I压裂充填防砂技术与应用现状
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过古地磁相对于地理北极方向确定岩心坐标系，通过差应变法 确定主地应力相对岩心坐标系方向，两者结合就可确定主地应 力相对地理北极方向；除此以外，还可确定主地应力的比值。 （5） 数值模拟法
该方法主要利用弹性力学有限元模型，依据应力测量资料， 反演远场应力边界条件，进而计算出弹性应力场。它可以计算 出地应力的大小与方向。
一、压裂知识简介
压裂液：
压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为 前置液、携砂液和顶替液。
1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以 备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定 位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝 及冷却地层的作用。
的滤失。 主要受三种因素的控制 ①压裂液的粘度 ②地层岩石及流体的压缩性 ③压裂液的造壁性。
一、压裂知识简介
支撑剂：
支撑剂在垂直裂缝中的运移沉降规律
（一）全悬浮型支撑剂分布 压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中
很少或没有支撑剂沉降，压裂液所到之处，皆有支撑剂，离井 轴越远，该处的支撑剂浓度越高，而井底附近则接近加砂浓度。 （二）沉降式支撑剂分布的矩形理论
为使地层破裂，必须使井底 压力高于井壁上的总应力及 岩石的抗张强度。
一、压裂知识简介
(1)形成垂直裂缝
条件：如果地层的破裂属于纯张力破坏，那么随井内注入压
力Piwf的不断增加，当Piwf达到或超过井壁附近地层的最小周向应
力及岩石水平方向的抗张强度σth时，在垂直于水平周向应力的
污染地
方向上产生垂直裂缝。
1）形成梯形砂堆 初期砂堆－携砂液进入裂缝后，滤失，砂浓度逐渐上升，当 浮力小于重力时，砂子逐渐下沉。在裂缝最下部运动的砂子， 首先沉积在裂缝底面上，形成砂堆。上部的砂子沉积下来，使 砂堆迅速加高，此时砂堆长度几乎不变。这个砂堆称为初期砂 堆，如下图所示。
一、压裂知识简介
支撑剂：
由于砂堆不断增高，使携砂液流动的通道逐渐变小，流速加 快，沉积在砂堆面上的砂子又被卷起来继续向前运动。当砂子 沉积和被卷起来的速度达到平衡时，砂堆就不再升高了，达到 平衡状态。
目录
汇报提纲
一 压裂知识简介 二 压裂充填防砂介绍 三 压裂充填防砂发展历程 三 压裂充填防砂在海油的应用
一、压裂知识简介
压裂知识简介
第一节 造缝机理 在压裂中，了解裂缝的形成条件，裂缝形态及方向对有效地
发挥压裂在增产，增注中的作用是极为重要的。但由于地下条 件的复杂性，虽然进行了大量的研究，但仍未得到较好的解决。
一、压裂知识简介
地应力方向的测定：
目前国内研究地应力方向的主要方法如下： （1） 地层倾角测井法
用该方法来测量井筒的变形，从井筒椭圆度的长轴与短轴 方向来确定主地应力的方向，长轴方向为最小主地应力的方向。 （2） 地面电位监测法
该方法是在压裂作业时通过压裂井周围地面电位的变化， 判断裂缝延伸的方向，从而确定最小主地应力方向。 （3） 微地震波法
带
水力裂缝
(2)形成水平裂缝
压后呈双线性流
条件：当注入压力达到或超过井壁附近地层的最小垂向应力
及岩石的垂向抗张强度时，在垂直于垂向应力的方向上产生水
平裂缝。
一、压裂知识简介
由于在套管中的射孔方位并非 总是沿着最大水平主应力方向， 因此裂缝在井筒周围的起裂可 能是扭曲的，这种情形在水平 井和斜井的压裂中将更明显， 裂缝将沿井筒轴向起裂，在延 伸过程中逐步扭曲到与最小主 应力垂直的方向上，然后沿该 方向延伸。下图示出了井筒附 近复杂的裂缝几何形状。
3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂 液替入裂缝中。中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有 预防砂卡的作用。
一、压裂知识简介
压裂液：
随着水力压裂技术的发展，压裂液由最初的原油和清水逐步
发展为目前经常使用的水基、油基、酸基压裂液及多相压裂液
（泡沫压裂液、乳化压裂液）等。
压裂液滤失是指在裂缝与储层的压差作用下压裂液向储层中
