水力壓裂工藝過程仿真課件

水力壓裂工藝過程水力壓裂工藝過程1一、水力壓裂的基本原理三、水力壓裂工藝二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料水力壓裂工藝過程一、水力壓裂的基本原理三、水力壓裂工藝二、水力壓2壓裂是目前提高油井采收率的有效措施之一，廣泛用于油、氣井增產(chǎn)和注水井增注。壓裂已成為改造低滲透油氣藏和開發(fā)深部油氣藏的主要手段。壓裂過程是利用高壓流體(壓裂液等)在井底生產(chǎn)層造成裂縫或擴展原始裂紋，再用支撐劑(砂子或其它固體顆粒)充填，以形成高滲透率區(qū)域。經(jīng)過壓裂處理后的油井，可得到導(dǎo)流能力強、裂縫長的油、氣流通道，最后達(dá)到增產(chǎn)油、氣的效果。實踐證明，進行壓裂后，油、氣井的產(chǎn)量可增加幾倍至幾十倍。壓裂是目前提高油井采收率的有效措施之一，廣泛用于油、氣3一、水力壓裂的基本原理一般來說，在原始狀態(tài)下，油層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，除受到沉積特點的影響外，都是致密的。因而原油從油層向井筒內(nèi)滲流時，也是比較緩慢的。當(dāng)油層沒有形成裂縫或裂縫很小時，原油穿過致密的巖層，順著孔隙或微小裂縫向井筒內(nèi)滲流。原油從遠(yuǎn)處流向井筒時，流通面積較大，而流到井筒附近時，流通面積卻很小由于面積縮小，原油流動所遇到的阻力增大，以致流動時的能量大部分消耗在克服巖層阻力上，到達(dá)井筒后所剩的能量很少，大大降低了自噴能力，甚至不能自噴，使油井產(chǎn)量上不去，影響油田的生產(chǎn)能力。（壓裂原理將用三維動畫配合講述）一、水力壓裂的基本原理一般來說，在原始狀態(tài)下，油層的4一、水力壓裂的基本原理為了減少原油流動阻力，使其加速流向井筒，增加油井產(chǎn)油量，通常在地面采用高壓大排量泵，利用液體傳壓原理，將具有一定粘度的液體，以大于油層所能吸收的能力注入油層。當(dāng)壓力增高到大于油層破裂所需要的壓力時，油層就會被壓開，形成一條或數(shù)條水平的或垂直的裂縫，原有裂縫亦被擴大。一、水力壓裂的基本原理為了減少原油流動阻力，使其加速5一、水力壓裂的基本原理隨著液體的不斷注入，裂縫會不斷地延伸與擴展，直到液體的注入速度與油層所能吸收的速度相等，裂縫的延伸與擴展才會停止。此時，如果地面高壓泵停止泵入液體，由于外來壓力消失，油層裂縫又會重新閉合。為了維持裂縫始終處于張開狀態(tài)，一般在壓裂液中摻人較大直徑的支撐劑，如石英砂、核桃殼等，使之沉淀在裂縫中，支撐已形成的裂縫。這種作業(yè)過程稱做水力壓裂。一、水力壓裂的基本原理隨著液體的不斷注入，裂縫會不斷6一、水力壓裂的基本原理壓裂液攜砂液支撐裂縫動態(tài)裂縫一、水力壓裂的基本原理壓裂液攜砂液支撐裂縫動態(tài)裂縫7一、水力壓裂的基本原理油層經(jīng)水力壓裂后，在油層中形成了一條或幾條滲透率比原來高得多的裂縫通道，大部分原油通過裂縫側(cè)壁進入裂縫內(nèi)，再很快流向井筒。由于裂縫的阻力小，大大減少了原油流動時的能量損耗，使到達(dá)井筒的原油得以保持較高的能量。這就是油井通過水力壓裂后，油井產(chǎn)量增加的簡單原理。一般來說，水力壓裂只對油層滲透率較低的油井，或由于鉆井、修井及完井過程中泥漿等污物浸入井筒附近巖層的孔隙造成局部堵塞，使?jié)B透率降低的油井，才有增產(chǎn)的效果。一、水力壓裂的基本原理油層經(jīng)水力壓裂后，在油層中形成8一、水力壓裂的基本原理油井壓裂后增產(chǎn)幅度的大小，與壓裂形成的裂縫長度(深度)、寬度(高度)及裂縫的滲透率等有關(guān)。裂縫長度及寬度大，滲透率高，油井的增產(chǎn)幅度就大，反之油井的增產(chǎn)幅度就小。為了獲得較長、較寬的裂縫及較高的滲透率，向井筒內(nèi)注入足夠壓力和排量且含砂量較多的液體，則是首要的條件，這樣就對壓裂設(shè)備提出了很高的要求。

一、水力壓裂的基本原理油井壓裂后增產(chǎn)幅度的大小，與9二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料1.施工設(shè)備2.施工管柱3.下井原材料二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料1.施工設(shè)備2.施工管10二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料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二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料壓裂施工時液體的流動過程壓裂液儲111.施工設(shè)備

施工設(shè)備由壓裂車組和地面設(shè)備兩部分組成。（1）壓裂車組：包括壓裂泵車、混砂車、罐車（液罐車、砂罐車、添加劑罐車）、儀表車、水泥車。（2）地面設(shè)備：包括壓裂管匯、蠟球管匯、壓裂井口裝置；1.施工設(shè)備施工設(shè)備由壓裂車組和地面設(shè)備兩部分組成12壓裂車組

混砂車壓裂泵車儀表車管匯車運砂車壓裂車組混砂車13混砂車的作用

一是把支撐劑與壓裂液充分混合,二是為泵車提供充足的液體。最大排量15.9m3/min,最大輸送砂量8165Kg/min,8個泵車接口?；焐败嚮焐败嚨淖饔靡皇前阎蝿┡c壓裂液充分混合,最大排量15.914混砂車的組成“BENZ”33316X4DDC60柴油機

管匯系統(tǒng)液氣控制系統(tǒng)儀表及控制系統(tǒng)

螺旋輸砂器混砂車混砂車的組成“BENZ”33316X4DDC60柴油機管15壓裂泵車的作用

一是泵送液體

二是使液體升壓

目前使用的2000型壓裂車最高施工壓力105MPa,最大單車排量2.33m3/min。在1900r/min轉(zhuǎn)速、45.9MPa條件下，單車排量可達(dá)1.87m3/min。完成一般油層壓裂需要3臺泵車，進行外圍探井壓裂時，根據(jù)需要確定泵車數(shù)量。壓裂泵車壓裂泵車的作用一是泵送液體

二是使液體升壓目前16“BENZ”41408X4DDC12V4000柴油機

ALLISON傳動箱

儀表及控制系統(tǒng)

液氣控制系統(tǒng)3ZB105-1491泵壓裂泵車的組成部分壓裂泵車“BENZ”41408X4DDC12V4000柴油機ALL17儀表車的作用

一是控制泵車和混砂車的運行參數(shù)，二是適時記錄及監(jiān)測分析施工參數(shù)。

儀表車儀表車的作用一是控制泵車和混砂車的運行參數(shù)，二是適時記錄及18儀表車的組成顯示和分析單元壓裂車和混砂車控制單元1、8個壓裂車控制單元2、混砂車數(shù)據(jù)采集單元3、計算機顯示和分析單元4、系統(tǒng)供電系統(tǒng)及空調(diào)儀表車儀表車的組成顯示和分析單元壓裂車和混砂車控制單元1、8個壓裂19管匯車是配合壓裂機組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機分為底盤車、高壓管匯、低壓管匯、備用高壓管匯、隨車吊五個部分。該車車臺本身不配動力系統(tǒng)，隨車液壓吊的液壓油泵的動力是通過取力機構(gòu)從底盤車取力的。管匯車管匯車管匯車是配合壓裂機組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機分為底盤20運砂車運砂量：20000kg(或12m3)，砂斗采用液壓缸升降，可手動或自動。運砂車運砂車運砂量：20000kg(或12m3)，砂斗采用液壓缸升21目前壓裂機組控制方式運砂車混砂車液罐液罐儀器車高壓管匯壓裂車壓裂車壓裂車井口壓裂車組

目前壓裂機組控制方式運砂車混砂車液罐液罐儀器車高壓管22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。目前應(yīng)用的施工管柱有普通滑套式分層壓裂管柱、高砂比管柱、55MPa壓裂管柱、外圍壓裂管柱。2.施工管柱

