中外壓裂技術(shù)現(xiàn)狀與進展

1、中外壓裂技術(shù)現(xiàn)狀與進展目 錄1. 國外壓裂液發(fā)展現(xiàn)狀及選擇依據(jù)1.1 國外壓裂液發(fā)展?fàn)顩r1.2 壓裂液的選擇依據(jù)2 支撐劑發(fā)展?fàn)顩r及技術(shù)要求2.1 中外支撐劑狀況及影響導(dǎo)流能力的因素2.2 支撐劑滲透率對壓裂效果的影響 3. 壓裂綜合施工設(shè)計技術(shù)路線4. 目前國外公司的軟件狀況及技術(shù)發(fā)展趨勢 5.美國大石油公司大型壓裂（MHF）處理設(shè)計實例5.1 詳細(xì)規(guī)劃5.2根據(jù)地層條件來選擇壓裂流體及支撐劑5.3細(xì)致的后勤規(guī)劃可排除人為誤差和機械故障 5.4作業(yè)計劃需要良好的設(shè)備和有經(jīng)驗的人員5.5 結(jié)論 6我國大型壓裂的成功實例（角58井）7.現(xiàn)狀及工作建議7.1設(shè)備現(xiàn)狀7.2 壓裂設(shè)計及壓裂液7.3

2、工作建議參考文獻水力壓裂作為油氣藏增產(chǎn)措施，已經(jīng)應(yīng)用近50年。它是利用高的排量和壓力，將含有高濃度支撐劑的非牛頓高粘壓裂液注入井下，在目的層造縫并延伸擴展裂縫；當(dāng)壓裂液破膠返排后形成一條或多條具有高導(dǎo)流能力的支撐裂縫。壓裂液作為造縫和攜砂的介質(zhì)，其性能的改進一直是人們研究的課題。自50年代以來大規(guī)模進行水力壓裂以來，壓裂液無論從單項添加劑研制、整體壓裂液配方體系的形成、室內(nèi)研究儀器設(shè)備和方法以及現(xiàn)場應(yīng)用工藝技術(shù)等均發(fā)生了重大變化，特別是90年代以來，壓裂液體系研究趨于完善，在壓裂液化學(xué)和應(yīng)用工藝技術(shù)方面又取得了許多新的突破，并在現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。本部分綜述了90年代國外壓裂液技術(shù)的新進

3、展。1. 國外壓裂液發(fā)展現(xiàn)狀及選擇依據(jù)1.1 國外壓裂液發(fā)展?fàn)顩r目前，國外廣泛使用的壓裂液體系可分為水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液，自1950年到1996年，壓裂液發(fā)展趨勢如圖1所示?？梢姀?0年代初到60年代初是以油基壓裂液為主，而在60年代初，以瓜爾膠稠化劑的問世，標(biāo)志著現(xiàn)代壓裂液化學(xué)的誕生。70年代初，由于瓜爾膠化學(xué)改性（如羥丙基瓜爾膠HPG、羥基羧甲基瓜爾膠CMHPG）的成功，以及交聯(lián)體系的完善（由硼、銻發(fā)展到有機鈦、有機鋯），水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類型占主導(dǎo)作用；隨后致密氣藏的開采和部分低壓油井壓后返排困難等因素，在80年代泡沫壓裂液技術(shù)又大規(guī)模在現(xiàn)場應(yīng)用，取代

4、了部分水基壓裂液。目前在國外壓裂液體系仍是以水基壓裂液為主（占65%），泡沫（占30%），油基，乳化壓裂液（占5%）共存的局面。其中，在水基壓裂液中，硼交聯(lián)壓裂液占40%，鈦、鋯交聯(lián)壓裂液占10%，未交聯(lián)線形膠占15%（如圖2）。水基壓裂液由聚合物稠化劑（植物膠，如瓜爾膠、香豆膠等）、交聯(lián)劑、破膠劑、pH值調(diào)節(jié)劑，殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑和助排劑等組成，具有低廉、安全、可操作性強、綜合性能好、運用范圍廣等特點，但潛在的問題是損害水敏性儲層，以及由于殘渣，未破膠的濃縮膠和濾餅造成的導(dǎo)流能力損害。減少傷害、降低成本是其發(fā)展方向。泡沫壓裂液具有易返排、傷害小、攜砂能力強等特點。在壓裂施工中的應(yīng)用正穩(wěn)步增加

5、。泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成，氣相（一般為70%-75%的CO2或N2）以氣泡的形式分散在整個連續(xù)的液相之中。液相通常含有表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，加入植物膠稠化劑，可以改善泡沫壓裂液的穩(wěn)定性。適合于低壓、水敏性儲層，尤其是氣藏。油基壓裂液通常由烴類（原油、柴油）、稠化劑（有機磷酸鹽）、交聯(lián)劑（偏鋁酸鹽）和破膠劑（強堿弱酸鹽）組成。通過兩步交聯(lián)法，提高了現(xiàn)場可操作性和耐溫能力（達130°C）。它與油藏配伍性好，易返排、低傷害，適合于強水敏、低壓儲層，同時也存在安全性差、成本高、耐溫能力較弱、濾失量大等特點。改善施工安全的可操作性，使用高效液體破膠劑是油基壓裂液的發(fā)展方向。乳化壓裂液

6、是介于水基與油基之間的壓裂液流體，目前常用的是聚合物水包油乳化壓裂液。它由60%-70%的液態(tài)烴（原油或柴油為內(nèi)相）和30%-40%聚合物稠化水（植物膠水溶液為外相）組成，具有低濾失、低殘渣、粘度高、傷害較小等特點。改善流變性能、降低摩阻是其發(fā)展方向。1.2 壓裂液的選擇依據(jù)壓裂作業(yè)中液體配方的選擇應(yīng)滿足儲層特點。由多種粘土礦物引起油層污染（表1）。儲層對壓裂液和添加劑的要求大部分應(yīng)從油層保護角度出發(fā)優(yōu)選。粘土礦物的化學(xué)成分各異，可與近井液體發(fā)生不同的反應(yīng)。水溶性鹽（KCl、NH4Cl）加入會降低水基液的反應(yīng)速度，巖石接觸水基液時間越長，它吸附的水就越多。且與水基液中的陽離子含量、PH值有關(guān)。

7、表1 粘土礦物對儲層的影響礦物化學(xué)成分給儲層帶來的主要問題綠泥石(Mg,Al,Fe)12(Si, Al)8O20(OH)16對酸和氧化水極為敏感，析出無法通過孔隙喉道的膠狀Fe(OH)3。伊利石K1-1.5 Al4Si7-6.5Al1-1.5 O20(OH)4同其它可運移微粒一起堵塞孔隙喉道，K+的瀝濾會使它變成膨脹粘土?；旌蠈右晾?蒙脫石綠泥石-蒙脫石斷裂成塊狀物和橋接物，橫跨孔隙，從而降低滲透率。高嶺石Al4 Si4O10(OH)8斷裂、運移，并聚集在孔隙喉道，從而嚴(yán)重堵塞孔隙，降低滲透率蒙脫石(1/2Ca,Na)0.7(Al, Fe,Mg)4Si,Al8 O20.nH2O對水敏感，可百

