石油壓裂及配液技術(shù)概述.ppt

北京礦冶研究總院 北京天然植物膠發(fā)展中心 姓名: 學(xué)號(hào)：1340052,一、引言 二、壓裂及壓裂液基礎(chǔ)知識(shí) 三、配液技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),目 錄,1、油田開采 油田開發(fā)初期，油層中油、氣依靠油層壓力克服油田層中滲流阻力流到井底而又舉升上來(lái)的采油叫自噴采油；但隨著開采時(shí)間增加，壓力減小，到某時(shí)地層就沒有足夠能量將石油舉升地面，此時(shí)需給底層補(bǔ)充能量方法：注水、注氣。常采用注水方式，通過(guò)注水給油層補(bǔ)充能量，保持地層壓力。延長(zhǎng)自噴采油期，提高采油速率和油藏采收率。 當(dāng)依靠注水補(bǔ)充能量也不能保持油井自噴是，就轉(zhuǎn)入機(jī)械采油，常有有桿泵采油（常用），無(wú)桿泵采油，電潛泵采油（將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入井內(nèi)進(jìn)行抽油），目前我國(guó)油田開采很基本都已經(jīng)進(jìn)入低滲透性時(shí)期，基本都進(jìn)行機(jī)械采油方法。,一：引 言,2、采油過(guò)程示意圖,油層,采油工程部分,水井,油井,油藏工程部分,人工補(bǔ)充能量,人工舉升采油,液氣,集輸油氣,脫水處理,污水,原油,回注或排放液,氣（天然氣）,二、壓裂及壓裂液基礎(chǔ)知識(shí),油層改造方法 為改善油層低滲透性，油層改造是通過(guò)壓裂、酸化、物理、化學(xué)等方法對(duì)儲(chǔ)油層進(jìn)行改善措施，達(dá)到油氣井解堵，提高油層滲透性，解除儲(chǔ)層污染，改善注水井吸水剖面等目的，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)目的。 水力壓裂：簡(jiǎn)稱壓裂，利用水力傳壓作用，將高壓液體擠入地層，使地層形成裂縫，并在縫中填入支撐劑使其不閉合，從而提高油層滲透能力，改善油氣層的物性，實(shí)現(xiàn)增注、增產(chǎn)。,油層酸化：是將酸液注入地層中，依靠酸處理的化學(xué)溶蝕作用，使酸液與油層巖石中黏土和礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，來(lái)提高油層滲透率，改善油氣、水的流動(dòng)情況，從而增加油氣井注水井的注入量。 壓裂酸化：用酸液做壓裂液，不加支撐劑的酸化過(guò)程，一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液的溶蝕吧裂縫壁面溶蝕成凹凸不平表面。 物理法：水力振蕩解堵技術(shù)超聲波處理油層井下低頻電脈沖處理油層低頻振動(dòng)處理油層 其他方法：高能氣體壓裂技術(shù)低傷害酸解堵技術(shù)熱酸助排技術(shù)膠束酸增注技術(shù),常規(guī)油藏,注水井,采油井,低滲油藏,注水井,采油井,由于滲透率低和啟動(dòng)壓力的作用，導(dǎo)致注采井間無(wú)法建立有效的水動(dòng)力系統(tǒng)，致使注水壓力上升，采油井壓力下降注不進(jìn)、采不出！,壓裂的原理 壓裂就是利用地面高壓泵車(組)，以高于儲(chǔ)層吸入能力的速度，向井下注入高粘度壓裂液，使井筒內(nèi)壓力增高，一直達(dá)到克服地層的壓縮應(yīng)力和巖石的張力強(qiáng)度，巖石出現(xiàn)破裂，形成對(duì)稱于井眼的裂縫的過(guò)程。,壓裂的作用與目的 在注入壓裂液時(shí)攜帶一定粒徑的固體支撐物（粒徑0.41.0mm的天然石英砂或人造高強(qiáng)度陶粒），使其按需要模式停留在裂縫里，使支撐裂縫保持一定的張開程度。在壓裂液破膠返排后，這些裂縫為地層中的油氣提供了高導(dǎo)流能力的通道，從而提高了油氣井的產(chǎn)量。 壓裂作用體現(xiàn)在改造低滲透率的地層物性， 調(diào)整各油層之間的層間矛盾， 解決井底附近地層的堵塞。,壓裂液及其作用 壓裂液是壓裂改造油氣層過(guò)程中的全部工作液。它起著傳遞壓力、形成地層裂縫和沿著張開的裂縫輸送支撐劑的作用。 壓裂液是個(gè)總稱，注入井內(nèi)的壓裂液在不同的階段有各自的任務(wù)。,壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害,壓裂液在地層中滯留產(chǎn)生液堵 地層粘土礦物水化膨脹和分散運(yùn)移產(chǎn)生的傷害 壓裂液與原油乳化造成的地層傷害 潤(rùn)濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害 壓裂液殘?jiān)鼘?duì)地層造成的損害 壓裂液對(duì)地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害 壓裂液濾餅和濃縮對(duì)地層的傷害,對(duì)地層降溫冷卻和預(yù)處理，以減少后續(xù)主工作液對(duì)地層的傷害。一般為活性水。,傳遞壓力，使地層破裂，產(chǎn)生裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入。在溫度較高的地層，它還可以進(jìn)一步起到降溫作用。一般為高粘凍膠。,將支撐劑帶入裂縫中并將砂子分布在預(yù)定的位置上。同時(shí)可使裂縫延伸和繼續(xù)冷卻地層。它在壓裂液中的份量最大。一般為交聯(lián)凍膠。,將攜砂液送到預(yù)定的位置。一般為活性水。,壓裂液在壓裂過(guò)程作用不同,1.濾失量低; 2.懸浮性能好; 3.摩阻損失小; 4.對(duì)地層滲透率損害?。ㄅ湮樾院?、低殘?jiān)⒁追蹬牛? 5.性能穩(wěn)定（熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性）； 6.成本低。,對(duì)壓裂液的性能要求,常見壓裂液類型及特性,目前，國(guó)外廣泛使用的壓裂液體系包括前四類； 20世紀(jì)50年代以油基壓裂液為主； 50年代末60年代初，隨著胍爾膠稠化劑的問世，水基壓裂液不斷地發(fā)展與完善，水力壓裂在油田的應(yīng)用日漸廣泛，增產(chǎn)效果也更加顯著。 1969年首次使用交聯(lián)胍膠壓裂液； 進(jìn)入70年代，由于胍爾膠稠化劑化學(xué)改性的成功，以及交聯(lián)劑體系的完善，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類型中占主導(dǎo)地位。目前，水基壓裂液在生產(chǎn)中的應(yīng)用依然廣泛，占70%以上。,壓裂液的發(fā)展歷程,水基壓裂液 水基壓裂液的發(fā)展經(jīng)歷了活性水壓裂液、稠化水壓裂液、水基凍膠壓裂液三個(gè)階段。 (1)活性水壓裂液:是表面活性劑的稀的水溶液。 (2)稠化水壓裂液：是以稠化劑及表面活性劑配制的粘稠水溶液，即增稠了的活性水壓裂液。 (3)水凍膠壓裂液：是用交聯(lián)劑將溶于水的增稠劑高分子進(jìn)行不完全交聯(lián)，使具有線性結(jié)構(gòu)的高分子水溶液變成線型和網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)混存的高分子水凍膠。其中亦添加了表面活性劑。它實(shí)際上就是交聯(lián)了的稠化水壓裂液。,因?yàn)榧羟忻舾?、溫度穩(wěn)定性差只適用于低溫、淺井、低砂量和低砂比的小型解堵性壓裂。,解決了線型壓裂液進(jìn)行高溫深井壓裂施工引起的剪切敏感、溫度穩(wěn)定性差等許多問題。,水基壓裂液,線型壓裂液 交聯(lián)壓裂液,活性水壓裂液稠化水壓裂液,水凍膠壓裂液,水基壓裂液主要由瓜爾膠作為稠化劑，并加入其它添加劑組成，具有價(jià)廉、安全、可操作性強(qiáng)、綜合性能好、運(yùn)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 院主要產(chǎn)品： 瓜爾膠在食品中可作為增稠劑、粘合劑、懸混劑和穩(wěn)定劑用于罐裝食品、調(diào)味品、甜食、餡餅添料、乳制品、軟飲料、方便面等產(chǎn)品中,起到增稠、穩(wěn)定、保水、絮凝等作用。 由于瓜爾膠的非離子性，膠液一般不受陰、陽(yáng)離子的影響，不產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象。