施工管柱由油管和下井工具(封隔器、噴砂器)組成，其作用：一232.施工管柱

名稱封隔器K344-114噴甲噴乙噴丙長度

905640640640最大外徑114114114114通徑58413753管柱工作壓力MPa管柱工作溫度噴砂器過砂量m3最高砂比

%適用套管內(nèi)徑mm40501445124使用條件普通滑套式管柱工具參數(shù)2.施工管柱名稱封隔器噴甲噴噴丙長度90564024

名稱Y344-114封隔器導(dǎo)壓噴砂器噴咀長度(mm)1161660300最大外徑(φmm)11411295最小通徑(φmm)542525

工具參數(shù)：

外圍深井壓裂管柱：

工作壓力MPa

工作溫度℃噴砂器過砂量m3最高砂比%適用套管內(nèi)徑mm5590

60

65

124使用條件：2.施工管柱

名稱Y344-114導(dǎo)壓噴咀長度(mm)116166030253.下井原材料

包括壓裂液和支撐劑兩部分。壓裂液的主要作用一是造縫,二是攜砂。支撐劑的作用是支撐裂縫,增加裂縫的導(dǎo)流能力。目前常用的支撐劑有石英砂和陶粒。

3.下井原材料包括壓裂液和支撐劑兩部分。壓裂液的主要263.下井原材料

壓裂液支撐劑支撐裂縫動態(tài)裂縫3.下井原材料壓裂液支撐劑支撐裂縫動態(tài)裂縫273.下井原材料壓裂液的選擇（1）壓裂液的選擇（應(yīng)考慮的五個技術(shù)因素）即粘度、液體摩阻損失、濾失、返排及其與儲層巖石和流體的配伍性，另需考慮的兩個因素是費用和來源。

3.下井原材料壓裂液的選擇28壓裂液配比%粘度mpa.s交聯(lián)剪切粘度mpa.s殘渣mg/L適用溫度℃田箐0.5≥33≥100≤145030～60＜3胍膠0.38≥33≥100≤40030～90＜3目前常用的壓裂液有田菁膠和胍膠：田菁膠主要用于老區(qū)基礎(chǔ)井網(wǎng)壓裂井。

胍膠和改性胍膠主要應(yīng)用于老區(qū)二三次加密井和外圍低滲透壓裂井。

3.下井原材料破膠性能(24h)mpa.s壓裂液配比粘度交聯(lián)剪切粘度殘渣適用溫度田箐0.5≥33≥10293.下井原材料支撐劑的選擇

1)根據(jù)油層性質(zhì)和埋藏深度經(jīng)室內(nèi)試驗確定能滿足壓裂增產(chǎn)效果的石英砂粒徑及濃度。一般在低閉合壓力下淺層可選用大顆粒支撐劑；在高閉合壓力下，選用粒徑較小的支撐劑；裂縫面積上高濃度的支撐劑比低濃度的支撐劑有較高的導(dǎo)流能力。2)根據(jù)實際需求量選貨源廣又符合要求的砂產(chǎn)地，做到既經(jīng)濟，又來源充足。3)選擇合適的加砂方式，不同加砂方式要選擇不同的支撐劑。3.下井原材料支撐劑的選擇30三、水力壓裂工藝1.概述

2.壓裂機理

3.工藝介紹

三、水力壓裂工藝1.概述2.壓裂機理3.工藝介紹311.概述

壓裂工藝是針對井層條件，為達(dá)到改造目的而采取的合理施工方法。根據(jù)不同施工井的改造要求，先后研究開發(fā)了普壓、多裂縫、選壓、限流法等十三項壓裂工藝。1.概述壓裂工藝是針對井層條件，為達(dá)到改造目的而采32一是工藝評價

施工評價二是經(jīng)濟評價

工藝評價是為了評估壓裂施工成功與否、檢驗實際施工與設(shè)計的符合程度和工藝的適應(yīng)性,積累經(jīng)驗，指導(dǎo)下步施工。

經(jīng)濟評價是為了評價壓裂效益，既投入與產(chǎn)出的關(guān)系，判斷經(jīng)濟合理性。

1.概述

一是工藝評價施工評價二是經(jīng)濟評價工藝評價是為了評估壓裂施33

（1）地應(yīng)力對裂縫形態(tài)和裂縫方位的影響

人工裂縫的形態(tài)取決于油藏地應(yīng)力的大小和方向。裂縫類型與地層中的垂向應(yīng)力和水平應(yīng)力的相對大小有關(guān)。一般認(rèn)為，人工裂縫垂直于地層最小主應(yīng)力，平行于地層最大主應(yīng)力。2.壓裂機理

（1）地應(yīng)力對裂縫形態(tài)和裂縫方位的影響人工裂縫34理想形態(tài)水平裂縫示意圖

多油層條件下，壓裂形成多條水平縫。

2.壓裂機理

理想形態(tài)水平裂縫示意圖多油層條件下，壓裂形成多條水平縫352.壓裂機理

2.壓裂機理36油層隔層隔層理想形態(tài)垂直縫示意圖

2.壓裂機理

油層隔層隔層理想形態(tài)垂直縫示意圖2.壓裂機理37

第四節(jié)壓裂機理

2.壓裂機理

第四節(jié)壓裂機理2.壓裂機理38（2）水力壓裂增產(chǎn)機理

降低滲流阻力，增加滲流面積是水力壓裂增產(chǎn)的基本原理。

2.壓裂機理

（2）水力壓裂增產(chǎn)機理降低滲流阻力，增加滲流面積是39

3.工藝介紹

普通壓裂工藝限流壓裂工藝多裂縫壓裂工藝選擇性壓裂工藝平衡限流壓裂工藝定位平衡壓裂工藝3.工藝介紹普通壓裂工藝40

3.工藝介紹

小井眼壓裂工藝脫砂壓裂工藝高能氣體復(fù)合壓裂工藝熱化學(xué)壓裂工藝斜直井分層壓裂工藝水平井多段壓裂工藝CO2泡沫壓裂工藝3.工藝介紹小井眼壓裂工藝41

普通壓裂工藝普通壓裂工藝42（1）原理利用不壓井、不放噴井口裝置,將壓裂管

柱及其配套工具下入井內(nèi)預(yù)定位置，實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)。當(dāng)壓完第一層（最下一層）后，通過投球器和井口球閥分別投入不同直徑的鋼球，逐次將滑套憋到噴砂器內(nèi)堵死水眼，然后依次再進行壓裂。當(dāng)最后一層替擠完后，立即活動管柱，并投入堵塞器，從而實現(xiàn)不壓井、不放噴起出油管。普通壓裂工藝（1）原理普通壓裂工藝43

（2）管柱結(jié)構(gòu)由投球器、井口球閥、工作筒和堵塞器、水力壓差式壓裂封隔器、滑套噴砂器組成?；讎娚捌鹘z堵滑套噴砂器滑套噴砂器封隔器油層油層油層普通壓裂工藝（2）管柱結(jié)構(gòu)滑套噴砂器絲堵滑套噴砂器滑套噴砂器封隔器油層44（3）適用地質(zhì)條件地質(zhì)剖面具有一定厚度的泥巖隔層，封隔器可以卡得開,高壓下不發(fā)生層間竄通。井下技術(shù)狀況良好，套管無變形、破裂和穿孔，固井質(zhì)量好。普通壓裂工藝（3）適用地質(zhì)條件普通壓裂工藝45（4）施工程序壓前：測分層產(chǎn)液量、含水率；投堵；全井酸化（視井況而定）；下入壓裂管柱。壓裂：地面循環(huán)，沖管線；地面高壓管線試壓；試擠；壓裂；加砂；替擠；根據(jù)情況決定是否返洗井，或活動管柱，或上提管柱，或投球壓二層、三層。壓后：壓裂完后投堵，探砂面，起出壓裂管柱；下完井管柱。普通壓裂工藝（4）施工程序壓前：測分層產(chǎn)液量、含水率；投堵；全井46（5）工藝優(yōu)點①可實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)，防止油層污染所造成的堵塞有利于提高壓裂增產(chǎn)效果；②可不動管柱一次連續(xù)壓多層，從而大幅度減少作業(yè)量，提高施工效率，降低壓裂施工成本；③可與其它壓裂工藝配

