壓裂工藝技術課件

1、壓裂工藝技術壓裂工藝技術( (一一) ) 壓裂的機理壓裂的機理（二）壓裂技術的發(fā)展（二）壓裂技術的發(fā)展（三）壓裂技術的應用（三）壓裂技術的應用壓裂工藝技術（一）（一）壓裂的機理壓裂的機理 油層壓裂是利用地面高壓泵組，將高粘度液體以大排量注入井中，在井底附近憋起高壓。當壓力超過地應力及巖石的抗張強度后，在地層中形成裂縫。繼續(xù)將帶有支撐劑的壓裂液注入裂縫，使裂縫向前延伸，并在裂縫中填充支撐劑。這樣，就在地層中形成足夠長度、一定寬度及高度的填砂裂縫。這個裂縫擴大了油氣流動通道，改善了地層滲透性，能夠起到增產(chǎn)增注的作用。壓裂工藝技術（一）（一）壓裂的機理壓裂的機理利用地面高壓泵，注入液體壓開縫。填充適

2、量支撐劑，改善地層滲透性。壓裂工藝技術1947年在美國進行了首次水力壓裂增產(chǎn)作業(yè) （二）（二）壓裂技術的發(fā)展壓裂技術的發(fā)展六十年代，壓裂主要作為單井的增產(chǎn)、增注措施七十年代，進入低滲透油田的勘探開發(fā)領域 八十年代以后，成為提高采油速度和原油采收率及油田開發(fā)效益的重要手段。 壓裂工藝技術 石油儲量的30%是通過壓裂改造才達到經(jīng)濟開采條件的。已探明低滲透地質(zhì)儲量約40億噸,這些儲量只有通過壓裂改造才能具備工業(yè)開采價值。 全球壓裂井次（萬口）80125100大約40%完鉆井數(shù)實施了壓裂美國通過壓裂增加130億噸石油儲量。北美我國（三）（三）壓裂的應用壓裂的應用壓裂工藝技術 1966年開始進行壓裂現(xiàn)場

3、試驗,1973年進入工業(yè)化推廣應用,至目前已形成了以滑套式分層壓裂技術為基礎的十多種單項壓裂技術,每年壓裂油、水井達2000口以上,每年壓裂增油超過200104。大慶油田壓裂工藝技術（一）壓裂施工過程（二）壓裂設備（三）壓裂工具與管柱壓裂工藝技術（一）壓裂施工過程1、壓裂準備 準備好相關的數(shù)據(jù)資料 壓裂井的資料破裂壓力試驗數(shù)據(jù)壓裂設計指導書壓裂工藝技術擺放施工設備現(xiàn)場施工設備必須按標準擺放，以利于協(xié)調(diào)指揮和管理。 儀表車壓裂液儲罐支撐劑攪 拌添加劑泵車組井常規(guī)壓裂設備擺放簡圖 1、壓裂準備（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術 組配壓裂管柱 按照壓裂設計選擇壓裂施工管材和下井工具，計算卡點深度，組配好

4、壓裂管柱。 （一）壓裂施工過程1、壓裂準備壓裂工藝技術 （5） 準備好壓裂材料 主要是指壓裂液和支撐劑。(4) 連接地面壓裂流程 地面管線要使用n80以上鋼級的油管和短節(jié)，禁止使用軟管線，并要求保證不刺不漏。 （一）壓裂施工過程1、壓裂準備壓裂工藝技術2、壓裂施工工序 循環(huán) 逐臺啟動壓裂車，用清水做循環(huán)液，循環(huán)地面壓裂流程管線。目的是檢查車組設備性能，保證管線暢通。循環(huán)路線從儲液罐出來，入混砂池，經(jīng)泵送進壓裂車，再經(jīng)壓裂泵的作用從高壓管匯進入回收罐。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術 試壓 緩慢平穩(wěn)啟動壓裂車高壓泵，對井口閥門以上的設備和地面壓裂流程管線進行承受高壓性能試驗，試驗壓力為預測泵壓的1

