壓裂工藝原理課件

大綱壓裂基本概念壓裂液支撐劑第1頁(yè)/共22頁(yè)大綱壓裂基本概念第1頁(yè)/共22頁(yè)1壓裂基本概念1、什么是壓裂？

用地面壓裂車(chē)將壓裂液以大大超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，在井底附近憋起高壓，即在地層中形成裂縫，隨著帶有支撐劑的液體注入縫中，裂縫逐漸向前延伸，在地層中形成了具有足夠長(zhǎng)度，一定寬度和高度的填砂裂縫。第2頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念1、什么是壓裂？第2頁(yè)/共22頁(yè)2壓裂基本概念2、壓裂為什么增產(chǎn)？a、改變地層油流方向

壓裂前壓裂后徑向流單向流流通阻力大，造成產(chǎn)量低地層滲透率：0.1-20毫達(dá)西流通阻力小，產(chǎn)量高支撐劑滲透率：180毫達(dá)西b、溝通油氣儲(chǔ)集層c、解除近井地帶污染第3頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念2、壓裂為什么增產(chǎn)？徑向流單向流流通阻力大，造成3壓裂基本概念3、造縫機(jī)理

壓裂施工過(guò)程中井底壓力隨時(shí)間的變化3個(gè)步驟：①破裂地層②加砂③頂替PF：地層破裂壓力PE：裂縫延伸壓力PS：地層壓力a：致密低滲地層時(shí)出現(xiàn)b：地層微裂縫發(fā)育或高滲地層時(shí)出現(xiàn)壓裂形成的裂縫與地應(yīng)力分布、巖石力學(xué)性質(zhì)、壓裂液的性質(zhì)以及注入方式等有密切關(guān)系。第4頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念3、造縫機(jī)理3個(gè)步驟：①破裂地層②加砂4壓裂基本概念4、地應(yīng)力與裂縫的形態(tài)和方位δz＞δx＞δy垂直縫δz＞δy＞δx垂直縫δx，y＞δz水平縫裂縫的形態(tài)取決于地層地應(yīng)力的大小和方向。壓裂裂縫總是與地層最小主應(yīng)力垂直，與地層最大主應(yīng)力平行。第5頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念4、地應(yīng)力與裂縫的形態(tài)和方位δz＞δx＞δy5壓裂基本概念5、地面泵壓Ppump=Pf-Pm+PFPpump-----

井口施工泵壓Pf-----地層破裂壓力Pm-----井筒液柱壓力PF-----管柱及管線(xiàn)、孔眼的壓裂液摩阻（主要是管柱摩阻）其中Pf=（0.14~0.18）×H垂直裂縫（0.23~0.25）×H水平裂縫Pm=RL×H（RL：壓裂液的比重）PF=50%×P水（P水：管柱水摩阻，查采油技術(shù)手冊(cè)）（一般取區(qū)塊值）第6頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念5、地面泵壓（一般取區(qū)塊值）第6頁(yè)/共22頁(yè)6壓裂基本概念6、地面施工泵壓曲線(xiàn)①如果施工壓力保持恒定，壓裂液性能穩(wěn)定，地面施工泵壓與地下井底壓力的變化是一致的；②加砂會(huì)對(duì)施工泵壓有一定的影響；③油管壓裂時(shí)，套壓反映井底壓力變化。第7頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念6、地面施工泵壓曲線(xiàn)①如果施工壓力保持恒定，壓裂7壓裂液1、壓裂液的定義

-壓裂施工中用到的工作液。-壓裂液是由多種添加劑按一定配比形成的非均質(zhì)不穩(wěn)定化學(xué)體系。-按泵注順序和所起的作用不同，壓裂液分為前置液、攜砂液和頂替液。第8頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液1、壓裂液的定義第8頁(yè)/共22頁(yè)8壓裂液2、壓裂液應(yīng)用必備的條件-與地層巖心和流體配伍性良好；-能造出一定寬度、有足夠?qū)Я髂芰Φ牧芽p；-造縫并向張開(kāi)延伸的裂縫輸送支撐劑；-耐溫、耐剪切；-施工完成后能夠破膠，迅速反排；-易于控制、安全；-經(jīng)濟(jì)可行。第9頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液2、壓裂液應(yīng)用必備的條件第9頁(yè)/共22頁(yè)9壓裂液3、壓裂液按化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)）-水基--交聯(lián)凍膠、線(xiàn)性膠；比重為1-油基--稠化柴油、稠化原油；比重為0.75-乳化--水包油、油包水；比重為0.85-泡沫--氮?dú)?、二氧化碳、雙元

