水力压裂技术

第六章水力压裂技术
一、名词解释
1、水力压裂：常简称为压裂，指利用水力作用使油层形成裂缝的方法，是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，不仅广泛用于低渗透油气藏，而且在中、高渗油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。

2、地应力：指赋存于地壳岩石中的内应力。

3、地应力场：地应力在空间的分布。

4、破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。

5、闭合压力（应力）：使裂缝闭合的压力，理论上等于最小主应力。

6、分层压裂：分压或单独压开预定的层位，多用于射孔完成的井。

7、裂缝的方位：裂缝的延伸（扩展）方向。

8、压裂液：压裂过程中，向井内注入的全部液体。

9、水基压裂液：以水为基础介质，与各种添加剂配制而成的压裂工作液。

10、交联剂：能将溶于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接成三维网状型的结构，使聚合物水溶液形成水基交联冻胶压裂液。

11、闭合压力：使裂缝闭合的压力，理论上等于最小主应力。

二、叙述题
1、简述岩石的破坏及破坏准则。

答案要点：脆性与塑性岩石：在外力作用下破坏前总应变小于3%的岩石叫脆性岩石，总应变大于5%的岩石叫塑性岩石，总应变介于3～5%的岩石叫半脆性岩石。

岩石的破坏类型：拉伸破坏；剪切破坏；塑性流动。

其中拉伸破坏与剪切破坏主要发生在脆性岩石。

塑性流动主要发生在塑性岩石。

2、简述压裂液的作用。

答案要点：按泵注顺序和作用，压裂液可分前置液、携砂液和顶替液。

其中，携砂液是
压裂液的主体液。

○1前置液的作用：造缝、降温；○2携砂液的作用：携带支撑剂、延伸造缝、冷却地层；○3顶替液的作用：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；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。

3、简述压裂液的性能及要求。

答案要点：滤失少；悬砂能力强；摩阻低；稳定性；配伍性；低残渣；易返排；货源广、便于配制、价钱便宜。

4、压裂液有哪几种类型？
答案要点：水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液、胶束压裂液。

5、简述常用破胶剂及其作用。

答案要点：主要作用：是使压裂液中的冻胶发生化学降解，由大分子变成小分子，有利于压后返排，减少对储集层的伤害。

常用的破胶剂：包括酶、氧化剂和酸。

生物酶和催化氧化剂系列是适用于 21～54 ℃的低温破胶剂；一般氧化破胶体系适用于 54～93 ℃，而有机酸适用于 93 ℃以上的破胶作用。

6、影响支撑剂选择的因素有哪些？
答案要点：（1）支撑剂的强度：一般地，对浅地层（深度小于1500m ）且闭合压力不大时使用石英砂；对于深层且闭合压力较大时多使用陶粒；对中等深度（ 2000 m 左右）的地层一般用石英砂，尾随部分陶粒。

H p F F =α
（2）粒径及其分布：在低闭合压力下，大粒径，但出砂地层应筛选，以防止地层砂进入裂缝堵塞孔道；在深井中，不宜使用粗粒径砂。

（3）支撑剂的类型。

（4）其它因素：如支撑剂的嵌入、密度以及颗粒圆球度等。

7、简述泡沫压裂液的特点。

答案要点：泡沫压裂液实际上是一种液包气乳化液，或者说泡沫是气体分散于液体中的分散体系。

气体主要用N2或CO2。

泡沫压裂液具有易返排、低滤失、对储集居伤害小等优点。

不足之处在于压裂施工中需要较高的注入压力、特殊的设备装置、施工难度大与投入经费高。

适用于低压、低渗、强水敏性地层。

8、支撑剂的性能有哪些要求？
答案要点：○1粒径均匀，密度小；○2强度大，破碎率小；○3圆度和球度高；○4杂质含量少；○5来源广，价廉。

9、压裂效果评价参数有哪几个？
答案要点：○1增产倍数；○2增产原油量；○3增产有效期。

10、油井压裂后的生产动态如何？
答案要点：○1压裂后油井持续增产，递减曲线平缓；○2压裂后油井持续高产，递减速度与压裂前大致相同；○3产量暂时上升，时间从1～2个月至几个月不等，然后按处理前的递减趋势下降；○4压裂后不增产，仍以原来的状况生产。

11、简述压裂施工的程序。

答案要点：○1循环：检查地面设备、井口、井下管柱畅通情况；○2试压：检查地面高压管线、井口及连接螺纹是否漏失；○3投球及胀封隔器；○4试挤：掌握地层吸液能力；○5压裂；○6加支撑剂；○7替挤：注顶替液；○8反洗或活动管柱。

12、压裂施工工序的准备工作需要哪些方面？
答案要点：○1井况调查：地面设备及设施如井场、道路、井架、采油树、不压井装置等，井下情况如井内落物、试井情况、油层出砂情况、井底砂面高度、压井液、水质等。

○2器材与物质准备：压裂设备、压裂液、支撑剂、大罐、井下工具等。

○3清理井筒、下管柱、换装井口、连接管线、布置井场（摆放车辆）等。

○4安全设施：消防车、灭火器材等。

13、简述压裂选井的原则。

答案要点：○1在油层渗透性和含油饱和度低的地区，应优先选择油气显示好，孔隙度、渗透率较高的井；○2有油气显示，但试油结果较差的井；○3油气层受污染或被堵塞的井；○4注水见效区内未见效的井；○5注水未见效区内应选择油层与注水层位一致的井；○6储量大、连通好、开采状况差的地区的井；○7不能满足配产配注的油水井。

14、简述压裂选层的原则。

答案要点：○1油层要有足够的含油量，即含油饱和度要高；○2油层要有充足的能量，即要有足够的地层压力；○3岩石的渗透性要好，油层具有一定的地层系数。

一般地层系数最好大于0.15μm2·m；○4压裂后能在井底附近地层形成一条或数条高渗透裂缝通道。

15、评价与优选压裂液的方法是什么？
答案要点：○1依据油藏温度、压力、岩性、物性、敏感性分析（以水敏为主，碱敏、酸敏和速敏分析）、地下原油性质、地层水类型及矿化度等储层特性，确认选用压裂液类型及其所属的温度段（< 70℃为低温、70～120℃为中温，>120℃为高温）；○2在此前提下，结合压裂工艺要求（如高砂比或端部脱砂压裂）完善或重新研制新的压裂液配方；○3对诸多压裂液配方进行实验室性能试验评价，检验它们对储层的伤害；○4从上述评价试验结果中选出最
优压裂液；○5现场试验应用，再次改进提高。