5、.21.5倍，穩(wěn)壓5min，不刺不漏，壓力不降為合格。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術 打開井口閥門，關閉循環(huán)放空閥門，逐臺啟動壓裂車，按壓裂施工設計規(guī)定的試擠排量將壓裂液試擠入油層，壓力由低到高至穩(wěn)定為止。目的是檢查井下管柱及井下工具情況，檢查壓裂層位的吸水能力。（3） 試擠 （一）壓裂施工過程壓裂工藝技術（4） 壓裂 逐臺啟動壓裂車，以高壓和大排量向井內(nèi)持續(xù)擠入前置液，使壓裂層位形成裂縫并向前延伸。 （一）壓裂施工過程壓裂工藝技術（5）加砂 油層裂縫已經(jīng)形成，泵壓及排量穩(wěn)定后即可加砂。按照壓裂施工要求分段控制好混砂比，混砂比要逐漸增大，且加砂要均勻，不能中途停泵。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技

6、術 替擠替擠 完成加砂后，打開混砂車的替擠旁通流程，向井內(nèi)注入替擠液，將攜砂液替擠到油層裂縫中去。替擠液量要嚴格按設計執(zhí)行，嚴禁超量替擠。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術 關井擴散壓力關井擴散壓力 壓裂施工完成后，應關閉井口所有進出口閥門，等待壓裂液的破膠、濾失及裂縫的閉合，防止支撐劑隨高粘液體反出裂縫。擴散壓力時間不少于壓裂液破膠時間。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術（8 8）活動管柱）活動管柱 活動管柱時，負荷不超過井內(nèi)管柱懸重200kn，上提速度控制在0.5m/min以內(nèi)，最終活動行程不小于5m。要達到管柱提放自如，拉力表顯示的管柱懸重完全正常。（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術壓裂施工工藝流程

7、壓裂施工工藝流程 循環(huán)循環(huán)試擠試擠壓裂壓裂加砂加砂替擠替擠擴散壓力擴散壓力施工結(jié)束施工結(jié)束（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術壓裂施工時液體的流動過程壓裂施工時液體的流動過程壓裂液儲罐地面管線井口管匯加壓泵混砂裝置支撐劑儲罐射孔炮眼油套環(huán)空噴砂器井下管線地層（一）壓裂施工過程壓裂工藝技術( (二二) ) 壓裂設備壓裂設備壓裂設備地面設備壓裂車組壓裂管柱壓裂井口壓裂管匯投球器壓裂管匯壓裂車：動力設備儀表車：記錄、控制、指揮混砂車：混合液罐車運砂車壓裂工藝技術泵車的作用泵車的作用 一是一是泵送液體泵送液體二是二是使液體升壓使液體升壓 目前使用的2000型壓裂車最高施工壓力105mpa,最大單車排量2.3

8、3m3/min。在1900r/min轉(zhuǎn)速、45.9 mpa條件下，單車排量可達1.87m3/min。完成一般油層壓裂需要3臺泵車。 ( (二二) ) 壓裂設備壓裂設備壓裂工藝技術混砂車的作用混砂車的作用 一是一是把支撐劑與壓裂液充分混合把支撐劑與壓裂液充分混合, ,二是二是為泵車提供充足的液體。為泵車提供充足的液體。最大排量最大排量15.9 15.9 m m3 3/min,/min,最大輸最大輸送砂量送砂量8165 kg 8165 kg /min,8/min,8個泵車個泵車接口。接口。( (二二) ) 壓裂設備壓裂設備壓裂工藝技術儀表車的作用儀表車的作用 一是一是控制泵車和混砂車的運行參數(shù)控制

9、泵車和混砂車的運行參數(shù)二是二是適時記錄及監(jiān)測分析施工參數(shù)適時記錄及監(jiān)測分析施工參數(shù) ( (二二) ) 壓裂設備壓裂設備壓裂工藝技術車 型車 型備 注備 注排量排量壓力壓力沖次沖次排量排量沖次沖次排量排量m/minm/minmpampan/minn/minm/minm/minn/minn/minm/minm/min1 10.50.599.499.477.577.50.4730.47373.273.20.4470.4472 20.6960.6968484107.9107.90.6590.659101.9101.90.6220.6223 30.8390.83969.769.7130.2130.20.