套，能適應(yīng)不同含水期改造挖潛需要；④工藝簡單，成功率高，經(jīng)濟效益顯著。（6）應(yīng)用效果：73年投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，共施工21840口井，平均單井日增油13.0t，當(dāng)年累計增油3056.51×104t。普通壓裂工藝（5）工藝優(yōu)點①可實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)，防止油層污47（1）原理通過嚴(yán)格限制炮眼的數(shù)量和直徑，并以盡可能大的注入排量進行施工，利用壓裂液流經(jīng)孔眼時產(chǎn)生的炮眼摩阻，大幅度提高井底壓力，并迫使壓裂液分流，使破裂壓力接近的地層相繼被壓開，達(dá)到一次加砂能夠同時處理幾個層的目的。如果地面能夠提供足夠大的注入排量,就能一次加砂同時處理更多目的層。

限流壓裂工藝（1）原理限流壓裂工藝48限流壓裂工藝限流壓裂工藝49

（2）適用地質(zhì)條件主要適用于縱向及平面上含水分布情況都較復(fù)雜，且滲透率比較低的多層薄油層的完井改造。

（3）布孔方案編制的原則在限流法完井壓裂設(shè)計中，制定合理的射孔方案是決定工藝效果的核心，根據(jù)限流法工藝特點，結(jié)合油層和井網(wǎng)的實際情況確定射孔方案。限流壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件限流壓裂工藝50夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa（過程二）（過程一）（過程三）（過程四）限流壓裂工藝夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層151

①保證足夠的炮眼摩阻值，在此條件下充分利用設(shè)備能力提高排量，以套管能承受的最高壓力為限,盡可能壓開破裂壓力高的目的層。

②對已見水或平面上容易水竄的層，處理強度應(yīng)嚴(yán)格控制。厚層與薄層劃為一個層段處理時，強度應(yīng)有所區(qū)別。

③當(dāng)目的層在壓裂過程中有可能與其上下部非目的層竄通時，應(yīng)注意將射孔點與隔層的距離放大些。當(dāng)隔層厚度小于規(guī)定的界限時，要特別注意應(yīng)減少孔數(shù),防止竄槽現(xiàn)象的發(fā)生。限流壓裂工藝①保證足夠的炮眼摩阻值，在此條件下充分利用設(shè)備能力提52

④一般選擇層內(nèi)滲透率最好、有出油把握的部位射開，當(dāng)層內(nèi)存在薄的夾層時，可考慮在夾層上下分別布孔。

⑤考慮裂縫破碎帶的影響，當(dāng)處理層段內(nèi)層數(shù)多，其炮眼總數(shù)因受限制而少于待處理層數(shù)的情況下,可在緊相鄰的幾個小層的中間位置布孔。

⑥由于目前射孔技術(shù)水平有限，個別炮眼的堵塞難以避免，因而允許實際的布孔數(shù)量比理論計算的稍多一些，以利于順利完成施工。限流壓裂工藝④一般選擇層內(nèi)滲透率最好、有出油把握的部位射開，當(dāng)層53

⑦一般常用10mm或小于10mm的炮眼直徑進行限流，因小直徑孔眼有利于增加炮眼摩阻，可減少施工設(shè)備。

⑧為提高限流法壓裂施工成功率，各小層的破裂壓力必須相近，即對破裂壓力低的層段要減少布孔數(shù)和孔徑，對于破裂壓力高的層段要做相反的處理。

（4）應(yīng)用效果：84年現(xiàn)場試驗應(yīng)用以來，共施工3131口井,平均單井日產(chǎn)油14.6t,累計產(chǎn)油409×104t

限流壓裂工藝⑦一般常用10mm或小于10mm的炮眼直徑進行限54多裂縫壓裂工藝

（1）原理

在一個壓裂層段內(nèi)，先壓開吸液能力大的層后，在低壓下擠入高強度暫堵劑將先壓開層的炮眼堵住，待泵壓明顯上升后，再起動泵車壓開第二個層，然后再堵第二個層，再壓第三個層，這樣可以在一個層段內(nèi)形成多個裂縫，以提高層段的導(dǎo)流能力。

多裂縫壓裂工藝（1）原理55

多裂縫壓裂工藝多裂縫壓裂工藝56

（2）適用地質(zhì)條件：①夾層厚度小于兩米，層段內(nèi)有較發(fā)育的多層不含水或低含水薄油層；

②壓裂層必須與注水井連通，且見到注水效果；

③必須經(jīng)測試找水資料證實，高含水井中具有低含水或不含水層段。高含水層段內(nèi)或重復(fù)壓裂層段內(nèi)具有不含水或低含水油層。

（3）應(yīng)用效果：采用多裂縫壓裂3284口井，平均單井日增油13.3t，累計增油582.68×104t。

多裂縫壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件：多裂縫壓裂工藝57選擇性壓裂工藝

（1）原理利用油層內(nèi)不同部位或各油層間吸液能力不同的特點，通過投入暫堵劑將滲透率高、吸液能力強、啟動壓力低的高含水部位、層或人工裂縫暫時封堵，迫使壓裂液分流，從而在其它部位或?qū)觾?nèi)壓開新裂縫，達(dá)到選擇性壓裂的目的,暫堵劑是油溶性的，在一定溫度條件下，可變軟溶于原油中，壓后開井即可解堵。常用的暫堵劑有石蠟、高壓聚乙稀、松香和重晶石粉。

選擇性壓裂工藝（1）原理58

選擇性壓裂工藝選擇性壓裂工藝59

(2)適用地質(zhì)條件油層經(jīng)過壓裂后，形成水平裂縫的非均質(zhì)中、低滲透砂巖油層，具體選層條件如下：

①對于層內(nèi)非均質(zhì)差異大，并有一定物性夾層，射開厚度大于４米的含水厚油層，可以暫時封堵高含水部位，壓開低含水或不含水部位，達(dá)到層內(nèi)挖潛的目的；

②對油、水層交錯分布而封隔器又卡不開的油層，可以選擇壓裂低含水或不含水層，達(dá)到調(diào)整層間差異，實現(xiàn)層間挖潛的目的。選擇性壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件選擇性壓裂工藝60

③對重復(fù)壓裂層可以用暫堵劑堵塞原裂縫，而在油層其它部位壓開新的裂縫，達(dá)到多次挖潛增產(chǎn)的目的。壓裂前利用測試管柱對目的層段進行細(xì)分測試，確定水淹厚度，從而計算堵劑用量，這一點非常重要，很大程度上決定了施工效果。選擇性壓裂工藝簡單,施工成功率在95%以上,施工成本低，與普通分層壓裂比較，費用只增加1-2%左右。

(3)應(yīng)用效果：自78年投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，共施工2570口井，平均單井日增油12.2t，當(dāng)年累計增油561.43×104t。

選擇性壓裂工藝③對重復(fù)壓裂層可以用暫堵劑堵塞原裂縫，而在油層其它部61平衡限流壓裂工藝

(1)原理在壓裂層段上部或下部具有厚度小的薄夾層時，為防止壓裂層段與高含水層在高壓下竄通，在壓裂過程中通過對高含水層射孔進行平衡限流，達(dá)到順利壓開油層的目的。首先要確定高含水層與目的層的布孔方案，在施工中恰當(dāng)控制壓裂強度防止壓開高含水層，壓后采用套管補貼或堵劑封堵方法一次封堵射開的多個平衡炮眼。

平衡限流壓裂工藝(1)原理62

平衡限流壓裂工藝平衡限流壓裂工藝63

(2)適用地質(zhì)條件平衡限流適用于水淹層與壓裂目的層的厚度在0.4m至0.3m內(nèi)的低滲透油層的壓裂改造，也適用于層內(nèi)具有巖性或物性夾層的非均質(zhì)水淹厚油層低含水部位的改造挖潛。

(3)應(yīng)用效果：現(xiàn)場應(yīng)用50余口井，施工一次成功率100%，平衡層封堵成功率95%以上。統(tǒng)計40口井，平均單井日產(chǎn)油18.1t。

平衡限流壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件平衡限流壓裂工藝64定位平衡壓裂工藝（1）原理

利用定位壓裂封隔器上的長膠筒和噴砂體來控制壓裂目的層的吸液炮眼數(shù)和位置，達(dá)到裂縫定位和控制目的層吸液量的目的。壓力平衡器相當(dāng)于對準(zhǔn)高含水層的一個噴砂體，它只允許液體通過，而砂子不能通過，可以使高含水層產(chǎn)生一條無支撐劑的裂縫，保證高含水層與壓裂目的層處于同一壓力系統(tǒng)中，薄隔層上下壓力平衡而使其得以保護。

