西南石油采油工程课件第六章水力压裂.ppt

地应力
原地应力
扰动应力
构造应力
孔隙流体压力
诱导应力
1.1 重力应力
z
x
x =
+
z +
y
y
地层岩石三维应力状况
主应力: x ， y， z 应 变: x， y， z
z 10 6 0H r (h)gdh
z z Ps
a b
排量不变，提高砂比，压力 H 升高反映了正常的裂缝延伸
E
a—致密岩石 b—微缝高渗岩石
管内摩阻 裂缝延伸压力（静)
净裂缝延伸压力
C
裂缝闭合压力（静）
S 地层压力（静）
时间
图6-1 压裂施工曲线
PF—破裂压力 PS —地层压力
PE —延伸压力 P井底>= PF时
一、地应力分析
1 地应力场
重力应力
qo
a
2kh( oBo (ln
pr pwf ) re 3 s) rw 4
1.2 油气井增产途径
提高或恢复地层渗透率 保持压力增加地层能量 降低井底回压 降低原油粘度
1.3 油气井增产方法
水力压裂 酸化、酸压 爆炸（高能气体压裂） 物理法
井下超声波增产技术 油水井水力振荡增产技术 井下低频电脉冲增产技术 微波处理
一旦世界风云突变，我国的石油安全将首当 其冲地受到极大威胁。
第三次资源调查初步表明：
• 我国石油资源量1110亿吨；
• 天然气资源量53万亿立方米； • 可采石油储量150亿吨； • 可采天然气储量14万亿立方米； • 探明石油地质储量255亿吨； • 探明可采石油储量67.91亿吨； • 探明天然气地质储量5.6万亿立方米； • 探明可采天然气储量2.77万亿立方米。
p
=2×3.14×0.1m×10m=6.28m2
形渗成流长面度积为：Xf,高度为H的裂缝后
4×A10f=0m4××1X0fm×=H4＝000m2
距井筒位置
h 2xf
解除井底附近污染。
发展阶段
(1)一般性的单井增产、增注措施 (2)大型压裂工艺技术的发展和应用 (3)优化压裂设计技术的发展和应用 (4)低渗油藏整体压裂开发技术的研究和应用 (5)中高渗油藏端部脱砂压裂技术研究和应用 (6)复杂油气藏的改造技术研究和应用
• 在开发阶段
油气井增产 水井增注 调整层间矛盾，改善吸水剖面 二次和三次采油中应用
•其它方面 煤层气开采，工业排污，废核处理等。
第六章 水力压裂
水力压裂历史
• 1947年 美国 Hｏｇｏｔｏｎ气田
——4 Limeston Gas Pay Zones（2340 to 2580 ft） ——BHTP =420psi ——Fluid=1000 gal of Napalm+2000 gals of Gaslion ——Proppant=Arkansas River Sand （2000lbs）
第六章 水力压裂 （Hydraulic Fracturing)
— 水力压裂力学 — 水力压裂材料性能与评价 — 水力压裂裂缝延伸模拟 — 支撑剂在裂缝中运移分布 — 水力压裂效果分析 — 水力压裂工艺技术 — 水力压裂诊断评估技术
第一节 水力压裂造缝机理
破裂 压
加砂
力
F 前置液
携砂液
停泵 裂缝闭合
根据预测
2010年中国石油消费总量：3.5亿吨 石油产量：1.8亿吨
对外依存度：50%
2020年中国石油消费总量：4.5亿吨 石油产量：1.8亿吨
对外依存度：60%
如果2030年至2040年经济持续增长，需要进口5 亿吨以上，对外依存度将达到80%以上。
我国未来15年的经济增长将维持在7%以上， 原油需求将至少以4%左右的速度增加，但原油产 量增长速度难以超过9%，原油供需缺口逐年加大， 我国原油的生命线将越来越脆弱。
1.4 油气井主流增产方法
水力加砂压裂 基质酸化 酸压
2各类储层中增产方法的使用
• 砂岩储层
水力压裂、基质酸化 • 碳酸盐岩储层
酸压、基质酸化、水力压裂 • 特低渗储层
MHF • 特低渗坚硬储层
高能气体压裂、高能气体压裂+水力压裂…...
3 水力压裂、酸化的作用
• 在勘探阶段
增加工业可采储量
因此，尚有十分广阔的油气资源等待进一步勘探发现，
这也是我国降低石油对为依存度的希望所在和根本战略。
降低我国石油对外依存度的另一战略
● 下大力气进行老油区老油田的增产挖潜、增 储上产、 进一步提高采收率
处于高含水期的老油田有60%的剩余油未被开采出来。
● 重视和加强低品位石油资源开发
油质差、储层条件复杂、开采难度叫大的石油地质储 量（稠油、低渗透等难动用储量）占用我国总探明储量的 一半以上。
增产机理
沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝系 统及油气区，扩大供油面积。
洞穴～裂缝型
孔洞～裂缝型
裂缝型
改善油气流动方式。
裂缝线性流
Wellbore
地层、裂缝双线性流
地层线性流
降低Βιβλιοθήκη Baidu附近的渗流阻力:
压前 压后
Well p p
pwf
压力
距井筒位置
酸蚀裂缝增大渗流面积：
w
正常投产向井渗流面积：
A0= 2×3.14×rw×H
• 1949年 美国Aｍｏｃｏ公司
• 1952年 延长油矿 • 1955年 玉门油田
基本概念
用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的 排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，而在井 底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达 到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续 将带有支撑剂的携砂液注入压裂液，裂缝继续 延伸并在裂缝中充填支撑剂。停泵后，由于支 撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够 长、有一定导流能力的填砂裂缝。
与2000年相比，2005年
我国原油产量增加11.6%，年均增长率为2.2% 进口量增加80.8%，年均增长率12.6% 净进口量增加98.9%，年均增长率14.7%
油品净进口量增加78.1%，年均增长率12.2% 原油和油品净进口量增加96.0% ，年均增长率 14.4% 石油表观消费量增加36.8%，年均增长率6.5% 石油对外依存度由29.6%上升到42.9%
增产措施 Reservoir stimulation
绪论
•油气井增产方法 •酸化水力压裂历史 •各类储层中增产方法的使用 •增产措施在勘探开发中的作用
1 油气井增产方法
1.1 油气井低产的主要原因
近井地带受伤害，导致渗透率严重下降
油气层渗透性差
地层压力低，油气层剩余能量不足
地层原油粘度高