可形成多裂缝;在一定的用量范围内(相对大剂量),可以形成新的裂缝,在地应力决定条件下可以使裂缝方向发生变化。
页岩的压裂技术
页岩的应力受近地带和远地带的影响。应力受断裂、抬升、岩 溶、(depleted zone)和注入水的影响,因而不同(bù tónɡ)地 区、不同(bù tónɡ)井,以及同井同层的岩石应力都有差异。 在Tier地区的一口井中,裂缝形成压力从0.86psi/ft变化到 0.72psi/ft,在裂缝的形成和延伸时,应力显著影响地面压力, 并且最终限制了加入支撑剂的量。 近井地带的应力与裂缝的位置和射孔有关。压裂的施工能够调 整应力分布,从最初压裂位置沿水平井筒变化。在每次压裂中, 从第一次到最后一次沿着井筒裂缝可能变化5到10度。
“油气藏”——开启和沟通的天然裂缝网络便是核心。这些裂缝网络为天然气——吸附在孔隙、
矿物和流体表面的天然气提供流动通道。
▪ 压裂效果
虽然页岩中存在天然裂缝,但通常都是封闭(被碳酸盐填充)的,裂缝有些是
独立的,一些是相连的。页岩气的开发技术始于开启和沟通这些裂缝,使之成为裂缝网络,暴
露出5~10×106平方英尺的裂缝表面积。
▪ ▪ 使用泡沫和氮气压裂的原因 对Huron页岩使用泡沫和氮气压裂的两个主要原因是:
地层压力较低以及页岩对液体的敏感性。这两个方法都使用氮气,这是为了增加地层 能量,有助于压裂液的返排。这些液体能够对地层集聚和产生足够的净压力,从而使 地层破裂。
▪ 地层敏感性 页岩对清水的敏感性来自粘土。最重要的问题是绿泥石遇水膨胀。使用高 质量分数的泡沫可以降低粘土引起(yǐnqǐ)的问题。在压裂中也添加其它添加剂以降低 粘土引起(yǐnqǐ)的其它问题。
▪ 在Huron页岩(yè yán)地区最常使用的增产方法是泡沫压裂和 氮气压裂。
▪ 泡沫压裂早在1970年就被广泛使用,用于Appalachian盆地 Huron页岩(yè yán)的增产。
压裂技术理论及应用
0.10
0.20 50
0.30 75
0.40
0.50
0.60 125
0.70 150
0.80
0.90
1.0 200
100
175
7
压裂工艺是一个复杂的系统工程,要设计
一次压裂施工并达到预期的效果,与地质分析
(控制着区块的含油分布)、岩石力学(控制
着裂缝几何形态)、流体力学(控制着液体流 动与支撑剂在裂缝中的铺置)、化学(控制着 施工的材料性能)以及机械、材料力学等多学 科有着密切的联系。
清洁压裂液
常规聚合物压裂液(植物胶)由于存在较多的残渣,仅有
30%~45%瓜尔胶聚合物返排。聚合物残留在岩石裂缝表面和支撑 裂缝内,将明显影响支撑裂缝的导流能力,阻碍流体流动,从而降 低压裂改造效果。 理想的压裂液是在满足压裂造缝和携砂能力的同时,要求压裂 液实现快速彻底破胶,降低对储层的伤害,减少储层污染。在20世 纪90年代后期,新一代的压裂液体系被开发成功,在一定程度上,
• 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
0099
001
002
003
设计软件处于世界领先技术水平
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。 目前胜利油田应用的压裂液以羟丙基瓜尔胶(HPG)为主,其 水不溶物含量在6.5~8%,国外羟丙基瓜尔胶(HPG)水不溶 物含量在2~4%。支撑剂包括石英砂和陶粒,目前胜利油田主 要采用陶粒支撑剂。
压裂控制系统
压裂控制系统随着社会的不断发展和人们对能源需求的增加,油气资源的勘探和开发成为了一个全球性的课题。
而对于深部油气资源的开采,涉及到的技术难度和对环境的影响往往更大。
此时,压裂技术成为了深部油气资产开采过程中的一项重要技术手段。
而压裂控制系统则是实现这一技术的关键。
一、压裂技术简介压裂技术(Fracturing Techniques)是指利用液态、气态或混合物处理剂,通过高压和高流量作用下向井口注入井中,从而在深部岩石中形成天然气或石油裂缝,进而通过开采将其取出的一种技术。
压裂技术在油气资源勘探中广泛应用,可以在石油、天然气、页岩油等储层中形成裂缝,提高油、气的渗透率以达到开采的目的。
这样的技术可以开采那些过去难以开采的储层,也可以将本来开采量很少的储层开采出更多的油、气资源。
二、压裂控制系统的作用压裂控制系统是指控制压液、压气系统,利用计算机监控系统进行实时控制、智能诊断、核算和信息管理的一种完整的控制系统。
它扮演了压裂技术过程中的关键角色,具有以下的重要功能:1. 压力控制压力控制是压裂控制系统的最主要功能之一。
在压裂过程中,需要将一定的压力加到压裂液中,将其推入井下,产生石油、天然气或页岩油储层的裂缝,从而增加储层的渗透性。
良好的压力控制可以帮助实现良好的裂缝、裂缝长度、裂缝宽度等参数控制,同时确保压裂过程高效、安全。
2. 精确加药压裂过程中需要加入一定的药剂才能达到预期的效果。