定位平衡壓裂工藝（1）原理65由于高含水層內(nèi)裂縫是無支撐劑支撐的裂縫，壓裂后閉合而失效，而壓裂目的層內(nèi)裂縫是支撐劑支撐的裂縫，壓裂后導(dǎo)流能力很高。因此，定位平衡壓裂技術(shù)既保證了壓裂目的層的處理強度，又達(dá)到了壓力平衡保護薄隔層的目的。壓裂后一般不需要對高含水層進行封堵。

定位平衡壓裂工藝由于高含水層內(nèi)裂縫是無支撐劑支撐的裂縫，壓裂后閉合而失66

定位平衡壓裂工藝定位平衡壓裂工藝67（2）適用地質(zhì)條件可用于常規(guī)射孔中的薄互層的挖潛，也可用在與水淹層相鄰的隔層較薄的多個薄油層挖潛，還可用于具有穩(wěn)定物性隔層的厚油層低含水部位挖潛。

（3）應(yīng)用效果：該工藝在油田應(yīng)用40口井，工藝成功率97%以上，平均單井日增油10t，綜合含水下降8.1個百分點。定位平衡壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件定位平衡壓裂工藝68小井眼壓裂工藝

（1）工藝原理

與常規(guī)壓裂工藝技術(shù)原理基本相同,主要區(qū)別是小井眼的套管直徑較?。?01.6mm和114.3mm),易造成砂卡,下井工具需要在結(jié)構(gòu)和功能上相適應(yīng)?？膳c限流法壓裂、投球法壓裂、選擇性壓裂及常規(guī)上提等方法相結(jié)合應(yīng)用。

小井眼壓裂工藝（1）工藝原理69小井眼壓裂工藝小井眼壓裂工藝70

（2）應(yīng)用效果：共完成施工38口井,工藝成功率達(dá)100%。平均單井日增油4.0噸。

小井眼壓裂工藝（2）應(yīng)用效果：共完成施工38口井,工藝成功率達(dá)10071脫砂壓裂工藝

(1)原理脫砂壓裂是利用壓裂液的濾失特性,在壓裂過程中,當(dāng)裂縫擴展到預(yù)定的長度時,在裂縫端部人為地造成砂堵,從而阻止裂縫進一步擴展。裂縫端部形成砂堵以后，以大于裂縫向地層中濾失量的排量，繼續(xù)按設(shè)計的加砂方案向裂縫中注入混砂液。隨著注入時間的增加，注入壓力和裂縫寬度會逐漸增加，裂縫中的支撐劑濃度也越來越高，當(dāng)?shù)孛姹脡哼_(dá)到預(yù)定的壓力時停止施工，就可以獲得較高的裂縫導(dǎo)流能力，這樣既控制了裂縫半徑,又實現(xiàn)了較高的裂縫導(dǎo)流能力。

脫砂壓裂工藝(1)原理72

脫砂壓裂工藝脫砂壓裂工藝73

(2)適用地質(zhì)條件①脫砂壓裂工藝適用于需要提供較高裂縫導(dǎo)流能力的中、高滲透率地層和軟地層；

②對于注采井距較小的加密開發(fā)油藏，可以采用脫砂壓裂工藝，合理地控制裂縫長度，實現(xiàn)短寬縫壓裂；

③在壓裂液性質(zhì)一定時，目的層應(yīng)具有一定厚度和滲透率，以滿足實現(xiàn)預(yù)定裂縫長度的濾失要求。

脫砂壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件脫砂壓裂工藝74

④脫砂壓裂的最終施工壓力較常規(guī)壓裂要高,要求目的層的上下隔層要具有一定的厚度和較好的固井質(zhì)量；

⑤脫砂壓裂在控制不利的情況下，易造成砂堵，因此應(yīng)有與脫砂壓裂工藝相配套的壓裂工具和管柱，以便能順利施工或及時處理施工中發(fā)生的異常情況；從脫砂壓裂的工藝原理和工藝過程可以看出，要通過脫砂壓裂在地層中實現(xiàn)預(yù)定的裂縫參數(shù)，在設(shè)計時必須在綜合考慮地層和壓裂液性能的條件下，

脫砂壓裂工藝④脫砂壓裂的最終施工壓力較常規(guī)壓裂要高,要求目的層的75研究解決好三個關(guān)鍵問題：一是確定使裂縫半徑延伸到預(yù)定長度時，能夠在縫端產(chǎn)生脫砂的前置液用量和第一批混砂液的濃度；二是模擬計算縫端脫砂后，縫內(nèi)壓力隨注入排量和混砂液量的上升規(guī)律；三是根據(jù)壓力上升到最大允許值時可以注入的混砂液量，制定出能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定裂縫導(dǎo)流能力的加砂方案。

脫砂壓裂工藝研究解決好三個關(guān)鍵問題：一是確定使裂縫半徑延伸到預(yù)76(3)應(yīng)用效果：共施工25口井，實現(xiàn)脫砂21口井，工藝成功率為84%。實現(xiàn)脫砂壓裂的21口井中,有13口井為水驅(qū)采油井，計產(chǎn)10口井，日增油12.9t；8口聚合物采出井，日增油27.8t。

脫砂壓裂工藝(3)應(yīng)用效果：共施工25口井，實現(xiàn)脫砂21口井，工藝77高能氣體復(fù)合壓裂工藝

(1)原理高能氣體復(fù)合壓裂是一項把高能氣體壓裂和水力壓裂結(jié)合起來壓裂技術(shù)。高能氣體壓裂是利用特定的火藥或火箭推進劑在目的油層井段進行燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，以脈沖加載方式?jīng)_擊油層，使井筒周圍的巖層產(chǎn)生多方位徑向裂縫，并溝通天然裂縫。高能氣體壓裂后,利用水力壓裂使其微小裂縫擴張，進行填砂支撐，從而使近井地帶導(dǎo)流能力增強，增加生產(chǎn)層的出液強度，提高油井產(chǎn)量。

高能氣體復(fù)合壓裂工藝(1)原理78

高能氣體復(fù)合壓裂工藝高能氣體復(fù)合壓裂工藝79

高能氣體復(fù)合壓裂工藝高能氣體復(fù)合壓裂工藝80(2)適用地質(zhì)條件①處理層的上下夾層厚度不小于3m，以保證不致于因爆炸對固井質(zhì)量的影響造成層間竄流；

②復(fù)合改造層應(yīng)有較好的有效厚度和連通厚度。

(3)應(yīng)用效果：現(xiàn)場施工油井174口(其中老區(qū)101口，外圍73口）,老區(qū)壓后平均單井日增油13.7t；外圍壓后平均單井日增油6.6t。施工注水井17口(老區(qū)14口，外圍3口），老區(qū)壓后平均單井日增注110.0m3。

高能氣體復(fù)合壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件高能氣體復(fù)合壓裂工藝81

(1)工藝原理用化學(xué)藥劑作為前置液，利用化學(xué)藥劑反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和熱量使近井地帶堵塞微粒和孔隙張力的重新分布，并改變壓裂目的層內(nèi)流體的流變性，降低原油粘度，另外，化學(xué)藥劑反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和熱量還有利于壓裂液返排。熱化學(xué)壓裂工藝

(1)工藝原理熱化學(xué)壓裂工藝82(2)適用地質(zhì)條件可用于含蠟高、地層溫度低、原油稠的油層改造。

(3)應(yīng)用效果：現(xiàn)場應(yīng)用16口井，平均單井日產(chǎn)油5.2t，比同區(qū)塊常規(guī)壓裂投產(chǎn)井產(chǎn)油強度提高1.3t/d.m,返排率提高6-15個百分點。

熱化學(xué)壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件熱化學(xué)壓裂工藝83斜直井分層壓裂工藝

(1)原理

斜直井壓裂原理與普通壓裂基本相同。但由于井眼軸線偏離垂線，一是使膠筒密封性變差，二是傾斜狀態(tài)下卡段內(nèi)的油套環(huán)空存砂嚴(yán)重，容易造成砂堵或砂卡管柱，因此,斜直井對工具性能和壓裂技術(shù)有較高的要求。斜直井分層壓裂工藝(1)原理84斜直井壓裂管柱主要由以下部件組成：油管、安全接頭、水力錨、返洗井封隔器、導(dǎo)壓噴砂封隔器。安全接頭套管死堵導(dǎo)壓噴砂封隔器反洗井封隔器油管水力錨壓裂油層待壓油層

