低滲透油氣藏水力壓裂工藝技

1、低滲透油氣藏低滲透油氣藏水力壓裂工藝技術(shù)水力壓裂工藝技術(shù)目錄目錄n前言前言n水力壓裂技術(shù)概述水力壓裂技術(shù)概述n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析目錄目錄n前言前言n水力壓裂技術(shù)概述水力壓裂技術(shù)概述n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析1.近年來(lái)，低滲透油氣藏儲(chǔ)量構(gòu)成比例逐年提高近年來(lái)，低滲透油氣藏儲(chǔ)量構(gòu)成比例逐年提高

2、n 截止截止2005年底，中石油探明低滲透油藏原油儲(chǔ)量近年底，中石油探明低滲透油藏原油儲(chǔ)量近100億噸，低滲油藏占億噸，低滲油藏占總探明儲(chǔ)量的總探明儲(chǔ)量的40%左右。左右。n 目前中石油發(fā)現(xiàn)的低滲透氣藏儲(chǔ)量約為目前中石油發(fā)現(xiàn)的低滲透氣藏儲(chǔ)量約為3萬(wàn)多億立方米，低滲氣藏占總儲(chǔ)萬(wàn)多億立方米，低滲氣藏占總儲(chǔ)量的量的55%左右。左右。n 近年中石油每年新增探明儲(chǔ)量中，約近年中石油每年新增探明儲(chǔ)量中，約2/3為低滲透儲(chǔ)量。為低滲透儲(chǔ)量。2. 2. 壓裂酸化技術(shù)在低滲透油氣藏勘探開發(fā)中作用巨大壓裂酸化技術(shù)在低滲透油氣藏勘探開發(fā)中作用巨大n自自1947年首次壓裂，至年首次壓裂，至1988年作業(yè)總量已超過年作

3、業(yè)總量已超過100萬(wàn)井次以上萬(wàn)井次以上n北美北美35-40%的井進(jìn)行了水力壓裂，的井進(jìn)行了水力壓裂，25-30%的石油儲(chǔ)量是通過壓裂獲得的的石油儲(chǔ)量是通過壓裂獲得的n從從1955年至年至2005年底，國(guó)內(nèi)壓裂酸化作業(yè)年底，國(guó)內(nèi)壓裂酸化作業(yè)23萬(wàn)井次以上，共增油萬(wàn)井次以上，共增油1.23億噸以億噸以上（平均單井上（平均單井534噸）。噸）。n近近10年來(lái)，年壓裂酸化作業(yè)年來(lái)，年壓裂酸化作業(yè)8600井次左右，年增油量近井次左右，年增油量近600萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。壓壓裂裂酸酸化化在在低低滲滲油油藏藏開開發(fā)發(fā)中中作作用用0 02 20 00 00 04 40 00 00 06 60 00 00 08 80

4、00 00 01 10 00 00 00 01 12 20 00 00 01 14 40 00 00 01 19 98 86 6 1 19 98 87 7 1 19 98 88 8 1 19 98 89 9 1 19 99 90 0 1 19 99 91 1 1 19 99 92 2 1 19 99 93 3 1 19 99 94 4 1 19 99 95 5 1 19 99 96 6 1 19 99 97 7 1 19 99 98 8 1 19 99 99 9 2 20 00 00 0 2 20 00 01 1 2 20 00 02 2 2 20 00 03 3 2 20 00 04 4 2

5、 20 00 05 5壓壓裂裂酸酸化化井井次次（井井次次）0 01 10 00 02 20 00 03 30 00 04 40 00 05 50 00 06 60 00 07 70 00 08 80 00 09 90 00 01 10 00 00 0年年增增油油量量（萬(wàn)萬(wàn)噸噸）壓壓裂裂酸酸化化井井次次年年增增產(chǎn)產(chǎn)量量（萬(wàn)萬(wàn)噸噸）3.3.壓裂酸化技術(shù)地位進(jìn)一步提高壓裂酸化技術(shù)地位進(jìn)一步提高在國(guó)際范圍內(nèi)，壓裂酸化技術(shù)愈來(lái)愈受到重視。美國(guó)石油學(xué)會(huì)在國(guó)際范圍內(nèi)，壓裂酸化技術(shù)愈來(lái)愈受到重視。美國(guó)石油學(xué)會(huì)已將已將壓裂酸化壓裂酸化和鉆井、測(cè)井、和鉆井、測(cè)井、采油工藝采油工藝等專業(yè)并列對(duì)待。等專業(yè)并列對(duì)待。