10、7950.7951231230.7510.7514 41.0251.0255757150.1150.10.9720.972150.2150.20.9170.9175 51.1681.1685050181.3181.31.1071.107171.2171.21.0461.0466 61.4281.4284141221.5221.51.3531.353209.2209.21.2781.2787 71.8271.8273232283.3283.31.731.73267.6267.61.6351.6358 8蘭州蘭州混砂車混砂車1臺1臺儀表車儀表車1臺1臺3.6553.655137.4137.4綜合性

11、能參數(shù)綜合性能參數(shù)西方壓裂西方壓裂車5 臺車5 臺傳動箱傳動箱1900r/min1900r/min1800r/min1800r/min1700r/min1700r/min傳動比傳動比沖次沖次n/minn/min最大排量9 . 5 m 3 /min 混 合 罐 容 積 1 . 5 m 3 / m i n最大排量9 . 5 m 3 /min 混 合 罐 容 積 1 . 5 m 3 / m i n233.8233.8299.1299.11.7811.781167.9167.91.5631.563191.3191.3吸、排液管匯8 個閥門吸、排液管匯8 個閥門吸入泵吸入泵壓力2 8 4 kpa 排 量

12、 9 . 3 2 m 3/min壓力2 8 4 kpa 排 量 9 . 3 2 m 3/min砂泵砂泵壓力1 9 6 490 k pa 排 量 7 m 3 / m i n壓力1 9 6 490 k pa 排 量 7 m 3 / m i n液體添加泵液體添加泵泵1 排 量2 1 8 l /min 泵 2 排量8 7 l/m i n泵1 排 量2 1 8 l /min 泵 2 排量8 7 l/m i n操作模式操作模式手控手控整機參數(shù)整機參數(shù)大泵控制大泵控制電源、發(fā)動機、檔位、泵速、緊急制動、報警電源、發(fā)動機、檔位、泵速、緊急制動、報警計算機計算機ts8 0、 p d u監(jiān) 測 系統(tǒng)、數(shù)顯器ts8

13、 0、 p d u監(jiān) 測 系統(tǒng)、數(shù)顯器打印機打印機4筆繪圖器4筆繪圖器其它其它hde現(xiàn)場參數(shù)校正儀、s m a 壓差式砂密 度 計hde現(xiàn)場參數(shù)校正儀、s m a 壓差式砂密 度 計檔檔位位1、大泵水功率1 3 0 0 馬；1、大泵水功率1 3 0 0 馬；2、柱塞直徑1 1 4 . 3 mm；2、柱塞直徑1 1 4 . 3 mm；3、沖程2 0 3 .2mm.3、沖程2 0 3 .2mm.1.2791.2791.0001.0000.7180.718416.6416.681.881.82.6252.625113.9113.92.1762.176201201隊在用壓裂設備綜合性能參數(shù)表隊在用壓裂

14、設備綜合性能參數(shù)表 壓裂工藝技術301301隊在用壓裂設備綜合性能參數(shù)表隊在用壓裂設備綜合性能參數(shù)表 車車型型備 注備 注1 13.6553.6550.50.599.499.477.577.50.4730.47373.273.20.4470.4472 22.6252.6250.6960.6968484107.9107.90.6590.659101.9101.90.6220.6223 32.1762.1760.8390.83969.769.7130.2130.20.7950.7951231230.7510.7514 41.7811.7811.0251.0255757150.1150.10.972

15、0.972150.2150.20.9170.9175 51.5631.5631.1681.1685050181.3181.31.1071.107171.2171.21.0461.0466 61.2791.2791.4281.4284141221.5221.51.3531.353209.2209.21.2781.2787 71 11.8271.8273232283.3283.31.731.73267.6267.61.6351.6358 80.7180.718排量排量m/minm/min西西方方混混砂砂車車2臺臺儀儀表表車車1臺臺吸、排液管匯吸、排液管匯8個閥門，個閥門，有替擠旁通。有替擠旁通。1

