第5讲 常用的压裂工艺技术

– 注入液体在地层中的停留时间越长，对地层造 成的污染越严重，对于水敏性地层尤其如此。 使用氮气压裂，不需要高成本的返排抽汲装臵， 氮气压裂实际上最大限度地消除了污染问题， 一旦施工结束，注入气体即可马上排出。 – （２）成本低。氮气压裂与普通压裂相比成本 要低得多，一次氮气压裂的费用大约是普通压 裂的四分之一，有时一口井压裂后，几星期的 生产利润即可抵消施工成本。
控缝高压裂技术
• 控缝高压裂技术就是通过上浮式和 下沉式导向剂在裂缝的顶部和底部 形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压 力向上下传播，继而达到控制裂缝 在高度方向上进一步延伸的目的。
端部脱砂压裂技术
• 端部脱砂压裂的目的是达到超高导流能力以 解决高渗透油气层的稀井高产、少投入多产 出的经济优化开发问题，端部脱砂将使裂缝 中的砂浓度面积浓度比常规提高３～４倍以 上，导流能力由常规的数十μｍ２·ｃｍ提高 到数百μｍ２ · ｃｍ以上。形成超高导流能 力除了提高缝中的砂浓度外，压开超宽裂缝 也是主要技术关键。
填砂法压裂技术
• 这种方法一是射开一层压裂一层，再射 开一层再压裂一层。另一种不同的方法 是一开始便射开全部层段，封隔器坐在 最底部油层的上部进行压裂，然后用砂 柱封堵，再将封隔器提到上一层的上部， 重复这一过程即可压开全部层段，最后 通过反循环把砂柱冲出。
氮气压裂技术
• 在某些特殊地层，例如压力低（２０ＭＰａ以 下）、渗透率小（以内）、孔隙度低（５％以 下）、泥质含量高、含有天然裂缝的致密地层， 不注支撑剂仅用氮气作为压裂液会得到很好的 效果。 • 氮气压裂前，一般常要借助于酸化手段清洗射 孔孔眼，酸处理后，接着以小排量注氮气破裂 地层，当施工压力稳定后，再提高排量以延伸 扩展裂缝。
暂堵剂分层压裂工艺
• 暂堵剂选择性压裂的原理二：
– 当压裂液中添加有堵塞剂后，将在井壁处使 已经压开并延伸的裂缝堵死，隔断压裂液进 入裂缝，在井底蹩起高压，从而在流体封闭 井壁较差的地方或是在地层显著薄弱的其它 深度处压开新的裂缝，这样压开的裂缝，暂 时先不用临时堵塞剂封堵，而是用不含堵塞 物质的压裂液加以延伸，重复这一过程，即 能压出多条裂缝。
控缝高压裂技术
• 水力压裂时，若裂缝向产层上、下无限制的延伸， 进而造成压裂后产量低、递减快、增产有效期短， 大大影响了增产增注效果。对于存在底水或气顶 的油藏，裂缝高度无控制延伸，容易压穿气顶或 含水层，造成大量出水出气。如果裂缝穿入产层 上下的非油气层段，造缝长度相应地要减小，供 油气流动的有效裂缝面积极为有限，同时大量的 压裂液和支撑剂都消耗在产层以外的裂缝中。
孔眼堵塞球法压裂工艺A
– 技术原理将若干堵球随液体泵入井中，堵球将 高渗层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗 层压开。这种方法的基本原理是堵球由压裂液 带入井内，经压裂管柱，最后到达流体所进入 的射孔孔眼。堵塞球接触孔眼后，必将阻止液 体流进孔眼，因此，在孔眼内外出现压差，使 堵塞球在压差的作用下牢牢地座在孔眼上，切 断液体进入地层的通道。只要井筒压力超过周 围的地层压力，堵塞球就会堵住孔眼。
新工艺、新技术
• 高能气体压裂 • 水力冲击波压裂 • 振动压裂
压裂新工艺
多层压裂技术
暂堵剂分层压裂工艺 孔眼堵塞球法压裂工艺 限流法分层压裂技术 填砂法压裂技术
氮气压裂技术 控缝高压裂技术 端部脱砂压裂技术 重复压裂技术 油藏整体压裂技术(油藏优化)
多层压裂技术A
• 大多数油气田都具有多产层。在多层 的情况下，压裂成功率低的原因之一 就是压裂液不能按需要进入目的层段， 从而导致该压开的压不开，不应压开 的反而压开了。因此，对于多层的情 况应进行分层压裂。
暂堵剂分层压裂工艺
• 暂堵剂选择性压裂的原理一：
– 根据油层间或油层内不同部位吸水能力的差 别，当向井内挤入液体时，液体就进入吸能 力好的层，掺混在液体中的暂堵剂就随之被 带到吸收层，暂堵剂有一定的粒度，进不到 油层孔隙中，从而将吸收能力好的层或部位 的射孔孔眼整个堵住，便其不再吸收液体， 压裂过程中的高压压裂液进不去，只能压开 吸水能力差的层或部位。
多层压裂技术B