6、n地質(zhì)地質(zhì)n測(cè)井、錄井測(cè)井、錄井n鉆井、完井鉆井、完井n油藏油藏nn壓裂酸化壓裂酸化n試油、試氣、投產(chǎn)試油、試氣、投產(chǎn)目錄目錄n前言前言n水力壓裂技術(shù)概述水力壓裂技術(shù)概述n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析一、水力壓裂工作原理一、水力壓裂工作原理近井解堵近井解堵儲(chǔ)層改造儲(chǔ)層改造地層防砂地層防砂區(qū)塊開發(fā)區(qū)塊開發(fā)主要用途主要用途第一次水力壓裂試驗(yàn)：第一次水力壓裂試驗(yàn)：1947年，美國(guó)年，美國(guó)kansas的的houghton油田，油田，4個(gè)碳酸個(gè)碳酸鹽儲(chǔ)層，壓

7、前進(jìn)行過酸化，采用上、下封隔器逐級(jí)分層壓裂，每層使用鹽儲(chǔ)層，壓前進(jìn)行過酸化，采用上、下封隔器逐級(jí)分層壓裂，每層使用稠化凝固汽油并接著注入汽油作為破膠劑，不加支撐劑。稠化凝固汽油并接著注入汽油作為破膠劑，不加支撐劑。壓裂效果較差，結(jié)論：壓裂不如酸化有效。壓裂效果較差，結(jié)論：壓裂不如酸化有效。同年，在美國(guó)東同年，在美國(guó)東teaxs油田油田woodbine砂巖層進(jìn)行水力壓裂，使用膠化礦砂巖層進(jìn)行水力壓裂，使用膠化礦場(chǎng)原油，場(chǎng)原油，16目石英砂，破膠劑，取得了極大的成功。目石英砂，破膠劑，取得了極大的成功。1949年年halliburton獲得了專利許可證，開始了商業(yè)化的水力壓裂作業(yè)，獲得了專利許可證

8、，開始了商業(yè)化的水力壓裂作業(yè)，使該技術(shù)得到迅速推廣。使該技術(shù)得到迅速推廣。專利規(guī)定了攜砂液為通過濾紙的粘度大于專利規(guī)定了攜砂液為通過濾紙的粘度大于30cp的液體。的液體。其它未獲得許可證的公司水和砂進(jìn)行水力壓裂作業(yè)。其它未獲得許可證的公司水和砂進(jìn)行水力壓裂作業(yè)。二、水力壓裂的產(chǎn)生和發(fā)展二、水力壓裂的產(chǎn)生和發(fā)展第一代壓裂第一代壓裂(1940-1970)(1940-1970)：小型壓裂：小型壓裂 加砂量較小，在加砂量較小，在10m10m3 3左右，主要是解除近井地帶污染左右，主要是解除近井地帶污染 第二代壓裂第二代壓裂(1970-1980)(1970-1980)：中型壓裂：中型壓裂 加砂量迅速增加

9、，主要是增加地層深部油流通道，加砂量迅速增加，主要是增加地層深部油流通道， 提高低滲透油層導(dǎo)流能力提高低滲透油層導(dǎo)流能力第三代壓裂第三代壓裂(1980-1990)(1980-1990)：端部脫砂壓裂：端部脫砂壓裂 將壓裂增產(chǎn)措施應(yīng)用到中、高滲儲(chǔ)層，雙倍縫寬，主要是大幅度提高儲(chǔ)將壓裂增產(chǎn)措施應(yīng)用到中、高滲儲(chǔ)層，雙倍縫寬，主要是大幅度提高儲(chǔ) 層導(dǎo)流能力層導(dǎo)流能力第四代壓裂第四代壓裂(1990- )(1990- )：大型壓裂、開發(fā)壓裂：大型壓裂、開發(fā)壓裂 將壓裂作為一種開發(fā)方式，從油藏系統(tǒng)出發(fā)，應(yīng)用壓裂技術(shù)將壓裂作為一種開發(fā)方式，從油藏系統(tǒng)出發(fā)，應(yīng)用壓裂技術(shù)mr.哈里伯頓哈里伯頓水力壓裂技術(shù)發(fā)展水力

