石油大学采油工程 第5章水力压裂技术.ppt

第5章 水力压裂技术; ;压裂增产倍数：压裂后与压裂前油井的采油指数之比称为压裂增产倍数。压裂增产倍数越大，压裂效果越好。; 图 5-1 压裂增产原理示意图 a—压裂前； b—压裂后; ;一、地层的破裂压力及其影响因素 地层开始形成裂缝时的井底注入压力，称为地层的破裂压力 PF 。破裂压力与地层深度的比值，称为破裂压力梯度， = PF / H。 图 5-2 是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲线。图中PF是地层破裂压力，PE是裂缝延伸压力，Ps是油藏压力。 在致密地层内，当井底压力达到破裂压力PF后，地层发生破裂(图4—1中的a点)，然后在较低的延伸压力PE下，裂缝向前延伸。对高渗或微裂缝发育地层，压裂过程中无明显的破裂显示，破裂压力与延伸压力相近(图4—1中的b点)。 ;; 人工裂缝方向 在天然裂缝不发育的地层，裂缝??态（垂直缝或水平缝）取决于其三向应力状态。根据最小主应力原理，裂缝总是产生于强度最弱、阻力最小的方向，即岩石破裂面垂直于最小主应力轴方向。当 最小时，形成水平裂缝；当 最大时，形成垂直裂缝。若 ，裂缝面垂直于 方向；若 裂缝面垂直于 方向。如图 5-4 所示。;5.2 压裂液; ; 对压裂液的性能要求 根据压裂不同阶段对液体性能的要求，压裂液在一次施工中可能使用几种性能不同的液体，其中还加有不同添加剂对于占总液量绝大多数的前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。所以为了获得好的水力压裂的效果对压裂液的性能要求为： (1) 滤失少。这是造长缝、宽缝的重要条件。压裂液的滤失性主要取决于它的粘度与造擘性。粘度高则滤失少。在压裂液中添加防滤失剂，能改善造壁性，大大减少滤失量。 (2) 悬砂能力强。压裂液的悬砂能力主要取决于粘度。 (3) 摩阻低。压裂液在管道中的摩阻愈小，则在设备功率一定的条件下，用于造缝的有效功率也就愈大。摩阻过高会导致井口施工压力过高，从而降低排量甚至限制压裂施工; ; （一）水基压裂液 1.水基压裂液 水基压裂液是用水溶胀性聚合物经交链剂交链后形成的冻胶。常用的成胶剂有植物胶、纤维素衍生物以及合成聚合物；交链剂(交联剂)有硼酸盐，钛、锆等有机金属盐等。在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂，常用破胶剂有过硫酸胺、高锰酸钾和酶等。 2.油基压裂液 对水敏性地层，使用水基压裂液会导致地层粘土膨胀而影响压裂效果，可使用油基压裂液。矿场原油或炼厂粘性成品油悬砂能力差，性能达不到要求。目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油，稠化剂为脂肪酸皂，矿场最高砂比可达 30％ (体积比)。稠化油压裂液遇地层水后自动破胶，所以无需加入破胶剂。; ; ; 4.乳化压裂液 乳化压裂液为一种液体分散于另一种不相混溶的液体中形成的多相分散体系。以液珠形式存在的一相称为分散相(或称内相、不连续相)，连成一片的另一相称为分散介质(或称外相、连续相)。用作压裂液的乳状液中，一相是水或盐水溶液、聚合物稠化水溶液、水冻胶液、酸液以及醇液；另一相则是油，如本井原油、成品油、凝析油或液化石油气。体系中加入了易在两相接口上吸附或富集的表面活性剂，有利于形成稳定的乳状液。其特点是： （1）乳化作用使体系具有一定的粘度，粘度大小因乳化材料和所加入的比例而差异大，施工中，油水比波动影响砂比的稳定； （2）滤失量低，液体效率高，对地层渗透率伤害小； （3）乳状液摩阻一般高于水或油； （4）乳状液用油量低于油基液，因而成本较低。 ; ;5.3 支撑剂;比支撑剂强度大，且闭合压压力又大于支撑剂强度时，支撑剂易被压碎，这两种情况都会导致裂缝闭合或渗透率很低。 （3）圆球度高。支撑剂的圆度表示颗粒棱角的相对锐度，球度是指砂粒与球形相近的程度。圆球度不好的支撑剂其填砂裂缝的渗透率差且棱角易破碎，粉碎形成的小颗粒会堵塞孔隙。 （4）杂质含量少。 （5）来源广，价廉。 5.3.2 支撑剂的类型 支撑剂按其力学性质分为两大类：一类是脆性支撑剂，如石英砂、玻璃球等，特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破