压裂工艺技术PPT课件
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40年代末水力压裂常作为一口井的增产措施来对待，但发展至 今在油气田开发中的意义，已远远超过了一口井的增产增注作用。
在一定条件下能起到改善采油或注 水剖面，提高注水效果，加快油田
1949.3在美国俄克拉荷马州的维尔玛进 行了第一次商业性的压裂施工
开发速度和经济效果的作用。
4
一、概况
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，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 缝向前延伸并填以支撑剂，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 有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使 井达到增产增注目的工艺措施。
16
三、压裂材料
压裂材料由压裂液和支撑剂组成
压裂液在压裂过程中起传递压力压开地层、携带支撑剂到地层预 定的位置以及降低地层温度，减缓酸液与碳酸岩层反应的速度，有利 于更好地沟通储集层等作用。
按作用分类： 前置液、携砂液、顶替液。 按配置材料和液体形状分类： 水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、 二氧化碳泡沫压裂液。
压裂液胶联效果达到标 准时的状态 17
三、压裂材料
前 • 作用
置
– 造缝
液
– 降温 – 减少 携砂液滤失
– 防砂卡
• 要求 – 一定粘度 – 足够用量
携 • 作用
砂
– 将支撑剂代入裂缝
液
– 继续扩张裂缝
– 冷却地层
• 要求 – 粘度高 – 携砂能力强
顶 • 作用
替
– 中间顶替液
液
– 尾注顶替液
• 要求 – 精确计算 – 避免过量顶替
什么是水力压裂
5
一、概况
水力压裂增产机理
降低渗流阻力，增加渗流面积
压裂作用
(1)提高勘探含油气评价，增加可采储量
✓Wattenberg气田 ✓陕北安塞特低渗油田 H=1000-1300m，h=12.2m，=12.4%, kair=1-2md, ke<0.5md,
So=55-57%, pr=8.3-9.8M来自百度文库a
19
三、压裂材料
支撑剂：在裂缝中铺置排列后支撑裂缝，形成储集层渗透率的支撑裂 缝带，使流体在支撑裂缝中有较高的流通性，减少流体的流动阻力， 达到增产、增注的目的。
支撑剂分为： 天然的和人造的两类，天然的为石英 砂，人造的为陶粒砂。
支撑剂样品
20
三、压裂材料
主要指标 1. 抗压强度、破碎率 2. 圆球度 3. 粒径 4. 密度（视密度、体积密度） 5. 导流能力
层号
100
80
13
60
40
20
0
11
9
7
5
3
1
0
1
2
产油剖面
3
小层产量,m3/d
4
压裂后(33.9) 压裂前(3.8)
5
67
一、概况
压裂施工工艺流程
循环、试挤、压裂、加砂、顶替、压力扩散、施工结束
压裂液储罐
支撑剂.