此时精确的加药是非常关键的,过高或者过低的药剂使用量都会对压裂作业产生不良影响,并且浪费资源、增加成本。
良好的压裂控制系统可以及时监控和调整药剂浓度,确保压裂过程中药剂浓度的准确控制。
3. 实时监测良好的压裂控制系统可以对压裂过程中的参数进行实时监测,如压力、流量、温度等,从而指导操作员进行及时调整,最大程度保证了压缩操作的安全性和稳定性。
4. 故障诊断压裂控制系统具有诊断功能,其可以通过数据分析,实现对于系统故障的精确定位,进而帮助操作员有效地进行故障排除。
转向压裂
控制剂主要性能 承受压差:10—15Mpa
转向剂样品
压裂液中溶解性
a、80℃时,1小时微 溶,1.5小时全溶,滤饼 4.5小时全溶 b、100℃时,0.5小时 微溶,1小时全溶,滤 饼3小时全溶
带裂缝胶结岩心的封堵试验结果(50℃) 4ty80-1 参数 20 岩心长度(cm) 3.5×3.5 岩心截面尺寸(cm) 25.74 孔隙度(%) 38.45 孔隙体积(ml) 0.09 基质渗透率Km(μm2) 注水压力与流量关 系 (cm水柱—ml/min) 裂缝渗透率 Kf(μm2) 滤饼阻力系数(Fr’) 突破压力梯度 (MPa/cm) 封堵率/% 9.16x + 0.08 30 79.6 0.12 99.2
同层中堵老缝造新缝典型案例
堵老缝造新缝重复压裂技术在中原油田、大 庆油田、吉林油田进行了40多口井施工实验 , 从压力变化、产量变化并参考微地震测试结 果分析,转向压裂效果是令人鼓舞的。
裂缝转向的判断,国内目前没有好的办法,争 议较大。国内只能通过几方面综合判断。判断 方法:施工压力变化曲线、产量变化、全过程 的微地震监测。进行测试压裂,目的是为了观 测原裂缝方向和该层的破裂压力值。待余波消 失后加入控制剂进行主压裂。取差值
13-10
递减快,几年来陆续转 注4口井(共对应7口水
13-19 13-24
-3 42 5
N13-15 13-609
N13-15
13-25
-3425
13-22
13-601 13-43
13-41
13-17
13-609
-3 40 0
井),油井仍不见效, 虽然后期进行过重复压 裂,但措施有效期短, 油井处于低液量、高含
110-30本次是第4次压裂,前2次无效,本次压裂日增液6.4吨,日增油 5.7吨,与其初产水平相当. 朝110-30井第三层初次压力19兆帕:第二次压力35兆帕,相 对第一次压裂,压力有明显增高 ,微地震方位由71.2度转向变化 86.0度.
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究1. 前言页岩气作为一种非常重要的天然气资源,已经被广泛应用。
然而,在生产过程中,有一些特殊的挑战,其中最重要的是寻找适当的生产技术。
页岩气储层水力压裂是目前能够有效提高页岩气产量的一种技术。
本文旨在研究页岩气储层水力压裂后裂缝的扩展规律,以便更好地理解页岩气藏的开采机理,并为优化页岩气开采提供指导。
2. 页岩气储层水力压裂原理水力压裂是一种通过将高压水注入油气储层,以形成压力,利用岩石自身的脆性破裂形成裂缝,以释放页岩气的技术。
页岩气储层是一种岩石层,由于其压实度较高,裂缝不易形成,其自然气渗透率较低,导致天然气产量较低。
为了提高页岩气生产效率,需要通过水力压裂来扩大储层裂缝面积,增加气体开采量。
页岩气储层水力压裂的主要机理是压力差,即通过向井口注入高压水,使水在地下压缩,从而形成高压前缘。
压力前缘的到达速度越快,压缩效果越明显,在储层内形成最大的应力差。
当应力差超过岩石地下的抗拉强度时,岩石就会发生断裂,形成裂缝。
水力压裂主要受到多种因素的影响,其中包括注入流量、注入压力、裂缝网络、岩石物性和水路径等因素。
为了更好地控制水力压裂作用,需要对这些因素进行详细的研究和掌握。
3. 裂缝扩展规律研究裂缝的扩展规律是页岩气储层水力压裂的核心问题。
通过对裂缝扩展过程的研究,可以更好地了解页岩气储层的开采特性,为页岩气储层的优化开发提供技术支持。
3.1 裂缝扩展过程在页岩气储层水力压裂过程中,高压水通过注入口迅速进入岩石层内,形成一个高压区域。
在高压区域的受力作用下,岩石发生了断裂,从而形成了一系列裂缝。
这些裂缝的密度和深度是由岩石的物性、注入流量和注入压力等因素来决定的。
裂缝的扩展会受到多个因素的影响,其中最重要的因素是注入水的流量和压力。
注入水的流量越大,扩展的裂缝数量越多,裂缝的长度和深度也越大。
当注入水的压力越高,裂缝的深度和长度也会随之增加。
此外,地质条件和岩石物性也会影响裂缝的扩展过程。
压裂作业中风险的识别和控制措施
压裂作业中风险的识别和控制措施压裂作业是一种在地下岩石中注入液体以建立裂缝,促进油气流动的技术。
这项技术虽然能够有效提高油气产量,但也伴随着一定的风险。
本文将就压裂作业中的风险进行识别和控制措施的讨论。
一、常见的压裂作业风险1.地面施工风险:压裂液的运输、储存以及注入设备的安装等的过程中存在着施工风险。