10、壓裂技術(shù)發(fā)展三、水力壓裂造縫機(jī)理三、水力壓裂造縫機(jī)理1、裂縫形態(tài)、裂縫形態(tài)2、裂縫方位、裂縫方位3、裂縫尺寸、裂縫尺寸在水力壓裂中，了解裂縫在水力壓裂中，了解裂縫的形成條件、裂縫形態(tài)、的形成條件、裂縫形態(tài)、方向?qū)τ行У匕l(fā)揮壓裂在方向?qū)τ行У匕l(fā)揮壓裂在增產(chǎn)、增注中的作用十分增產(chǎn)、增注中的作用十分重要。重要。在地層中造縫，形成裂縫在地層中造縫，形成裂縫的條件與地應(yīng)力及其分布、的條件與地應(yīng)力及其分布、巖石力學(xué)性質(zhì)、壓裂液性巖石力學(xué)性質(zhì)、壓裂液性質(zhì)、注入方式等都有密切質(zhì)、注入方式等都有密切關(guān)系。關(guān)系。zyx垂直裂縫垂直裂縫 當(dāng)當(dāng)z z h h時(shí)，產(chǎn)生垂直時(shí)，產(chǎn)生垂直裂縫，此垂直縫的方位又決定裂縫，此垂

11、直縫的方位又決定于兩個(gè)水平應(yīng)力于兩個(gè)水平應(yīng)力x x 和和y y的大的大小，當(dāng)小，當(dāng)y y x x ，則裂縫處，則裂縫處于垂直于最小主應(yīng)力于垂直于最小主應(yīng)力x x 、平、平行于行于y y的方位；當(dāng)?shù)姆轿唬划?dāng)z z h h ，則裂縫處于垂直于最小主應(yīng)力則裂縫處于垂直于最小主應(yīng)力y y 、平行于、平行于x x的方位。的方位。yzx水平裂縫水平裂縫 當(dāng)當(dāng)h h z z時(shí)，產(chǎn)生水平時(shí)，產(chǎn)生水平裂縫。當(dāng)裂縫。當(dāng)x x=y y時(shí)，平面上時(shí)，平面上會(huì)產(chǎn)生均勻的圓形，當(dāng)會(huì)產(chǎn)生均勻的圓形，當(dāng)x xy y時(shí)，平面上會(huì)產(chǎn)生類時(shí)，平面上會(huì)產(chǎn)生類似橢圓或呈不規(guī)則的分布。似橢圓或呈不規(guī)則的分布。如何判斷水力壓裂產(chǎn)生的裂縫形

12、態(tài)如何判斷水力壓裂產(chǎn)生的裂縫形態(tài)地應(yīng)力測(cè)試法地應(yīng)力測(cè)試法 通過對(duì)三向應(yīng)力值的測(cè)試來(lái)判斷，這是最科學(xué)、最準(zhǔn)確的判斷方法。通過對(duì)三向應(yīng)力值的測(cè)試來(lái)判斷，這是最科學(xué)、最準(zhǔn)確的判斷方法。但成本高、速度慢、操作復(fù)雜。但成本高、速度慢、操作復(fù)雜。深度經(jīng)驗(yàn)法深度經(jīng)驗(yàn)法 一般來(lái)說(shuō)，目的儲(chǔ)層中深低于一般來(lái)說(shuō)，目的儲(chǔ)層中深低于700m700m產(chǎn)生水平裂縫，超過產(chǎn)生水平裂縫，超過800m800m產(chǎn)生垂直產(chǎn)生垂直裂縫，裂縫，700-800m700-800m兩種情況都有可能。但這只是一種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)地區(qū)情兩種情況都有可能。但這只是一種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)地區(qū)情況會(huì)有所不同，有時(shí)差異還較大。況會(huì)有所不同，有時(shí)差異還較大。破裂

13、壓力梯度經(jīng)驗(yàn)法破裂壓力梯度經(jīng)驗(yàn)法 一般來(lái)說(shuō)，破裂壓力梯度小于一般來(lái)說(shuō)，破裂壓力梯度小于0.0180.018產(chǎn)生垂直裂縫，大于產(chǎn)生垂直裂縫，大于0.0230.023產(chǎn)生水產(chǎn)生水平裂縫，平裂縫，0.018-0.0230.018-0.023兩種情況都有可能。這也是一種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)地兩種情況都有可能。這也是一種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)地區(qū)甚至每口井因其它因素的影響會(huì)有所不同。區(qū)甚至每口井因其它因素的影響會(huì)有所不同。四、水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理四、水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理解除污染解除污染溝通儲(chǔ)層溝通儲(chǔ)層 提高導(dǎo)流能力提高導(dǎo)流能力改變流態(tài)改變流態(tài)phkq注水、注氣調(diào)、補(bǔ)層蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)水力壓裂裂縫線性流裂縫線性流雙線性流雙線性

