國外水力壓裂技術(shù)最新發(fā)展

1、張 士 誠張 士 誠水力壓裂診斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定水力壓裂診斷技術(shù)及裂縫模型的標(biāo)定 清水壓裂及其進(jìn)展清水壓裂及其進(jìn)展 高強(qiáng)度超低密度支撐劑（高強(qiáng)度超低密度支撐劑（ULWULW） 國外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展國外水力壓裂技術(shù)新進(jìn)展 地下水力裂縫的幾何尺寸、地下水力裂縫的幾何尺寸、方位與位置？方位與位置？對進(jìn)一步提高壓裂技術(shù)水平對進(jìn)一步提高壓裂技術(shù)水平是重要的是重要的關(guān)鍵問題之一關(guān)鍵問題之一！ 、新方法新方法間接方法直接的近井地帶方法直接的遠(yuǎn)場地帶方法間接方法間接方法診斷方法診斷方法主要限制主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目可能估計(jì)項(xiàng)目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導(dǎo)導(dǎo)流流凈壓力分析凈壓力分析 油

2、藏描述提供的油藏描述提供的模擬假設(shè)模擬假設(shè) 試井試井需要準(zhǔn)確的滲透需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力率與壓力 生產(chǎn)分析生產(chǎn)分析需要準(zhǔn)確的滲透需要準(zhǔn)確的滲透率與壓力率與壓力 診斷方法診斷方法主要限制主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目可能估計(jì)項(xiàng)目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導(dǎo)導(dǎo)流流放射性示蹤劑放射性示蹤劑 探測深度探測深度1”2” 溫度測井溫度測井小層巖石的導(dǎo)溫系數(shù)小層巖石的導(dǎo)溫系數(shù)影響結(jié)果影響結(jié)果 HIT對管柱尺寸改變敏感對管柱尺寸改變敏感 生產(chǎn)測井生產(chǎn)測井只能確定何層生產(chǎn)只能確定何層生產(chǎn) 井眼成像測井井眼成像測井 只能由于裸眼井只能由于裸眼井 井下電視井下電視用于套管井，有孔眼用于套管井，有孔眼的部

3、分的部分 井徑測井井徑測井裸眼井結(jié)果，取決于裸眼井結(jié)果，取決于井眼質(zhì)量井眼質(zhì)量 近井地帶直接方法近井地帶直接方法幾英尺范圍，幾英尺范圍，察看射孔段的察看射孔段的縫高、砂濃度縫高、砂濃度和生產(chǎn)剖面！和生產(chǎn)剖面！遠(yuǎn)場直接方法遠(yuǎn)場直接方法診斷方法診斷方法主要限制主要限制可能估計(jì)項(xiàng)目可能估計(jì)項(xiàng)目長長度度高高度度寬寬度度方方位位傾傾角角體體積積導(dǎo)導(dǎo)流流地面傾斜圖像地面傾斜圖像 受深度限制受深度限制 周圍井井下傾周圍井井下傾斜圖像斜圖像受井距限制受井距限制 微地震像圖微地震像圖不可能應(yīng)用與所有地不可能應(yīng)用與所有地層層 施工井傾斜儀施工井傾斜儀像圖像圖要用縫高及縫寬計(jì)算要用縫高及縫寬計(jì)算縫長縫長 能夠被確定

4、能夠被確定數(shù)十到數(shù)百英尺，數(shù)十到數(shù)百英尺，兩大工具：傾斜儀兩大工具：傾斜儀和微地震圖像和微地震圖像可提供宏觀尺寸可提供宏觀尺寸直接遠(yuǎn)場裂縫診斷技術(shù)解決的問題：直接遠(yuǎn)場裂縫診斷技術(shù)解決的問題： 裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)覆蓋整個(gè)裂縫是否像設(shè)計(jì)的那樣，已經(jīng)覆蓋整個(gè)目的層？是否都在目的層以內(nèi)？目的層？是否都在目的層以內(nèi)？加砂量的砂比是否恰當(dāng)？加砂量的砂比是否恰當(dāng)？形成的裂縫尺寸及與模型計(jì)算相比較的形成的裂縫尺寸及與模型計(jì)算相比較的結(jié)果如何？產(chǎn)量預(yù)測情況如何？結(jié)果如何？產(chǎn)量預(yù)測情況如何？裂縫長度與方位是否影響了原設(shè)計(jì)的布裂縫長度與方位是否影響了原設(shè)計(jì)的布井方案？井方案？地層中形成裂縫后的巖體位移情況地