斜直井分層壓裂工藝斜直井壓裂管柱主要由以下部件組成：油管、安全接頭、水力錨、返85水平井多段壓裂工藝是通過在水平井的水平段進行射孔、壓裂，形成高波及效率的與井筒垂直（或平行）的水力壓裂裂縫的工藝技術(shù)。

油層

水平井多段壓裂工藝是通過在水平井的水平段進行射孔、壓86

(1)原理：

利用原井套管做壓裂管柱，在水平段內(nèi)低密度分段射孔，依據(jù)限流法壓裂原理，以較大排量注入，由于炮眼摩阻，井底壓力升高，迫使壓裂液分流，達(dá)到一次施工壓開多條裂縫的目的。

水平井多段壓裂工藝(1)原理：水平井多段壓裂工藝87

水平井多段壓裂工藝水平井多段壓裂工藝88

(2)應(yīng)用效果：在外圍油田實施水平井壓裂4口井，平均單井日產(chǎn)油14.8t。(茂平1井壓后日產(chǎn)油37.9t)。

水平井多段壓裂工藝(2)應(yīng)用效果：在外圍油田實施水平井壓裂4口井，平均89CO2泡沫壓裂工藝

(1)原理：它是以液態(tài)CO2或CO2與其它壓裂液混合，加入相應(yīng)添加劑，來代替壓裂施工中所使用的常規(guī)水基壓裂液的壓裂施工工藝技術(shù)。

CO2壓裂液主要成分是液態(tài)CO2、原膠液和若干種化學(xué)添加劑。在壓裂施工注入過程中，隨深度的增加，溫度逐漸升高，達(dá)到一定溫度后，CO2開始汽化，形成原膠為外相，CO2為內(nèi)相的兩相泡沫液。由于泡沫液具有氣泡稠密的密封結(jié)構(gòu)，氣泡間的相互作用而影響其流動性，從而使泡沫具有“粘度”，因而具有良好的攜砂性能，在壓裂施工中起到與常規(guī)水基壓裂液相同的作用。

CO2泡沫壓裂工藝(1)原理：它是以液態(tài)CO2或CO90

CO2泡沫壓裂工藝CO2泡沫壓裂工藝91

(2)適用地質(zhì)條件由于液態(tài)CO2在地層中既能溶于油,也能溶于水，所以可改善原油物性，降低油水界面張力。CO2泡沫可在裂縫壁面形成阻擋層，可大大減少濾失及對地層的傷害。另外，泡沫壓裂液呈弱酸性，可有效防止粘土膨脹，還對地層起到一定的解堵作用。

CO2泡沫壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件CO2泡沫壓裂工藝92因此,泡沫壓裂液比水基壓裂液更適用于對深層氣井、低滲低壓油井、水敏性地層和稠油井的壓裂改造。(3)應(yīng)用效果：5口油井壓后平均單井日增液6.5m3，日增油5.5t,平均動液面升高244m,與同地區(qū)壓裂計產(chǎn)的15口井平均單井日增油3.9t相比，平均單井多增油1.6t/d。

CO2泡沫壓裂工藝因此,泡沫壓裂液比水基壓裂液更適用于對深層氣井、低滲低壓油井93

(4)CO2設(shè)備

由于CO2壓裂液與普通水基壓裂液在性能上有許多差異，所以施工設(shè)備也不同于一般壓裂設(shè)備，2000年分公司引進了一套CO2壓裂設(shè)備，包括2臺泵車，8臺罐車。已投入現(xiàn)場應(yīng)用。

CO2泡沫壓裂工藝(4)CO2設(shè)備CO2泡沫壓裂工藝94匯報結(jié)束，謝謝大家！匯報結(jié)束，95水力壓裂工藝過程水力壓裂工藝過程96一、水力壓裂的基本原理三、水力壓裂工藝二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料水力壓裂工藝過程一、水力壓裂的基本原理三、水力壓裂工藝二、水力壓97壓裂是目前提高油井采收率的有效措施之一，廣泛用于油、氣井增產(chǎn)和注水井增注。壓裂已成為改造低滲透油氣藏和開發(fā)深部油氣藏的主要手段。壓裂過程是利用高壓流體(壓裂液等)在井底生產(chǎn)層造成裂縫或擴展原始裂紋，再用支撐劑(砂子或其它固體顆粒)充填，以形成高滲透率區(qū)域。經(jīng)過壓裂處理后的油井，可得到導(dǎo)流能力強、裂縫長的油、氣流通道，最后達(dá)到增產(chǎn)油、氣的效果。實踐證明，進行壓裂后，油、氣井的產(chǎn)量可增加幾倍至幾十倍。壓裂是目前提高油井采收率的有效措施之一，廣泛用于油、氣98一、水力壓裂的基本原理一般來說，在原始狀態(tài)下，油層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，除受到沉積特點的影響外，都是致密的。因而原油從油層向井筒內(nèi)滲流時，也是比較緩慢的。當(dāng)油層沒有形成裂縫或裂縫很小時，原油穿過致密的巖層，順著孔隙或微小裂縫向井筒內(nèi)滲流。原油從遠(yuǎn)處流向井筒時，流通面積較大，而流到井筒附近時，流通面積卻很小由于面積縮小，原油流動所遇到的阻力增大，以致流動時的能量大部分消耗在克服巖層阻力上，到達(dá)井筒后所剩的能量很少，大大降低了自噴能力，甚至不能自噴，使油井產(chǎn)量上不去，影響油田的生產(chǎn)能力。（壓裂原理將用三維動畫配合講述）一、水力壓裂的基本原理一般來說，在原始狀態(tài)下，油層的99一、水力壓裂的基本原理為了減少原油流動阻力，使其加速流向井筒，增加油井產(chǎn)油量，通常在地面采用高壓大排量泵，利用液體傳壓原理，將具有一定粘度的液體，以大于油層所能吸收的能力注入油層。當(dāng)壓力增高到大于油層破裂所需要的壓力時，油層就會被壓開，形成一條或數(shù)條水平的或垂直的裂縫，原有裂縫亦被擴大。一、水力壓裂的基本原理為了減少原油流動阻力，使其加速100一、水力壓裂的基本原理隨著液體的不斷注入，裂縫會不斷地延伸與擴展，直到液體的注入速度與油層所能吸收的速度相等，裂縫的延伸與擴展才會停止。此時，如果地面高壓泵停止泵入液體，由于外來壓力消失，油層裂縫又會重新閉合。為了維持裂縫始終處于張開狀態(tài)，一般在壓裂液中摻人較大直徑的支撐劑，如石英砂、核桃殼等，使之沉淀在裂縫中，支撐已形成的裂縫。這種作業(yè)過程稱做水力壓裂。一、水力壓裂的基本原理隨著液體的不斷注入，裂縫會不斷101一、水力壓裂的基本原理壓裂液攜砂液支撐裂縫動態(tài)裂縫一、水力壓裂的基本原理壓裂液攜砂液支撐裂縫動態(tài)裂縫102一、水力壓裂的基本原理油層經(jīng)水力壓裂后，在油層中形成了一條或幾條滲透率比原來高得多的裂縫通道，大部分原油通過裂縫側(cè)壁進入裂縫內(nèi)，再很快流向井筒。由于裂縫的阻力小，大大減少了原油流動時的能量損耗，使到達(dá)井筒的原油得以保持較高的能量。這就是油井通過水力壓裂后，油井產(chǎn)量增加的簡單原理。一般來說，水力壓裂只對油層滲透率較低的油井，或由于鉆井、修井及完井過程中泥漿等污物浸入井筒附近巖層的孔隙造成局部堵塞，使?jié)B透率降低的油井，才有增產(chǎn)的效果。一、水力壓裂的基本原理油層經(jīng)水力壓裂后，在油層中形成103一、水力壓裂的基本原理油井壓裂后增產(chǎn)幅度的大小，與壓裂形成的裂縫長度(深度)、寬度(高度)及裂縫的滲透率等有關(guān)。裂縫長度及寬度大，滲透率高，油井的增產(chǎn)幅度就大，反之油井的增產(chǎn)幅度就小。為了獲得較長、較寬的裂縫及較高的滲透率，向井筒內(nèi)注入足夠壓力和排量且含砂量較多的液體，則是首要的條件，這樣就對壓裂設(shè)備提出了很高的要求。