8、分之百地膨脹。減少微孔隙和降低滲透率。壓裂作業(yè)中保護油氣層液體技術(shù)有選擇與油氣層巖石和流體配伍的壓裂液包括水敏性油氣層、低滲油氣層、高溫深層應(yīng)分別選用油基或泡沫壓裂液、殘渣低濾失低返排能力強的壓裂液、耐高溫抗剪切低摩阻的壓裂液。合理的添加劑，如PH調(diào)節(jié)劑可控制增稠劑溶解速度、交聯(lián)速度等；降濾失劑可控制壓裂液濾失量、提高液體效率，防止水敏性地層、泥巖、頁巖粘土的膨脹和微粒的運移。常用的添加劑有粘土穩(wěn)定劑、降阻劑、破膠劑、破乳劑、消泡劑、殺菌劑、凍膠穩(wěn)定劑等。表2 油層對壓裂液的要求油層特征壓裂液性能要求配伍選擇酸敏礦物較多防止酸性沉淀控制PH低溫油層破膠快、徹底低溫高效破膠劑壓力系數(shù)低返排容易加

9、入助排劑、表面活性劑砂巖地層不宜用陽離子表面活性劑破乳，避免地層轉(zhuǎn)為油濕潤，降低油相滲透率非離子表面活性劑破乳劑低壓、低滲低殘渣、低濾失、返排能力強低殘渣增稠劑、助排劑、降濾失劑水敏礦物多防粘土膨脹能力或油基壓裂液加入粘土穩(wěn)定劑2支撐劑發(fā)展?fàn)顩r及技術(shù)要求2.1 中外支撐劑狀況及影響導(dǎo)流能力的因素近年來，國外在支撐劑特性評估方法與設(shè)備日趨成熟，特別在裂縫導(dǎo)流能力評估技術(shù)方面有較大的完善和提高，國內(nèi)院校與油田為研究支撐劑特性評估及應(yīng)用也進行了大量的研究工作。天然石英砂支撐劑在密度、資源、成本方面有較大的優(yōu)勢，在有效閉合應(yīng)力低于30Mpa的地層條件下，優(yōu)質(zhì)天然石英砂（表3）有足夠的強度可保持較好的導(dǎo)

10、流能力。人造陶粒支撐劑目前在性能方面有了很大的改善，中高密度陶粒一般有較高的強度，可用于我國油田中深及深層油氣藏的壓裂施工。在我國現(xiàn)有壓裂液系統(tǒng)條件下，陶粒的密度限制了縫內(nèi)支撐劑鋪置濃度的提高，因此，開發(fā)低密度陶粒既能消除和彌補天然石英砂支撐劑強度上的弱點，又能在同等條件下提高水力裂縫縫內(nèi)的支撐劑鋪置濃度，從而提高裂縫導(dǎo)流能力。支撐劑導(dǎo)流能力與其物理性能關(guān)系密切。在諸多因素中短期導(dǎo)流能力與支撐劑抗壓強度和鋪置濃度關(guān)系非常敏感。支撐劑受到閉合應(yīng)力作用，部分支撐劑破碎產(chǎn)生的碎屑運移堵塞流通孔道是裂縫導(dǎo)流能力下降的主要原因。（據(jù)朱文等廊坊分院）2.1.1 粒徑分布的影響 一般以一定鋪置濃度的支撐劑受

11、到額定壓力后，公稱粒徑下限以下的破碎率來衡量支撐劑的強度。對不同粒徑的支撐劑按統(tǒng)一的規(guī)范進行的抗壓強度試驗表明：增大石英砂支撐劑大顆粒砂子的含量，可以改善石英砂支撐劑通過抗壓強度測試的能力（表4），陶粒支撐劑的破碎情況與石英砂類似。若將支撐劑粒徑分布集中在靠近粒徑上限范圍內(nèi)有助于改善其抗壓強度的測試結(jié)果，而且可以提高支撐劑的導(dǎo)流能力（表5），石英砂的改善情況與陶粒相同。在額定壓力下，大顆粒支撐劑的實際破碎情況比較廣重，這一結(jié)論和以往單顆粒支撐劑抗壓強度試驗的結(jié)論相同。（據(jù)朱文等廊坊分院）（據(jù)朱文等廊坊分院）2.1.2 微觀結(jié)構(gòu)的影響 天然石英砂中有許多不同的礦物成分，如鉀長石、燧石、斜長石及其

12、它雜質(zhì)等，采用隨機抽樣的方法進行石英砂的礦物成分分析是最為客觀的方法。通過石英砂的薄片鑒定分析，可以確定砂樣是單晶還是復(fù)晶石英。所謂單晶石英即晶體間由化學(xué)鍵結(jié)合而成的一個完整的石英集合體；而復(fù)晶石英則是由一個以上的單晶石英結(jié)合而成的集合體，復(fù)晶石英間存在明顯的結(jié)合帶。這種集合體不是由化學(xué)鍵構(gòu)成，而是依賴于膠結(jié)物粘結(jié)或其它成因。這種石英晶體結(jié)構(gòu)上的差異影響了天然石英砂支撐劑的抗壓強度。單復(fù)晶含量石英砂支撐劑 抗壓強度試驗表明：單復(fù)晶含量比值越大，石英砂支撐劑抗壓強度就越高（表6）。 （據(jù)朱文等廊坊分院） 對陶粒支撐劑進行X衍射分析表明： Al2O3與Fe2O3的含量對支撐強度起著重要作用（表6）

13、。美國8103陶粒的Fe2O3總含量達到86，其中Fe2O3·CuO·TiO2的含量超過10以上；美國8104與東方906的SiO2的含量超過40時，陶粒的密度降到28gCm3左右， 但在45MPa的閉合應(yīng)力下破碎率仍在10以下，這證明SiO2含量的增加大大降低了陶粒的密度。其次，可以根據(jù)陶粒的物相（或物相比）來判斷陶粒的強度（表7，表8）。燒結(jié)工藝技術(shù)的關(guān)鍵之一是燒結(jié)溫度的控制。陶粒坯體非均質(zhì)及受熱不均必然導(dǎo)致坯體原有礦物難以統(tǒng)一地完成理想的物相轉(zhuǎn)變，給燒成陶粒的強度帶來影響。美國8103，8104及成都陶粒均采用回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)，燒成后結(jié)構(gòu)顆粒在3m左右極為致密，因此強度測試