5、層中形成裂縫后的巖體位移情況 壓裂井井下傾斜儀成象（壓裂井井下傾斜儀成象（TWTMTWTM） 可直接測量水力裂縫可直接測量水力裂縫縫高與縫寬縫高與縫寬；可用于不加砂的測試壓裂和實(shí)際加砂可用于不加砂的測試壓裂和實(shí)際加砂壓裂；壓裂；壓裂井井下傾斜儀成象技術(shù)與地面傾壓裂井井下傾斜儀成象技術(shù)與地面傾斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高斜儀或周邊井井傾斜儀相比，可獲得高六個(gè)數(shù)量級的強(qiáng)信號(hào)六個(gè)數(shù)量級的強(qiáng)信號(hào)。特點(diǎn)特點(diǎn)TWTMTWTM 壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（壓裂作業(yè)前先在井中下入一串小尺寸（1 11/16” 2 7/8”）多達(dá)）多達(dá)20個(gè)的傾斜儀，依據(jù)射個(gè)的傾斜儀，依據(jù)射孔段長度與可能的縫高，傾斜

6、儀的布距約孔段長度與可能的縫高，傾斜儀的布距約20 80英尺，用英尺，用5/16”的細(xì)電纜將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)，的細(xì)電纜將實(shí)時(shí)采集到的信號(hào)，傳遞到地面?zhèn)鬟f到地面。 可將傾斜儀偏心貼于套管壁上，或置于環(huán)形空可將傾斜儀偏心貼于套管壁上，或置于環(huán)形空間，以避免注液過程中，在井筒內(nèi)紊流及支撐間，以避免注液過程中，在井筒內(nèi)紊流及支撐劑騷動(dòng)所產(chǎn)生的噪音或?qū)A斜儀的損傷劑騷動(dòng)所產(chǎn)生的噪音或?qū)A斜儀的損傷 。方法方法T W T MT W T M 應(yīng) 用 實(shí) 例 應(yīng) 用 實(shí) 例TWTMTWTM壓裂過程，不同位置傾斜儀測出壓裂過程，不同位置傾斜儀測出的縫高隨時(shí)間的擴(kuò)展傾角的縫高隨時(shí)間的擴(kuò)展傾角反響曲反響曲線線 微地

7、震壓裂成象（微地震壓裂成象（MFMMFM） 確定裂縫的確定裂縫的縫高、縫長和方位縫高、縫長和方位在在觀察井觀察井井下放入檢波器，監(jiān)測壓裂過程中產(chǎn)井下放入檢波器，監(jiān)測壓裂過程中產(chǎn) 生的地震波生的地震波東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂東得克薩斯盆地的博西爾砂層組的清水壓裂砂層埋深：砂層埋深： 4000米米 ，細(xì)、粉砂與頁巖互層細(xì)、粉砂與頁巖互層砂層砂層溫度：溫度： 126126平均孔隙度：平均孔隙度：6-106-10平均滲透率：平均滲透率：0.005-0.050.005-0.05毫達(dá)西毫達(dá)西 新方法A A井與觀察井的井筒布置圖井與觀察井的井筒布置圖觀察井下入觀察井下入1212個(gè)三分量檢波器個(gè)

8、三分量檢波器新方法（MFMMFM） A A井壓裂過程中的地震平面成像井壓裂過程中的地震平面成像新方法（MFMMFM） A A井壓裂過程中的北向及西向地震成像井壓裂過程中的北向及西向地震成像新方法（MFMMFM） 地點(diǎn)：地點(diǎn)：東得克薩斯卡爾薩杰氣田東得克薩斯卡爾薩杰氣田 方法：方法：井下傾斜儀成象井下傾斜儀成象 CGU22-09Monitor WellCGU21-10Monitor WellCGU21-09Monitor WellPhase 2Treatment WellPhase 1Treatment WellEast(ft)North(ft)CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂數(shù)據(jù)表常規(guī)凍膠壓裂數(shù)據(jù)

9、表CGU21-09清水壓裂數(shù)據(jù)表清水壓裂數(shù)據(jù)表2.4kg/m3線性膠線性膠1.753.5%砂比砂比3kg/m3交聯(lián)凍膠交聯(lián)凍膠135砂比砂比縫高向上延伸，縫長不對稱！縫高向下延伸，縫長不對稱！裂縫在產(chǎn)層延伸，縫長不對稱！CGU21-10常規(guī)凍膠壓裂井測出縫長常規(guī)凍膠壓裂井測出縫長CGU21-09清水壓裂井測出縫長清水壓裂井測出縫長裂縫診斷結(jié)果的裂縫診斷結(jié)果的作用作用裂縫裂縫模擬模擬結(jié)果與結(jié)果與實(shí)際實(shí)際情況情況不一致不一致的原因的原因 直觀顯示了裂縫的長度、高度、走向等重直觀顯示了裂縫的長度、高度、走向等重要信息要信息為裂縫模擬提供了標(biāo)定的依據(jù)為裂縫模擬提供了標(biāo)定的依據(jù) 裂縫模擬軟件未經(jīng)與裂縫實(shí)

