压裂裂缝延伸控制技术
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由于该区块地质构造特点，导致加砂难度大，加砂规模小， 砂比低。在采用该技术之前，该区块采用过提高前置液量、增大压 裂液粘度、粉陶段塞技术等方法效果都不理想，最高混砂比在
25%左右。一般加砂7 M3左右，部分井最高混砂比不超过10%
通过同粒径段塞技术后，该井平均混砂比 26% 最高混砂比40%（7PPG）， 最低混砂 比12% 加砂22.5M3。
BC为偏转型，EF为近垂直型变化
同一条件下:渗透率、弹性 模量、围压、孔隙弹性系
数等储层岩石 性质。
纵向上中低渗透层压开新缝 地应力条件
地应力差异
渗透率差异
暂堵滤饼所引起的静压力提高值大于不同渗 透层的纵向上最小主应力差值或渗透率的反转
压裂裂缝控制剂
对裂缝方向的控制
对支撑剂铺置方向的控制 对有效缝长的控制
典型案例
多裂缝储层的压裂
腰英台油田应当属于国内近几年发现的典型的低渗透裂缝 性油气藏，其地质条件的特殊性给压裂改造带来了一定的难度，
地质条件的特殊性主要表现：
压裂主要难点：
天然裂缝发育，压裂液滤失大，易脱砂以至压裂失败；
由于储层物性差，造缝困难，提高裂缝的导流能力有一定难度； 压裂规律不好确定，给整体压裂改造带来一定的难度。
新
裂缝的倾角发生变化
缝
裂缝延伸控制技术思路
裂缝延伸控制技术可以分成两个方面：
一种是促进主裂缝的延伸。
同粒径段塞技术则是利用其本身的高导流 能力构造好的主裂缝，从而使次要裂缝不再延 伸。
一种是抑制主裂缝的进一步延伸,利用可 降解的裂缝延伸抑制剂主要是暂堵主裂缝，抑 制高导流能力裂缝进一步延伸,从而压开新缝 延伸成为新的油流通道。
停泵同粒径段塞技术
操作方式:
要解决的问题:多裂缝，弯曲摩阻,较高的岩石模量等造成
的压裂施在一工困主般难方压法裂:提前高前根置据液量小、型增大压压裂裂液的粘分度、粉 析结果，设计陶段一塞定技术砂等比方法的支撑剂段 塞去停处泵理同粒近径井段塞地: 带问题，停泵分析 处段结理是塞果近指井进决与多主入定裂压地是缝裂，具层否有弯后进相曲同的一摩粒阻曲步径的段线处主塞变理要（手2化。0段/4，。0me根sh）据作为
低渗气藏的压裂
大49井鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡东段塔巴庙低幅鼻状构造带上 的一口探井,渗透率0.1-2.58×10-3μm2，孔隙度3.1-8.5%，属低 渗油气藏。
该区块裂缝延伸较难，即使冻胶不加砂注入，压力仍然一
直攀升。变排量分析结果表明近井地带摩阻与排量指数关系约为1
。该区块高砂比加砂较难，最高砂比一般在33%左右，部分
压裂裂缝延伸控制技术
压裂过程中裂缝延伸形态
首 次 压 裂
重原
复缝
压 裂
张 开
过
程
中 裂 缝 形
新 缝 张 开
态
裂缝方向与最小主应力方向垂 直,一定净压力下纵向上高渗层 及最小主应力相对小的层先张
提 高
开
砂
比
单Байду номын сангаас的原缝重复张开
砂
量
缝长缝宽等参数变化
堵
纵向上中低渗透层压开新缝 老
缝
平面上裂缝方向发生转向 造
产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压 裂液，不对地层产生污染。
控制剂在压裂液中溶解性:
编号
控制时间范围：1－4小时
转向剂样品
30℃小号转向剂溶解曲线
50℃小号转向剂溶解曲线
80℃小号转向剂溶解曲线
% 120
100
% 120
100
水
% 120
100
水
80
80
10%HCl
80
10%HCl
60
60
60
60
40
40
20
20
0
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
0
时间（h）
水 10%HCl 压裂液
0.5
50℃大号转向剂溶解曲线
1
1.5
2
2.5
时间（h）
高温控制剂100度溶解曲线
120
水
100 10%HCl 80 压裂液 60
40
20
3
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
水 10%HCl 压裂液
电脑
一级压力传感 二级压力传感 三级压力传感
恒温箱
中
填砂段
药剂
顶替液
间
容
器
烧杯
平流泵
控制剂主要性能 承受压力：10—85Mpa
井可以提高到40%。采用同粒径段塞技术后，最高砂比提到52%。
应力变化值与新裂缝产生附加条件
A
B
C
D
E
F
-----+10MPa ----- +7MPa -----+3MPa ------- -3MPa ------ -7 MPa
A: 不形成方向变化 B：堵老缝，原生裂缝发育或采用特殊工艺 C： 堵老缝 DE: （同时）开启堵老缝 F：近90度垂直缝