由于岩石的破裂相当于一个微地震源，进行压裂作业时， 在周围井安装检波器以获得岩石破裂信号来判断裂缝延伸方向， 从而确定最小主地应力方向。根据检波器的位置分为地面监测 与井下监测两种，目前国际公认井下监测精度较高。一、压源自知识简介地应力方向的测定：
（4） 实验室差应变法与古地磁法结合 该方法主要利用取得的岩心，加工制成不同的试验岩样，通
一、压裂知识简介
根据砂子在裂缝中的运移沉降规律，为了获得较好的压裂效 果，可使用不同粒径的混合支撑剂，并使大颗粒支撑剂沉积在 井筒附近。其注入程序为：
垂直缝：先注入大颗粒砂子，后注入小颗粒砂子，大颗粒 便可沉积在井筒附近。
水平缝：先注入小颗粒砂子，后注入大颗粒砂子，大颗粒 即可沉积在井筒附近。
二、压裂充填防砂介绍
压裂充填(Fracpac)概念：
这是一种比较复杂的作业，也可以说是压裂和砾石充填两 种技术结合。既要在地层压开并充填支撑裂缝，又要在井底进 行绕丝筛管砾充填，作业程序可以是一次完成也可以分两次完 成。主要用于井底染较严重、目地层非常松软、出砂严重的情 况。这种作业综合利用了裂缝的防砂作用，解堵导流增产作用 和绕丝筛管砾石充填防砂作用，比单纯的砾石充填防砂效果好， 而且还可以解堵增产。缺点是作业较复杂。
地层中造缝的影响因素： ①岩石力学性质及压裂液渗滤性质 ②井底附近的地应力及其分布 ③注入方式 1.地应力及其分布 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态。作用在地下 某单元体上的力有垂向主应力及水平主应力。
一、压裂知识简介
受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的应力也彼此 不等。如果岩石单元体是各向同性材料，岩石破裂时的裂缝方 向总是垂直于最小主应力轴。
2）梯形砂堆延伸 砂子就在液流的携带作用下，
越过初期砂堆，沉积在流动的前 方，使砂堆以恒定的高度向前延 伸，直到加砂结束为止。
一、压裂知识简介
支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律 压裂液在水平裂缝中的运移，呈幅射状。远离井筒之后，流 动面积迅速增大，流速迅速下降。同时由于滤失，砂比增大， 砂子迅速沉降、堆积。 支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律是： 先注入的砂子沉积在远处，后注入的沉积在近处。 对水平裂缝，欲使形成较长的有效裂缝，就应改善压裂液的 携砂性能，并提高施工排量。
该方法主要利用弹性力学有限元模型，依据应力测量资料， 反演远场应力边界条件，进而计算出弹性应力场。它可以计算 出地应力的大小与方向。
一、压裂知识简介
压裂液：
压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为 前置液、携砂液和顶替液。
1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以 备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定 位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝 及冷却地层的作用。
的滤失。 主要受三种因素的控制 ①压裂液的粘度 ②地层岩石及流体的压缩性 ③压裂液的造壁性。
一、压裂知识简介
支撑剂：
支撑剂在垂直裂缝中的运移沉降规律
（一）全悬浮型支撑剂分布 压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中
很少或没有支撑剂沉降，压裂液所到之处，皆有支撑剂，离井 轴越远，该处的支撑剂浓度越高，而井底附近则接近加砂浓度。 （二）沉降式支撑剂分布的矩形理论
为使地层破裂，必须使井底 压力高于井壁上的总应力及 岩石的抗张强度。
一、压裂知识简介
(1)形成垂直裂缝
条件：如果地层的破裂属于纯张力破坏，那么随井内注入压
力Piwf的不断增加，当Piwf达到或超过井壁附近地层的最小周向应
力及岩石水平方向的抗张强度σth时，在垂直于水平周向应力的
污染地
方向上产生垂直裂缝。
1）形成梯形砂堆 初期砂堆－携砂液进入裂缝后，滤失，砂浓度逐渐上升，当 浮力小于重力时，砂子逐渐下沉。在裂缝最下部运动的砂子， 首先沉积在裂缝底面上，形成砂堆。上部的砂子沉积下来，使 砂堆迅速加高，此时砂堆长度几乎不变。这个砂堆称为初期砂 堆，如下图所示。
一、压裂知识简介
支撑剂：
由于砂堆不断增高，使携砂液流动的通道逐渐变小，流速加 快，沉积在砂堆面上的砂子又被卷起来继续向前运动。当砂子 沉积和被卷起来的速度达到平衡时，砂堆就不再升高了，达到 平衡状态。