；比重為0.3

第10頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液3、壓裂液按化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)）第10頁(yè)/共22頁(yè)10壓裂液4、壓裂液體系①水基壓裂液：交聯(lián)凍膠壓裂液和線(xiàn)性膠壓裂液。交聯(lián)凍膠壓裂液：是目前壓裂液應(yīng)用的主要類(lèi)型，發(fā)展的方向是低成本、低傷害。②油基壓裂液：適用于低壓、偏油潤(rùn)性、強(qiáng)水敏的儲(chǔ)層。③乳化壓裂液：適用于水敏、低壓地層。④泡沫壓裂液：適用于低壓、水敏性?xún)?chǔ)層，特別是氣藏。第11頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液4、壓裂液體系第11頁(yè)/共22頁(yè)11壓裂液5、壓裂添加劑第12頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液5、壓裂添加劑第12頁(yè)/共22頁(yè)12壓裂液6、壓裂液特性第13頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液6、壓裂液特性第13頁(yè)/共22頁(yè)13支撐劑1、壓裂支撐劑體系a、支撐劑需要支撐壓開(kāi)的裂縫，以增加流動(dòng)能力b、理想的特性：-高強(qiáng)度-抗腐蝕-低比重-容易獲得，費(fèi)用低廉c、支撐劑類(lèi)型-石英砂：強(qiáng)度中等，密度較低，價(jià)格便宜。-陶粒；強(qiáng)度高，密度高，價(jià)格高。-樹(shù)脂涂層砂或陶粒：可固結(jié)，可控制返砂，價(jià)格高。第14頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑1、壓裂支撐劑體系第14頁(yè)/共22頁(yè)14支撐劑2、油藏中裂縫導(dǎo)流能力裂縫導(dǎo)流能力KWf:裂縫閉合應(yīng)力:PC=ɑ×H-P流裂縫導(dǎo)流能力會(huì)隨支撐劑的腐蝕、破碎、嵌入,壓裂液成膠劑殘?jiān)约爸蝿┏两刀档?第15頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑2、油藏中裂縫導(dǎo)流能力第15頁(yè)/共22頁(yè)15支撐劑3、不同支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力第16頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑3、不同支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力第16頁(yè)/共22頁(yè)16支撐劑4、殘余導(dǎo)流能力的百分比第17頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑4、殘余導(dǎo)流能力的百分比第17頁(yè)/共22頁(yè)17支撐劑5、支撐劑用量選擇的因素-設(shè)計(jì)的裂縫長(zhǎng)度

-需要支撐劑濃度

-預(yù)期的裂縫高度第18頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑5、支撐劑用量選擇的因素第18頁(yè)/共22頁(yè)18支撐劑6、依據(jù)閉合應(yīng)力選擇支撐劑第19頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑6、依據(jù)閉合應(yīng)力選擇支撐劑第19頁(yè)/共22頁(yè)19支撐劑7、選擇支撐劑尺寸①射孔直徑應(yīng)當(dāng)是支撐劑直徑的6倍②動(dòng)態(tài)裂縫寬度應(yīng)當(dāng)是顆粒直徑的3倍③閉合應(yīng)力高時(shí)，采用小粒徑的支撐劑第20頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑7、選擇支撐劑尺寸第20頁(yè)/共22頁(yè)20謝謝！第21頁(yè)/共22頁(yè)謝謝！第21頁(yè)/共22頁(yè)21感謝您的欣賞！第22頁(yè)/共22頁(yè)感謝您的欣賞！第22頁(yè)/共22頁(yè)22大綱壓裂基本概念壓裂液支撐劑第1頁(yè)/共22頁(yè)大綱壓裂基本概念第1頁(yè)/共22頁(yè)23壓裂基本概念1、什么是壓裂？

用地面壓裂車(chē)將壓裂液以大大超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，在井底附近憋起高壓，即在地層中形成裂縫，隨著帶有支撐劑的液體注入縫中，裂縫逐漸向前延伸，在地層中形成了具有足夠長(zhǎng)度，一定寬度和高度的填砂裂縫。第2頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念1、什么是壓裂？第2頁(yè)/共22頁(yè)24壓裂基本概念2、壓裂為什么增產(chǎn)？a、改變地層油流方向

壓裂前壓裂后徑向流單向流流通阻力大，造成產(chǎn)量低地層滲透率：0.1-20毫達(dá)西流通阻力小，產(chǎn)量高支撐劑滲透率：180毫達(dá)西b、溝通油氣儲(chǔ)集層c、解除近井地帶污染第3頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念2、壓裂為什么增產(chǎn)？徑向流單向流流通阻力大，造成25壓裂基本概念3、造縫機(jī)理

壓裂施工過(guò)程中井底壓力隨時(shí)間的變化3個(gè)步驟：①破裂地層②加砂③頂替PF：地層破裂壓力PE：裂縫延伸壓力PS：地層壓力a：致密低滲地層時(shí)出現(xiàn)b：地層微裂縫發(fā)育或高滲地層時(shí)出現(xiàn)壓裂形成的裂縫與地應(yīng)力分布、巖石力學(xué)性質(zhì)、壓裂液的性質(zhì)以及注入方式等有密切關(guān)系。第4頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念3、造縫機(jī)理3個(gè)步驟：①破裂地層②加砂26壓裂基本概念4、地應(yīng)力與裂縫的形態(tài)和方位δz＞δx＞δy垂直縫δz＞δy＞δx垂直縫δx，y＞δz水平縫裂縫的形態(tài)取決于地層地應(yīng)力的大小和方向。壓裂裂縫總是與地層最小主應(yīng)力垂直，與地層最大主應(yīng)力平行。第5頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念4、地應(yīng)力與裂縫的形態(tài)和方位δz＞δx＞δy27壓裂基本概念5、地面泵壓Ppump=Pf-Pm+PFPpump-----