例如施工现场的跌落、碰撞等意外事故。
2.液体泄露风险:压裂液中的化学品和污染物质可能泄漏到地面水源,导致水质污染。
同时,泄漏的压裂液也可能造成周围环境的染料。
3.岩层破裂风险:压裂作业会通过高压液体将岩层裂开,但在操作过程中可能会导致过度的岩层破裂,甚至导致裂缝的扩散。
4.地震风险:一些研究指出,压裂作业可能引发微弱的地震,如果在地震敏感区域进行,将会增加地震风险。
5.水资源消耗风险:压裂液需要大量的水资源,如果在水资源匮乏的地区进行,可能会对当地的水资源供应产生负面影响。
二、压裂作业的风险控制措施1.强化施工安全:施工人员应接受相关的培训和技能考核,掌握安全施工的方法。
同时,应按照安全操作规程,佩戴个人防护装备。
为施工现场设置必要的警示标识,确保施工人员的安全意识。
2.建立严格的液体泄露监测和报告制度:通过建立监测设备和报告机制,及时发现和处理液体泄露事件。
此外,应制定相应的应急处置预案,以减少泄漏事故的影响。
3.合理控制压裂液的成分和使用量:选择对环境和人体安全影响较小的压裂液成分,并根据实际情况合理控制压裂液的使用量,以减少对水资源的消耗和环境的影响。
4.加强监测与预警:在进行压裂作业期间,应设置地震监测设备,及时发现地震活动。
当地震活动超过预警值时,应立即停工,采取相应的措施避免地震风险。
5.进行环境影响评估:在进行压裂作业之前,应进行全面的环境影响评估,研究压裂作业对当地环境的可能影响,并在评估结果的基础上,制定相应的环境保护计划。
6.加强监管与法律措施:相关部门应加强对压裂作业的监管,并及时更新相关法规和标准。
压裂施工质量控制
压裂施工质量控制压裂施工是油气田开发中的重要环节,其质量直接影响到油气的开采效率和油田的寿命。
近年来,随着油田开发的深入,压裂施工质量控制问题越来越受到。
本文将探讨压裂施工质量控制的重要性、影响因素及控制措施。
压裂施工是将压裂液注入地层,通过压力将地层破裂,将支撑剂(如陶粒、玻璃球等)压入裂缝中,以改善地层的渗透性,提高油气产量。
因此,压裂施工质量控制对于油气田的开发至关重要。
压裂施工质量控制可以提高油气开采效率。
通过控制压裂施工的质量,可以确保裂缝的形状、大小和方向符合要求,从而优化油气流动通道,提高油气开采效率。
压裂施工质量控制可以延长油田寿命。
油田的寿命与压裂施工的质量密切相关。
良好的压裂施工质量控制可以确保裂缝的稳定性和长期有效性,从而延长油田的寿命。
压裂施工质量控制可以提高生产安全性。
压裂施工过程中如果控制不当,可能会导致地层破裂,造成严重后果。
因此,通过控制压裂施工的质量,可以降低风险,提高生产安全性。
地质条件的影响。
地质条件是影响压裂施工质量控制的重要因素之一。
地层的厚度、强度、渗透性和含水性等因素都会影响压裂施工的效果和质量。
压裂液的影响。
压裂液是压裂施工的关键组成部分,其性能直接影响压裂施工的质量。
因此,选择合适的压裂液对于质量控制至关重要。
支撑剂的影响。
支撑剂是压裂液的主要组成部分,其粒径、强度和密度等因素都会影响裂缝的形状和大小。
因此,选择合适的支撑剂对于质量控制至关重要。
施工工艺的影响。
施工工艺的选择也会影响压裂施工的质量。
不同的油田需要采用不同的施工工艺,以达到最佳的压裂效果和质量。
人员素质的影响。
人员素质也是影响压裂施工质量控制的重要因素之一。
操作人员的技能水平、工作经验和责任心等因素都会影响压裂施工的质量。
加强地质勘查工作。
在进行压裂施工前,应对目标区块进行详细的地质勘查工作,了解目标区块的地质条件和特点,为制定合理的压裂方案提供依据。
选择合适的压裂液和支撑剂。
应根据目标区块的地质条件和特点选择合适的压裂液和支撑剂,以确保压裂施工的质量和效果。
压裂工艺技术
3.利用压裂液粘度和密度控制裂缝高度 压裂液粘度越大,裂缝越高,保持在50-100mPa·较合适。 s 要控制裂缝向上延伸,应采用密度较高的压裂液;要控制裂 缝向下延伸,则应采用密度较低的压裂液。 (二)人工隔 层控制裂缝 高度技术 1.用漂浮 式转向剂控 制裂缝向上 延伸技术 (1)工作原 理
(2) 对漂浮式转向剂性能要求
(4)技术要求
1)水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力, 以免顶弯油管; 2)施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最 大压差;
3)压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离,中深井应
不小于3m,深井应不小于5m。
2.双封隔器分层压裂
(1)管柱结构图
(2)用途 在射开多层的油气井中, 对其中任意一层进行压裂。 (3)特点
(5)孔眼持球力
考虑孔眼和堵球几何尺寸的影响,需对上式进行修正。即
当FH’>Fu时,堵球才能坐封在孔眼处不脱落!