14、指標(biāo)也較為理想。噴吹陶粒呈玻璃相，但噴吹工藝上無法解決表皮迅速冷卻形成的脆性結(jié)構(gòu)，給工程應(yīng)用上帶來了不利因素。（據(jù)朱文等廊坊分院） （據(jù)朱文等廊坊分院） 2.1.3 支撐劑鋪置濃度的影響改變支撐劑的鋪置濃度可以使裂縫導(dǎo)流能力得以明顯的改善。從API短期導(dǎo)流能力試驗結(jié)果（圖3，圖4）中可以看出，鋪置濃度從25kgm2增加到10kgm2，導(dǎo)流能力在閉合壓力的每個點上都有明顯的增加。因此，當(dāng)支撐劑強度不能滿足現(xiàn)場閉合壓力的要求時；可以考慮增加縫內(nèi)的鋪置濃度來提高裂縫的導(dǎo)流能力，改善增產(chǎn)效果。 （據(jù)朱文等廊坊分院） （據(jù)朱文等廊坊分院）2.2 支撐劑滲透率對壓裂效果的影響 填砂裂縫的導(dǎo)流能力（WfKf

15、）大小，直接影響壓裂效果，而在壓裂設(shè)計時，計算程度一般輸入的是支撐裂縫的滲透率值（Kf）。在現(xiàn)場應(yīng)用中，一般要求裂縫導(dǎo)流能力為地層系數(shù)（Kh）的10倍。即對一給定的油藏條件，要求壓裂設(shè)計中對WfKf 做出最優(yōu)的選擇，以使WfKf /Kh=10。其中Wf為填砂裂縫寬度，它受壓裂施工的限制，Kf為填砂裂縫的滲透率，它主要由支撐劑決定。2.2.1支撐劑滲透率與鋪砂濃度的關(guān)系根據(jù)API短期導(dǎo)流實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在同一閉合壓力下，盡管支撐劑的導(dǎo)流能力是隨鋪砂度的增加而增大的（見圖3，圖4），但它的滲透率卻出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象。圖5為與圖4對應(yīng)的滲透率變化曲線，從圖中可以看出，在低閉合壓力下（Pc50Mpa低的

16、鋪砂濃度能產(chǎn)生較高的滲透率，而高鋪砂濃度的滲透率相對較低，閉合壓力越低，這種現(xiàn)象越明顯。隨著閉合壓力的增大，當(dāng)Pc50MPa時，不論多大的鋪砂濃度，滲透率都趨于一致。這個實驗結(jié)果，在美國的壓裂專業(yè)實驗公司STIMLAN公司也得到驗證。滲透率的這種變化現(xiàn)象，除與支撐劑的強度有關(guān)外，更大的可能是由縫壁效應(yīng)與孔隙結(jié)構(gòu)的變化共同引起的。從另一方面說，隨著閉合壓力的增大，低鋪砂濃度的滲透率下降速度快，而高鋪砂濃度滲透率下降速度較慢，當(dāng)鋪砂濃度增大到一定程度時，這種滲透率的變化差異就會消除，如鋪砂濃度為7.5kgmZ與10kgmZ的滲透率變化就基本一致。2.2.2 支撐劑滲透率變化對壓裂設(shè)計及壓后評估的影

17、響 綜上所述，支撐裂縫滲透率與支撐劑鋪置濃度有關(guān)，這種滲透率差異對壓裂預(yù)測及壓后評估的計算將會產(chǎn)生較大的影響。在以往的壓裂設(shè)計和產(chǎn)量預(yù)測中，人們不考慮裂縫中支撐劑的鋪砂濃度為多少，均輸入某一特定鋪砂濃度的支撐劑滲透率到計算程序中進行計算，這種計算會產(chǎn)生較大的誤差。根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗，裂縫中支撐劑滲透率通?？扇∠鄳?yīng)閉合壓力下API短期測試值的三分之一來進行研究。詳見表9 從圖6和圖7 中看出，K1<K2<K3 ，當(dāng)支撐縫長相同時，支撐劑的滲透率越大，累計凈增產(chǎn)量越大，曲線K2為正常參數(shù)的增產(chǎn)曲線；曲線K1為高鋪砂濃度對應(yīng)的滲透率值而得到的降低的增產(chǎn)曲線；曲線K3為取低鋪置濃度對應(yīng)的滲透

18、率值而得到的增大的增產(chǎn)曲線，可見曲線 K1和曲線K3均出現(xiàn)了偏差。例如圖 6中，取支撐縫長為 80m，正確的累計凈增產(chǎn)量為4.5kt，而滲透率K1和K3對應(yīng)的累計凈增產(chǎn)量分別為4.3kt和4.7kt，兩者與正常值相差約200t。這說明在產(chǎn)量預(yù)測時，如果不考慮裂縫中支撐劑的鋪砂濃度而引起的滲透率變化，將會做出錯誤的估計。另一方面，累計增產(chǎn)量相同時，采用不同的支撐劑滲透率值，得到的優(yōu)化支撐縫長將會不同。從圖5看，正確的優(yōu)化支撐縫長為160m，若采用高鋪砂濃度的滲透率值進行設(shè)計優(yōu)化支撐縫長為120m，采用低鋪砂濃度的滲透率值的設(shè)計優(yōu)化支撐縫長為200m。縫長的設(shè)置與控制對油藏總體壓裂是很關(guān)鍵的，否則

19、在某些條件下將會出現(xiàn)降低水驅(qū)掃油效率。由此可見，若不考慮裂縫中支撐劑的鋪置濃度引起的滲透率值變化，不僅在產(chǎn)量預(yù)測時會出現(xiàn)偏差，而且會使優(yōu)化縫長設(shè)計出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致更大的失誤。因此，在做壓裂設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)先考慮裂縫中的支撐劑鋪砂濃度，然后將對應(yīng)鋪砂濃度的支撐劑滲透率值輸入到電算程序中進行計算，才能得到最優(yōu)的支撐縫長和更準(zhǔn)確的產(chǎn)量預(yù)測。2.2.3 支撐劑質(zhì)量的重要性 壓裂一口井，費用往往是幾十萬元，甚至上百萬元，但支撐劑費用在其中所占的比例并不大。然而，支撐劑的質(zhì)量好壞對壓裂效果（或者說壓裂后的凈增收益）起了至關(guān)重要的作用。 若使用不同強度的支撐劑，按相同的加砂規(guī)模對同一口井進行壓裂設(shè)計，假設(shè)最后在裂