14、流地層線性流地層線性流擬徑向流擬徑向流產(chǎn)量來(lái)源于裂縫中流體的彈性膨脹，流動(dòng)基產(chǎn)量來(lái)源于裂縫中流體的彈性膨脹，流動(dòng)基本上是線性的，流動(dòng)時(shí)間很短，意義不大。本上是線性的，流動(dòng)時(shí)間很短，意義不大。流體自地層線性地流入裂縫，同時(shí)，裂縫流體自地層線性地流入裂縫，同時(shí)，裂縫中的流體再線性地流入井筒。中的流體再線性地流入井筒。地層線性流階段只能在裂縫導(dǎo)流能力較高地層線性流階段只能在裂縫導(dǎo)流能力較高時(shí)才出現(xiàn)。時(shí)才出現(xiàn)。由于裂縫的存在，相當(dāng)于擴(kuò)大了井筒半徑，由于裂縫的存在，相當(dāng)于擴(kuò)大了井筒半徑，增加了滲流面積，滲流阻力比壓前大幅度降低，增加了滲流面積，滲流阻力比壓前大幅度降低，所以產(chǎn)量也要比壓前有較大的提高。所

15、以產(chǎn)量也要比壓前有較大的提高。徑向流徑向流滲流面積小、滲流阻力大，產(chǎn)量相對(duì)較低。滲流面積小、滲流阻力大，產(chǎn)量相對(duì)較低。水力壓裂在低滲透油田開發(fā)中的作用和地位 n解除近井筒傷害n單井增產(chǎn)、增注（低滲+中高滲）n增儲(chǔ)：探井壓裂評(píng)價(jià)油藏n油藏管理（間接壓裂）：完善注采剖面n油藏開發(fā)：整體壓裂、開發(fā)壓裂n與三采結(jié)合：聚合物驅(qū)+壓裂n防砂：壓裂+防砂n廢棄物處理：壓裂造縫充填廢棄物目錄目錄n前言前言n水力壓裂技術(shù)概述水力壓裂技術(shù)概述n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

16、分析一、壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的意義一、壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的意義n1.1.了解儲(chǔ)層低產(chǎn)的原因（近井筒滲流阻力）了解儲(chǔ)層低產(chǎn)的原因（近井筒滲流阻力）n2.2.為優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的輸入?yún)?shù)為優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的輸入?yún)?shù)n3.3.為開發(fā)過程中的動(dòng)態(tài)調(diào)整提供依據(jù)為開發(fā)過程中的動(dòng)態(tài)調(diào)整提供依據(jù)n4.4.在壓裂實(shí)施與后評(píng)估過程中進(jìn)一步認(rèn)識(shí)在壓裂實(shí)施與后評(píng)估過程中進(jìn)一步認(rèn)識(shí) 貫穿于開發(fā)的全過程。貫穿于開發(fā)的全過程。二、壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究主要內(nèi)容二、壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究主要內(nèi)容1.1.總體特征總體特征2.2.有效滲透率有效滲透率3.3.地層壓力地層壓力4.4.可采儲(chǔ)量可采儲(chǔ)量5.5.閉合壓力閉合壓力6.6.就地應(yīng)力場(chǎng)就地應(yīng)力

17、場(chǎng)7.應(yīng)力敏感性應(yīng)力敏感性8.8.啟動(dòng)壓力啟動(dòng)壓力9.9.縫高延伸縫高延伸10.10.地層濾失性地層濾失性11.11.巖石力學(xué)參數(shù)巖石力學(xué)參數(shù)12.12.天然裂縫天然裂縫13.13.地層傷害地層傷害壓降分析法求有效滲透率壓降分析法求有效滲透率從直線的斜率從直線的斜率（mmmm=9.30=9.301010-7-7）可以得）可以得出視油藏滲透率是出視油藏滲透率是kr,app=8.2 mdkr,app=8.2 md及真實(shí)的油及真實(shí)的油藏滲透率是藏滲透率是kr=14.2mdkr=14.2md。1.1.有效滲透率有效滲透率2 2、閉合壓力的評(píng)估、閉合壓力的評(píng)估n常規(guī)壓降分析；常規(guī)壓降分析；n測(cè)井、孔隙壓