4.选择堵球直径与堵球数量的经验公式 (1)选择堵球直径经验公式
(2)选择堵球数量的经验公式
5.不同密度差、不同流量与封堵效率关系
(三)限流法分层压裂
1.限流法分层压裂工艺原理
3.表面活性剂
在气、液混合后,使气体成气泡状均匀分散在液体中形成泡沫。
4.滑套封隔器分层压裂 有两种管柱类型,而且开关滑套方式也有两种。 国内最常用的是只有喷砂器带滑套的管柱和采用投球憋压 方法打开滑套。 (1)管柱结构图 (2)用途 1)可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层; 2)对多层进行远层压裂和投产。 (3)特点 1)对油气层伤害小,有利于保护油气层; 2)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; 3)如果一次压多层,必须起钻换管柱,才能对下部层位进行 排液投产。
控制裂缝高度
1 研究目的在水力压裂过程中,当油气层很薄或上下隔层为弱应力层时,裂缝会沿着垂直方向上延伸,这会使裂缝超出生产层而进入隔层。
这不但会导致裂缝高度过大、减少裂缝长度和影响压裂效果,而且当裂缝延伸进入邻近含水层时,会引起含水暴增。
对存在气顶的油藏,也同样潜在着“引气入井”的危险。
因此,如何将裂缝高度控制在油气层内是水力压裂能否成功的关键因素之一。
为了有效地控制裂缝高度,近年来国内外对裂缝高度延伸机理进行了大的研究,对影响裂缝高度的因素有了更广泛、更深入地认识,发展了多种人工控制裂缝高度的技术。
目前控制缝高技术有人工隔层技术;变排量压裂技术;注入非支撑剂控制缝高;调整压裂液的密度控制缝高;冷却地层控制缝高。
在开采地层油气过程中, 水力压裂是一项重要的增产措施。
但在实际水力压裂中, 裂缝会向上或向下延伸, 这都影响了压裂液效率和裂缝效率, 进而影响裂缝的导流能力和压裂效果, 造成横向发展短, 消耗泵压, 降低油气产量。
甚至会导致压后完全无效或压开水层, 引起油井含水暴增。
所以, 通常希望把裂缝限制在油层内, 且裂缝在横向达到合适的长度, 这样才能提高油气产量。
2 研究现状在上世纪80年代初, 美国总结了棉花谷地区大量的压裂实践, 提出了缝高与排量的统计关系; Boit理论分析和实践调查分析了层间岩石力学性质差异(弹性模量和泊松比) 等对缝高延伸的影响, 提出了裂缝穿过层间界面的机理, 给出了其界面力学性质应满足的理论关系和力学准则;Bennaceur等人详细讨论了影响缝高的因素, 提出了多层介质中控制缝高的力学机理; Warp iniski等人着重从地应力角度讨论了缝高延伸规律。
目前控制缝高技术: ①人工隔层技术; ②变排量压裂技术; ③注入非支撑剂控制缝高; ④调整压裂液的密度控制缝高;⑤冷却地层控制缝高。
本文主要研究和介绍了人工控制缝高技术。
3 人工控制缝高基本原理影响缝高增长的四要素是: 岩石物质特性、施工参数、地层应力差和裂缝上下末端阻抗值。
压裂技术流程
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在进行压裂施工之前,需要做好充分的准备工作。
压裂工程技术及安全环保措施
压裂工程技术及安全环保措施压裂工程简介压裂工程是一种石油钻探工程技术,常见于油气井开采过程中。
它是通过将高压水或液态化学混合物注入油气储层,使其裂缝扩张并形成通道,以提高油气的产量。
压裂工程技术压裂工程设备压裂工程设备主要分为三种:压裂泵、压裂管线和储液池。
其中,压裂泵是压裂工程设备的核心,主要用于注入高压水或液态化学混合物到油气储层中。
压裂管线则负责将压裂泵注入的液体输送到储液池中储存。
压裂液压裂液是指注入油气储层中的液体,它通常由水、砂、粘土和化学添加剂等物质组成。
其中,水和砂占压裂液的主要成分,化学添加剂则用于增加压裂液的黏度、防腐、减摩等作用。
压裂井压裂井是指进行压裂操作的油气井。
通常会先在井中安装裂缝强化器(射流器),再由射流器向油气储层注入压裂液。
注入完成后,裂缝扩张并形成通道,油气则通过通道流向井口。
安全环保措施压裂液回收压裂液回收是指将压裂液从油气储层中回收,再经过处理后重新利用。
