压裂基础知识培训

第五节 压裂的基础知识
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。
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。
第三节 压裂施工基本程序
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。
提
第一节 压裂设备
纲
第二节 压裂工具
第三节 压裂施工基本程序 第四节 压裂液原理 第五节 压裂的基础知识
第五节 压裂的基础知识
1.什么叫油层水力压裂？
第五节 压裂的基础知识
5.水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水基压裂液两大类。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。
2. 喷砂器
喷砂器主要分为弹簧式和喷嘴式两种。弹簧式喷砂器是由上下接头、调节 环、弹簧座 、弹簧 、 弹簧护套 、 凡尔 、 凡尔座 、 滑套 、 中心 管 、 加重头等几部分组成。压裂施工时喷砂器与封隔器配套使用,使压裂 液通过它喷向井壁,逐级分层压裂。使用喷砂的数量是根据欲压生产层数 确定。
第二节 压裂工具
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。
第一讲 压裂
前
言
1、低渗透油气藏的主要开发特征
（1）初期产能高，但递减快；或者自然产能低，生产压差大，压裂 后增产幅度大。 （2）自然能量补给差，多数靠弹性和溶解气驱采油，油层产能递减 快，压力下降快，一次采收率低，一般仅为8%～14%，注水保持能量 后，二次采收率可控制到25%～30%。 （3）由于裂缝的高渗透性作用，注水井吸水能力较强，油井水淹水 窜严重。如果不弄清地下裂缝系统的分布和延伸方向，就无法控制 注入水的推进方向，大量的注入水和驱替的油就可能沿裂缝流失， 生产井很快被水淹，无水采油期短。搞清裂缝系统分布，是有效开 发这类油田的前提；注采井网与裂缝系统的合理配置，是有效开发 这类油田的基础。 （4）注水初期吸水较好，但注水压力上升快，水驱效果越来越差。
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。
第四节 压裂液原理
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。
第五节 压裂的基础知识
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用以顶替携砂液进入油层裂缝所用的 液体总量。
根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用 分为以下 三部分：
前置液 携砂液
顶替液
第四节 压裂液原理
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。
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。
提
第一节 压裂设备
纲
第二节 压裂工具
第三节 压裂施工基本程序 第四节 压裂液原理 第五节 压裂的基础知识
第四节 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。
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。
第四节 压裂液原理
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
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。
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第一节 压裂设备
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第二节 压裂工具
第三节 压裂施工基本程序 第四节 压裂液原理 第五节 压裂的基础知识
第二节 压裂工具
1.封隔器
封隔器在压裂中的用途是分层压裂和保护套管。我国各油田使用的压裂封 隔器主要有两种类型,即水力压差式和水力机械式封隔器。水力压差式封 隔器的工作原理是当封隔器下入井内预定位置以后,地面泵开始向井内注 入液体,使压力增高。当液体通过封隔器的滤网而进入胶筒与中心管的环 形空间时，由于液体的压力作用，促使胶筒 向外扩张，直到与套管内壁 接触,使油套管环形空间上下隔绝。随着压力的增高,胶筒的密封性也越来 越可靠。当油管内卸压以后,胶筒又依靠自己的弹性收缩力,将胶筒与中心 管之间的液体排至油管中,重新恢复到原来的状态。
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第一节 压裂设备
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第二节 压裂工具
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压
裂 ：
就是利用水力作用，使油层形成裂缝的一 种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工艺过 程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的 液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加 入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层 的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量 (油井)。
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。
前
言
2.制约低渗透油藏高效开采的关键因素
(1)建立有效的注采驱动压力体系（井网类型、 井网与裂缝方位匹配、井距、注采压力、启动压 力等）
(2)水力压裂增产与伤害的协调
前
言
3.低渗透油藏水力压裂存在的主要问题
(1)0.1-0.5 md特低渗油藏的单井产量 特低渗油藏储层特征: 孔喉细小，毛管力大；比表面大，吸附作用强，各种伤害敏感性强； 存在启动压力，应力敏感性突出。 特低渗油藏开发特征: 低产、低效；压力传导慢，注水见效差。特低渗油藏压裂难点：井 网优化、压裂液选择；岩性致密，应力较高；粘土含量高，塑性特 征强，可能存在部分剪切缝；大型压裂；沉积相变快与裂缝方位变 化风险，裂缝易扭曲和砂堵。
3.水力锚
压裂时为了防止因压力波动而引起的封隔器上下蠕动,避免因上下封隔 器不协调或下封隔器损坏而引起的油管上顶,可下入水力锚来固定井下 管柱,以保证施工正常进行。当油管内充压后,随着压力的上升,水力锚体 开始压缩弹簧向外推移,直到水力锚体外牙与套管壁接触为止。压力越 高嵌得越紧,这样就可以防止井下管柱在井内上下移动了。当卸压以后, 弹簧推水力锚体,使外牙离开套管内壁,恢复到原来位置。使用水力锚时 应注意下入位置要放入水泥环返高范围之内,防止由于压力过高而造成 套管变形。如果水力锚有防砂装置,可下入管柱底部。 若没有防砂装置，水力锚应在最上一级封隔器上部，以免水力锚体被 砂卡。
前
言
（5）由于油藏的低渗、低孔、低能量补给、低产能等制约，使多数低 渗透油田的开发效益属于边际性，需要通过酸化压裂投产，才能获得 经济价值，或必须通过压裂增产，才能提高经济效益。 （6）由于储层极容易受损害，损失产量可达30%～50%，因而在采油工 艺中，保护油层是至关重要的。 （7）储层渗透率非均质性强烈，存在非达西流渗流特征，对原油采收 率有明显影响。 （8）具有启动压力，除了5敏外，在开发过程中还具有明显的压力敏 感性特征，随着油藏压力降低，渗透性下降，并具有一定的不可逆性。 （9）低渗透油田一般连续差，采收率与井网密度关系密切，随着井网 密度的增加，原油采收率将有不同程度的提高。但低渗透油藏的井网 不是越密越好。
提
第一节 压裂设备
纲
第二节 压裂工具
第三节 压裂施工基本程序 第四节 压裂液原理 第五节 压裂的基础知识
第三节 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。
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。
第五节 压裂的基础知识
7.压裂液应具有哪些基本性质 ?
压裂液要指导传压 、 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。
第一节 压裂设备
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 。
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。