搅拌
添加剂 泵 车 组
压裂指挥
套管加压
井
常规施工泵入装置简图
8
一、概况
压裂施工时液体的流动过程
18
三、压裂材料
压裂液性能要求
✓ 低滤失性 ✓ 高携砂性 ✓ 热稳定性 ✓ 抗剪切性
压裂液性能检测要求
常温下使用六速旋转粘度计170s-1剪切，基液粘度60-70mPa.s； 使用交联剂，延迟交联时间60～150s可调，形成冻胶具可挑性； 170s-1剪切速率下连续剪切120min，粘度≥150mPa.s； 破胶剂用胶囊和过硫酸铵，破胶时间不超过2.0小时， 破胶液粘度≤5mPa.s。
6
一、概况
压裂作用
(2) 油气井增产、水井增注 (3) 调整层间矛盾，改善产油、吸水剖面 (4) 提高采收率 电模拟和数模表明；大庆小井距试 验证实。 (5) 其它方面（工业排污W4、废核处理）
60
50
40
30
20
10
0
日产液量
日产油量
含水
1-Oct-00 7-Oct-00 13-Oct-00 19-Oct-00 25-Oct-00 31-Oct-00 6-Nov-00 12-Nov-00 18-Nov-00 24-Nov-00 30-Nov-00 6-Dec-00 12-Dec-00 18-Dec-00 24-Dec-00 30-Dec-00 5-Jan-01 11-Jan-01 17-Jan-01 23-Jan-01 29-Jan-01
泵
车
的
一是泵送液体
作
二是使液体升压
用
12
二、压裂设备
混
砂
一是把支撑剂与压裂液充分混合；
车 的
二是为泵车提供充足的液体。
作
用
13
用仪 表 车 的 作
二、压裂设备
一是控制泵车和混砂车的运行参数； 二是适时记录及监测分析施工参数。
14
二、压裂设备
砂罐有效容积：11m3
液氮车
15
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、设计参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
支撑剂选择：主要根据地层的闭合压力大小
21
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
22
四、压裂参数
• 裂缝方位
– 指垂直裂缝延伸的方位，可用东、南、西、北等方向表示。
• 铺砂浓度
– 单位面积裂缝内所含支撑剂的质量。
• 破裂压力
– 在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂 压力。
压裂施工参数及工艺交流
工程技术研究院 二〇一二年十月
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
3
一、概况
最早进行压裂工作的是1947年在美国的湖果顿气田克列帕1号井 进行的，苏联是1954年开始的，而我国是1952年在延长油矿开始的。
9
水力裂缝生长过程
1
1
2
2
3
5
3
4
6
7 4
5
6 7
10
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
11
二、压裂设备
压裂设备
主要设备就是压裂泵车、混砂车、仪表车、管汇车和液氮泵车，除此 之外还有混配车、平衡车、背罐车、运酸车、输砂车等其他辅助设备。
• 延伸压力
– 在压裂过程中,地层破裂后,使裂缝不断向前延伸所需要的井底压力。
23
四、压裂参数
裂缝形态及方位
人工裂缝的形态取决于油藏 地应力的大小和方向。裂缝类型 与地层中的垂向应力和水平应力 的相对大小有关。一般认为，人 工裂缝垂直于地层最小主应力， 平行于地层最大主应力。
在一定条件下能起到改善采油或注 水剖面，提高注水效果，加快油田
1949.3在美国俄克拉荷马州的维尔玛进 行了第一次商业性的压裂施工
开发速度和经济效果的作用。
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一、概况
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，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 缝向前延伸并填以支撑剂，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 有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使 井达到增产增注目的工艺措施。
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三、压裂材料
压裂材料由压裂液和支撑剂组成
压裂液在压裂过程中起传递压力压开地层、携带支撑剂到地层预 定的位置以及降低地层温度，减缓酸液与碳酸岩层反应的速度，有利 于更好地沟通储集层等作用。
按作用分类： 前置液、携砂液、顶替液。 按配置材料和液体形状分类： 水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、 二氧化碳泡沫压裂液。
压裂液胶联效果达到标 准时的状态 17
三、压裂材料
前 • 作用
置
– 造缝
液
– 降温 – 减少 携砂液滤失
– 防砂卡
• 要求 – 一定粘度 – 足够用量
携 • 作用
砂
– 将支撑剂代入裂缝
液
– 继续扩张裂缝
– 冷却地层
• 要求 – 粘度高 – 携砂能力强
顶 • 作用
替
– 中间顶替液
液
– 尾注顶替液
• 要求 – 精确计算 – 避免过量顶替
什么是水力压裂
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一、概况
水力压裂增产机理
降低渗流阻力，增加渗流面积
压裂作用
(1)提高勘探含油气评价，增加可采储量
✓Wattenberg气田 ✓陕北安塞特低渗油田 H=1000-1300m，h=12.2m，=12.4%, kair=1-2md, ke<0.5md,
So=55-57%, pr=8.3-9.8M来自百度文库a
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三、压裂材料
支撑剂：在裂缝中铺置排列后支撑裂缝，形成储集层渗透率的支撑裂 缝带，使流体在支撑裂缝中有较高的流通性，减少流体的流动阻力， 达到增产、增注的目的。
支撑剂分为： 天然的和人造的两类，天然的为石英 砂，人造的为陶粒砂。
支撑剂样品
20
三、压裂材料
主要指标 1. 抗压强度、破碎率 2. 圆球度 3. 粒径 4. 密度（视密度、体积密度） 5. 导流能力
层号
100
80
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产油剖面
3
小层产量,m3/d
4
压裂后(33.9) 压裂前(3.8)
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一、概况
压裂施工工艺流程
循环、试挤、压裂、加砂、顶替、压力扩散、施工结束
压裂液储罐
支撑剂.
