压裂基础知识交流

合层压裂
1、油管压裂 压裂液从油管泵入欲压裂的目的层。 优点：施工工艺简单，对自喷井更为方便； 油管内截面积小，高压压裂液流速大，携砂能 力强。 缺点：液流阻力大，增加设备负荷，降低 了有效功率。深井作业时，应在油层以上卡封 隔器，必要时，需带水力锚及套管加压平衡。
合层压裂
2、套管压裂 井内不下油管，座好井口后从套管闸门 泵入压裂液进行压裂。 优点：施工简单，可以最大限度的降低 管道摩阻，相应提高了泵的排量和降低了泵 的工作压力。 缺点：携砂能力低，一旦造成砂堵无法 利用循环法解堵，并且在套管损坏或腐蚀的 井中使用受到了限制。
5、 压裂方式
油管压裂
、合层压裂
套管压裂 油、套管环行空间压裂 油、套管同时压裂 填砂选压
、单层选压
单封隔器选压
双封隔器选压 多级滑套喷砂器压裂
、分层压裂
多级滑套封隔器压裂 封隔器桥塞分层压裂 利用堵球分层压裂 暂堵剂分层压裂
合层压裂
是大井段多层同时压裂，只适用于各储层岩性 与特性（特别是渗透率）相近、差异不大的油气井。 如果各层差异大，采用合层压裂，一般只能压开岩 性强度低、渗透率好的地层，起不到改造中、低渗 透层的目的，甚至扩大层间矛盾，导致某些小层过 早见水和水淹。
粘土矿物膨胀和运移的地层保护
— 在压裂液中添加粘土稳定剂
暂时稳定剂– KCl 长效稳定剂（离子型表面活性剂）--聚季胺
— 利用高分子材料的长链对粘土颗粒表面 的“包被”作用，阻止水分子进入 — 采用油基压裂液
3.压裂液与原油乳化造成的地层伤害 4.润湿性发生反转造成的伤害
润湿性是指岩石表面具有被一层液膜选择性覆盖的 能力。对于砂岩油藏，岩石表面一般为亲水性，即 优先被水润湿。如果由于表面活性剂使用不当，使 润湿性发生反转，即将亲水性转为亲油性，则油相 渗透率将大大降低。正常是水湿的地层变成油湿后， 一般会降低油相渗透率40％。
管柱结构图
选压层
分层压裂
主要对大面积进行压裂。特点是，不管 一口井内压裂几个层段只需下一次压裂管柱。 这样，既可以达到分层压开各所需压裂层段， 又大大减少起下作业管柱的次数，缩短了施 工周期，还减少了发生作业事故的机会。
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1、多级滑套喷砂器压裂 2、多级滑套封隔器压裂 3、封隔器桥塞分层压裂 4、利用堵塞球分层压裂 5、暂堵剂分层压裂
5、暂堵剂分层压裂
分层压裂 施工时，将封隔器卡在欲压裂层
顶部，泵入压裂液。当压开第一
条裂缝后就往压裂液内加入暂堵 球，封堵住压开的裂缝后使泵压
暂堵剂是一种具有临时 性堵塞作用的物质。它主要 有两个方面的作用：一是堵 塞已压裂的层段，实现分压 多层的目的；二是保护（或 隔离开）非压裂层，实现选 择性压裂的目的。
5、替挤 加砂完成后，打开混砂车旁通替挤流程向井内注入 替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中；一般替挤量 小于地面管线和井下管柱容积的1.2倍； 6、关井扩散压力 压裂结束，关闭所有阀门，等待压裂液破胶滤失及 裂缝闭合，防止出砂，造成裂缝口铺砂浓度过低， 出现“包饺子”现象 7、活动管柱 符合不应超过管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5 m/min，活动行程不小于5m，达到管柱提放自如， 悬重正常
5.压裂液残渣对地层造成的伤害
残渣对压裂效果的影响存在双重性，一是残渣在 岩石表面形成滤饼，可降低压裂液的滤失，并且 阻止大颗粒继续流入地层内。 压裂结束后，这些 残渣返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力 ；另 一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进 入地层深部，堵塞孔隙喉道增强乳化液的界面膜 厚度，难于破乳，降低地层和裂缝渗透率。
当选压层段处于油气 层组的最上部或最下部位 臵时，可采用封隔器将非 选压层分隔开，压裂时只 压开欲选压层。
选压层
选压层
3、双封隔器选压
使用两级封隔器，分别卡 在欲压裂层的上夹层和下夹 层。压裂时，使压裂液仅进 入欲压裂层，避免压开其它 非选压层。 此种压裂方式的技术要 求是：选压层上、下必须有 足够厚度的良好（压不穿） 夹层。夹层厚度至少能卡住 封隔器，要求管柱下入深度 准确，封隔器密封可靠等。
6.压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害 7.压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害