膠液均勻、光滑、透明而且具有很強(qiáng)的韌性、延展性、分散性和絮凝性；并且耐剪切性強(qiáng)，具有很好的機(jī)械性能和穩(wěn)定性因此瓜爾膠廣泛應(yīng)用于印染、石化、冶金、造紙、建筑、酶制劑、制藥行業(yè)。,壓裂液的關(guān)鍵 壓裂液粘度控制是獲得最佳壓裂效果的最重要前提條件之一。 壓裂液的粘度控制大體分為泵送入井、造縫和排液三個(gè)階段。由于不同階段的粘度控制直接影響到最終的壓裂效果，因而不同階段對(duì)壓裂液粘度特性的要求也就不同。,壓裂液的關(guān)鍵 相應(yīng)階段的壓裂液粘度控制應(yīng)滿足以下要求： 泵送階段的壓裂液初始粘度控制在滿足懸砂和低摩阻的適中水平； 造縫階段的壓裂液粘度盡可能達(dá)到最大造縫能力的高水平； 排液階段的水化液粘度降到最低水平。從而獲得最佳的壓裂效果。,三、配液技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),配液方式： 1.固定式配液站 2.移動(dòng)式配液車,固定式配液站,這是傳統(tǒng)配制壓裂液的方法，在一個(gè)固定的廠房?jī)?nèi)，在能容納上百立方米的大池子加入水和膠粉配制，配制的壓裂液需在池內(nèi)停放充分溶脹才能達(dá)到要求的壓裂液黏度，然后再通過(guò)罐車運(yùn)至壓裂現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。該配液站應(yīng)盡可能離壓裂現(xiàn)場(chǎng)近。采用這種方法混配的壓裂液中膠粉的分散不均勻，壓裂液存在粉包團(tuán)的現(xiàn)象、泡沫多；配制時(shí)間長(zhǎng)，質(zhì)量不能保證，在存放和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，壓裂液黏度降解嚴(yán)重，如不能及時(shí)使用，壓裂液將全部損失掉。所以存在弊端，但目前仍然在大量使用。,大慶油田高平配液站,大慶油田高平配液站,移動(dòng)式配液車,隨著目前石油開采野外施工任務(wù)的逐漸增多，壓裂現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)距離配液站很遠(yuǎn)，如采用現(xiàn)場(chǎng)快速配液，配合作業(yè)大隊(duì)隨時(shí)在野外進(jìn)行施工，將加強(qiáng)油田壓裂施工的機(jī)動(dòng)性，不再受傳統(tǒng)壓裂液配制方法的限制。,移動(dòng)式配液車,目前該技術(shù)已用于大慶油田，吉林油田，遼河油田，延長(zhǎng)油田，克拉瑪依油田。,壓裂液配液技術(shù),壓裂液質(zhì)量好和配液速度快是高效配液技術(shù)的兩個(gè)特點(diǎn)。提高壓裂液質(zhì)量的技術(shù)路線是：消除水包粉團(tuán)又稱魚眼（魚眼是水粉混合不均勻的產(chǎn)物，表現(xiàn)為許多懸浮在基液中的水包粉團(tuán)）、增加原料混合均勻性、提高原料添加精確度。配液效率則從加快基液黏度釋放速度和發(fā)液速度人手。,壓裂液快速配制的三大核心工藝及裝置： 均勻混合工藝：研制一種高速射流裝置，保證水和膠粉迅速均勻混合，不產(chǎn)生水包粉的現(xiàn)象并釋放的黏度。 黏度充分釋放：研制一種幫助膠粉黏度快速釋放的靜態(tài)分散裝置，保證壓裂液的充分溶脹，瞬間達(dá)到最佳釋放狀態(tài)。 連續(xù)配制工藝：研制一種能連續(xù)高速攪拌裝置，以保證壓裂液的連續(xù)配制，黏度更好地釋放。,均勻混合工藝技術(shù),1.水粉混合結(jié)構(gòu) 目前常用負(fù)壓抽吸方式實(shí)現(xiàn)清水與稠化劑粉混合，且采用中央進(jìn)粉型結(jié)構(gòu)。 負(fù)壓原理：當(dāng)清水從進(jìn)水管流入到混合區(qū)時(shí)，由于過(guò)流截面縮小，混合區(qū)內(nèi)的水流速度增大，同時(shí)該區(qū)域的壓力水頭降低，即壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。隨著水流速度增大到某一數(shù)值時(shí)，混合區(qū)壓力低于環(huán)境大氣壓從而形成真空。在負(fù)壓作用下，膠粉通過(guò)進(jìn)粉管被抽吸到混合區(qū)與清水混合。,2.膠粉傳輸流態(tài)控制,為利于消除魚眼，