20、縫中的鋪砂濃度均為 5kgm2，支撐劑數(shù)據(jù)作相應(yīng)的變化，結(jié)果列于表 10。由表10 的數(shù)據(jù)可見，使用三種不同類型的陶粒支撐劑，壓裂施工總費用基本相當(dāng)，但壓裂半年后的凈增收入?yún)s有很大的區(qū)別。使用高強度陶粒比使用低強度陶粒要多收入81萬元。 由此也可以推斷，若使用支撐強度更低的石英砂支撐劑，最終獲得的經(jīng)濟效益將會更低。所以說，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量使用陶粒支撐劑以期獲得更大的經(jīng)濟凈現(xiàn)值。 再以圖6和圖7為例，假設(shè)K1代表強度較低質(zhì)量差的支撐劑，K3代表強度高質(zhì)量好的支撐劑，那么，在同一支撐縫長的情況下，好的支撐劑將會得到更多的凈增產(chǎn)量。從另一方面講，在進行壓裂設(shè)計時，選擇使用優(yōu)質(zhì)支撐劑，就會設(shè)

21、計出更長的優(yōu)化支撐縫長，擴大施工規(guī)模，得到更大的凈增收益。3. 壓裂綜合施工設(shè)計技術(shù)路線 當(dāng)設(shè)計“理想的”壓裂施工時需要考慮下面介紹的各個設(shè)計階段：隨著在一個具體的或類似的油田上壓裂經(jīng)驗的不斷積累，其中許多階段可以省略。顧名思義，這種“理想的”設(shè)計是不實際的，因為不可能為一次具體的壓裂施工收集到作業(yè)井的所有資料。然而，這卻可以說明壓裂施工期間所遇到的技術(shù)問題的范圍，盡可能使設(shè)計完美。 （1）證明井的機械狀況良好，能夠承受將要受到的各種力的作用。進行和分析壓裂前的壓力恢復(fù)試井。 （2）確定地層參數(shù)（總厚度、有效厚度、流體界面等）和巖石參數(shù)（滲透率、孔隙度、揚氏模量、泊松比等）。 （3）根據(jù)地層礦

22、物組成、完井方式、作業(yè)考慮的問題、地下巖石應(yīng)力、返排支撐劑歷史和計劃將來采取的生產(chǎn)對策，選擇壓裂液和支撐劉。 （4）應(yīng)用將要泵人的實際物質(zhì)（水、破膠劑和膠聯(lián)劑混合液）樣品，在預(yù)計的地下條件下測定流體的數(shù)據(jù)（流體濾失系數(shù)、流變性等）。 （5）測定地下應(yīng)力剖面。每一層都要求有詳細(xì)信息（對主要油氣層的頂部和底部要測定地下應(yīng)力和力學(xué)特性）。 （6）應(yīng)用合適的二維和三線壓裂模型，研究裂縫的幾何形態(tài)。 （7）通過經(jīng)濟評價確定最優(yōu)的裂縫長度和導(dǎo)流能力。經(jīng)濟評價根據(jù)希望油氣井產(chǎn)能增加的倍數(shù)衡量大型作業(yè)的費用和風(fēng)險。 （8）根據(jù)以上各項，計算詳細(xì)的壓裂處理設(shè)計。通過敏感性分析檢驗設(shè)計是否留有余地，以保證各輸入?yún)?/p>

23、數(shù)的合理變化不會造成施工故障（脫砂）。檢驗是否會超過油氣井規(guī)范和可用的設(shè)備和馬力。 （9）與服務(wù)公司一起制定作業(yè)計劃。水力壓裂是非常復(fù)雜的作業(yè)，需要一整套的設(shè)備、嚴(yán)密的監(jiān)測和控制，所有參與者要互相合作和協(xié)調(diào)。 （10）進行微型壓裂試驗，證實地下應(yīng)力、裂縫超壓和流體濾失系數(shù)估算值。如果必要，則修改施工設(shè)計。 （11）進行壓裂施工。 （12）分析壓裂后的壓力遞減。這可以得出有關(guān)造縫的重要信息。還應(yīng)當(dāng)考慮測井確定裂縫高度。 （13）進行洗井，允許支撐劑少量返排。 （14）通過試井確定出油氣裂縫的特性。4. 目前國外公司的軟件狀況及技術(shù)發(fā)展趨勢 國外壓裂數(shù)學(xué)模型在現(xiàn)場得到廣泛的應(yīng)用，根據(jù)不同的用途和目

24、的，國外各石油公司或服務(wù)公司都有自己研制的全三維或擬三線壓裂模型和軟件，例如Shell公司的 ENERFRAC MeyerAssocs公司 MFRAC， Reservoir engineering system（ RES） inc公司的 FRACPRO， Schlumberger公司的 FRACHIT等。全三維壓裂軟件； Trra Tek inc公司的 TERRAFRAC， Marathon oil co公司的GOHFER， Lehigh University的HYFRAC 3D等。目前壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢是： （1）開發(fā)全三維水力壓裂軟件 基于國外現(xiàn)在水力壓裂技術(shù)發(fā)展水平，三維水力壓裂軟件首當(dāng)

25、其沖，在軟件開發(fā)的過程中，應(yīng)該將水壓裂縫和天然裂縫的相互作用和影響有機地結(jié)合考慮（以前人們在進行壓裂經(jīng)濟評價時，只考慮了水壓裂縫的幾何形態(tài)的變化規(guī)律對它的影響，而沒有考慮天然裂縫的影響程度?，F(xiàn)在國外的最新研究表明，這種形式的評價誤差是非常大的）。 （2）研究裂縫診斷技術(shù)和裝置 大力發(fā)展裂縫現(xiàn)場實時監(jiān)測和診斷技術(shù)，開發(fā)出較好的監(jiān)測診斷裝置，診斷出實際的水壓裂縫的幾何形態(tài)，這是水力壓裂技術(shù)進一步發(fā)展的關(guān)鍵。目前，美國已建立了一個為開發(fā)致密氣層試驗，耗資將達45億美元的小井距多非試驗場MSite試驗場，在該試驗場，他們開發(fā)和使用了井下微地震波與傾斜儀等裂縫診斷高新技術(shù)和水平井壓后取心技術(shù)及數(shù)模技術(shù)。

26、綜合研究證明，在含天然裂縫的復(fù)雜砂巖致密油氣藏中。形成的水力裂縫決非單一裂縫，而是有相當(dāng)數(shù)量的多條裂縫。水力裂縫將在天然裂縫中延伸擴展，并且證實了現(xiàn)場裂縫導(dǎo)流能力遠遠小于實驗室的結(jié)果。因此，研究裂縫診斷技術(shù)和裝置是非常重要的。 （3）開發(fā)實時現(xiàn)場壓裂分析 應(yīng)該大力縮短實驗室模擬和現(xiàn)場試驗之間的符合率差距，在進行水力壓裂設(shè)計時，應(yīng)該實施開發(fā)并網(wǎng)與水力裂縫系統(tǒng)的最優(yōu)化組合，實現(xiàn)整體開發(fā)和宏觀預(yù)測。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，隨時對未來壓裂設(shè)計和現(xiàn)場操作家施監(jiān)測修正，實現(xiàn)壓裂過程的逐步完善和自動控制。這一發(fā)展方向是水力壓裂的必然趨勢。5.美國大石油公司大型壓裂（MHF）處理設(shè)計實例5.1 詳細(xì)規(guī)劃近幾年來，大

