压裂酸化及设备

充填 支撑剂
图5-1 油层压裂工作原理示意图
1－油管；2－套管；3－封隔器；4－地层
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 2、压裂的基本原理 水力压裂增产增注的原因： (1) 改变流体的渗流状态：径向流变单向流。 (2) 降低了井底附近地层中流体的渗流阻力。
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 3、压裂的方式
一次实施多个单层分压是目前广泛使用的压裂方式。由 于井段小，压裂强度及处理半径相对较高，能充分发挥各油 层的潜力，效果较好。
一、油层水力压裂
1.2 压裂液和支撑剂 1、压裂液 1）压裂液的作用
压裂中向井底地层注入的全部液体统称为压裂液，压裂 液是水力压裂改造油气层过程中的工作液，起着传递压力、 形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。按照在不同阶段注入 井内的压裂液所起的作用，可将压裂液分为前置液、携砂液 和顶替液。 （1）前置液，即不包含支撑剂的压裂液。用于形成和延伸地 层裂缝，为支撑剂进入地层建立必要的空间，同时可以降低 地层温度保持压裂液的粘度。 （2）携砂液，用于进一步延伸裂缝，将支撑剂带入压裂裂缝 预定的位置，充填裂缝，形成高渗透支撑裂缝带。 （3）顶替液，用于将井筒内携砂液全部顶入地层裂缝，避免 井底沉砂。
一、油层水力压裂
1.2 压裂液和支撑剂
1、压裂液 2）压裂液的性能 压裂液必须满足以下性能要求： （1）滤失量少，滤失量的大小用单位时间内通过单位面积滤 失掉的液量来表示。 （2）悬砂能力强，压裂液的悬砂能力主要取决于压裂液的粘 度。 （3）摩阻低，压裂液沿管柱流动时，液体与管壁之间存在着 摩擦阻力，这种阻力造成的能量消耗也称为摩阻损失。 （4）稳定性好，压裂液要具备热稳定性和抗剪切稳定性。 （5）配伍性好。配伍性是指压裂液性质应与地层岩石和地层 流体性质相适应。压裂液进入地层后与各种岩石矿物和流体 相接触时，不应产生不利于油气渗滤的物理—化学反应。 （6）低残渣，残渣是指压裂液中的水不溶解物质。 （7）成本低、来源广。
憋压
图5-1 油层压裂工作原理示意图
1－油管；2－套管；3－封隔器；4－地层
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 2、压裂的基本原理
随着地面泵入液体数量和速度的不断增加，井底附近的压力进一步增大， 当压力超过岩石的破裂极限强度或超过油层上覆岩层的压力时，就在油 层岩石薄弱地带压开裂缝，或使油层原有裂缝扩展，地面不停地向井底 泵入液体，其中一部分仍然被油层所吸收，而大部分则向油层的深远部 位扩展，见图5-1（b）所示，使前述这些裂缝继续向油层远处扩展。
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 3、压裂的方式 2）单层压裂
单层压裂是选择一组中的某一小层或一层中的某一段进 行压裂。其方法有：
双水力压差式封隔器选压：即用两个封隔器封隔住欲压 裂井段，进行单层压裂。
单水力压差式封隔器选压：当选压层为油井最下段位置 时，可以采用单个水力压差式封隔器封隔其它油层，进行单 层压裂。 3）一次多层分压
水力压裂可调节各油层渗透率差异所造成的层间 矛盾。 3）解除了近井地带的堵塞。 4）实现高产、增注。
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 2、压裂的基本原理
油层水力压裂通过地面高压泵组在较短的时间内向油层 高速挤入高粘度液体，由于油层具有吸收能力，当泵入液体 的速度超过油层吸收的速度时，井底附近的油层受到的外挤 压力不断升高，形成人为的高压，见图5-1（a）所示。
裂缝延伸
图5-1 油层压裂工作原理示意图
1－油管；2－套管；3－封隔器；4－地层
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 2、压裂的基本原理
当地面泵停止向井内打入高压液体后，由于岩石的弹性，以及油层上覆压力 的作用，会使人造裂缝大部分闭合。所以为了保持这些裂缝长期处于张开的状态， 一般压裂时均向油层裂缝内充填固体颗粒，称为支撑剂，裂缝内填入了支撑剂， 尽管地面泵停止注入高压液体，裂缝也不会闭合了，见图5-1（d）所示。通过这 种方式提高油层的渗透能力，改善油气层的物理结构和性质，进而增加油井的产 量或水井的注水量。
现场采用的压裂方式有合层压裂、单层压裂、一次多层 分压三种。 1)合层压裂
油井的生产层往往是一个层组，压裂时，对这个层组的 各个小层同时进行施工，称做合层压裂。这是一种最简单的 压裂，它又可分为下列四情况： （1）油、套管同时压裂，即压裂时油管接一部压裂车，套管 接3～4部压裂车，同时向井内泵入液体，从套管加支撑剂。 （2）油管压裂，即高压液体只从油管注入井底，进行压裂。 （3）套管压裂，即井内不下油管，坐好井口从套管压入液体。 （4）环形空间压裂，即高压液体从油管与套管之间的环形空 间注入井底。
压裂过程是人们利用地面高压泵组，将高 粘度液体即压裂液以大大超过地层吸收能力的 排量注入井中，在井底附近憋起高压，当此压 力超过井壁附近地层应力及岩石的抗张强度后， 将地层压出裂缝，并把支撑剂注入裂缝中，在 地层中形成足够长度、宽度和高度的填砂裂缝， 这些裂缝具有很高的渗透能力，大大地改善了 油气层的渗透性，起到增产增注作用。
酸化过程则是向井底注入酸液，溶解井底 堵塞或一部分地层岩石颗粒，从而提高油层渗 透率的一种增产措施。
压裂和酸化是目前油气井、水井增产与增 注的重要技术措施，它们可以单独进行，也可 以联合进行，若联合进行又称为压裂酸化。经 压裂酸化处理后，可得到导流能力强、裂缝长 的通道，增产效果好，油气井的产量可增加几 倍到几十倍。
目录
一、油层水力压裂 二、油层酸化处理 三、压裂酸化设备
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 1、压裂的作用
压裂是低渗透油层勘探试油、新井投产和油层改 造的主要措施，水力压裂主要用于砂岩油气藏，部分 碳酸岩油气藏中也得到成功应用。它的主要作用可归 纳为以下四点： 1）提高低渗透油层的渗透性。 2）减缓层间干扰，挖掘低渗透率油层的生产潜力。
造缝
图5-1 油层压裂工作原理示意图源自文库
1－油管；2－套管；3－封隔器；4－地层
一、油层水力压裂
1.1 油层水力压裂的作用和基本原理 2、压裂的基本原理
此时，地面泵压越高，泵的排量越大，液体的滤失性就越小，所形 成的裂缝就越长。由于地面泵的泵压不能无限提高，所压开的裂缝又增 加了油层的吸收能力，当挤入液体的速度与沿裂缝渗滤面的吸收速度相 等时，无论地面泵入液体的时间有多长，裂缝也不再延伸和扩展了，见 图5-1（c）。