一、水力壓裂的基本原理油井壓裂后增產(chǎn)幅度的大小，與104二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料1.施工設(shè)備2.施工管柱3.下井原材料二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料1.施工設(shè)備2.施工管105二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料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二、水力壓裂的主要設(shè)備及材料壓裂施工時液體的流動過程壓裂液儲1061.施工設(shè)備

施工設(shè)備由壓裂車組和地面設(shè)備兩部分組成。（1）壓裂車組：包括壓裂泵車、混砂車、罐車（液罐車、砂罐車、添加劑罐車）、儀表車、水泥車。（2）地面設(shè)備：包括壓裂管匯、蠟球管匯、壓裂井口裝置；1.施工設(shè)備施工設(shè)備由壓裂車組和地面設(shè)備兩部分組成107壓裂車組

混砂車壓裂泵車儀表車管匯車運砂車壓裂車組混砂車108混砂車的作用

一是把支撐劑與壓裂液充分混合,二是為泵車提供充足的液體。最大排量15.9m3/min,最大輸送砂量8165Kg/min,8個泵車接口?；焐败嚮焐败嚨淖饔靡皇前阎蝿┡c壓裂液充分混合,最大排量15.9109混砂車的組成“BENZ”33316X4DDC60柴油機

管匯系統(tǒng)液氣控制系統(tǒng)儀表及控制系統(tǒng)

螺旋輸砂器混砂車混砂車的組成“BENZ”33316X4DDC60柴油機管110壓裂泵車的作用

一是泵送液體

二是使液體升壓

目前使用的2000型壓裂車最高施工壓力105MPa,最大單車排量2.33m3/min。在1900r/min轉(zhuǎn)速、45.9MPa條件下，單車排量可達(dá)1.87m3/min。完成一般油層壓裂需要3臺泵車，進行外圍探井壓裂時，根據(jù)需要確定泵車數(shù)量。壓裂泵車壓裂泵車的作用一是泵送液體

二是使液體升壓目前111“BENZ”41408X4DDC12V4000柴油機

ALLISON傳動箱

儀表及控制系統(tǒng)

液氣控制系統(tǒng)3ZB105-1491泵壓裂泵車的組成部分壓裂泵車“BENZ”41408X4DDC12V4000柴油機ALL112儀表車的作用

一是控制泵車和混砂車的運行參數(shù)，二是適時記錄及監(jiān)測分析施工參數(shù)。

儀表車儀表車的作用一是控制泵車和混砂車的運行參數(shù)，二是適時記錄及113儀表車的組成顯示和分析單元壓裂車和混砂車控制單元1、8個壓裂車控制單元2、混砂車數(shù)據(jù)采集單元3、計算機顯示和分析單元4、系統(tǒng)供電系統(tǒng)及空調(diào)儀表車儀表車的組成顯示和分析單元壓裂車和混砂車控制單元1、8個壓裂114管匯車是配合壓裂機組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機分為底盤車、高壓管匯、低壓管匯、備用高壓管匯、隨車吊五個部分。該車車臺本身不配動力系統(tǒng)，隨車液壓吊的液壓油泵的動力是通過取力機構(gòu)從底盤車取力的。管匯車管匯車管匯車是配合壓裂機組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機分為底盤115運砂車運砂量：20000kg(或12m3)，砂斗采用液壓缸升降，可手動或自動。運砂車運砂車運砂量：20000kg(或12m3)，砂斗采用液壓缸升116目前壓裂機組控制方式運砂車混砂車液罐液罐儀器車高壓管匯壓裂車壓裂車壓裂車井口壓裂車組

目前壓裂機組控制方式運砂車混砂車液罐液罐儀器車高壓管117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。目前應(yīng)用的施工管柱有普通滑套式分層壓裂管柱、高砂比管柱、55MPa壓裂管柱、外圍壓裂管柱。2.施工管柱

施工管柱由油管和下井工具(封隔器、噴砂器)組成，其作用：一1182.施工管柱

名稱封隔器K344-114噴甲噴乙噴丙長度

905640640640最大外徑114114114114通徑58413753管柱工作壓力MPa管柱工作溫度噴砂器過砂量m3最高砂比

%適用套管內(nèi)徑mm40501445124使用條件普通滑套式管柱工具參數(shù)2.施工管柱名稱封隔器噴甲噴噴丙長度905640119

名稱Y344-114封隔器導(dǎo)壓噴砂器噴咀長度(mm)1161660300最大外徑(φmm)11411295最小通徑(φmm)542525

工具參數(shù)：

外圍深井壓裂管柱：

工作壓力MPa

工作溫度℃噴砂器過砂量m3最高砂比%適用套管內(nèi)徑mm5590

60

65

124使用條件：2.施工管柱

名稱Y344-114導(dǎo)壓噴咀長度(mm)1161660301203.下井原材料

包括壓裂液和支撐劑兩部分。壓裂液的主要作用一是造縫,二是攜砂。支撐劑的作用是支撐裂縫,增加裂縫的導(dǎo)流能力。目前常用的支撐劑有石英砂和陶粒。

3.下井原材料包括壓裂液和支撐劑兩部分。壓裂液的主要1213.下井原材料

壓裂液支撐劑支撐裂縫動態(tài)裂縫3.下井原材料壓裂液支撐劑支撐裂縫動態(tài)裂縫1223.下井原材料壓裂液的選擇（1）壓裂液的選擇（應(yīng)考慮的五個技術(shù)因素）即粘度、液體摩阻損失、濾失、返排及其與儲層巖石和流體的配伍性，另需考慮的兩個因素是費用和來源。

3.下井原材料壓裂液的選擇123壓裂液配比%粘度mpa.s交聯(lián)剪切粘度mpa.s殘渣mg/L適用溫度℃田箐0.5≥33≥100≤145030～60＜3胍膠0.38≥33≥100≤40030～90＜3目前常用的壓裂液有田菁膠和胍膠：田菁膠主要用于老區(qū)基礎(chǔ)井網(wǎng)壓裂井。

胍膠和改性胍膠主要應(yīng)用于老區(qū)二三次加密井和外圍低滲透壓裂井。

3.下井原材料破膠性能(24h)mpa.s壓裂液配比粘度交聯(lián)剪切粘度殘渣適用溫度田箐0.5≥33≥101243.下井原材料支撐劑的選擇

1)根據(jù)油層性質(zhì)和埋藏深度經(jīng)室內(nèi)試驗確定能滿足壓裂增產(chǎn)效果的石英砂粒徑及濃度。一般在低閉合壓力下淺層可選用大顆粒支撐劑；在高閉合壓力下，選用粒徑較小的支撐劑；裂縫面積上高濃度的支撐劑比低濃度的支撐劑有較高的導(dǎo)流能力。2)根據(jù)實際需求量選貨源廣又符合要求的砂產(chǎn)地，做到既經(jīng)濟，又來源充足。3)選擇合適的加砂方式，不同加砂方式要選擇不同的支撐劑。3.下井原材料支撐劑的選擇125三、水力壓裂工藝1.概述

2.壓裂機理

3.工藝介紹

三、水力壓裂工藝1.概述2.壓裂機理3.工藝介紹1261.概述

壓裂工藝是針對井層條件，為達(dá)到改造目的而采取的合理施工方法。根據(jù)不同施工井的改造要求，先后研究開發(fā)了普壓、多裂縫、選壓、限流法等十三項壓裂工藝。1.概述壓裂工藝是針對井層條件，為達(dá)到改造目的而采127一是工藝評價

施工評價二是經(jīng)濟評價

工藝評價是為了評估壓裂施工成功與否、檢驗實際施工與設(shè)計的符合程度和工藝的適應(yīng)性,積累經(jīng)驗，指導(dǎo)下步施工。

經(jīng)濟評價是為了評價壓裂效益，既投入與產(chǎn)出的關(guān)系，判斷經(jīng)濟合理性。

1.概述

一是工藝評價施工評價二是經(jīng)濟評價工藝評價是為了評估壓裂施128

（1）地應(yīng)力對裂縫形態(tài)和裂縫方位的影響

人工裂縫的形態(tài)取決于油藏地應(yīng)力的大小和方向。裂縫類型與地層中的垂向應(yīng)力和水平應(yīng)力的相對大小有關(guān)。一般認(rèn)為，人工裂縫垂直于地層最小主應(yīng)力，平行于地層最大主應(yīng)力。2.壓裂機理