27、型水力壓裂（Massive Hydraulic Fracturing）已成為使低滲透性油氣藏增產(chǎn)的重要技術(shù)。MHF處理的財務(wù)考慮是重要的，這類處理必須很好籌劃以求得經(jīng)濟效益。 本文將討論：（1）MHF的設(shè)計參數(shù)和一些必要的考慮；（2）所需設(shè)備的類型；（3）施工前的計劃和后勤工作；（4）溫度和放射位測井的應(yīng)用。希望由此可達到最終目的經(jīng)濟效益良好的大型壓裂處理。 MHF的費用很高，需要造成穿透度深而且在高的上覆壓力下具有高導(dǎo)流能力的裂縫，因而需要高水平的工藝。一些重要的經(jīng)營者，如Amoco采油公司和Mobil公司，都有提供復(fù)雜設(shè)計所需主要數(shù)組的特殊內(nèi)部程序。所研究的參數(shù)有：裂縫高度及方位；巖石性質(zhì)

28、；裂縫壓力狀況。這些研究已用于改善壓裂流體效率和減少垂直裂縫任意延伸的傾向。目前對美國致密砂層氣藏潛在增量的一般估計是1,900-5,700英尺3。到1990年，如果慎重地使用MHF技術(shù)的話，致密砂巖氣藏的生產(chǎn)速度可望達到40-80億英尺3年。規(guī)?？蛇_10-100萬加侖流體和300萬磅支撐劑的MHF處理，實際上對整個鉆井及完井費用是頗有貢獻的。曾經(jīng)表明，MHF的費用可占鉆井及完井總費用的10一50，因而，把MHF的設(shè)計和準(zhǔn)備工作直接與致密砂巖最優(yōu)化開發(fā)的經(jīng)濟學(xué)連系起來，是絕對必要的。 為了使MHF處理成功，必須精確了解巖石及儲層的全部特性。MHF處理的設(shè)計，遠比對常規(guī)壓裂設(shè)計的要求嚴(yán)格得多。

29、在有些場合中，MHF處理的結(jié)果是令人失望的。最初，曾把這些不好的結(jié)果歸因于某些設(shè)計錯誤，然而，現(xiàn)在看來卻是某些地層的固有性質(zhì)所致。 近來，天然氣價格下降和需求量減少，迫使一些能源公司傾全力于降低成本及消除致密砂巖完井的浪費。MHF作業(yè)的成功也取決于對壓裂時可能遇到的某些問題的預(yù)見和準(zhǔn)備。在相當(dāng)長的泵注時間里，為了盡可能地減少作業(yè)中出現(xiàn)的麻煩，必須有妥善的應(yīng)急方案。應(yīng)當(dāng)避免中途停工以防止破壞設(shè)計的完整性。 隨著技術(shù)的進展，可資利用的抉擇和各式各樣的產(chǎn)品及裝備都大為增加。因而在進行抉擇時需要小心分析和詳細(xì)計劃。 本文的目的是為完井工程師提供設(shè)計、準(zhǔn)備和執(zhí)行一次MHF處理的審查表，而且還指出會發(fā)生問

30、題的地方和提出避免或盡可能減輕這些問題的建議。在這里不可能將所有可能遇到的問題都進行討論；然而，我們將盡最大可能來做。有些題目討論得比較詳細(xì)一些，這是因為它們在整個過程中占的地位更為重要的緣故。 MHF這一名詞曾被粗略地定義為“將大量流體及支撐劑泵入低滲透層的處理方法”，通常與產(chǎn)氣砂巖有關(guān)。許多作者根據(jù)所用流體體積、支撐劑量和支撐裂縫長度及高度來定義MHF。對于MHF的一般概念是：造成的支撐裂縫各翼從井筒向外延伸的徑向距離超過1，000英尺。這一定義并不包含裂縫高度的影響、壓裂流體和支撐劑的數(shù)量、長的泵注時間和所需的設(shè)備。 我們的定義包含所有這些因素，是以造成的裂縫面積為根據(jù)的。我們給MHF的

31、定義是：造成的裂縫面積超過20萬英尺2。這一定義與裂縫的傾斜情況無關(guān)。也就是說，不論它是垂直的或水平的都適用。致密（低滲透性）地層的定義是滲透率小于0l毫達西的地層；這與（美）聯(lián)邦能源管理委員會（Federal Energy Regulatory Commission ）稱為“致密含氣砂層（Tight Gas Sands）的定義相同。MHF處理已使?jié)B透率在010001是達西的地層獲得商業(yè)性生產(chǎn)。MHF已在落基山區(qū)的許多低滲透性砂巖中獲得成功的應(yīng)用，特別是在新墨西哥州西北的San Juan盆地（Dakota），科羅拉多州丹佛爾盆地的Watttenberg油田（Muddy），懷俄明州南部綠河盆地中

32、的Wamsutter油田 （Mesa Verde），懷俄明州西南的Moxa背斜（Frontier ），東得克薩斯的棉谷（Cotton Valley）砂巖及灰?guī)r，路易斯安那和阿肯色州的棉谷地層，西得克薩斯的Canyon 砂巖地層，得克薩斯州西部及東部的奧斯汀（Austin）灰?guī)r地層，新墨西哥州東南的馬諾（Morrow）和阿托卡（Atoka ）地層等。 水力壓裂的目的是穿透因鉆井及完井流體漏失而造成的地層損害區(qū)，而最重要的是造成穿透度深、導(dǎo)流能力高的支撐裂縫。 在MHF設(shè)計中考慮的一些因素是：處理層段的選擇；射孔的孔數(shù)；注入流體的速度（排量）；所需的流體；裂縫的形狀；支撐劑的類型和粒徑大小，等等。

33、5.1.1 壓裂層段的選擇 應(yīng)用MHF技術(shù)完井的層段，應(yīng)考慮含水飽和度、鄰近含水層段的情況、孔隙度、隔層（裂縫遏止層）厚度、各層的強度（Competency）等因素。因為致密氣層的滲透率一般都低于0l毫達西，在選層時是不符滲透率作為考慮條件的。事實上，就是因為巖層滲透率低，要讓這些井具有商業(yè)價值才有必要進行MHF處理。選層是根據(jù)措施前的預(yù)注入處理試驗和包括裸眼測井在內(nèi)的鄰并資料評價來進行的。 主要的選層依據(jù)是孔隙度。大多數(shù)經(jīng)營者選擇頁巖校正的孔隙度（Shalecorrected porosity）超過6- 7的孔隙層。如果層段范圍太大，也可將下限孔隙度提高到 810。一般說來，頁巖校正的補償中