搅拌
添加剂 泵 车 组
压裂指挥
套管加压
井
常规施工泵入装置简图
8
一、概况
压裂施工时液体的流动过程
18
三、压裂材料
压裂液性能要求
✓ 低滤失性 ✓ 高携砂性 ✓ 热稳定性 ✓ 抗剪切性
压裂液性能检测要求
常温下使用六速旋转粘度计170s-1剪切，基液粘度60-70mPa.s； 使用交联剂，延迟交联时间60～150s可调，形成冻胶具可挑性； 170s-1剪切速率下连续剪切120min，粘度≥150mPa.s； 破胶剂用胶囊和过硫酸铵，破胶时间不超过2.0小时， 破胶液粘度≤5mPa.s。
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一、概况
压裂作用
(2) 油气井增产、水井增注 (3) 调整层间矛盾，改善产油、吸水剖面 (4) 提高采收率 电模拟和数模表明；大庆小井距试 验证实。 (5) 其它方面（工业排污W4、废核处理）
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日产液量
日产油量
含水
1-Oct-00 7-Oct-00 13-Oct-00 19-Oct-00 25-Oct-00 31-Oct-00 6-Nov-00 12-Nov-00 18-Nov-00 24-Nov-00 30-Nov-00 6-Dec-00 12-Dec-00 18-Dec-00 24-Dec-00 30-Dec-00 5-Jan-01 11-Jan-01 17-Jan-01 23-Jan-01 29-Jan-01
泵
车
的
一是泵送液体
作
二是使液体升压
用
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二、压裂设备
混
砂
一是把支撑剂与压裂液充分混合；
车 的
二是为泵车提供充足的液体。
作
用
13
用仪 表 车 的 作
二、压裂设备
一是控制泵车和混砂车的运行参数； 二是适时记录及监测分析施工参数。
14
二、压裂设备
砂罐有效容积：11m3
液氮车
15
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、设计参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
支撑剂选择：主要根据地层的闭合压力大小
21
汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
22
四、压裂参数
• 裂缝方位
– 指垂直裂缝延伸的方位，可用东、南、西、北等方向表示。
• 铺砂浓度
– 单位面积裂缝内所含支撑剂的质量。
• 破裂压力
– 在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂 压力。
压裂施工参数及工艺交流
工程技术研究院 二〇一二年十月
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整体概述
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汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
3
一、概况
最早进行压裂工作的是1947年在美国的湖果顿气田克列帕1号井 进行的，苏联是1954年开始的，而我国是1952年在延长油矿开始的。
9
水力裂缝生长过程
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汇报提纲
一、概况 二、压裂设备 三、压裂材料 四、压裂参数 五、压裂工艺 六、砂堵及出砂原因
11
二、压裂设备
压裂设备
主要设备就是压裂泵车、混砂车、仪表车、管汇车和液氮泵车，除此 之外还有混配车、平衡车、背罐车、运酸车、输砂车等其他辅助设备。
• 延伸压力
– 在压裂过程中,地层破裂后,使裂缝不断向前延伸所需要的井底压力。
23
四、压裂参数
裂缝形态及方位
人工裂缝的形态取决于油藏 地应力的大小和方向。裂缝类型 与地层中的垂向应力和水平应力 的相对大小有关。一般认为，人 工裂缝垂直于地层最小主应力， 平行于地层最大主应力。