在同层中堵老缝,造新缝 在套变井\落物井上的应用
控制机理
转向控制技术的实施方法是在施工过程中实时地 向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒， 遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进 入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝端部或高渗透 层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，使后续工作 液不能向裂缝和高渗透带进入，从而压裂液进入高应 力区或新裂缝层，促使新缝的产生和支撑剂的铺置发 生变化。
60
压裂液
压裂液
40
40
40
20
20
20
0
0
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0
时间（h）
时间（h）
10
20
30
40
50
60
时间（min）
水 10%HC 压裂液
30℃大号转向剂溶解曲线
% 120 100
% 120 100
80
80
发生桥堵时砂比与缝宽的对比关系
砂比
（PPG）
桥桥堵发生 在
"W"/Dprop“
实际统计
桥堵发生 在
"W"/Dprop“
实验室结果
0.5 – 2PPG 1.15 – 2.0 1.8
2-5PPG 2.0-3.0
2.2
5-8PPG 3.0
2.6
W- 裂缝平均缝宽 Dprop-支撑剂平均直径
发生砂堵时，砂比与裂缝的缝宽并不是线性关系，而是存 在临界值的关系，它的存在意味着：如果通过某种技术使裂缝 平均缝宽超过该临界值，砂比可以大幅度提高，甚至成倍的提 高。这一点在多裂缝储层更加明显。
同粒径段塞理论依据
延伸方向接近于垂直最小主应力方向的裂 缝的最容易开启，因此更容易被支撑剂填充。 停泵等裂缝闭合后重新启泵，支撑剂填充多的 裂缝由于导流能力高于其它裂缝，在重新开启 时首先张开，而其它裂缝不会再张开，通过这 种方式促进主裂缝的延伸，保证足够的缝宽。 由于该技术必须保证主裂缝的导流能力，因此 必须采用较大粒径的支撑剂作为段塞。
25%左右。一般加砂7 M3左右，部分井最高混砂比不超过10%
通过同粒径段塞技术后，该井平均混砂比 26% 最高混砂比40%（7PPG）， 最低混砂 比12% 加砂22.5M3。
BC为偏转型，EF为近垂直型变化
同一条件下:渗透率、弹性 模量、围压、孔隙弹性系
数等储层岩石 性质。
纵向上中低渗透层压开新缝 地应力条件
地应力差异
渗透率差异
暂堵滤饼所引起的静压力提高值大于不同渗 透层的纵向上最小主应力差值或渗透率的反转
压裂裂缝控制剂
对裂缝方向的控制
对支撑剂铺置方向的控制 对有效缝长的控制
典型案例
多裂缝储层的压裂
腰英台油田应当属于国内近几年发现的典型的低渗透裂缝 性油气藏，其地质条件的特殊性给压裂改造带来了一定的难度，
地质条件的特殊性主要表现：
压裂主要难点：
天然裂缝发育，压裂液滤失大，易脱砂以至压裂失败；
由于储层物性差，造缝困难，提高裂缝的导流能力有一定难度； 压裂规律不好确定，给整体压裂改造带来一定的难度。
新
裂缝的倾角发生变化
缝
裂缝延伸控制技术思路
裂缝延伸控制技术可以分成两个方面：
一种是促进主裂缝的延伸。
同粒径段塞技术则是利用其本身的高导流 能力构造好的主裂缝，从而使次要裂缝不再延 伸。
一种是抑制主裂缝的进一步延伸,利用可 降解的裂缝延伸抑制剂主要是暂堵主裂缝，抑 制高导流能力裂缝进一步延伸,从而压开新缝 延伸成为新的油流通道。
停泵同粒径段塞技术
操作方式:
要解决的问题:多裂缝，弯曲摩阻,较高的岩石模量等造成
的压裂施在一工困主般难方压法裂:提前高前根置据液量小、型增大压压裂裂液的粘分度、粉 析结果，设计陶段一塞定技术砂等比方法的支撑剂段 塞去停处泵理同粒近径井段塞地: 带问题，停泵分析 处段结理是塞果近指井进决与多主入定裂压地是缝裂，具层否有弯后进相曲同的一摩粒阻曲步径的段线处主塞变理要（手2化。0段/4，。0me根sh）据作为
低渗气藏的压裂
大49井鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡东段塔巴庙低幅鼻状构造带上 的一口探井,渗透率0.1-2.58×10-3μm2，孔隙度3.1-8.5%，属低 渗油气藏。
该区块裂缝延伸较难，即使冻胶不加砂注入，压力仍然一
直攀升。变排量分析结果表明近井地带摩阻与排量指数关系约为1
。该区块高砂比加砂较难，最高砂比一般在33%左右，部分
压裂裂缝延伸控制技术
压裂过程中裂缝延伸形态
首 次 压 裂
重原
复缝
压 裂
张 开
过
程
中 裂 缝 形
新 缝 张 开
态
裂缝方向与最小主应力方向垂 直,一定净压力下纵向上高渗层 及最小主应力相对小的层先张
提 高
开
砂
比