井口施工泵壓Pf-----地層破裂壓力Pm-----井筒液柱壓力PF-----管柱及管線(xiàn)、孔眼的壓裂液摩阻（主要是管柱摩阻）其中Pf=（0.14~0.18）×H垂直裂縫（0.23~0.25）×H水平裂縫Pm=RL×H（RL：壓裂液的比重）PF=50%×P水（P水：管柱水摩阻，查采油技術(shù)手冊(cè)）（一般取區(qū)塊值）第6頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念5、地面泵壓（一般取區(qū)塊值）第6頁(yè)/共22頁(yè)28壓裂基本概念6、地面施工泵壓曲線(xiàn)①如果施工壓力保持恒定，壓裂液性能穩(wěn)定，地面施工泵壓與地下井底壓力的變化是一致的；②加砂會(huì)對(duì)施工泵壓有一定的影響；③油管壓裂時(shí)，套壓反映井底壓力變化。第7頁(yè)/共22頁(yè)壓裂基本概念6、地面施工泵壓曲線(xiàn)①如果施工壓力保持恒定，壓裂29壓裂液1、壓裂液的定義

-壓裂施工中用到的工作液。-壓裂液是由多種添加劑按一定配比形成的非均質(zhì)不穩(wěn)定化學(xué)體系。-按泵注順序和所起的作用不同，壓裂液分為前置液、攜砂液和頂替液。第8頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液1、壓裂液的定義第8頁(yè)/共22頁(yè)30壓裂液2、壓裂液應(yīng)用必備的條件-與地層巖心和流體配伍性良好；-能造出一定寬度、有足夠?qū)Я髂芰Φ牧芽p；-造縫并向張開(kāi)延伸的裂縫輸送支撐劑；-耐溫、耐剪切；-施工完成后能夠破膠，迅速反排；-易于控制、安全；-經(jīng)濟(jì)可行。第9頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液2、壓裂液應(yīng)用必備的條件第9頁(yè)/共22頁(yè)31壓裂液3、壓裂液按化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)）-水基--交聯(lián)凍膠、線(xiàn)性膠；比重為1-油基--稠化柴油、稠化原油；比重為0.75-乳化--水包油、油包水；比重為0.85-泡沫--氮?dú)狻⒍趸?、雙元

；比重為0.3

第10頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液3、壓裂液按化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)）第10頁(yè)/共22頁(yè)32壓裂液4、壓裂液體系①水基壓裂液：交聯(lián)凍膠壓裂液和線(xiàn)性膠壓裂液。交聯(lián)凍膠壓裂液：是目前壓裂液應(yīng)用的主要類(lèi)型，發(fā)展的方向是低成本、低傷害。②油基壓裂液：適用于低壓、偏油潤(rùn)性、強(qiáng)水敏的儲(chǔ)層。③乳化壓裂液：適用于水敏、低壓地層。④泡沫壓裂液：適用于低壓、水敏性?xún)?chǔ)層，特別是氣藏。第11頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液4、壓裂液體系第11頁(yè)/共22頁(yè)33壓裂液5、壓裂添加劑第12頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液5、壓裂添加劑第12頁(yè)/共22頁(yè)34壓裂液6、壓裂液特性第13頁(yè)/共22頁(yè)壓裂液6、壓裂液特性第13頁(yè)/共22頁(yè)35支撐劑1、壓裂支撐劑體系a、支撐劑需要支撐壓開(kāi)的裂縫，以增加流動(dòng)能力b、理想的特性：-高強(qiáng)度-抗腐蝕-低比重-容易獲得，費(fèi)用低廉c、支撐劑類(lèi)型-石英砂：強(qiáng)度中等，密度較低，價(jià)格便宜。-陶粒；強(qiáng)度高，密度高，價(jià)格高。-樹(shù)脂涂層砂或陶粒：可固結(jié)，可控制返砂，價(jià)格高。第14頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑1、壓裂支撐劑體系第14頁(yè)/共22頁(yè)36支撐劑2、油藏中裂縫導(dǎo)流能力裂縫導(dǎo)流能力KWf:裂縫閉合應(yīng)力:PC=ɑ×H-P流裂縫導(dǎo)流能力會(huì)隨支撐劑的腐蝕、破碎、嵌入,壓裂液成膠劑殘?jiān)约爸蝿┏两刀档?第15頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑2、油藏中裂縫導(dǎo)流能力第15頁(yè)/共22頁(yè)37支撐劑3、不同支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力第16頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑3、不同支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力第16頁(yè)/共22頁(yè)38支撐劑4、殘余導(dǎo)流能力的百分比第17頁(yè)/共22頁(yè)支撐劑4、殘余導(dǎo)流能力的百分比第17頁(yè)/共22頁(yè)39支撐劑5、支撐劑用量選擇的因素-設(shè)計(jì)的裂縫長(zhǎng)度