10、際測量及凈壓裂縫模擬軟件未經(jīng)與裂縫實(shí)際測量及凈壓力動(dòng)態(tài)結(jié)果相標(biāo)定力動(dòng)態(tài)結(jié)果相標(biāo)定裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實(shí)壓裂裂縫模擬軟件沒有與具體區(qū)塊的真實(shí)壓裂幾何尺寸相結(jié)合幾何尺寸相結(jié)合標(biāo)定裂縫模型標(biāo)定裂縫模型標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件：標(biāo)定后的模型應(yīng)滿足的條件： 接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用接近實(shí)際診斷的裂縫高度（例如用TWTMTWTM方法）方法）接近觀察到的壓裂過程的接近觀察到的壓裂過程的凈壓力值凈壓力值保持原有的巖石性質(zhì)保持原有的巖石性質(zhì)對所有井的裂縫模擬具有對所有井的裂縫模擬具有新 方 法新 方 法 裂 縫 模 型 的 標(biāo) 定裂 縫 模 型 的 標(biāo) 定滿足：滿足：地應(yīng)力剖面測定地應(yīng)力剖面測定

11、凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)凈壓力和三維模擬基礎(chǔ)（小型壓裂、地應(yīng)力測試）（小型壓裂、地應(yīng)力測試）施工壓力擬合施工壓力擬合 確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數(shù)確定裂縫延伸狀態(tài)和幾何參數(shù)在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展在模型的標(biāo)定中，要注意裂縫擴(kuò)展模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，例如在多層壓模型經(jīng)典理論以外的現(xiàn)象，例如在多層壓裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合裂中，裂縫的高度就不但受各小層的閉合應(yīng)力及滲透率差別的控制，并且也受應(yīng)力及滲透率差別的控制，并且也受“多多層效應(yīng)層效應(yīng)”的約束。的約束。 實(shí) 例 分 析 常 規(guī) 縫 高 與 多 層 縫 高 擴(kuò) 展 的 差 別實(shí) 例 分 析 常 規(guī) 縫 高 與 多 層 縫 高 擴(kuò) 展

12、 的 差 別新 方 法新 方 法 裂 縫 模 型 的 標(biāo) 定裂 縫 模 型 的 標(biāo) 定實(shí) 例 分 析實(shí) 例 分 析標(biāo)定前標(biāo)定后裂縫模型的標(biāo)定裂縫模型的標(biāo)定 所謂的所謂的清水壓裂清水壓裂，除了早期用清水不帶砂外，除了早期用清水不帶砂外，多數(shù)是用化學(xué)處理劑，如減阻劑、活性劑、防多數(shù)是用化學(xué)處理劑，如減阻劑、活性劑、防膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常常稱膨劑處理過的清水或線性膠，這種水也常常稱作作。作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，作業(yè)中帶有少量砂的，但也有加砂量較多的，砂比常為砂比常為3.5%3.5%。是它們的共是它們的共性，至于造縫導(dǎo)流能力的大小性，至于造縫導(dǎo)流能力的大小 與儲(chǔ)層物性有

13、與儲(chǔ)層物性有關(guān)。關(guān)。、新工藝清水壓裂技術(shù)及其進(jìn)展清水壓裂技術(shù)及其進(jìn)展低滲透油氣藏高效開采的低滲透油氣藏高效開采的關(guān)鍵關(guān)鍵：降低壓裂液對地層的傷害！降低壓裂液對地層的傷害！降低開采成本！降低開采成本！清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程清水壓裂技術(shù)的發(fā)展歷程兩個(gè)砂巖地層的應(yīng)用效果對比兩個(gè)砂巖地層的應(yīng)用效果對比清水壓裂對致密氣藏傷害評價(jià)清水壓裂對致密氣藏傷害評價(jià)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理及適應(yīng)性清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理及適應(yīng)性壓裂液返排監(jiān)測技術(shù)壓裂液返排監(jiān)測技術(shù)70年代中期年代中期，在俄克拉荷馬西北的密西西，在俄克拉荷馬西北的密西西比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行了有規(guī)模的清水比裂縫性石灰?guī)r地層進(jìn)行了有規(guī)模的清水壓