（1）地應(yīng)力對裂縫形態(tài)和裂縫方位的影響人工裂縫129理想形態(tài)水平裂縫示意圖

多油層條件下，壓裂形成多條水平縫。

2.壓裂機理

理想形態(tài)水平裂縫示意圖多油層條件下，壓裂形成多條水平縫1302.壓裂機理

2.壓裂機理131油層隔層隔層理想形態(tài)垂直縫示意圖

2.壓裂機理

油層隔層隔層理想形態(tài)垂直縫示意圖2.壓裂機理132

第四節(jié)壓裂機理

2.壓裂機理

第四節(jié)壓裂機理2.壓裂機理133（2）水力壓裂增產(chǎn)機理

降低滲流阻力，增加滲流面積是水力壓裂增產(chǎn)的基本原理。

2.壓裂機理

（2）水力壓裂增產(chǎn)機理降低滲流阻力，增加滲流面積是134

3.工藝介紹

普通壓裂工藝限流壓裂工藝多裂縫壓裂工藝選擇性壓裂工藝平衡限流壓裂工藝定位平衡壓裂工藝3.工藝介紹普通壓裂工藝135

3.工藝介紹

小井眼壓裂工藝脫砂壓裂工藝高能氣體復(fù)合壓裂工藝熱化學(xué)壓裂工藝斜直井分層壓裂工藝水平井多段壓裂工藝CO2泡沫壓裂工藝3.工藝介紹小井眼壓裂工藝136

普通壓裂工藝普通壓裂工藝137（1）原理利用不壓井、不放噴井口裝置,將壓裂管

柱及其配套工具下入井內(nèi)預(yù)定位置，實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)。當(dāng)壓完第一層（最下一層）后，通過投球器和井口球閥分別投入不同直徑的鋼球，逐次將滑套憋到噴砂器內(nèi)堵死水眼，然后依次再進行壓裂。當(dāng)最后一層替擠完后，立即活動管柱，并投入堵塞器，從而實現(xiàn)不壓井、不放噴起出油管。普通壓裂工藝（1）原理普通壓裂工藝138

（2）管柱結(jié)構(gòu)由投球器、井口球閥、工作筒和堵塞器、水力壓差式壓裂封隔器、滑套噴砂器組成?；讎娚捌鹘z堵滑套噴砂器滑套噴砂器封隔器油層油層油層普通壓裂工藝（2）管柱結(jié)構(gòu)滑套噴砂器絲堵滑套噴砂器滑套噴砂器封隔器油層139（3）適用地質(zhì)條件地質(zhì)剖面具有一定厚度的泥巖隔層，封隔器可以卡得開,高壓下不發(fā)生層間竄通。井下技術(shù)狀況良好，套管無變形、破裂和穿孔，固井質(zhì)量好。普通壓裂工藝（3）適用地質(zhì)條件普通壓裂工藝140（4）施工程序壓前：測分層產(chǎn)液量、含水率；投堵；全井酸化（視井況而定）；下入壓裂管柱。壓裂：地面循環(huán)，沖管線；地面高壓管線試壓；試擠；壓裂；加砂；替擠；根據(jù)情況決定是否返洗井，或活動管柱，或上提管柱，或投球壓二層、三層。壓后：壓裂完后投堵，探砂面，起出壓裂管柱；下完井管柱。普通壓裂工藝（4）施工程序壓前：測分層產(chǎn)液量、含水率；投堵；全井141（5）工藝優(yōu)點①可實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)，防止油層污染所造成的堵塞有利于提高壓裂增產(chǎn)效果；②可不動管柱一次連續(xù)壓多層，從而大幅度減少作業(yè)量，提高施工效率，降低壓裂施工成本；③可與其它壓裂工藝配

套，能適應(yīng)不同含水期改造挖潛需要；④工藝簡單，成功率高，經(jīng)濟效益顯著。（6）應(yīng)用效果：73年投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，共施工21840口井，平均單井日增油13.0t，當(dāng)年累計增油3056.51×104t。普通壓裂工藝（5）工藝優(yōu)點①可實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)，防止油層污142（1）原理通過嚴(yán)格限制炮眼的數(shù)量和直徑，并以盡可能大的注入排量進行施工，利用壓裂液流經(jīng)孔眼時產(chǎn)生的炮眼摩阻，大幅度提高井底壓力，并迫使壓裂液分流，使破裂壓力接近的地層相繼被壓開，達(dá)到一次加砂能夠同時處理幾個層的目的。如果地面能夠提供足夠大的注入排量,就能一次加砂同時處理更多目的層。

限流壓裂工藝（1）原理限流壓裂工藝143限流壓裂工藝限流壓裂工藝144

（2）適用地質(zhì)條件主要適用于縱向及平面上含水分布情況都較復(fù)雜，且滲透率比較低的多層薄油層的完井改造。

（3）布孔方案編制的原則在限流法完井壓裂設(shè)計中，制定合理的射孔方案是決定工藝效果的核心，根據(jù)限流法工藝特點，結(jié)合油層和井網(wǎng)的實際情況確定射孔方案。限流壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件限流壓裂工藝145夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa（過程二）（過程一）（過程三）（過程四）限流壓裂工藝夾層夾層19.5MPa17.5MPa18.5MPa夾層夾層1146

①保證足夠的炮眼摩阻值，在此條件下充分利用設(shè)備能力提高排量，以套管能承受的最高壓力為限,盡可能壓開破裂壓力高的目的層。

②對已見水或平面上容易水竄的層，處理強度應(yīng)嚴(yán)格控制。厚層與薄層劃為一個層段處理時，強度應(yīng)有所區(qū)別。

③當(dāng)目的層在壓裂過程中有可能與其上下部非目的層竄通時，應(yīng)注意將射孔點與隔層的距離放大些。當(dāng)隔層厚度小于規(guī)定的界限時，要特別注意應(yīng)減少孔數(shù),防止竄槽現(xiàn)象的發(fā)生。限流壓裂工藝①保證足夠的炮眼摩阻值，在此條件下充分利用設(shè)備能力提147

④一般選擇層內(nèi)滲透率最好、有出油把握的部位射開，當(dāng)層內(nèi)存在薄的夾層時，可考慮在夾層上下分別布孔。

⑤考慮裂縫破碎帶的影響，當(dāng)處理層段內(nèi)層數(shù)多，其炮眼總數(shù)因受限制而少于待處理層數(shù)的情況下,可在緊相鄰的幾個小層的中間位置布孔。

⑥由于目前射孔技術(shù)水平有限，個別炮眼的堵塞難以避免，因而允許實際的布孔數(shù)量比理論計算的稍多一些，以利于順利完成施工。限流壓裂工藝④一般選擇層內(nèi)滲透率最好、有出油把握的部位射開，當(dāng)層148

⑦一般常用10mm或小于10mm的炮眼直徑進行限流，因小直徑孔眼有利于增加炮眼摩阻，可減少施工設(shè)備。

⑧為提高限流法壓裂施工成功率，各小層的破裂壓力必須相近，即對破裂壓力低的層段要減少布孔數(shù)和孔徑，對于破裂壓力高的層段要做相反的處理。

（4）應(yīng)用效果：84年現(xiàn)場試驗應(yīng)用以來，共施工3131口井,平均單井日產(chǎn)油14.6t,累計產(chǎn)油409×104t

限流壓裂工藝⑦一般常用10mm或小于10mm的炮眼直徑進行限149多裂縫壓裂工藝

（1）原理

在一個壓裂層段內(nèi)，先壓開吸液能力大的層后，在低壓下擠入高強度暫堵劑將先壓開層的炮眼堵住，待泵壓明顯上升后，再起動泵車壓開第二個層，然后再堵第二個層，再壓第三個層，這樣可以在一個層段內(nèi)形成多個裂縫，以提高層段的導(dǎo)流能力。

多裂縫壓裂工藝（1）原理150

多裂縫壓裂工藝多裂縫壓裂工藝151

（2）適用地質(zhì)條件：①夾層厚度小于兩米，層段內(nèi)有較發(fā)育的多層不含水或低含水薄油層；

②壓裂層必須與注水井連通，且見到注水效果；

③必須經(jīng)測試找水資料證實，高含水井中具有低含水或不含水層段。高含水層段內(nèi)或重復(fù)壓裂層段內(nèi)具有不含水或低含水油層。

（3）應(yīng)用效果：采用多裂縫壓裂3284口井，平均單井日增油13.3t，累計增油582.68×104t。

多裂縫壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件：多裂縫壓裂工藝152選擇性壓裂工藝

（1）原理利用油層內(nèi)不同部位或各油層間吸液能力不同的特點，通過投入暫堵劑將滲透率高、吸液能力強、啟動壓力低的高含水部位、層或人工裂縫暫時封堵，迫使壓裂液分流，從而在其它部位或?qū)觾?nèi)壓開新裂縫，達(dá)到選擇性壓裂的目的,暫堵劑是油溶性的，在一定溫度條件下，可變軟溶于原油中，壓后開井即可解堵。常用的暫堵劑有石蠟、高壓聚乙稀、松香和重晶石粉。