目录
汇报提纲
一 压裂知识简介 二 压裂充填防砂介绍 三 压裂充填防砂发展历程 三 压裂充填防砂在海油的应用
一、压裂知识简介
压裂知识简介
第一节 造缝机理 在压裂中，了解裂缝的形成条件，裂缝形态及方向对有效地
发挥压裂在增产，增注中的作用是极为重要的。但由于地下条 件的复杂性，虽然进行了大量的研究，但仍未得到较好的解决。
一、压裂知识简介
地应力方向的测定：
目前国内研究地应力方向的主要方法如下： （1） 地层倾角测井法
用该方法来测量井筒的变形，从井筒椭圆度的长轴与短轴 方向来确定主地应力的方向，长轴方向为最小主地应力的方向。 （2） 地面电位监测法
该方法是在压裂作业时通过压裂井周围地面电位的变化， 判断裂缝延伸的方向，从而确定最小主地应力方向。 （3） 微地震波法
带
水力裂缝
(2)形成水平裂缝
压后呈双线性流
条件：当注入压力达到或超过井壁附近地层的最小垂向应力
及岩石的垂向抗张强度时，在垂直于垂向应力的方向上产生水
平裂缝。
一、压裂知识简介
由于在套管中的射孔方位并非 总是沿着最大水平主应力方向， 因此裂缝在井筒周围的起裂可 能是扭曲的，这种情形在水平 井和斜井的压裂中将更明显， 裂缝将沿井筒轴向起裂，在延 伸过程中逐步扭曲到与最小主 应力垂直的方向上，然后沿该 方向延伸。下图示出了井筒附 近复杂的裂缝几何形状。
3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂 液替入裂缝中。中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有 预防砂卡的作用。
一、压裂知识简介
压裂液：
随着水力压裂技术的发展，压裂液由最初的原油和清水逐步
发展为目前经常使用的水基、油基、酸基压裂液及多相压裂液
（泡沫压裂液、乳化压裂液）等。
压裂液滤失是指在裂缝与储层的压差作用下压裂液向储层中
由于岩石的破裂相当于一个微地震源，进行压裂作业时， 在周围井安装检波器以获得岩石破裂信号来判断裂缝延伸方向， 从而确定最小主地应力方向。根据检波器的位置分为地面监测 与井下监测两种，目前国际公认井下监测精度较高。一、压源自知识简介地应力方向的测定：
（4） 实验室差应变法与古地磁法结合 该方法主要利用取得的岩心，加工制成不同的试验岩样，通
一、压裂知识简介
根据砂子在裂缝中的运移沉降规律，为了获得较好的压裂效 果，可使用不同粒径的混合支撑剂，并使大颗粒支撑剂沉积在 井筒附近。其注入程序为：
垂直缝：先注入大颗粒砂子，后注入小颗粒砂子，大颗粒 便可沉积在井筒附近。
水平缝：先注入小颗粒砂子，后注入大颗粒砂子，大颗粒 即可沉积在井筒附近。
二、压裂充填防砂介绍
压裂充填(Fracpac)概念：
这是一种比较复杂的作业，也可以说是压裂和砾石充填两 种技术结合。既要在地层压开并充填支撑裂缝，又要在井底进 行绕丝筛管砾充填，作业程序可以是一次完成也可以分两次完 成。主要用于井底染较严重、目地层非常松软、出砂严重的情 况。这种作业综合利用了裂缝的防砂作用，解堵导流增产作用 和绕丝筛管砾石充填防砂作用，比单纯的砾石充填防砂效果好， 而且还可以解堵增产。缺点是作业较复杂。
地层中造缝的影响因素： ①岩石力学性质及压裂液渗滤性质 ②井底附近的地应力及其分布 ③注入方式 1.地应力及其分布 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态。作用在地下 某单元体上的力有垂向主应力及水平主应力。
一、压裂知识简介
受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的应力也彼此 不等。如果岩石单元体是各向同性材料，岩石破裂时的裂缝方 向总是垂直于最小主应力轴。
2）梯形砂堆延伸 砂子就在液流的携带作用下，
越过初期砂堆，沉积在流动的前 方，使砂堆以恒定的高度向前延 伸，直到加砂结束为止。
一、压裂知识简介
支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律 压裂液在水平裂缝中的运移，呈幅射状。远离井筒之后，流 动面积迅速增大，流速迅速下降。同时由于滤失，砂比增大， 砂子迅速沉降、堆积。 支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律是： 先注入的砂子沉积在远处，后注入的沉积在近处。 对水平裂缝，欲使形成较长的有效裂缝，就应改善压裂液的 携砂性能，并提高施工排量。