14、裂；用大量的清水，每分鐘排量為壓裂；用大量的清水，每分鐘排量為8 12方，砂比為方，砂比為1.75%，由于砂量及砂比都由于砂量及砂比都較低，難以長期支撐形成的裂縫。較低，難以長期支撐形成的裂縫。 1986 至至1987年年在吉丁斯油田（澳斯汀白堊在吉丁斯油田（澳斯汀白堊石灰?guī)r石灰?guī)r地層）進(jìn)行了清水壓裂，基質(zhì)巖石的地層）進(jìn)行了清水壓裂，基質(zhì)巖石的滲透率為滲透率為0.005至至 0.2毫達(dá)西毫達(dá)西，地層厚度為，地層厚度為50至至 500英尺。壓裂后，油井從平均日產(chǎn)油英尺。壓裂后，油井從平均日產(chǎn)油0.640.64方增加至方增加至6.46.4方。壓裂規(guī)模平均方。壓裂規(guī)模平均24002400方方清水，排

15、量平均清水，排量平均7 7方，平均用濃度方，平均用濃度7.57.5至至15%15%的鹽酸的鹽酸500500方。方。 清水壓裂技術(shù)新進(jìn)展清水壓裂技術(shù)新進(jìn)展1988年年聯(lián)合太平洋能源（聯(lián)合太平洋能源（UPR）公司在）公司在其第一口其第一口水平井水平井中也進(jìn)行了清水壓裂，中也進(jìn)行了清水壓裂，在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。在作業(yè)中使用了蠟珠作為分流劑。95年以后年以后，廣泛應(yīng)用于，廣泛應(yīng)用于裂縫性致密砂裂縫性致密砂巖巖氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯(lián)合的氣藏；提出了凍膠與滑溜水聯(lián)合的混合混合清水壓裂技術(shù)。清水壓裂技術(shù)。 1995年年UPR公司東得克薩斯盆地棉花谷致密、公司東得克薩斯盆地棉花谷致密、低滲砂巖地

16、層低滲砂巖地層泰勒段砂巖，對泰勒段砂巖，對150口井進(jìn)行了口井進(jìn)行了250次次的清水壓裂的清水壓裂滲透率滲透率0.001至至0.05毫達(dá)西毫達(dá)西無論縱向上和橫向上都非常不均質(zhì)，縱向上無論縱向上和橫向上都非常不均質(zhì)，縱向上砂頁巖交替，砂層總厚為砂頁巖交替，砂層總厚為1000到到1500英尺英尺清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例1采用大量清水與少量的化學(xué)劑（降阻劑、活性劑、采用大量清水與少量的化學(xué)劑（降阻劑、活性劑、防膨劑等）防膨劑等）20/40目的目的 Ottawa砂子，總砂用量在砂子，總砂用量在2273公斤到公斤到136噸之間噸之間砂比砂比3.5%，少數(shù)作業(yè)中使用砂比達(dá)到，少數(shù)作業(yè)中使用

17、砂比達(dá)到15%的尾隨的尾隨支撐劑支撐劑排量為排量為1.6方到方到13方，用水量約為方，用水量約為64方到方到3180方，方，前置液占前置液占40%到到50%棉花谷泰勒砂層棉花谷泰勒砂層A A氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較氣田大型清水壓裂與常規(guī)壓裂的比較 新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層氣藏泰勒砂層氣藏清水壓裂清水壓裂與與常規(guī)壓裂常規(guī)壓裂產(chǎn)量對比產(chǎn)量對比 新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較泰勒砂層泰勒砂層C C氣田氣田清水壓裂清水壓裂與與常規(guī)壓裂常規(guī)壓裂產(chǎn)量的比較產(chǎn)量的比較造縫后導(dǎo)流能力不足！造縫后導(dǎo)流能力不足！所以要根據(jù)地層物性設(shè)所以

18、要根據(jù)地層物性設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流能力、選計(jì)合理的導(dǎo)流能力、選擇施工工藝擇施工工藝新工藝清水壓裂與凍膠壓裂效果比較清水壓裂與凍膠壓裂效果比較90 年代中期安納達(dá)柯石油公司東得克薩斯棉花谷上侏年代中期安納達(dá)柯石油公司東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西爾砂層羅紀(jì)博西爾砂層博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁巖間夾有博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁巖間夾有細(xì)砂、粉細(xì)泥質(zhì)砂巖的大厚層細(xì)砂、粉細(xì)泥質(zhì)砂巖的大厚層粘土的主要成分是綠泥石與伊利石粘土的主要成分是綠泥石與伊利石平均孔隙度與滲透率分別為平均孔隙度與滲透率分別為610%及及0.005 0.05毫達(dá)西毫達(dá)西 低滲儲(chǔ)層的含水飽和度為低滲儲(chǔ)層的含水飽和度