34、子-密度測井資料是最通用的評價工具。 有些經(jīng)營者把地層含水飽和度作為選層的指南。考慮在離開井筒某一距離處壓裂的影響會超過處理層段時，處理層段的含水飽和度值將是沒有意義的；在大多數(shù)場合里，壓裂后的測量不能檢測出這種影響。 有人建議以70作為含水飽和度的限制點，以避免引起大量出水。鄰近油- 水或氣- 水接觸面，是應(yīng)當(dāng)首先關(guān)切的問題。如果懷疑有含水層，則射孔必須布置在此水層以上至少100英尺的地方;在沒有強固的泥巖障層時,更應(yīng)特別注意這個問題.障層（泥巖層）的強度及厚度可借電測資料來評定，而泊松比及楊氏模數(shù)則必須由聲波、密度及伽馬射線等錄井資料來計算。 即使泥巖障層是強固的，但若其厚度不超過50英尺

35、，一般也不能保證裂縫不會超出處理層段以外。這種可能性更因套管外的水泥竄槽和高注入速度而增大。裂縫高度和注入速度（排量）之間有強烈的相關(guān)，如果覺得障層的強度不甚可靠的話，降低注入速度是一種安全的辦法。 通常認(rèn)為上覆壓力是隨深度增加而增加的，裂縫傾向于向上活動（向上延伸）；然而，在很多例子中，卻表現(xiàn)有裂縫向下延伸的優(yōu)勢。因而，裂縫高度與障層的強度、厚度及硬度以及水泥膠結(jié)的完整性等有關(guān)。5.1.2 射孔安排 應(yīng)當(dāng)根據(jù)是采用球密封改良限流量工藝（Modified Limited Entry Technique）或是采用限流量工藝來安排射孔。MHF處理的成功與否，在很大程度上取決于射孔程序的工程設(shè)計。大

36、多數(shù)MHF處理的總厚度是200英尺或200英尺以上。采用射穿深度大的套管射孔槍，射25個（或更少一些）直徑約0.42英寸的孔，就可使壓裂流體有適宜的分布。每個孔保持 125-2桶分的流量，就能達到限流量壓裂的要求。射孔計劃應(yīng)當(dāng)根據(jù)層段厚度和平均注入速度以及工作管柱的壓力極限來安排。5.1.3 注入速度 應(yīng)根據(jù)下列條件來選擇注入速度： 1處理層段的厚度或預(yù)計的裂縫高度（射孔的大小和數(shù)目）： 2工作管柱的鋼級和尺寸； 3壓力極限， 4支撐劑濃度（砂比）雙流體性質(zhì)。 處理層段的厚度或預(yù)計的裂縫高度一般與射孔直徑和射孔數(shù)“n ”有關(guān)。射孔數(shù)越多，達到限流量壓裂工藝的要求或達到流體均勻分布的目的所需的注

37、入速度就越大。有效射孔所需的注入速度由下式給出。 (1) 在大多數(shù)設(shè)計里，為了要得到均勻的流體分布，通過射孔的壓力降為200磅英寸2是比較合適的。 注入速度影響裂縫高度及流體分布，而且對壓裂處理的成功是至關(guān)重晏的。當(dāng)注入速度受油管或套管的內(nèi)屈服值（Internal Yield）限制時，應(yīng)當(dāng)采用球密封工藝。 圖 8表明注入速度是地面處理壓力的函數(shù)。表11則表明在較高的注入速度下，水馬力費用顯著地增加，因而使經(jīng)濟問題成為重要的考慮因素。 有些經(jīng)營者比較喜歡在高注入速度和低砂濃度（高排量和低砂比）下開始壓裂，然后降低注入速度和提高砂濃度。初始注入速度高，在泵入墊液（前置液）和低砂量攜砂流體時所近成的

38、裂縫高度，將占最終裂縫高度的大部分。在泵入墊液的時候，遍及整個裂縫高度都建立了漏斗控制， 從而減少了發(fā)生脫砂（砂堵）的風(fēng)險。 在以后的處理階段降低注入速度，既減小了使裂縫高度過分延伸的風(fēng)險，還防止了泵送高含砂流體時設(shè)備的超負(fù)荷問題。5.1.4 流體力學(xué)壓裂力學(xué)包括將能量由地面泵注設(shè)備通過壓裂流體（膠體）傳遞到地層的力學(xué)過程。井底破裂壓力（BHFP）的定義是：BFHP=ISIP + HH (2)= FG×井深（英尺） (3)=STP + HH Pp Pf (4) 流體通過管線時的摩擦壓力降（Pf），可利用服務(wù)公司提供的、根據(jù)不同流體類型及管線尺寸計算摩阻的卡片來確定。流體中含有支撐劑時

39、，由于摩擦損耗而使摩擦壓力降增大，需要采用修正因數(shù)去確定平均摩擦壓力降。支撐劑還增高壓裂流體的靜水壓頭（HH），使地面處理壓力（STP）減小。 交聯(lián)流體通過管線時的摩擦壓力降較大，故需較多的馬力而使費用增高。應(yīng)用滯后交聯(lián)劑（它可防止流體在抵達油管底部之前發(fā)生交聯(lián)）可降低地面處理壓力，因而可節(jié)省大量的錢，并使整個作業(yè)較為安全，而且設(shè)備不會超負(fù)荷并具有更高的效率。 通過射孔的壓力降可用方程（1）來計算，此方程同樣可用來計算處理期間接受流體的射孔數(shù)（有效射孔數(shù)）5.1.5裂縫幾何形狀 裂縫幾何形狀包括裂縫長度、寬度及高度。壓裂設(shè)計的計算機程序一般假設(shè)裂縫高度是恒定的。總裂縫高度（gross frac

40、ture height）確定裂縫體積；而純裂縫高度（net fracture height）則確定發(fā)生流體漏失的高度，超過此高度將會發(fā)生流體漏失。大多數(shù)致密氣層的總高（厚）度范圍約100到1，000英尺，而純高（厚）度則在30-300英尺范圍內(nèi)。裂縫長度的選擇，是以增產(chǎn)比和經(jīng)濟方面的考慮為基礎(chǔ)的（參閱圖9）。裂縫長度一般約在1,0002,500英尺之間。采用Perkins-Kern方程和計算機計算的裂縫寬度，列在表12中。 控制MHF 設(shè)計的巖石性質(zhì)是楊氏模數(shù)、滲透率、孔隙度、裂縫高度及泊松比。楊氏模數(shù)對裂縫寬度有顯著影響，而且假設(shè)它在整個壓裂層段中都是恒定的。在致密砂巖中楊氏模數(shù)值約為3.5