18、力及上覆壓力計(jì)算測(cè)井、孔隙壓力及上覆壓力計(jì)算n平衡測(cè)試法平衡測(cè)試法n微壓裂法微壓裂法n瞬時(shí)停泵壓力法瞬時(shí)停泵壓力法3 3、地應(yīng)力方位、地應(yīng)力方位n地面電位；地面電位；n微地震波微地震波n古地磁古地磁n地面傾斜儀；地面傾斜儀；n地層傾角測(cè)井；地層傾角測(cè)井；ininmkjkjrrrr.)2(2110000 3 23 2 13 12 k14 1 34 4 14 24 figure 3 a schematic picture of determining fracture azimuth kx動(dòng)態(tài)分析法及動(dòng)態(tài)分析法及tiltmetertiltmeter法法4 4、縫高延伸、縫高延伸應(yīng)力剖面處理方法應(yīng)力

19、剖面處理方法特殊測(cè)井分析模型（橫波和縱波）特殊測(cè)井分析模型（橫波和縱波）常規(guī)測(cè)井分析模型（無(wú)橫波）常規(guī)測(cè)井分析模型（無(wú)橫波）實(shí)測(cè)結(jié)果校正模型實(shí)測(cè)結(jié)果校正模型密密度度聲聲波波時(shí)時(shí)差差測(cè)測(cè)井井5 5、地層濾失性評(píng)價(jià)、地層濾失性評(píng)價(jià)n小型測(cè)試壓裂試驗(yàn)小型測(cè)試壓裂試驗(yàn)n壓裂施工壓力壓裂施工壓力n壓裂停泵后壓力降落壓裂停泵后壓力降落n凈壓力擬合凈壓力擬合 由兩次瞬時(shí)停泵壓力求綜合濾失系數(shù)的公式為： 100)1)()(128. 31chhtptisipptisipcttc (4-1) 式中，ct-綜合濾失系數(shù)，m/min0.5; t-任一施工時(shí)間（min）; ph-井筒靜液柱壓力（mpa）; isip(t

20、0）,isip(t)-分別為前置液某一時(shí)間 t0停泵壓力和壓裂施工中任 一時(shí)間 t 的停泵壓力（mpa）; c，c -分別為裂縫幾何形狀的系數(shù)，對(duì) pkn 模型， c=0.20233,c=0.47850; 對(duì) kgd 模型，c=0.1903,c=0.46767。 兩次瞬時(shí)停泵測(cè)試法兩次瞬時(shí)停泵測(cè)試法6.6.巖石力學(xué)參數(shù)巖石力學(xué)參數(shù)n巖心三軸力學(xué)參數(shù)測(cè)試巖心三軸力學(xué)參數(shù)測(cè)試n壓裂施工壓力資料分析壓裂施工壓力資料分析ndsi測(cè)井測(cè)井由 瞬 時(shí) 停 泵 壓 力 ， 結(jié) 合 聲 波 時(shí) 差 數(shù) 據(jù) ， 可 估 算 儲(chǔ) 層 的 楊 氏 模 量 和 泊 松 比 。 其 計(jì) 算 公 式 為 ： ozopis

21、ippisipv32 (4-2) )1()21)(1(.108.926vtcvvge (4-3) 式 中 ， v-泊 松 比 ， 無(wú) 因 次 ； e -楊 氏 模 量 ， m p a; isip -瞬 時(shí) 停 泵 壓 力 （ 井 底 ） -孔 隙 度 ， 小 數(shù) ； p o 地 層 壓 力 ， m p a; z-上 覆 地 層 壓 力 ， m p a; g-重 力 加 速 度 ， m /s2; -地 層 巖 石 密 度 ， kg/m3； tc-縱 波 時(shí) 差 ， s/m 。 軸向活塞加壓艙孔隙流體出口圍壓流體入口孔隙流體入口軸向力傳感器巖樣篩網(wǎng)巖樣動(dòng)靜態(tài)楊氏模量對(duì)比動(dòng)靜態(tài)楊氏模量對(duì)比斷裂韌性的