19、為50%，高滲透率儲(chǔ)層為，高滲透率儲(chǔ)層為5% 清水壓裂技術(shù)應(yīng)用清水壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)例實(shí)例2混合清水壓裂混合清水壓裂在工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對某些儲(chǔ)層清水壓裂導(dǎo)流在工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對某些儲(chǔ)層清水壓裂導(dǎo)流能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清水造一定的縫長及縫寬后，繼以硼交鏈的水造一定的縫長及縫寬后，繼以硼交鏈的3.6 4.2 公斤公斤/方的胍膠壓裂液，帶有方的胍膠壓裂液，帶有20/40、40/70目砂子，目砂子，從而產(chǎn)生較高導(dǎo)流能力的水力裂縫。從而產(chǎn)生較高導(dǎo)流能力的水力裂縫。EXT-4EXT-4氣井氣井清水壓裂加清水壓裂加少量砂子少量砂子壓后采氣曲線壓后

20、采氣曲線EXT-9EXT-9氣井氣井清水壓裂清水壓裂加加大量砂子大量砂子壓后采氣曲線壓后采氣曲線EXT-15EXT-15氣井氣井混合清水壓裂混合清水壓裂壓后采氣曲線壓后采氣曲線研 究 的 目 的研 究 的 目 的 在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓在上侏羅系砂巖的博西爾地層進(jìn)行了清水壓裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴(kuò)展過程中又裂，施工中泵入大量清水并在裂縫擴(kuò)展過程中又毫無防濾措施，在這樣致密的砂層內(nèi)毛管力自吸毫無防濾措施，在這樣致密的砂層內(nèi)毛管力自吸現(xiàn)象又嚴(yán)重地存在；同時(shí)考慮到泵入水在裂縫擴(kuò)現(xiàn)象又嚴(yán)重地存在；同時(shí)考慮到泵入水在裂縫擴(kuò)展過程中，也會(huì)受到應(yīng)力依賴的滲透率的影響。展過程中，也會(huì)受

21、到應(yīng)力依賴的滲透率的影響。所以采用數(shù)值模擬方法所以采用數(shù)值模擬方法研究這些因素對氣井產(chǎn)能研究這些因素對氣井產(chǎn)能的影響。的影響。清水壓裂對致密砂巖地層傷害評價(jià)清水壓裂對致密砂巖地層傷害評價(jià)壓裂施工及監(jiān)測情況滑溜水滑溜水1590方方40/70目涂層砂目涂層砂（RCS）50方方 平均排量平均排量12方方 井口平均作業(yè)壓力井口平均作業(yè)壓力53 MPa 微地震成象監(jiān)測微地震成象監(jiān)測 新工藝新工藝清水壓裂中水鎖及巖石物性應(yīng)力依賴性的影響清水壓裂中水鎖及巖石物性應(yīng)力依賴性的影響 采用采用的綜合模型的綜合模型進(jìn)行擬合，擬合時(shí)的限制條件如下：進(jìn)行擬合，擬合時(shí)的限制條件如下： 壓裂壓力約在壓裂壓力約在8184.5

22、 MPa之間之間; ;裂縫微震成像的半長約為裂縫微震成像的半長約為106 137106 137米，垂直于縫米，垂直于縫的寬度很大（每邊可達(dá)的寬度很大（每邊可達(dá)1515米地層變形的范圍?。┟椎貙幼冃蔚姆秶。? ;返排期間水產(chǎn)量遞減很快，到生產(chǎn)晚期基本為常數(shù)返排期間水產(chǎn)量遞減很快，到生產(chǎn)晚期基本為常數(shù); ;不穩(wěn)定試井得出的縫長較短，縫導(dǎo)流能力約為不穩(wěn)定試井得出的縫長較短，縫導(dǎo)流能力約為1.521.523dc.cm3dc.cm。 研究方法數(shù)值模擬方法（地層裂縫模型，單相與氣水兩相）（地層裂縫模型，單相與氣水兩相）1 滲滲 透透 率：率：0.030.0107 md2 導(dǎo)流能力：導(dǎo)流能力：1.52 d

23、c.cm3 填砂縫長：填砂縫長： 67 m壓 裂 作 業(yè) 擬 合 結(jié) 果壓 裂 作 業(yè) 擬 合 結(jié) 果QgQw排液與生產(chǎn)時(shí)間的擬合停泵時(shí)，停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)濾失區(qū)達(dá)到了到了15英英尺尺平均進(jìn)水深度平均進(jìn)水深度5-10英尺英尺水侵入?yún)^(qū)域在井底周圍已大大減少，但在水侵入?yún)^(qū)域在井底周圍已大大減少，但在縫端部的含水飽和度仍然很高，此處的排縫端部的含水飽和度仍然很高，此處的排液程度較低，排液的初速度與井底周圍的液程度較低，排液的初速度與井底周圍的水飽和度、濾失區(qū)的厚度有關(guān)，并受控于水飽和度、濾失區(qū)的厚度有關(guān)，并受控于隨應(yīng)力而變化的滲透率。隨應(yīng)力而變化的滲透率。單相氣與氣水兩相流對產(chǎn)量影響不大！因此，水鎖影