選擇性壓裂工藝（1）原理153

選擇性壓裂工藝選擇性壓裂工藝154

(2)適用地質(zhì)條件油層經(jīng)過壓裂后，形成水平裂縫的非均質(zhì)中、低滲透砂巖油層，具體選層條件如下：

①對于層內(nèi)非均質(zhì)差異大，并有一定物性夾層，射開厚度大于４米的含水厚油層，可以暫時封堵高含水部位，壓開低含水或不含水部位，達(dá)到層內(nèi)挖潛的目的；

②對油、水層交錯分布而封隔器又卡不開的油層，可以選擇壓裂低含水或不含水層，達(dá)到調(diào)整層間差異，實現(xiàn)層間挖潛的目的。選擇性壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件選擇性壓裂工藝155

③對重復(fù)壓裂層可以用暫堵劑堵塞原裂縫，而在油層其它部位壓開新的裂縫，達(dá)到多次挖潛增產(chǎn)的目的。壓裂前利用測試管柱對目的層段進行細(xì)分測試，確定水淹厚度，從而計算堵劑用量，這一點非常重要，很大程度上決定了施工效果。選擇性壓裂工藝簡單,施工成功率在95%以上,施工成本低，與普通分層壓裂比較，費用只增加1-2%左右。

(3)應(yīng)用效果：自78年投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，共施工2570口井，平均單井日增油12.2t，當(dāng)年累計增油561.43×104t。

選擇性壓裂工藝③對重復(fù)壓裂層可以用暫堵劑堵塞原裂縫，而在油層其它部156平衡限流壓裂工藝

(1)原理在壓裂層段上部或下部具有厚度小的薄夾層時，為防止壓裂層段與高含水層在高壓下竄通，在壓裂過程中通過對高含水層射孔進行平衡限流，達(dá)到順利壓開油層的目的。首先要確定高含水層與目的層的布孔方案，在施工中恰當(dāng)控制壓裂強度防止壓開高含水層，壓后采用套管補貼或堵劑封堵方法一次封堵射開的多個平衡炮眼。

平衡限流壓裂工藝(1)原理157

平衡限流壓裂工藝平衡限流壓裂工藝158

(2)適用地質(zhì)條件平衡限流適用于水淹層與壓裂目的層的厚度在0.4m至0.3m內(nèi)的低滲透油層的壓裂改造，也適用于層內(nèi)具有巖性或物性夾層的非均質(zhì)水淹厚油層低含水部位的改造挖潛。

(3)應(yīng)用效果：現(xiàn)場應(yīng)用50余口井，施工一次成功率100%，平衡層封堵成功率95%以上。統(tǒng)計40口井，平均單井日產(chǎn)油18.1t。

平衡限流壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件平衡限流壓裂工藝159定位平衡壓裂工藝（1）原理

利用定位壓裂封隔器上的長膠筒和噴砂體來控制壓裂目的層的吸液炮眼數(shù)和位置，達(dá)到裂縫定位和控制目的層吸液量的目的。壓力平衡器相當(dāng)于對準(zhǔn)高含水層的一個噴砂體，它只允許液體通過，而砂子不能通過，可以使高含水層產(chǎn)生一條無支撐劑的裂縫，保證高含水層與壓裂目的層處于同一壓力系統(tǒng)中，薄隔層上下壓力平衡而使其得以保護。

定位平衡壓裂工藝（1）原理160由于高含水層內(nèi)裂縫是無支撐劑支撐的裂縫，壓裂后閉合而失效，而壓裂目的層內(nèi)裂縫是支撐劑支撐的裂縫，壓裂后導(dǎo)流能力很高。因此，定位平衡壓裂技術(shù)既保證了壓裂目的層的處理強度，又達(dá)到了壓力平衡保護薄隔層的目的。壓裂后一般不需要對高含水層進行封堵。

定位平衡壓裂工藝由于高含水層內(nèi)裂縫是無支撐劑支撐的裂縫，壓裂后閉合而失161

定位平衡壓裂工藝定位平衡壓裂工藝162（2）適用地質(zhì)條件可用于常規(guī)射孔中的薄互層的挖潛，也可用在與水淹層相鄰的隔層較薄的多個薄油層挖潛，還可用于具有穩(wěn)定物性隔層的厚油層低含水部位挖潛。

（3）應(yīng)用效果：該工藝在油田應(yīng)用40口井，工藝成功率97%以上，平均單井日增油10t，綜合含水下降8.1個百分點。定位平衡壓裂工藝（2）適用地質(zhì)條件定位平衡壓裂工藝163小井眼壓裂工藝

（1）工藝原理

與常規(guī)壓裂工藝技術(shù)原理基本相同,主要區(qū)別是小井眼的套管直徑較?。?01.6mm和114.3mm),易造成砂卡,下井工具需要在結(jié)構(gòu)和功能上相適應(yīng)。可與限流法壓裂、投球法壓裂、選擇性壓裂及常規(guī)上提等方法相結(jié)合應(yīng)用。

小井眼壓裂工藝（1）工藝原理164小井眼壓裂工藝小井眼壓裂工藝165

（2）應(yīng)用效果：共完成施工38口井,工藝成功率達(dá)100%。平均單井日增油4.0噸。

小井眼壓裂工藝（2）應(yīng)用效果：共完成施工38口井,工藝成功率達(dá)100166脫砂壓裂工藝

(1)原理脫砂壓裂是利用壓裂液的濾失特性,在壓裂過程中,當(dāng)裂縫擴展到預(yù)定的長度時,在裂縫端部人為地造成砂堵,從而阻止裂縫進一步擴展。裂縫端部形成砂堵以后，以大于裂縫向地層中濾失量的排量，繼續(xù)按設(shè)計的加砂方案向裂縫中注入混砂液。隨著注入時間的增加，注入壓力和裂縫寬度會逐漸增加，裂縫中的支撐劑濃度也越來越高，當(dāng)?shù)孛姹脡哼_(dá)到預(yù)定的壓力時停止施工，就可以獲得較高的裂縫導(dǎo)流能力，這樣既控制了裂縫半徑,又實現(xiàn)了較高的裂縫導(dǎo)流能力。

脫砂壓裂工藝(1)原理167

脫砂壓裂工藝脫砂壓裂工藝168

(2)適用地質(zhì)條件①脫砂壓裂工藝適用于需要提供較高裂縫導(dǎo)流能力的中、高滲透率地層和軟地層；

②對于注采井距較小的加密開發(fā)油藏，可以采用脫砂壓裂工藝，合理地控制裂縫長度，實現(xiàn)短寬縫壓裂；

③在壓裂液性質(zhì)一定時，目的層應(yīng)具有一定厚度和滲透率，以滿足實現(xiàn)預(yù)定裂縫長度的濾失要求。

脫砂壓裂工藝(2)適用地質(zhì)條件脫砂壓裂工藝169

④脫砂壓裂的最終施工壓力較常規(guī)壓裂要高,要求目的層的上下隔層要具有一定的厚度和較好的固井質(zhì)量；

⑤脫砂壓裂在控制不利的情況下，易造成砂堵，因此應(yīng)有與脫砂壓裂工藝相配套的壓裂工具和管柱，以便能順利施工或及時處理施工中發(fā)生的異常情況；從脫砂壓裂的工藝原理和工藝過程可以看出，要通過脫砂壓裂在地層中實現(xiàn)預(yù)定的裂縫參數(shù)，在設(shè)計時必須在綜合考慮地層和壓裂液性能的條件下，

脫砂壓裂工藝④脫砂壓裂的最終施工壓力較常規(guī)壓裂要高,要求目的層的170研究解決好三個關(guān)鍵問題：一是確定使裂縫半徑延伸到預(yù)定長度時，能夠在縫端產(chǎn)生脫砂的前置液用量和第一批混砂液的濃度；二是模擬計