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压裂工艺原理 大纲 压裂基本概念 压裂液 支撑剂 压裂基本概念 1 、什么是压裂？ 用地面压裂车将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，即 在地层中形成裂缝，随着带有支撑剂的液体注入 缝中，裂缝逐渐向前延伸，在地层中形成了具有 足够长度，一定宽度和高度的填砂裂缝。 压裂基本概念 2 、压裂为什么增产？ a 、改变地层油流方向 压裂前 压裂后 径向流 单向流 流通阻力大，造成产量低 地层渗透率： 0.1-20 毫达西 流通阻力小，产量高 支撑剂渗透率： 180 毫达西 b 、沟通油气储集层 c 、解除近井地带污染 压裂基本概念 3 、造缝机理 压 裂施工过程中井底压力随时间的变化 3 个步骤：①破裂地层 ②加砂 ③顶替 PF ：地层破裂压力 PE ：裂缝延伸压力 PS ：地层压力 a ：致密低渗地层时出现 b ：地层微裂缝发育或高渗地层时出现 压裂形成的裂缝与地应力分布、岩石力学性质、压 裂液的性质以及注入方式等有密切关系。 压裂基本概念 4 、地应力与裂缝的形态和方位 δz ＞ δx ＞ δy 垂直缝 δz ＞ δy ＞ δx 垂直缝 δx ， y ＞ δz 水 平缝 裂缝的形态取决于地层地应力的大小和方向。 压裂裂缝总是与地层最小主应力垂直，与地层最大主应力平行。 压裂基本概念 5 、地面泵压 P pump = P f - P m + P F P pump ----- 井口施工泵压 P f ----- 地层破裂压力 P m ----- 井筒液柱压力 P F ----- 管柱及管线、孔眼的压裂液摩阻（主要是管柱摩阻） 其中 P f = （ 0.14~0.18 ）× H 垂直裂缝 （ 0.23~0.25 ）× H 水平裂缝 P m = RL × H （ R L ：压裂液的比重） P F = 50% × P 水 （ P 水 ：管柱水摩阻，查采油技术手册） （一般取区块值） 压裂基本概念 6 、地面施工泵压曲线 ① 如果施工压力保持恒定，压裂液性能稳定，地面施工泵压与地下井底压力的变化是一致的； ② 加砂会对施工泵压有一定的影响； ③ 油管压裂时，套压反映井底压力变化。 压裂液 1 、压裂液的定义 - 压裂施工中用到的工作液。 - 压裂液是由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定化 学体系。 - 按泵注顺序和所起的作用不同，压裂液分为前置液、携 砂液和顶替液 。 压裂液 2 、压裂液应用必备的条件 - 与地层岩心和流体配伍性良好； - 能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝； - 造缝并向张开延伸的裂缝输送支撑剂； - 耐温、耐剪切； - 施工完成后能够破胶，迅速反排； - 易于控制、安全； - 经济可行。 压裂液 3 、压裂液按化学性状分类（分散介质） - 水基 -- 交联冻胶、线性胶；比重为 1 - 油基 -- 稠化柴油、稠化原油；比重为 0.75 - 乳化 -- 水包油、油包水；比重为 0.85 - 泡沫 -- 氮气 、二氧化碳、双元 ；比重为 0.3 压裂液 4 、压裂液体系 ①水基压裂液：交联冻胶压裂液和线性胶压裂液。 交联冻胶压裂液：是目前压裂液应用的主要类型，发展的 方向是低成本、低伤害。 ②油基压裂液：适用于低压、偏油润性、强水敏的储层。 ③乳化压裂液：适用于水敏、低压地层。 ④泡沫压裂液：适用于低压、水敏性储层，特别是气藏。 压裂液 5 、压裂添加剂 压裂液 6 、压裂液特性 支撑剂 1 、压裂支撑剂体系 a 、支撑剂需要支撑压开的裂缝，以增加流动能力 b 、理想的特性： - 高强度 - 抗腐蚀 - 低比重 - 容易获得，费用低廉 c 、支撑剂类型 - 石英砂：强度中等，密度较低，价格便宜。 - 陶粒；强度高，密度高，价格高。 - 树脂涂层砂或陶粒：可固结，可控制返砂，价格高。 支撑剂 2 、油藏中裂缝导流能力 裂缝导流能力 KW f : 裂缝闭合应力 : P C = ɑ × H - P 流 裂缝导流能力会随支撑剂的腐蚀、破碎、 嵌入 , 压裂液成胶剂残渣以及支撑剂沉降而 降低 . 支撑剂 3 、不同支撑剂的裂缝导流能力