24、響并不大！裂縫附近地層滲透率降低裂縫附近地層滲透率降低，產(chǎn)量降低，產(chǎn)量降低！因此，清水壓裂也應(yīng)因此，清水壓裂也應(yīng)針對性地選擇添加劑，針對性地選擇添加劑，以減少對儲(chǔ)層的傷害！以減少對儲(chǔ)層的傷害！巖石中的天然裂縫多半是表面粗糙，閉合后仍能保持巖石中的天然裂縫多半是表面粗糙，閉合后仍能保持一定的縫隙，這樣形成的導(dǎo)流能力，對低滲儲(chǔ)層來說一定的縫隙，這樣形成的導(dǎo)流能力，對低滲儲(chǔ)層來說已經(jīng)足夠了。這種情況已在實(shí)驗(yàn)室中觀察到。已經(jīng)足夠了。這種情況已在實(shí)驗(yàn)室中觀察到。 常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導(dǎo)流能力受常規(guī)凍膠壓裂，由于排液不完善，裂縫的導(dǎo)流能力受殘?jiān)鼈Φ扔兴档停逅畨毫鸦旧喜淮嬖诓灰着艢堅(jiān)?/p>

25、傷害等有所降低，清水壓裂基本上不存在不易排液的問題。液的問題。 清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細(xì)的天清水（線性膠）易于使砂子沉到垂直縫周邊較細(xì)的天然裂縫中，擴(kuò)大了滲濾面積。然裂縫中，擴(kuò)大了滲濾面積。壓裂過程中巖石脫落下來的碎屑（特別是在頁巖地層壓裂過程中巖石脫落下來的碎屑（特別是在頁巖地層中）它們可能形成中）它們可能形成“自撐自撐”式的支撐劑。式的支撐劑。 清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理常規(guī)解釋 認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而認(rèn)為剪切力能使裂縫壁面從原位置上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不重合并出現(xiàn)許多粗糙泡體表面，由于存在剪切產(chǎn)生不重合并出現(xiàn)許多粗糙泡體表面，由于存在剪切滑移，在裂縫延伸過程中也能使

26、已存在的微隙裂開，滑移，在裂縫延伸過程中也能使已存在的微隙裂開，并使斷層面及其它弱面張開，這些現(xiàn)象可以發(fā)生在水并使斷層面及其它弱面張開，這些現(xiàn)象可以發(fā)生在水力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。力裂縫的端部或裂縫周圍的濾失帶中。 剪切膨脹擴(kuò)展裂縫剪切膨脹擴(kuò)展裂縫基本假設(shè)基本假設(shè)清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理剪切膨脹擴(kuò)展裂縫剪切膨脹擴(kuò)展裂縫物理過程物理過程當(dāng)裂縫周邊的巖石在當(dāng)裂縫周邊的巖石在壓力超過門檻壓力后，壓力超過門檻壓力后，即發(fā)生即發(fā)生“滑移滑移”破壞，破壞，兩個(gè)裂縫粗糙面的滑動(dòng)，兩個(gè)裂縫粗糙面的滑動(dòng)，使垂直于縫面的縫隙膨使垂直于縫面的縫隙膨脹。停泵后，張開了的脹。停泵后，張開了的粗糙面使它

27、們不能再滑粗糙面使它們不能再滑回到原來的位置，從而回到原來的位置，從而剪切膨脹的裂縫滲透率剪切膨脹的裂縫滲透率得到保持。得到保持。 清水壓裂在這種情況下的成功與否，清水壓裂在這種情況下的成功與否，是否存在著有利的天是否存在著有利的天然裂縫系統(tǒng)以及它們對壓力及原有的就地應(yīng)力的響應(yīng)程度。然裂縫系統(tǒng)以及它們對壓力及原有的就地應(yīng)力的響應(yīng)程度。質(zhì)地強(qiáng)硬的巖石有許多粗糙的節(jié)理，很高的抗剪程度，很好的剪切質(zhì)地強(qiáng)硬的巖石有許多粗糙的節(jié)理，很高的抗剪程度，很好的剪切 與裂縫導(dǎo)流能力的耦合性，清水壓裂適用（與裂縫導(dǎo)流能力的耦合性，清水壓裂適用（等）；等）；強(qiáng)度較弱的巖石如泥質(zhì)砂巖就不適合清水壓裂；強(qiáng)度較弱的巖石如