16、、大泵水功率1 3 0 0 馬1、大泵水功率1 3 0 0 馬力；力；2、柱塞直徑1 1 4 . 3 mm；2、柱塞直徑1 1 4 . 3 mm；3、沖程2 0 3 .2mm。3、沖程2 0 3 .2mm。沖次沖次n/minn/min排量排量m/minm/min沖次沖次n/minn/min檔檔位位沖次沖次n/minn/min排量排量m/minm/min壓力壓力mpampa計算機計算機ts8 0、 p d u監(jiān) 測 系統(tǒng)、數(shù)顯器ts8 0、 p d u監(jiān) 測 系統(tǒng)、數(shù)顯器打印機打印機4筆繪圖器4筆繪圖器其它其它hde現(xiàn)場參數(shù)校正儀、s m a 壓差式砂密 度 計hde現(xiàn)場參數(shù)校正儀、s m a

17、壓差式砂密 度 計干粉添加干粉添加泵泵泵1 排 量= 0 32kg/min， 泵 2排量= 0 9 0 k g /min泵1 排 量= 0 32kg/min， 泵 2排量= 0 9 0 k g /min大泵控制大泵控制電源、發(fā)動機、檔位、泵速、緊急制動、報警電源、發(fā)動機、檔位、泵速、緊急制動、報警砂泵砂泵壓力0 . 4 6mpa 排 量 1 5 . 9 m壓力0 . 4 6mpa 排 量 1 5 . 9 m3 3/min/min液體添加液體添加泵泵泵1 排 量0 1 9 1 l/min， 泵 2 排量7 6 l / m i n ，交 聯(lián) 泵 排 量 =05 0 0泵1 排 量0 1 9 1 l

18、/min， 泵 2 排量7 6 l / m i n ，交 聯(lián) 泵 排 量 =05 0 0l/minl/min整機參數(shù)整機參數(shù)最大排量1 5 . 9 m最大排量1 5 . 9 m3 3/min ，最大輸砂量= 8 1 6 5 k g/min 混 合 罐 容 積 1 . 0/min ，最大輸砂量= 8 1 6 5 k g/min 混 合 罐 容 積 1 . 0m m3 3/min/min吸入泵吸入泵壓力0 . 2 1mpa 排 量 1 5 . 9 m壓力0 . 2 1mpa 排 量 1 5 . 9 m3 3/min/min167.9167.9191.3191.3233.8233.8299.1299

19、.1416.6416.6綜合性能參數(shù)綜合性能參數(shù)西西方方壓壓裂裂車車5 5臺臺傳動傳動箱箱1900r/min1900r/min1800r/min1800r/min1700r/min1700r/min傳動傳動比比81.881.8113.9113.9137.4137.4壓裂工藝技術 施工管柱由油管和下井工具（封隔器、噴砂器）組成，其作用：一是為傳送施工壓力提供通道；二是實現(xiàn)分層。（三） 壓裂工具與管柱壓裂工藝技術 常用壓裂管柱基本結(jié)構(gòu)相同，主要采用62mmn-80級外加厚油管，液壓坐封、解封封隔器，有套和無套噴砂器組成。再根據(jù)井況和工藝技術的需要配上工作筒或安全接頭、水力錨、絲堵等。（三） 壓裂工

20、具與管柱壓裂工藝技術壓裂管柱組配和使用技術要求： 壓裂管柱采用n-80以上鋼級的外加厚油管和短節(jié)組配。 封隔器卡點應選擇在套管光滑部位，避開套管接箍。 壓裂管柱噴砂器與封隔器直接連接，最下一級封隔器以下的尾管長度不小于8m。管柱底端距井內(nèi)砂面或人工井底距離不小于10m。（三） 壓裂工具與管柱壓裂工藝技術 按照施工設計精確配出封隔器卡距、油 管下入深度，卡點深度與設計深度誤差不超過0.2m。 由k344-114封隔器組成的淺井分壓多層管柱最多允許使用4級封隔器，允許上提一次。該管柱承壓能力為40 mpa。 壓裂管柱是專用管柱，嚴禁用于替噴、沖砂、壓井、打撈等作業(yè)施工。（三） 壓裂工具與管柱壓裂工

