第六章 水力压裂 西南石油采油工程课件.ppt

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第六章 水力压裂 西南石油采油工程课件

第三次资源调查初步表明: 我国石油资源量1110亿吨; 天然气资源量53万亿立方米; 可采石油储量150亿吨; 可采天然气储量14万亿立方米; 探明石油地质储量255亿吨; 探明可采石油储量67.91亿吨; 探明天然气地质储量5.6万亿立方米; 探明可采天然气储量2.77万亿立方米。 增产措施 Reservoir stimulation 水力压裂历史 1947年 美国 Hogoton气田 ——4 Limeston Gas Pay Zones(2340 to 2580 ft) ——BHTP =420psi ——Fluid=1000 gal of Napalm+2000 gals of Gaslion ——Proppant=Arkansas River Sand (2000lbs) 1949年 美国Amoco公司 1952年 延长油矿 1955年 玉门油田 第六章 水力压裂 (Hydraulic Fracturing) — 水力压裂力学 — 水力压裂材料性能与评价 — 水力压裂裂缝延伸模拟 — 支撑剂在裂缝中运移分布 — 水力压裂效果分析 — 水力压裂工艺技术 — 水力压裂诊断评估技术 图6-1 压裂施工曲线 PF—破裂压力 PE —延伸压力 PS —地层压力 P井底= PF时 一、地应力分析 1 地应力场 1.1 重力应力 主应力: ?x , ?y, ?z 应 变: ?x, ?y, ?z (2) 构造应力 定义与来源 特点 —构造应力属于水平的平面应力状态 —挤压构造力引起挤压构造应力 —张性构造力引起拉张构造应力 —构造运动的边界影响使其在传播过程中逐渐衰减。 在断层和裂缝发育区是应力释放区。 — 正断层,水平应力?x可能只有垂向应力?z的1/3, — 逆断层或褶皱带的水平应力可大到? z的3倍。 (3) 热应力 产生原因 特点 计算方法 2 人工裂缝方位 显裂缝地层很难出现人工裂缝。 微裂缝地层 —垂直于最小主应力方向; —基本上沿微裂缝的方向发展,把微裂缝串成显裂缝。 地应力分布十分复杂,既与区域动力场和局部构造应力有关,又与现代活动应力场联系密切。假设地层岩石为线弹性体,首先针对裸眼井分析井壁最终应力分布,结合岩石破裂准则讨论水力压裂诱发人工裂缝的造缝条件。 (1)井筒处应力分布 根据最小主应力原理 —当?z最小时,形成水平裂缝; — 当?Y或?x最小时,形成垂直裂缝。 2 水力压裂造缝条件 (1) 形成垂直缝 岩石破坏条件 有液体渗滤 无液体渗滤 有液体渗滤 无液体渗滤 例6-1 已知某砂岩油藏深度地层岩石密度ρr=2300kg/m3,泊松比ν=0.20,地层流体密度ρL= 1050 kg/m3,孔隙弹性常数?=0.72。并假设水平方向地应力均匀分布,抗张强度为σth,=3.5MPa, 忽略沉积岩的垂向抗张强度。试计算无滤失条件下形成垂直裂缝和水平裂缝的深度界限HC。 3 破裂压力梯度 定义 三、 地应力的测量及计算 (1) 矿场测量 — 水力压裂法 — 井眼椭圆法 压裂液的组成 前置液 携砂液 顶替液 (完整的压裂泵注程序中还可以有清孔液、前垫液、预前置液) 对压裂液的性能要求 (1) 与地层岩石和地下流体的配伍性; (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部; (3) 滤失少; (4) 低摩阻; (5) 低残渣、易返排; (6) 热稳定性和抗剪切稳定性。 压裂液性能要求 1.滤失低 — 滤失量小是造长、宽缝的重要条件 — 压裂液体积平衡:Qt=Vf+VL — 压裂液效率:?=Vf/(Qt) — 滤失性取决于粘度和造壁性 — 对储层的伤害小 — 必须防止砂卡 压裂液性能要求 2.携砂能力强 — 要求形成“深穿透、饱填砂”支撑裂缝 — 携砂能力取决于粘度 — 防止井筒沉积 — 必须防止砂卡 — 实施MHF,要求高排量、大砂比 — 砂比=加砂体积/压裂液体积 压裂液性能要求 3.摩阻低、比重大 — 四种流动过程:地面管线、井筒流动、射孔孔眼和人工裂缝。 — — 压裂液性能要求 4. 稳定性好 — 热稳定性 —

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