28、泥質(zhì)砂巖就不適合清水壓裂；儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)狀分布及流體流動(dòng)過程都可以用以評價(jià)是否應(yīng)該采用儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)狀分布及流體流動(dòng)過程都可以用以評價(jià)是否應(yīng)該采用 清水壓裂。清水壓裂。清 水 壓 裂 增 產(chǎn) 的 適 應(yīng) 性清 水 壓 裂 增 產(chǎn) 的 適 應(yīng) 性清水壓裂清水壓裂可免去制備凍膠所消耗的化學(xué)劑量，包括成膠劑、交鏈劑可免去制備凍膠所消耗的化學(xué)劑量，包括成膠劑、交鏈劑與破膠劑，不含殘?jiān)粫?huì)堵塞地層；與破膠劑，不含殘?jiān)?，不?huì)堵塞地層；減少了砂（支撐劑）的用量及運(yùn)砂的費(fèi)用減少了砂（支撐劑）的用量及運(yùn)砂的費(fèi)用清水壓裂與常規(guī)凍膠壓裂在相同規(guī)模的作業(yè)中可節(jié)省費(fèi)用清水壓裂與常規(guī)凍膠壓裂在相同規(guī)模的作業(yè)中可節(jié)省費(fèi)用。對

29、于那些滲透率很低的。對于那些滲透率很低的邊際油氣田邊際油氣田，清水壓裂，清水壓裂將是開采這類油氣田的重要措施，也是降低采油成本，增加將是開采這類油氣田的重要措施，也是降低采油成本，增加動(dòng)用儲(chǔ)量的有效途徑。動(dòng)用儲(chǔ)量的有效途徑。 清 水 壓 裂 技 術(shù) 結(jié) 論清 水 壓 裂 技 術(shù) 結(jié) 論記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)記錄泵入水的回采率，但是此值受地層產(chǎn)出水的影響很大。出水的影響很大。計(jì)量排液中的聚合物濃度，此方法操作上計(jì)量排液中的聚合物濃度，此方法操作上非常復(fù)雜，測試結(jié)果也不十分確切，由于濾失而非常復(fù)雜，測試結(jié)果也不十分確切，由于濾失而使聚合物濃度提高，在泵入水回采率的計(jì)算方面，使聚合物濃

30、度提高，在泵入水回采率的計(jì)算方面，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)?？赡墚a(chǎn)生誤導(dǎo)。分析注入前后的聚合物溶液以確定碳水化分析注入前后的聚合物溶液以確定碳水化合物的總含量，從而計(jì)算水的回采率。此方法同合物的總含量，從而計(jì)算水的回采率。此方法同樣受縫中濾失的影響。樣受縫中濾失的影響。 壓裂液排液或回排的監(jiān)測壓裂液排液或回排的監(jiān)測問 題問 題F獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓獲得的水回采率都不是從作業(yè)中各個(gè)壓裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個(gè)作業(yè)過程裂液段中得到，是籠統(tǒng)的整個(gè)作業(yè)過程中的情況。中的情況。F有時(shí)返排率很高，但壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)很差！有時(shí)返排率很高，但壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)很差?。ㄍ亲詈笞⑷氲囊欢我后w未排出堵（往往是最后注入的

31、一段液體未排出堵塞了裂縫?。┤肆芽p！）示蹤劑具有獨(dú)特性質(zhì)，各不相同：它們彼示蹤劑具有獨(dú)特性質(zhì)，各不相同：它們彼此不起反應(yīng)，與巖層或金屬管類也沒有化學(xué)此不起反應(yīng)，與巖層或金屬管類也沒有化學(xué)反應(yīng)；不隨時(shí)間或溫度的變化而發(fā)生降解，反應(yīng)；不隨時(shí)間或溫度的變化而發(fā)生降解，示蹤劑在極低濃度（示蹤劑在極低濃度（50ppt50ppt）下仍可被察覺。）下仍可被察覺。無論在運(yùn)輸、泵入或廢棄時(shí)，都是安全的。無論在運(yùn)輸、泵入或廢棄時(shí)，都是安全的。易溶于水，濾失后也不會(huì)濃集。易溶于水，濾失后也不會(huì)濃集。壓裂液排液或回排的監(jiān)測在泵的低壓部分注入，濃度是在泵的低壓部分注入，濃度是1ppm1ppm。壓裂。壓裂后返排每隔后返

32、排每隔1515分鐘采樣一次一直到有天然氣分鐘采樣一次一直到有天然氣突破，可以分析到樣品中突破，可以分析到樣品中1 ppb1 ppb的含量。由于的含量。由于分層分液段泵入性質(zhì)獨(dú)特的分層分液段泵入性質(zhì)獨(dú)特的CFTCFT，可用物質(zhì)平，可用物質(zhì)平衡方法計(jì)算分層，分液段回排效率，從而獲衡方法計(jì)算分層，分液段回排效率，從而獲得每口井的回排效率。得每口井的回排效率。 從井底附近地區(qū)回排是由于井底附近的濾從井底附近地區(qū)回排是由于井底附近的濾失量太大，前置液階段的液體濾失于此地。當(dāng)失量太大，前置液階段的液體濾失于此地。當(dāng)作業(yè)井回排時(shí)，井底附近濾失液先排出來。作業(yè)井回排時(shí)，井底附近濾失液先排出來。 當(dāng)井筒附近的滲