21、藝技術該管柱用于淺井不動管柱分壓多層?；资椒謱訅毫压苤资椒謱訅毫压苤ㄈ?壓裂工具與管柱壓裂工藝技術（一）現(xiàn)場材料質(zhì)量檢測（二）施工過程監(jiān)督（三）壓裂曲線監(jiān)測與分析（四）壓裂施工過程中的異常情況及處理壓裂工藝技術壓裂工藝技術 檢查壓裂液添加劑是否為壓裂設計要求的品種和用量。 監(jiān)督是否根據(jù)壓裂設計要求，按順序定量準確投入相應的壓裂液主劑及添加劑。 測量溶膠粘度，對壓裂液抽樣檢測評價，確保實配的壓裂液性能與室內(nèi)研究配方的一致性。壓裂工藝技術壓裂工藝技術 根據(jù)壓裂設計，檢查支撐劑的種類和數(shù)根據(jù)壓裂設計，檢查支撐劑的種類和數(shù)量。量。 采用標準篩對支撐劑過篩，應有采用標準篩對支撐劑過篩，應有90

22、%90%以以上支撐劑達到要求粒徑范圍。上支撐劑達到要求粒徑范圍。 支撐劑中不應含有過多的粉塵、包裝袋支撐劑中不應含有過多的粉塵、包裝袋繩頭、碎屑及大粒徑的礫石。繩頭、碎屑及大粒徑的礫石。 壓裂工藝技術檢驗項目檢驗項目原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)試驗條件試驗條件外外 觀觀顏色顏色有無黑點、黃點有無黑點、黃點有無結(jié)塊有無結(jié)塊 細細 度度過篩前重過篩前重 g過篩后重過篩后重 g過篩百分數(shù)過篩百分數(shù)% ssw0.125/0.09 含水率含水率烘干前重烘干前重 g烘干后重烘干后重 g含水率含水率% 表觀粘度表觀粘度稠化劑濃度稠化劑濃度%扣除水分后濃度扣除水分后濃度%表觀粘度表觀粘度mpa.s 水不溶物水不溶物含量含

23、量濃度濃度%基液重基液重g離心瓶離心瓶重重g瓶瓶+不溶不溶物物g不溶物不溶物重重g不溶物不溶物含量含量% ph值值 交聯(lián)性能交聯(lián)性能 壓裂工藝技術產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱：支撐劑類型：支撐劑類型：序號序號檢測參數(shù)檢測參數(shù)標準規(guī)定指標標準規(guī)定指標檢測結(jié)果檢測結(jié)果1粒徑組成，粒徑組成，% 2球度球度 3圓度圓度 4表面光滑度表面光滑度 5單顆粒直徑，單顆粒直徑，mm 6單顆?？箟簭姸?，單顆?？箟簭姸?，mpa 7酸蝕后單顆?？箟簭姸?，酸蝕后單顆?？箟簭姸?，mpa 8濁度濁度(ntu) 9視密度，視密度，g/cm 10體密度，體密度，g/cm3 11酸溶解度，酸溶解度，% 12抗破碎能力抗破碎能力( mpa

24、)，% 13導流能力導流能力( mpa)，m2.cm 壓裂工藝技術檢驗項目檢驗項目原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)試驗條件試驗條件基液粘度基液粘度剪切時間剪切時間min 基液粘度基液粘度 mpa.s 交聯(lián)時間交聯(lián)時間交聯(lián)比交聯(lián)比 交聯(lián)時間交聯(lián)時間 s kv、n值值稠度系數(shù)稠度系數(shù) kv mpa.sn 流動指數(shù)流動指數(shù) n 無因無因次量次量 剪切穩(wěn)定剪切穩(wěn)定性性剪切時間剪切時間min 表觀粘度表觀粘度mpa.s 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性恒溫時間恒溫時間min 表觀粘度表觀粘度mpa.s 耐溫性耐溫性加溫溫度加溫溫度oc 表觀粘度表觀粘度mpa.s 濾失性濾失性濾失時間濾失時間min149162536 濾失量濾失量ml

