压裂专业知识

压裂讲座

第一节压裂设备

1．压裂车：

压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。

2．混砂车：

混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。

3．平衡车：

平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。

4．仪表车：

仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。

5．管汇车：

管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。

第二节压裂施工基本程序

1．循环：

将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。

2．试压：

关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。

3．试挤：

试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。

4．压裂：

在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。

5．支撑剂：

开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。

6．替挤：

预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。

7．反洗或活动管柱

顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。

第三节压裂液原理

压裂的实质是利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速注入地层。当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝向内延伸。为了防止停泵以后，裂缝在上部岩层的饿重力下重新闭和，要在注入的液体中加入支撑剂，使支撑剂充填在压开的饿裂缝中，以支撑缝面。

根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液，携砂液和顶替液。

1. 前置液：

前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用。

2. 携砂液：

携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的作用。

3. 顶替液：

顶替液的作用是将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。4．支撑剂：

支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质。

5．破坏剂：

破坏剂包括破胶剂、破乳剂、降粘剂等。破胶剂是用来破坏冻胶交联结构的。破乳剂用于破坏乳状液的稳定性，降粘剂用于减少稠化液的粘度。

6．减阻剂：

减阻剂是通过减少紊流，减少流动时的能量损失来减少压裂液的流动摩阻。

7．降滤失剂：

用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高。

8．防乳化剂：

防止原油与压裂液形成乳状液。可分为表面活性剂和互溶剂。

9．粘土稳定剂：起到稳定粘土的作用。

10．助排剂：

分为表面活性剂和增能剂两种。前者能有效降低界面张力，使残液易从地层排出。后者在注酸前向地层注入一个段塞的增能剂，提高近井地带的压力，使残液易从地层排出。

11．润湿反转剂：

分为表面活性剂和互溶剂两类。表面活性剂可在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿反转作用。互溶剂可将吸附在地层表面的缓蚀剂脱吸下来，恢复地层表面的亲水性。

第四节压裂的基础知识

1、什么叫油层水力压裂？

利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。

2、油层水力压裂的基本原理是什么？

油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝。当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合。为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝。由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中，使改变了井筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力。

3、油层水力压裂的目的是什么？

油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。

4、油层水力压裂有哪些作用?

对油层进行水力压裂有以下作用：

①解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。

②改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。

③提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；

④扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水

能力。

5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？

油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。

6、压裂液有几种类型？

在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。油基压裂液通常用原油或成品油为基液；

水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。

7、压裂液应具有哪些基本性质?

压裂液要直到传压、劈开裂缝，携带支撑剂进入油层的作用。因此它要具有如下五个方面的基本性质：

①滤失量小，不易漏入油层，有利于造缝；

②摩擦阻力小，以减少设备的动力损失；

③悬浮能力好，能够大比例地携带支撑剂进入油层；

④与油层不发生化学反应，压裂后易于返排，不污染和堵塞油层；

⑤材料来源方便，配制简单，成本低。

8、什么叫支撑剂？有几种类型？

在压裂过程中用于支撑和充填油层裂缝的固体颗粒称为支撑剂。常用的支撑剂有：石英砂、陶粒、玻璃球等多种类型。

9、压裂施工中压裂液分哪几部分使用？各有什么作用？

在压裂过程中压裂液分前置液、携砂液、顶替液三部分：

①前置液一般是在加砂以前使用的液量，包括压裂施工中试挤和压裂这两道

工序所用的全部液量。前置液的任务在于建立井底压力，逐渐达到地层的破裂压力，将地层压开裂缝。

②携砂液顾名思义是指输送支撑剂到油层裂缝中所需要的液体总量。

③顶替液是在施工的最后阶段因顶替携砂液进入油层裂缝所用的液体总量。