单Байду номын сангаас的原缝重复张开
砂
量
缝长缝宽等参数变化
堵
纵向上中低渗透层压开新缝 老
缝
平面上裂缝方向发生转向 造
产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压 裂液，不对地层产生污染。
控制剂在压裂液中溶解性:
编号
控制时间范围：1－4小时
转向剂样品
30℃小号转向剂溶解曲线
50℃小号转向剂溶解曲线
80℃小号转向剂溶解曲线
% 120
100
% 120
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水
% 120
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水
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10%HCl
80
10%HCl
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时间（h）
水 10%HCl 压裂液
0.5
50℃大号转向剂溶解曲线
1
1.5
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时间（h）
高温控制剂100度溶解曲线
120
水
100 10%HCl 80 压裂液 60
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0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
水 10%HCl 压裂液
电脑
一级压力传感 二级压力传感 三级压力传感
恒温箱
中
填砂段
药剂
顶替液
间
容
器
烧杯
平流泵
控制剂主要性能 承受压力：10—85Mpa
井可以提高到40%。采用同粒径段塞技术后，最高砂比提到52%。
应力变化值与新裂缝产生附加条件
A
B
C
D
E
F
-----+10MPa ----- +7MPa -----+3MPa ------- -3MPa ------ -7 MPa
A: 不形成方向变化 B：堵老缝，原生裂缝发育或采用特殊工艺 C： 堵老缝 DE: （同时）开启堵老缝 F：近90度垂直缝
在同层中堵老缝,造新缝 在套变井\落物井上的应用
控制机理
转向控制技术的实施方法是在施工过程中实时地 向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒， 遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进 入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝端部或高渗透 层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，使后续工作 液不能向裂缝和高渗透带进入，从而压裂液进入高应 力区或新裂缝层，促使新缝的产生和支撑剂的铺置发 生变化。
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压裂液
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时间（h）
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水 10%HC 压裂液
30℃大号转向剂溶解曲线
% 120 100
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80
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发生桥堵时砂比与缝宽的对比关系
砂比
（PPG）
桥桥堵发生 在
"W"/Dprop“
实际统计
桥堵发生 在
"W"/Dprop“
实验室结果
0.5 – 2PPG 1.15 – 2.0 1.8
2-5PPG 2.0-3.0
2.2
5-8PPG 3.0
2.6
W- 裂缝平均缝宽 Dprop-支撑剂平均直径
发生砂堵时，砂比与裂缝的缝宽并不是线性关系，而是存 在临界值的关系，它的存在意味着：如果通过某种技术使裂缝 平均缝宽超过该临界值，砂比可以大幅度提高，甚至成倍的提 高。这一点在多裂缝储层更加明显。
同粒径段塞理论依据
延伸方向接近于垂直最小主应力方向的裂 缝的最容易开启，因此更容易被支撑剂填充。 停泵等裂缝闭合后重新启泵，支撑剂填充多的 裂缝由于导流能力高于其它裂缝，在重新开启 时首先张开，而其它裂缝不会再张开，通过这 种方式促进主裂缝的延伸，保证足够的缝宽。 由于该技术必须保证主裂缝的导流能力，因此 必须采用较大粒径的支撑剂作为段塞。