25、初濾失量初濾失量m3/m2 靜濾失系數(shù)靜濾失系數(shù)m/min 破膠性能破膠性能破膠時間破膠時間 破膠液粘度破膠液粘度mpa.s 破膠液表面張力破膠液表面張力mn/m 與柴油界面張力與柴油界面張力mn/m 殘渣含量殘渣含量壓裂液凍膠重壓裂液凍膠重g 離心瓶重離心瓶重 g 離心瓶殘渣重離心瓶殘渣重g 殘渣含量殘渣含量mg/l 壓裂工藝技術壓裂工藝技術施工要求施工要求 地面管線和井下管柱必須用地面管線和井下管柱必須用62mmn-8062mmn-80外加厚油管，外加厚油管，裝好井口控制器，保證管線和井口密封，不刺不漏。裝好井口控制器，保證管線和井口密封，不刺不漏。地面管線、井口裝置等要承壓地面管線、井口

26、裝置等要承壓40mpa40mpa。1 1 嚴格執(zhí)行壓裂施工技術標準及操作規(guī)程，嚴格按設嚴格執(zhí)行壓裂施工技術標準及操作規(guī)程，嚴格按設計施工。計施工。2 2 封隔器下入后，套管必須灌滿清水以保護封隔器。封隔器下入后，套管必須灌滿清水以保護封隔器。3 3壓裂工藝技術 壓裂后套管不許放噴，以防砂卡。壓裂后套管不許放噴，以防砂卡。 4 4 注意文明施工與安全生產(chǎn)：施工過程中，非工作注意文明施工與安全生產(chǎn)：施工過程中，非工作人員禁止進入施工現(xiàn)場。人員禁止進入施工現(xiàn)場。 5 5 注意環(huán)境保護：嚴格按國家環(huán)境保護法執(zhí)行。注意環(huán)境保護：嚴格按國家環(huán)境保護法執(zhí)行。 6 6 砂柱高度要求在射孔底界以下砂柱高度要求在

27、射孔底界以下15m15m，否則下沖砂，否則下沖砂管柱沖砂。管柱沖砂。7 7 需刮蠟、洗井的：下刮蠟管柱：需刮蠟、洗井的：下刮蠟管柱：54mm54mm工作筒，工作筒，118mm118mm刮蠟器，深度至射孔底界下刮蠟器，深度至射孔底界下10m10m，用，用4545熱水熱水洗井，水量為井筒容積的洗井，水量為井筒容積的2.52.5倍。倍。8 8壓裂工藝技術排量砂濃度砂濃度壓力壓力壓裂工藝技術1 1、現(xiàn)場指揮的依據(jù)、現(xiàn)場指揮的依據(jù)壓裂工藝技術蘇17井n30號層壓裂施工曲線時間 (min)discharge rate m3/min prop conc kg/m3 pressure 2 mpa 0.00 4

28、.80 9.60 14.40 19.20 24.00 0.000 0.600 1.200 1.800 2.400 3.000 0 400 800 1200 1600 2000 0.00 12.00 24.00 36.00 48.00 60.002 2、判斷施工過程中的異常情況、判斷施工過程中的異常情況壓裂工藝技術2 2、判斷施工過程中的異常情況、判斷施工過程中的異常情況壓裂工藝技術2 2、判斷施工過程中的異常情況、判斷施工過程中的異常情況壓裂工藝技術3 3、檢驗、檢驗施工是否按設計執(zhí)行施工是否按設計執(zhí)行 根據(jù)施工曲線計算的各項施工參數(shù)根據(jù)施工曲線計算的各項施工參數(shù)前置液量 m3 攜砂液量 m3 替擠液量 m3