33、透率低或沒有濾失時(shí)，前當(dāng)井筒附近的滲透率低或沒有濾失時(shí)，前置液回流至井中并將它前面的液段推向井底，置液回流至井中并將它前面的液段推向井底，先泵入的最后排出。先泵入的最后排出。 壓裂液的兩種壓裂液的兩種常規(guī)凍膠壓裂液與滑溜水壓裂液回排區(qū)別凍膠液可以凍膠液可以看作全懸浮看作全懸浮液，靠粘度液，靠粘度和排量攜砂，和排量攜砂，液段和支撐液段和支撐劑分布密切，劑分布密切，最后注入的最后注入的最先回排！最先回排?。ㄊ芷颇z劑（受破膠劑的影響）的影響）滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后滑溜水靠排量攜砂，砂子沉降后液體在砂堤形成漩渦流，使先后液體在砂堤形成漩渦流，使先后加入的液段混合在一起，在相同加入的液段混合在一起

34、，在相同的時(shí)間以相同的濃度排出！的時(shí)間以相同的濃度排出！化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用凍膠化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用凍膠化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用化學(xué)壓裂示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用清水清水 支撐劑材料強(qiáng)度的提高，支撐劑材料強(qiáng)度的提高，密度也隨著加大，顆粒密度密度也隨著加大，顆粒密度的增加，直接導(dǎo)致了輸砂的的增加，直接導(dǎo)致了輸砂的難度，也很難做到在水力裂難度，也很難做到在水力裂縫內(nèi)均勻的布砂。沉降速度縫內(nèi)均勻的布砂。沉降速度過快，也會(huì)導(dǎo)致壓裂過程中過快，也會(huì)導(dǎo)致壓裂過程中在地層中出現(xiàn)橋堵。在地層中出現(xiàn)橋堵。 低密度支撐劑能夠在低排低密度支撐劑能夠在低排量下保證支撐劑的輸送，能提量下保證支撐劑的輸送，能提供在絕大部分

35、裂縫面積上得到供在絕大部分裂縫面積上得到支撐劑的機(jī)會(huì)，降低支撐劑密支撐劑的機(jī)會(huì)，降低支撐劑密度還可以減少配制壓裂液系統(tǒng)度還可以減少配制壓裂液系統(tǒng)的復(fù)雜性從而減少了對填砂裂的復(fù)雜性從而減少了對填砂裂縫的傷害?？p的傷害。 、新材料新材料新材料新材料ULW1.25支撐劑支撐劑先 將 粒 徑 比 較 接 近 的 核 桃 殼 微 粒先 將 粒 徑 比 較 接 近 的 核 桃 殼 微 粒（20/3020/30目）用強(qiáng)樹脂浸漬，然后將浸透的目）用強(qiáng)樹脂浸漬，然后將浸透的核桃殼用酚醛樹脂涂層，后一步與現(xiàn)今用核桃殼用酚醛樹脂涂層，后一步與現(xiàn)今用的涂層砂的工藝相似。的涂層砂的工藝相似。視密度為視密度為0.850.

36、85克克/ /毫升毫升( (是石英砂的一半是石英砂的一半) )7979攝氏度下能承受攝氏度下能承受41.4 MPa41.4 MPa的閉合應(yīng)力，的閉合應(yīng)力，溫度升高則強(qiáng)度降低，溫度升高則強(qiáng)度降低，107107時(shí)僅為時(shí)僅為27.6MPa27.6MPa；可破碎到任意可破碎到任意APIAPI（泰勒網(wǎng)目）的大小，（泰勒網(wǎng)目）的大小，6 6100100目。目。新材料ULW1.75支撐劑支撐劑 為樹脂涂層的多孔陶粒，制造過程與常規(guī)為樹脂涂層的多孔陶粒，制造過程與常規(guī)低比重的陶粒支撐劑（低比重的陶粒支撐劑（LWPLWP）相似，二者性能）相似，二者性能也比較接近，密度有較大的差別。也比較接近，密度有較大的差別。 ULWULW的密度約在的密度約在1.75 1.75 到到1.91.9克克/ /毫升之間，毫升之間，與制造過程中控制顆粒的孔隙度有關(guān)。涂層的與制造過程中控制顆粒的孔隙度有關(guān)。涂層的多孔陶粒，一方