这样一来,不仅减少了压裂液的用量,还可以避免对地下水资源的破坏。
环境影响评估在进行压裂工程前,需要进行环境影响评估。
评估的范围包括人员健康、生态环境和地下水资源等方面。
评估结果既可以帮助压裂工程在环保方面得到改进,也可以为政府决策提供相应数据支持。
压裂站安全防护压裂站是进行压裂操作的地方,其安全防护非常重要。
对压裂站进行防爆、防火、防毒等方面的安全措施,可以有效避免突发事件的发生,保障人员的安全。
用地管理在进行压裂工程时,需要占用一定的土地资源。
因此,对用地进行管理和规划也很重要。
避免占用农田和生态环境敏感区,防止对环境造成影响,保护生态环境的持续发展。
结论通过对压裂工程技术及安全环保措施的介绍,我们可以看到,压裂工程技术在提高油气产量方面具有重要作用。
同时,严格控制压裂液用量、开展环境影响评估、加强压裂站安全防护以及合理用地等方面的安全环保措施,才能确保压裂工程运行安全可持续发展。
控缝高压裂技术
二、保护薄隔层平衡压裂工艺技术
根据压力平衡原理,采用平衡压裂管 柱将薄隔层相邻的压裂层和平衡层分别卡 在不同的卡段内,施工时向管柱内注入预 前置液,封隔器坐封将压裂层与平衡层分
隔开,使二者处于同一压力系统内,在平
衡层和压裂层建立近似相同的压力。预前 置液注入后投球打套,由平衡器控制平衡 层进液不进砂,然后,对目的层进行压裂 改造。施工中由于平衡层与压裂层处于同 一压力系统,薄隔层上下的压力趋于平衡, 从而保证薄隔层在压裂过程中不被压窜。
反之,如果要控制裂缝向下延伸,使用密度较小的压裂液。
七、优化加砂规模控缝高
裂缝向前延伸的过程中,由于摩阻的存在裂缝前端的净压力 将逐渐降低,当低于裂缝的抗张强度裂缝将不再向前延伸。如果
继续泵注压裂液,将导致裂缝高度增加,因此通过优化施工规模
可以控制缝高。
八、二次加砂压裂技术
即在压裂过程中,把总加砂量分成二次加入,第一次砂量加入地层侯, 停泵一段时间待裂缝闭合,然后重新开泵加入剩余砂量。与常规压裂相比, 由于二次加砂压裂时裂缝沿已形成的裂缝延伸,可以控制缝高,同时,可 以大幅度提高单井加砂强度和裂缝导流能力,满足油田开发需要。第一次 加砂应是设计总砂量的20-30%
一、人工隔层技术
利用上浮剂和下沉剂控制裂缝向上下延伸。即在注完前置液造出 一定规模的裂缝后,在注入混砂液之前,用低粘度携带液携带转向剂 (空心微粉和粉砂)进入裂缝。空心微粉在浮力作用下运动到裂缝的顶
部,粉砂在重力作用下沉淀于裂缝的底部,从而在裂缝的顶部和底部分
别形成一个低渗透或不渗透的人工隔层。它限制了携砂液压力向上部 和向下部传递,从而达到了改变缝内垂向上流压的分布,降低了上下层
段中缝内流压与地应力之差,也就增加了上下隔层与产油层之间的地
科技成果——煤矿井下水力压裂控制技术与装备
科技成果——煤矿井下水力压裂控制技术与装备
技术开发单位
重庆市能源投资集团科技有限责任公司
适用范围
适用于煤体透气性差、瓦斯含量高且压力大、瓦斯抽采难度大及瓦斯灾害危险程度高等特殊条件下的煤层增透和瓦斯抽采。
成果简介
(1)在深入研究煤矿井下水力压裂机理的基础上,分析了影响压裂裂缝产生及形态的因素,掌握了裂缝的起裂机理及延展规律;
(2)通过理论计算及数值模拟,构建了水力压裂的力学安全边界模型,提出了水力压裂的控制机制及关键参数;
(3)基于煤层顶底板基本力学参数、水力压裂影响范围和安全边界研究,对水力压裂影响效果进行了数值模拟,建立了压裂安全边界及薄弱区域边界的模型;
(4)研制了可实现水力压裂泵组数据监控及远程智能精细化控制系统,实现了施工压力在16-78MPa、施工流量在12-70.5m3/h范围内的5级精细化控制。
应用情况
在重庆能源集团11个突出矿井推广应用后,瓦斯抽采工程量减少约35%;在四川、贵州、山西等地区煤矿推广应用后,煤层瓦斯抽采效果明显,其中在山西阳泉新元煤矿顶板长钻孔实施控制水力压裂后,平均抽采纯量提高了50倍。
控制裂缝高度压裂工艺技术试验研究及应用
Ch i na Ne w T e c hn o l o g i e s a nd Pr o d u c t s
!