41、-9.5 X 106磅英寸2。圖2 裂縫長度對產(chǎn)能的影響 一產(chǎn)量比；一裂縫長度，占泄油面積半徑的百分比。5.1.6 微型壓裂（Mini Frac） 這是一種不采用擴大的試驗室研究而收集特定地層資料的可行辦法。微型壓裂處理（在MHF處理之前2-5天進行）可以提供有關(guān)資料來檢查MHF設(shè)計。 向待處理地層泵入1-4萬加侖擬采用的處理流體而獲得的數(shù)據(jù)，結(jié)合壓裂后壓力遞減及井溫測量數(shù)據(jù)，可以得出壓裂流體在井下的實際綜合濾失系數(shù)C值、裂縫閉會壓力、純流體漏失層段、楊氏模數(shù)、裂縫高度及裂縫長度等資料。微型壓裂也可作為壓裂管線、井口保護器、油管、封隔器及其他有關(guān)設(shè)備的力學(xué)試驗。還可以用來分析處理壓力。 微型壓

42、裂可結(jié)合常規(guī)疏通射孔作業(yè)（Perforation breakdown operation）來進行。首先，在用無損害疏通流體（如KCl水溶液、酸液等）流通射孔時進行閉合試驗（Closure Test）。這個方法包括多級注入返排測試（step-rate test），即反復(fù)用小量流體（1,00010,000加侖）進行錄入及返排作業(yè)，并關(guān)井進行壓力遞減試驗。 其次，用中等數(shù)量（1-4萬加侖）壓裂流體（將在MHF中采用的主要流體）來進行微型壓裂試驗。這種流體中不加支撐劑，使它不影響裂縫閉合。在泵注流體時，要記錄泵注過程中的摩擦壓力和井底破裂壓力。關(guān)井之后立即進行壓力遞減數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并進行壓裂后的井溫測量

43、。 分析資料的許多復(fù)雜計算可能很不方便；然而，許多服務(wù)公司都有“現(xiàn)場的”計算機資解收集系統(tǒng)和計算能力，使這些計算所需的工作及時間都大為減少。處理過程中的壓裂壓力是從井底破裂壓力中減去閉合應(yīng)力算得的。 Perkins-Kern的裂縫寬度理論說明純壓裂壓力與裂縫長度的函數(shù)成比例： （5）假設(shè)E，Q，只及H都是常數(shù)，那末： （6） 對于非牛頓流體： （7） 多數(shù)壓裂用膠態(tài)流體的n 值均在0.40.6之間，因而如果將純壓裂壓力的對數(shù)與時間的對數(shù)作圖，就可確定裂縫擴展的各種情況。圖3提示了在油田研究中觀察到的四種壓力行為模式。 模式1：裂縫高度受限，裂縫（長度）延伸不受約束（斜率為0.250.33）。

44、模式2：裂縫高度穩(wěn)定地發(fā)展，或者說，除了裂縫高度的增加抵償了壓力增加之外，裂縫長度也有所增加。裂縫高度受限而長度增加緩慢，表明對濾失作用的控制喪失。模式3：接近模式1的歪斜率表明有某種類型的流動約制，這種約制可能導(dǎo)致漿液脫水、支撐劑橋堵以圖 3裂縫延伸模式及裂縫寬度增加（發(fā)生脫砂或砂堵的潛勢高）。模式4：裂縫高度無限制地延展。 圖10中的Pc點是臨界壓力點。也就是說，高于此壓力時，毛細(xì)裂縫被打開，流體漏矢量變得過大。當(dāng)據(jù)特定油田中的地層規(guī)定出Pc值時，就應(yīng)以此值來限定地面處理壓力，維持模式1那樣的斜率。5.1.7裂縫高度 壓裂處理設(shè)計中的一個重要參數(shù)是裂縫高度。對裂縫高度的豐富知識，將改善工作

45、的設(shè)計、成果和綜合成本。在文獻中，關(guān)于確定裂縫高度已有過許多很好的討論。 壓裂后的溫度衰減剖面（井溫測井曲線）和壓裂后對標(biāo)記流體和支撐劑的放射性測量，是當(dāng)前最廣泛使用的測量裂縫高度的工藝。最普通的方法包括在臨近壓裂處理之前進行的基準(zhǔn)靜止溫度測井，在關(guān)井期間再進行靜止溫度測井及伽馬射線測井。 關(guān)井測量應(yīng)在壓裂之后盡可能快地開始，并進行連續(xù)24小時的測量。這種測量應(yīng)在處理層段以上的某點開始，此點的位置至少應(yīng)在處理層以上約為處理層厚度的100處。例如，如果處理層段為10,00010,100英尺，則溫度測量必須在射孔以上100英尺即9，900英尺處開始。到井的速度應(yīng)限制在20英尺分鐘的范圍內(nèi)。通常，在

46、正對裂縫的層段部分，可觀察到巨大的溫度異常。圖 4是一組典型的井溫曲線，它表明射孔段在12,36012,465英尺，井溫測量在12,200英尺開始（比射孔頂部高約160英尺），在總深度處結(jié)束。圖中的虛線（點線）是壓裂前的井溫梯度變化曲線，實線為壓裂后的井溫梯度變化曲線。柱狀圖則意味著裂縫高度，而其黑色部分則表示吸收大部分處理流體的層段。5.2根據(jù)地層條件來選擇壓裂流體及支撐劑 任何類型壓裂設(shè)計的一個重要考慮是選擇壓裂流體。下列三種壓裂流體是文獻中報道的MHF 處理采用的流體：交聯(lián)的羥丙基胍爾（常用濃度測30-60磅/1,000加侖）聚合物乳液和泡沫。 在選擇壓裂流體時要求考慮的各點是： 1 粘

47、度流體在井底條件下應(yīng)有足以運送支撐劑的粘度。 2流體降濾失劑壓裂流體應(yīng)當(dāng)含有附加的粒狀降濾失劑或3一5的柴油相。 3摩阻流體的管道摩阻應(yīng)低。 4流體配伍性壓裂流體必須與地層流體配伍。 5無損害性壓裂流體應(yīng)不會顯著地?fù)p害地層而降低地層的天然滲透性。 6容易采出壓裂流體應(yīng)在短期內(nèi)（約30天）被回采出來。 7費用選用流體的價格應(yīng)當(dāng)合理。 8安全性流體應(yīng)當(dāng)不會威脅施工現(xiàn)場的安全。 交聯(lián)的羥丙基胍爾（hpg）系統(tǒng)是已進行過的MHF處理中占80的處理所用的流體。這類流體的性質(zhì)已經(jīng)為工業(yè)界所公認(rèn)，并且可以調(diào)制成所需要的性能。交聯(lián)的hpg在2%KCl水中膠化（與適當(dāng)?shù)奶砑觿┙Y(jié)合），可滿足上述的8個條件。 可以