在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂缝的流动， 并且由于裂缝闭合，支撑剂嵌入，滤饼占据了 部分以至整个支撑剂颗粒之间的孔隙，导致裂 缝导流能力大大降低。压裂施工和裂缝闭合过 程的压裂液滤失要导致交联聚合物在裂缝中的 浓度升高即浓缩。对高度浓缩的压裂液，常规 破胶剂用量不可能实现破胶降解，将会形成大 量残胶，严重影响裂缝导流能力。
合层压裂
3、油、套管环行空间压裂 压裂液在油、套管环行空间，在高压下 泵入目的层。 优点：与油管压裂相比较，在同样的排 量条件下其摩阻损失小。
缺点：流速低，携砂能力相应减弱，只
适用于抽油井的压裂。
合层压裂
4、油、套管同时压裂
先在井内下入油管，油管连接一部压裂车， 套管连接多部压裂车。然后，从油管和套管同 时泵入压裂液。油管内只泵入不含支撑剂的压 裂液，携砂液从套管泵入。 优点：此法压裂成功率较高，适合于深井 压裂。
单层选压
根据需要，采取一定的方法和 措施，对一个油气层中的某一小层 或一层段进行压裂。
1、填砂选压 2、单封隔器选压 3、双封隔器选压
1、填砂选压
管柱结构图
用填砂方法将井内非 选压层封隔开，以免压裂 时压开非选压层。此法一 般适用于封隔下层、选压 上层的压裂井。
2、单封隔器选压
管柱结构图
2、为什么要压裂？
在一口井上进行压裂可能有以下三种原因： 1）穿透近井地带伤害区，使井恢复其自然产能；
2）在地层中延伸有导流的通道，使产量超过自然 水平；
3）改变在地层中的液体流动； 这三种原因常常是重叠的。
3、压裂增产原理？
压裂增产增注的原理主要是通过降低井底附近地层 中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径 向流动改变为油层与裂缝的近视单向流动和裂缝与井筒 间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量 消耗，因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。 如果水力裂缝能连通油气层深处的产层（如透镜体）和 天然裂缝，则增产的效果会更明显。另外，水力压裂对 井底附近受损害的油气层有解除堵塞的作用。
4、利用堵塞球分层压裂
这种方法是对所有压裂层都射开相同数量的孔眼，然后 使用堵塞球逐层压裂，每次只允许压裂液进入一个或两个层 位。井内各层的破裂压裂不同，而且地层破裂压力较之已压 开裂缝后所需的裂缝延伸压力要大。当主裂缝生成并扩展后 就投入封堵球封堵井壁孔眼，使井底压力增高。当此压力达 到或超过另外某一地层的破裂压力时，便对该层进行压裂。 如此重复。 技术要求是：堵塞球的材质可以是橡皮包裹的尼龙球或 铝球，但要具备合适的尺寸、密度和一定的强度。同时，要 求堵塞球在压裂时能够将射孔炮眼封住，压裂完后又能从炮 眼脱出，以便开启储层至井眼的通道。 此种压裂方式一次可以压开数个油气层，同时可使各个 层段都得到比较充分的处理，压裂成功率高，效果好。
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硼交联压裂液伤害率一般为10%~20%。
—硼酸盐（硼砂）交联剂具有无毒、易交联、价低、易破 等优点，但存在胶联速度快（<10s）、耐温性能差（适用于 温度<93.3C）等不足，限制了其的高温深井中的应用。
三、压裂液对储层的伤害
A.按压裂液作用位臵
地层基质伤害 支撑裂缝伤害
B.按流体性质
液体伤害 固体伤害 压裂液滤饼和浓缩胶
1、多级滑套喷砂器压裂
管柱结构图
此种压裂管柱主要由封隔器、多级喷砂器组 成； 工作过程是按照施工设计要求将封隔器下入 欲压裂层段的夹层位臵。座好施工井口，连接好 管线在向井内泵注压裂液时，因油管底部有丝堵 堵塞油管通道，各级封隔器开始工作，将各层分 隔开。又由于其余各级喷砂器均有滑套堵住，迫 使压裂液从最下一级喷砂器进入压裂层，对该层 进行压裂。当最下层压裂完后，从井口投相应尺 寸的钢球至上一级喷砂器滑套上，将油管通道堵 塞。当压力达到一定程度后，便将滑套打入最下 一级喷砂器内，将此喷砂器通道打开并堵住最下 一级喷砂器通道。继续打入压裂液，便可以对第 二次进行压裂。以此类推，直至压完该井所有压 裂层位。
4、压裂施工工序
1、循环 检查压裂车组性能，保证通道畅通。循环单车排量 不少于1 m3/min； 2、试压 对井口阀门以上级地面管线进行承压性能试验； 3、试挤 逐台启动压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层； 主要检查管柱工具及压裂层位的吸液能力； 4、 压裂加砂 利用携砂液将支撑剂带入地层，达到支撑地层，防止 裂缝闭合；
升高。当泵压升至高于第一层的 破裂压力后，便压裂第二层。
。