• 在工艺上，分层的方法很多，包括: 使用封隔器的机械分层 暂堵剂分层 堵塞球分层 限流分层 填砂分层
暂堵剂分层压裂工艺
• 应用封隔器机械分层的压裂技术在大多 数情况下是行之有效的方法，但是对于 下列两种情况，此方法难以实施。 裸眼段井径过大，不能用封隔器隔 开压裂层段； 管鞋附近或射孔段之间固井质量差， 无法封隔压裂层段。
油气井压裂新工艺、新技术
肖曾利
油气井产量低的主要原因
• • • • 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
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
油气井增产和水井增注方法
• 水力压裂 Hydraulic Fracturing • 酸化 Acidizing • 爆炸 Explosion
孔眼堵塞球法压裂工艺
• 为了在多层压裂中实际而有效地封堵孔眼，堵 塞球应满足以下条件：
堵球的大小和比重应保证在液体携带下进入并堵住
堵球必须十分坚固，以免在现场实际压裂压差下从 孔眼中挤出； 压裂时堵塞球能严密封住孔眼，压裂后容易从孔眼

限流法分层压裂技术
– 技术原理：通过控制各层的射孔孔眼数及孔眼 直径的办法限制各层的吸水能力以达到压开各 层的目的，此即限流法。 压开一个以上的射孔段，井底注入压力必须 超过每一压裂层段的地层原始破裂压力，为此 必须限制孔眼的大小和数目。孔眼摩阻大小直 接与压裂液通过孔眼的流量有关，因此提高泵 注排量，必将增大孔眼摩阻，每个射孔孔眼好 象是一个井下油嘴，提高排量，井底压力随即 上升，直到另一层压开。
限流法分层压裂技术
• 限流压裂法从施工角度讲比较方便简单， 对于处理多层和薄层很有成效，虽然有时 水功率费用较高，但由于能在一次施工中 压开多层，总的压裂成本仍较低。对于厚 层，配合采用堵塞球法更为有效。
填砂法压裂技术
• 填砂法是先射开最下部生产层段，压裂后 用冲洗液将砂子送到井底形成砂柱封堵， 重复上述过程，到全部层段选择性压裂结 束为止。最后利用在井场的压裂车将砂子 从井内反循环带出。
限流法分层压裂技术
• 限流法的特点是在完井射孔时，要按照压 裂的要求设计射孔方案，包括孔眼位臵、 孔眼密度及孔径，从而压裂成为完井的一 个组成部分。由于压裂施工一开始就形成 最高压力、最大排量，因此压裂层段很快 相继压开。如果地面排量足够大，压裂过 程可以进行到全部射孔层段压开或者直至 注入压力达到套管允许的最大压力为止。
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端部脱砂压裂技术
• 端部脱砂压裂技术要点： 从理论上讲，前臵液应在施工结束时正 好从裂缝中全部滤失完毕，携砂液恰好 达到裂缝最前缘即裂缝端部，这时将在 裂缝端部附近脱砂产生桥塞，裂缝中的 净压力因此而急剧升高。这在常规施工 中是力求避免的，但它正是端部脱砂压 裂技术的理论依据。
端部脱砂压裂技术
• 净压力的升高将迫使裂缝在宽度方向进一步扩展， 端部脱砂压裂造成的缝宽可以将常规几个毫米的支 撑缝宽增至十到二十甚至更大，使裂缝中的面积浓 度比常规提高３～４倍以上，因此，与常规相比， 必须将地面砂比提高３倍以上。端部脱砂压裂技术 使净压力有控制地升高而增加缝宽，在端部脱砂产 生支撑剂桥塞的条件下继续泵注高砂比的混砂液， 这时支撑剂由裂缝端部向井筒方向回填至缝口，形 成超高导流能力的裂缝。
氮气压裂技术
• 与普通压裂相比，氮气压裂具有许多优点： （１）没污染。氮气相对来讲具有可压缩性 并且难溶解，所以对水敏性地层几乎没有污 染。由于在氮气压裂中不需要使用降滤剂， 所以也不会降低地层流体向井底的流动能力。 此外，由于氮气的流动性好，因此可以有效 地连通地层中的天然裂缝系统。
氮气压裂技术
孔眼堵塞球法压裂工艺B
一次压裂两个或两个以上的射孔段，向井内泵注 的压裂液将从渗透率最高的射孔段进入地层。第 一层压裂完，将堵塞球投入顶替液送入井内，由 于这一射孔段容易吸收液体，堵塞球随注入液体， 在压差作用下坐入孔眼，实现密封。由于井内仍 然保持压力，在第一层段压裂完毕进行顶替后， 紧接着就进行第二个层段的压裂。第一个层段的 封堵使井内压力蹩高，从而压开第二射孔段，这 一过程，视需要可重复进行，直到压开全部层段。