Q : ( )
控制裂缝高度压裂工艺技术试验研究及应用
岳成 标 ( 大庆 油 田井 下 作 业 分 公 司 ,黑龙 江 大庆 1 6 3 0 0 0 ) 摘 要: 在技 术人 员的不 断试验 和 实践下 , 控制 裂缝 高度压 裂 工艺技 术的进 展是 相 当重 大 的 , 但 是此 项技 术在 国 内仍 然处 于 正在 加 深研 究和 应 用的过 程 中, 本 文就 是从 控 制 裂缝 高度 压 裂的 工 艺技 术 出发 , 分析 此 项试 验研 究的携 带液 和 导向 荆 的最 佳配 合 比例 及 其反 应 情 况 , 对 控制 裂缝 高度 压 裂 工艺技 术 的试 验研 究进 行 简 单的 阐述 , 并 对此 项技 术 的应 用 情 况进 行 分析 和说 明 , 希 望能 对 于石 油工作者 起到 参考 的价 值 。 关键词 : 控制裂缝; 高度压裂工艺;携带液 ; 导向荆 ; 试验研究; 现场应用 中图分 类号 : T E 3 5 文献 标识 码 : A 携 带液 的选取 出 现 问题 , 它 的 粘 度 过大 或 者 过 小 , 那 么 导 向 剂在 携 带 液 中的 上 升速 度 和 下 降 速 度 也 会 出 现过 快 或 者 过 慢 ,过 快 情 况 出现 后, 导 向剂 刚流 到试 验 出就会 出现 大量 漂 浮 和沉 积 ,极 易 阻塞 仪 器 的管 道 和 阀门 ,
一
、
概述
石 油 技 术 人 员 在对 控 制 裂缝 高度 压 裂 工 艺 技 术 的试 验 研 究 上 做 出 了很 多 的 努力 , 为 了试 验出最 佳 的携 带 液和 导 向剂 的配 比效果 , 为 了选 择 出最 好 最有 效 的两 种 液剂 ,他 们模 拟 实 际的 石油 地 质构 造 , 次 次 将 不 同类 型 的携 带 液 和导 向剂 的 混 合 液 或 者不 同 比例 的 两种 液剂 注入 模 拟 的地 质构 造 中 ,认 真 观察 各 种 情况 下 , 液 剂 的渗 透情 况 和互相 的 阻挡 情 况 , 不 断 的观察 实验 , 选 择 出能够 实 现最 佳 效果 的 携 带液 和导 向剂 的配 比和类 型 , 并 且对 二 者 的阻挡 情 况做 出了 良好 的控制 。 下 面笔 者 就 对 控 制裂 缝 高 度 压 裂 工 艺技 术 的实 验试 验研 究 进行 详 细 的说 明 , 并对其中的 方 法和应 用 加 以阐述 。 二、 控制 裂缝 高 度压 裂 技术 的试验 研 究。 ( 1 ) 试 验仪 器 的选取 。 控 制 裂缝 高度 压裂 工 艺 技 术 的试 验 仪 器 的选 取是 有 一定条 件 的 。 它 的技术 仪 器 成本 较 高 , 是 美 国的 一家 公 司生 产 的很 有 技 术 含 量 的一 种 叫 做 岩心 流动 试 验 仪 的专业 仪器 。这 个 仪器 的 构造 相 对复 杂 , 其中包括储存液剂的储液罐 , 有保持岩心 稳 定 的岩心 夹持 器 , 还有 调 节 压力 的 围亚 泵、 测压 表 和压 力调 节器 及 其各 阀 门必 须 的管线 等部 件 。在试 验 时 , 为 了保 证 既方 便 又 高效 的达 到试 验效果 , 仪器 的各个 环 节 的情况 必 须加 以调整 和掌 握 。比如各 连 接 处 的阀 门和 管线都 必 须选 用 大孔 径 的 , 这 是 为 了防止 选取 的携 带 液粘 度 高 、 摩 擦 的阻力 大 , 极 易 发生 管道 和阀 门被 携带 液 严 重 阻塞 的情况 。 ( 2 )岩 石 的 样 本 选 取 及 携 带 液 的选
压裂施工质量控制
压裂施工质量控制压裂施工是油气田开发中的一项重要技术措施,其质量的优劣直接关系到油气井的产能和采收率。
因此,严格控制压裂施工质量至关重要。
压裂施工的原理是通过高压将压裂液注入地层,使地层产生裂缝,从而增加油气的渗流通道,提高油气的产量。
在这个过程中,涉及到多个环节和众多因素,如果不能对其进行有效的质量控制,就可能导致施工效果不佳,甚至造成油气井的损坏。
首先,压裂施工前的准备工作是质量控制的基础。
这包括对地质资料的详细分析,了解地层的特性、孔隙度、渗透率、岩石力学性质等参数,以便为压裂设计提供准确的依据。
同时,要对压裂设备进行全面的检查和维护,确保设备处于良好的运行状态。
压裂液和支撑剂的选择也非常关键,需要根据地层条件和施工要求,选择合适的类型和规格。
例如,对于高温高压地层,需要选择耐高温高压的压裂液;对于低渗透地层,需要选择粒度较小、强度较高的支撑剂。
在压裂施工设计方面,要根据地质资料和施工目的,制定合理的施工方案。
施工方案应包括压裂液的配方、用量、注入速度,支撑剂的类型、用量、粒径分布,以及施工压力、排量等参数。
设计方案的合理性直接影响到施工的质量和效果。
为了确保设计方案的可行性,需要进行充分的模拟和论证,对可能出现的问题提前制定应对措施。
压裂施工过程中的质量控制是关键环节。