选择性压裂 在施工时，当地面循环、试压两道 工序完成后，在试挤时将暂堵球随 同压裂液一起泵入井内。由于高渗
透层（非压裂层）吸水能力强，暂
堵球便跟随压裂液进入高渗透部位， 将射孔炮眼堵塞，迫使压裂液进入 另外油层（选择压裂层位）。
第二章
压裂液化学与支撑剂
油管堵塞器 封隔器
多级喷砂器
丝堵
2、多级滑套封隔器压裂
管柱结构图
此种压裂管柱主要由多级滑套 封隔器和喷砂器组成，下入级数依 据所要压裂的层段数目确定，下入 顺序从下至上滑套尺寸逐渐增大， 并配备相应尺寸的钢球。 每压裂一层后，投入相应尺寸 的钢球将上一级滑套打入下一级滑 套座上，起到相对于底部丝堵的作 用。由于上一层封隔器及喷砂器进 入工作状态，便可以对第二次进行 压裂了，其它则未进入工作状态。 第二层压裂之后，再投入与第三层 封隔器滑套相适应的钢球，对第三 层进行压裂。依次类推，便可以分 别压裂完所有层段。
目前：国外压裂液体系以水基为主（占65%），
泡沫（占30%）、油基、浮化压裂液（占5%）共存。
其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40%，
钛、锆交联压裂液占10%，未交联线性胶占15%。
二.改进硼交联压裂液体系
—有机金属（钛、锆 ）交联压裂液存在破胶困难、导致
支撑裂缝导流能力严重伤害，有时伤害率高达80%~90% 。
3、封隔器桥塞分层压裂
最初是使用可钻式桥塞，自下而上封隔一层压裂 一层，全部层段压完之后钻掉可钻式桥塞。因钻桥 塞增加了工作量，目前均采用活动式桥塞与封隔器 配合。 压裂时，事先将桥塞坐封在射孔井段下部，然 后上提把封隔器坐封在射孔井段上部进行压裂。封 隔器与桥塞之间连接一个控制阀。 控制阀的作用是：在进行压裂时，使压裂液由 控制阀进入压裂层。当压完一层上提压裂管柱移动 桥塞和封隔器时，控制阀关闭，封隔住油管通道。 油、套管环行空间由井口放喷器密封，不必压井即 可进行起下压裂管柱作业。
目
2.1概述 2.2水基液 2.3添加剂 2.4支撑剂

录
2.1 概述
压裂液主要功能--造缝、输送支撑剂。 还得有要求的粘度、能迅速返排，能较 好控制液体滤失、泵送摩阻低，同时还 要经济可行。

压裂液发展动向
一.发展历程
— 50年代初到60年代初：油基压裂液 — 60年代：瓜尔胶稠化剂问世 — 70年代：瓜尔胶化学改性（如羟丙基瓜尔胶 HPG、羟基羧甲基瓜尔胶CMHPG），交联体系完善 （由硼、锑发展到有机钛[2]、有机锆[3]），水基压裂 液迅速发展。 — 80年代：泡沫压裂液大规模现场应用。
压裂知识交流
压裂分公司 王振
目
第一章
录
压裂基础知识 第二章 压裂液化学和支撑剂 第三章 压裂技术
第一章 压裂基础知识
目 录
1、什么是压裂？ 2、为什么要压裂？ 3、压裂增产原理
4、压裂施工工序
5、压裂方式
1、什么是压裂？
水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技 术措施，不仅广泛应用于低渗透油气藏，而且在中高渗 透油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。它是利用 地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的 排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附 近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层 产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前伸 展并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在 井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的 填砂裂缝，使井达到增产增注目的。
（一）压裂液对储层的伤害类型
1.压裂液在地层中滞留产生液堵 2.地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生 的伤害 粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立 即产生膨胀，使流动孔隙减小。松散粘 附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触 时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿 裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵， 降低渗透率，从而引起伤害。