48、用調(diào)整hpg膠體加料數(shù)量的辦法來控制流體的粘度。例如，每 1，000加侖流體中可添加30、40、50或60磅 hpg來獲得所要求的不同粘度。利用溫度-穿透深度曲線（圖 5）、從相鄰井得到的現(xiàn)場資料以及微型壓裂中獲得的數(shù)據(jù)，頗有助于確定需要的流體粘度。裂縫高度的延伸取決于流體粘度。為了能夠運送支撐劑而又不會造成裂縫高度過渡延展。希望流體粘度有適當(dāng)?shù)恼壑浴?根據(jù)地層條件決定是否需要在流體中附加粒狀降濾失劑或第二相（35柴油）液態(tài)降濾失劑。一般說來，希望流體中有某種類型的降濾劑；因為如果沒有適當(dāng)?shù)臑V失控制，在工作進程中攜砂流體可能會脫水，從而使砂濃度增加，使發(fā)生脫砂或砂堵的可能性增大。 交聯(lián)的hpg

49、系統(tǒng)在不同尺寸管道中的摩阻表明在1中。為了維持較低的地面處理壓力和較低的水馬力費用，希望管道摩阻低一些（參閱表11）。 應(yīng)當(dāng)進行試驗室確驗來確定壓裂流體與地層流體和巖石的配伍性；這些試驗結(jié)果將決定需要采用的表面活注劑、破乳劑、防垢劑和估上抑制劑等的用量和類型。 盡早地將壓裂流體回采出來，對于MHF處理的成功是很重要的。添加破膠劑、表面張力降低劑可以大大促進清井工作（Cleanup).在處理的末期使用增能劑（Energizer），如N2 或CO2氣體，可能使處理井早些出油氣。 逐漸降低流體系統(tǒng)中聚合物的濃度，可能使壓裂費用明顯地降低。由于降低流體中的膠津分量，作業(yè)成本可在三個方面降低。（1）聚合

50、物的費用減少；（2）由于摩阻降低而使水馬力費用減少；（3）因為泵入井下的聚合物減少，可以更快地完成清井作業(yè)。 如果對現(xiàn)場質(zhì)量管理不注意，最詳細(xì)謹(jǐn)慎地籌劃的作業(yè)也可能出差錯。質(zhì)量管理應(yīng)從擬用的水源開始，保證交聯(lián)凝膠是用特定水源的水制備的。 壓裂用水進罐之前必須對儲罐徹底清洗，在將水替入罐內(nèi)之后應(yīng)對水質(zhì)進行檢查。如果壓裂用水要在罐內(nèi)存放數(shù)天，則需使用殺菌劑。 在每超過行膠化時，必須測量和紀(jì)錄流體的粘度和交聯(lián)時間（參閱表13）。在壓裂時，應(yīng)當(dāng)在泵注過程中收集樣品檢查凝膠交聯(lián)的情況。表13 現(xiàn)場質(zhì)量管理檢查表 油田或場礦名稱： 并號： 作業(yè)公司名稱： 施工者： 日期： I水質(zhì)檢查 A·水樣試

51、驗日期： 1檢查和記錄 a.外觀檢驗結(jié)果（顏色、氣味、懸浮微粒等等） b.水溫 c比重 d原始pH值e鐵含量（Fe+Fe+）ppmf.細(xì)菌計數(shù)（好氣性或嫌氣性）細(xì)胞數(shù)/毫升 g硫酸鹽含量ppm II壓裂流體質(zhì)量 A交聯(lián)凝膠1 預(yù)計采用的交聯(lián)劑百分率 100 ×使用量/預(yù)計用量2 交聯(lián)凝膠的外觀及特性3 凝膠粘度 a作業(yè)開始時 b作業(yè)中途 c作業(yè)結(jié)束時5.2.1支 撐 劑 選 擇 大力壓裂設(shè)計要提供穿速度深而且導(dǎo)流能力大的流通孔道；其導(dǎo)流能力應(yīng)足以提供最佳的采油速度。導(dǎo)流能力的比率（The flow capacity contrast ratio,即裂縫導(dǎo)流率和地層滲透率的比率）應(yīng)當(dāng)在

52、103-106的等級上。導(dǎo)流能力的定義為：導(dǎo)流能力=（Kf）(W) (9) 導(dǎo)流能力（即裂縫導(dǎo)流率）是上覆壓力和支撐劑類型、大小、強度、質(zhì)量及密度的 函數(shù)。 砂子（2040目）是最普遍采用的支撐劑，圖6表明了其裂縫導(dǎo)流率與上覆壓力（閉合應(yīng)力）的關(guān)系。20- 40目砂子的質(zhì)量變化很寬，因砂子來源和供應(yīng)商的不同而異。 普遍接受的辦法是：估計閉合應(yīng)力超過6，000磅英寸時，就避免使用20一40目的砂子；因為在此種條件下，砂子將被粉碎而使導(dǎo)流率明顯下降。閉合應(yīng)力超過6，000磅英寸時應(yīng)考慮使用中等強度支撐劑，如west ProPI，或考慮使用燒結(jié)礬土粒。 例如：新墨西哥兩市的Marrow層閉合應(yīng)力為

53、5，8007，500磅英寸。砂子在較低 壓力范圍內(nèi)是適用的，但在較高的壓力范圍內(nèi)則建議采用中等強度支撐刑或燒結(jié)礬土粒。 支撐劑選擇應(yīng)根據(jù)地層的閉合壓力，在此閉合壓力下，所用支撐劑應(yīng)能使?jié)B透率比率（裂縫導(dǎo)流率地層滲透率）超過30L（L=支撐裂縫長度）。 假設(shè)某井共深度為11,500英尺，破裂壓力梯度為 092磅英寸2英尺。其井底破裂壓力(BHFP)將為： 11，500 X 092 10，580磅英寸2 （10） 已知井底流壓（FBHP）為3，800磅英寸2，則 閉合壓力 = BHFP- FBHP 6, 780磅英寸2 （11） 又設(shè)支撐裂縫長度為1， 000英尺。裂縫導(dǎo)流率與地層滲透率之比應(yīng)等于或大干30 L ，即 ， (12) 通常，支撐裂縫寬度約為0.150.2英寸，設(shè)（地層）滲透率為0l毫達西，則 (13) 上述計算結(jié)果表明切應(yīng)當(dāng)超過240，000毫達西。中強支撐劑在6，700磅英寸2（上覆壓力）下的滲透率約為360,000毫達西，它滿足了上述要求（參閱圖 13）。如果用砂子，它的平均滲透率只有75,000毫達西，遠低于