在压裂液的配制过程中,要严格按照配方要求进行配料,控制好各种添加剂的用量和加入顺序,确保压裂液的性能符合设计要求。
在压裂液的注入过程中,要实时监测注入压力、排量、液量等参数,根据实际情况及时调整施工参数。
如果发现压力异常升高或排量下降等情况,要立即停止施工,分析原因并采取相应的措施。
支撑剂的加入也要严格控制,要保证支撑剂的均匀分布和充足的用量,以形成有效的支撑裂缝。
同时,要注意施工的连续性,避免中途停泵或中断施工,以免影响施工效果。
施工人员的素质和操作技能也是影响压裂施工质量的重要因素。
施工人员要熟悉施工工艺和操作规程,严格按照要求进行操作。
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压裂过程中裂缝延伸形态
首 次 压 裂
重 复 压 裂 过 程 中 裂 缝 形
裂缝方向与最小主应力方向垂 直,一定净压力下纵向上高渗层 及最小主应力相对小的层先张 开 原 缝 张 开 单一的原缝重复张开 缝长缝宽等参数变化 纵向上中低渗透层压开新缝 平面上裂缝方向发生转向
提 高 砂 比 砂 量
38-7 +36-7
+38-9
38-9
东翼有效缝长增长了为 29.1m, 64.5m主要目的 民38-7井12号小层投控制剂后压裂裂缝延伸方向及缝长 达到了
民38-7井人工裂缝方位和长度监测成果表
井号
小 层 号
压裂 井段 (m)
1143. 61154. 0
压 裂 次 序 一 二
裂缝方 位
•压裂同时进行了微地 综合 震监测,以判断该井在 解释 干层 压裂转向施工过程中 干层 是否出现转向,是否出 干层 现新缝 . 卫 357 井 2004 油层 年 8 月 12 日 压 裂 。 首 干层 油层 先监测了前置压裂, 油层 该压裂的目的是打开 油层 老缝。加入暂堵剂堵 干层 住老缝后,再次压裂, 油层 以图压开新缝.
7.2 10.7 31.48 26
23 15 2 1
东北 东北 东北 东北
测试过程 1 小型压裂,测原缝 2停泵30分钟 3 停泵时连入加控制剂管 线 4 正式压裂阶段,测新缝
357微地震测试结果分析
1、 原缝小规模测试阶段,两个层的原缝方向基本 相同,说明在上次压裂过程中,两段已经被同时压 开,反映出在纵向上的最小应力差值不大,原始的 水平最小应力方向也相同,各层已经全部压开,本 次压裂在纵向上不可能有新缝。 2、分析在笼统压裂条件下,平面上沙三中3与沙三 中4方向产生差别的原因是由于沙三中4有相对良好 的物性使之成为主要的出液层,本井已经产液6973 吨,在沙三中4层附近产生了有利于裂缝平面转向 的附加应力,所以在暂堵老缝的条件下,新缝偏转 了。中原油田大部分井初产高,液量大,压力下降 快,差值大,为重复压裂裂缝转向带来有利条件。 主力油层多数会发生平面上的转向,增大泄油面积, 与老缝一同成为主力产油通道。 3、沙三中3在平面上没有转向,但在倾角上发生变 化,分析原因是在老缝被堵住后,由于压裂液的转向 对于天然多裂缝斜井,多为压裂液转向天然裂缝造 成的,同时反映此区块地层平面上存在一定的非均
同粒径段塞理论依据
延伸方向接近于垂直最小主应力方向的裂 缝的最容易开启,因此更容易被支撑剂填充。 停泵等裂缝闭合后重新启泵,支撑剂填充多的 裂缝由于导流能力高于其它裂缝,在重新开启 时首先张开,而其它裂缝不会再张开,通过这 种方式促进主裂缝的延伸,保证足够的缝宽。 由于该技术必须保证主裂缝的导流能力,因此 必须采用较大粒径的支撑剂作为段塞。
压裂有效缝长控制技术 民38-7井12号小层上次压裂时间是97年3月,至本次压裂 时隔5年7个月,压裂周期较长,原裂缝已不适应该井区地 质和井网条件下的生产要求。
民38-7井两次压裂施工压力曲线
60
压力(MPa)
40
20
0 0 10 20 30 时间(min) 40 50 60
38-5 +38-7 +38-05
新 缝 张 开
态
裂缝的倾角发生变化
堵 老 缝 造 新 缝
裂缝延伸控制技术思路
裂缝延伸控制技术可以分成两个方面: 一种是促进主裂缝的延伸。 同粒径段塞技术则是利用其本身的高导流 能力构造好的主裂缝,从而使次要裂缝不再延 伸。 一种是抑制主裂缝的进一步延伸 , 利用可 降解的裂缝延伸抑制剂主要是暂堵主裂缝,抑 制高导流能力裂缝进一步延伸 , 从而压开新缝 延伸成为新的油流通道。
水
水
10%HCl
10%HCl
10%HC
压裂液
压裂液
压裂液
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0
10
20
30 时间(min )
40
50
60
时间(h)时间(h)30Fra bibliotek大号转向剂溶解曲线
50 ℃大号转向剂溶解曲线
高温控制剂100度溶解曲线 120 100
水
% 120 100
80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 时间(h) 3.5 4 4.5 5
典型案例
多裂缝储层的压裂
性油气藏,其地质条件的特殊性给压裂改造带来了一定的难度,
地质条件的特殊性主要表现:
压裂主要难点: 天然裂缝发育,压裂液滤失大,易脱砂以至压裂失败; 由于储层物性差,造缝困难,提高裂缝的导流能力有一定难度; 压裂规律不好确定,给整体压裂改造带来一定的难度。 由于该区块地质构造特点,导致加砂难度大,加砂规模小,
停泵同粒径段塞技术
操作方式:
的压裂施工困难
要解决的问题 :多裂缝,弯曲摩阻,较高的岩石模量等造成
在主压裂前根据小型压裂的分 一般方法:提高前置液量、增大压裂液粘度、粉 析结果,设计一定砂比的支撑剂段 陶段塞技术等方法 停泵同粒径段塞: 塞去处理近井地带问题,停泵分析 是指与主压裂具有相同粒径段塞(20/40mesh)作为 段塞进入地层后的曲线变化,根据 处理近井多裂缝,弯曲摩阻的主要手段。 结果决定是否进一步处理。
油层 油层
卫357井人工裂缝监测结果
卫357施工曲线
100 90
沙 三 中 中 3 4 沙 三
80 70 60 50 40 30 20 10 0 14:08:56 14:25:35
油压,(0-100)MPa 套压,(0-100)MPa 排量,(0-10)m3/min 密度,(0-2000)kg/m3 液量,(0-300)m3
165.312g
平流泵
填砂段
烧杯
药剂
顶替液
中 间 容 器
技术特点
高强度――――很高的承压能力 在地层可以形成滤饼―――很好的封堵率 在压裂液中可以完全溶解 内含含F表面活性剂,有利于返排 所需的压力和封堵时间,可以通过应用量剂大小 投入方法简单,不会给压裂工艺带来新的负担。
现场试验:对裂缝方向的控制
控制剂在压裂液中溶解性:
控制时间范围:1-4小时
编号
转向剂样品
30℃小号转向剂溶解曲线
50 ℃小号转向剂溶解曲线
80 ℃小号转向剂溶解曲线
% 120
100 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
% 120 100
80 60 40 20 0
3.5
水
% 120 100
80 60 40 20 0
% 120 100
80 60 40 20 0
水
10%HCl
10%HCl
80 60 40 20
压裂液
压裂液
水 10%HCl 压裂液
5.5
0
0.5
1
1.5 时间(h)
2
2.5
3
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
电脑
一级压力传感
二级压力传感
三级压力传感
恒温箱
天平
控制剂主要性能 承受压力:10—85Mpa
腰英台油田应当属于国内近几年发现的典型的 低渗透裂缝
砂比低。在采用该技术之前,该区块采用过提高前置液量、增大压 裂液粘度、粉陶段塞技术等方法效果都不理想,最高混砂比在
25%左右。一般加砂7 M3左右,部分井最高混砂比不超过10%
通过同粒径段塞技术后,该井平均混砂比 26% 最高混砂比40%(7PPG), 最低混砂 比12% 加砂22.5M3。
应力变化值与新裂缝产生附加条件
A B C D E F -----+10MPa ----- +7MPa -----+3MPa ------- -3MPa ------ -7 MPa
A: 不形成方向变化 B:堵老缝,原生裂缝发育或采用特殊工艺 C: 堵老缝 DE: (同时)开启堵老缝 F:近90度垂直缝 BC为偏转型,EF为近垂直型变化
低渗气藏的压裂
大49井鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡东段塔巴庙低幅鼻状构造带上 的一口探井 , 渗透率 0.1-2.58×10-3μ m2 ,孔隙度 3.1-8.5% ,属低 渗油气藏。 该区块裂缝延伸较难 ,即使冻胶不加砂注入,压力仍然一 直攀升。变排量分析结果表明近井地带摩阻与排量指数关系约为 1 。该区块 高砂比加砂较难 ,最高砂比一般在 33% 左右,部分 井可以提高到40%。采用同粒径段塞技术后,最高砂比提到52%。
14:42:15
14:58:55
15:15:35
15:32:15
15:48:55
16:05:35
16:22:15
井名 层 卫357井 上层 前置 砂三中3 再次 下层 前置 砂三中4 再次
方位(度) 长度(米) 高度(米) 倾角(度) 倾向
-68.93 -70.2 -74.7 76.4
396.5 319 493.6 524.4
发生桥堵时砂比与缝宽的对比关系
砂比
(PPG)
桥桥堵发生在
"W"/Dprop―
实际统计
桥堵发生在
"W"/Dprop―
实验室结果
0.5 – 2PPG
2-5PPG 5-8PPG
1.15 – 2.0
2.0-3.0 3.0
1.8
2.2 2.6
W- 裂缝平均缝宽
Dprop-支撑剂平均直径
发生砂堵时,砂比与裂缝的缝宽并不是线性关系,而是存 在临界值的关系,它的存在意味着:如果通过某种技术使裂缝 平均缝宽超过该临界值,砂比可以大幅度提高,甚至成倍的提 高。这一点在多裂缝储层更加明显。