22、測(cè)量與預(yù)測(cè)斷裂韌性的測(cè)量與預(yù)測(cè)巖石斷裂韌性是描述裂尖附近的應(yīng)力場(chǎng)的參數(shù)，是應(yīng)力奇巖石斷裂韌性是描述裂尖附近的應(yīng)力場(chǎng)的參數(shù)，是應(yīng)力奇異性的度量。斷裂韌性是載荷參數(shù)異性的度量。斷裂韌性是載荷參數(shù)( (如縫中壓力，原地應(yīng)力如縫中壓力，原地應(yīng)力) )和和巖體參數(shù)巖體參數(shù)( (如裂縫尺寸如裂縫尺寸) )的函數(shù)它可以提供裂縫擴(kuò)展的判據(jù)。但的函數(shù)它可以提供裂縫擴(kuò)展的判據(jù)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，由于測(cè)試手段和理論研究的局限，在水力壓裂是，長(zhǎng)期以來(lái)，由于測(cè)試手段和理論研究的局限，在水力壓裂設(shè)計(jì)中往往只能給出斷裂韌性的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。設(shè)計(jì)中往往只能給出斷裂韌性的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。 過建立內(nèi)壓式巖石斷裂韌性試驗(yàn)，測(cè)量不同圍壓、不同巖過

23、建立內(nèi)壓式巖石斷裂韌性試驗(yàn)，測(cè)量不同圍壓、不同巖性巖石的斷裂韌性，建立了基于聲波測(cè)井資料的巖石斷裂韌性性巖石的斷裂韌性，建立了基于聲波測(cè)井資料的巖石斷裂韌性解釋模型。解釋模型。 為了保為了保證巖樣加工證巖樣加工的精度，專的精度，專門開發(fā)了巖門開發(fā)了巖石斷裂韌性石斷裂韌性測(cè)試巖樣加測(cè)試巖樣加工裝置。工裝置。建立了利用測(cè)井資料預(yù)測(cè)巖石斷裂韌性的理建立了利用測(cè)井資料預(yù)測(cè)巖石斷裂韌性的理論模型，從而使斷裂韌性的預(yù)測(cè)走向?qū)嵱没撃Ｐ?，從而使斷裂韌性的預(yù)測(cè)走向?qū)嵱没?斷斷裂裂韌韌性性與與縱縱、橫橫波波，動(dòng)動(dòng)、靜靜態(tài)態(tài)彈彈性性模模量量及及抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度的的關(guān)關(guān)系系參 數(shù)與斷裂韌性k1c的統(tǒng)計(jì)關(guān)系相關(guān)系數(shù)(

24、r2)縱波速度vpk1c=0.0001vp-0.13850.9613橫波速度vsk1c=0.0002vs-0.18760.9564動(dòng)態(tài)彈性模量edk1c=0.0109ed+0.05120.9596靜態(tài)彈性模量esk1c=0.0111es+0.10180.9405抗壓強(qiáng)度ck1c=0.0029c+0.10130.9618模擬地層條件模擬地層條件下，地層巖石下，地層巖石斷裂韌性與應(yīng)斷裂韌性與應(yīng)力變化規(guī)律研力變化規(guī)律研究，建立了地究，建立了地層斷裂韌性與層斷裂韌性與有效應(yīng)力的線有效應(yīng)力的線性方程性方程, ,并考察并考察了其對(duì)裂縫形了其對(duì)裂縫形狀的影響。狀的影響。地層斷裂韌性與應(yīng)力關(guān)系研究地層斷裂韌性

25、與應(yīng)力關(guān)系研究不同圍壓下的巖石斷裂韌性0123456702468101214161820圍壓 （mp a ）斷裂韌性 （m p am ）目錄目錄n自我簡(jiǎn)介自我簡(jiǎn)介n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析1、壓裂液技術(shù)的進(jìn)展不同壓裂液類型發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比不同壓裂液類型發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比0 010102020303040405050606070708080909010010050506060707080809090100100年代年代所占比例（%）所占比例（%）油基壓裂液

26、油基壓裂液水基壓裂液水基壓裂液泡沫壓裂液泡沫壓裂液清潔壓裂液清潔壓裂液19501960197019801990200099年美國(guó)壓裂液類型使用比例30304040101013135 52 20 05 51010151520202525303035354040所占比例（%）所占比例（%）泡沫壓裂液泡沫壓裂液硼交聯(lián)壓裂液硼交聯(lián)壓裂液鈦鋯壓裂液鈦鋯壓裂液線性膠線性膠油基乳化油基乳化清潔壓裂液清潔壓裂液 現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新進(jìn)展現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新進(jìn)展n壓裂液化學(xué)實(shí)驗(yàn)室壓裂液化學(xué)實(shí)驗(yàn)室n色譜（超級(jí)過濾）、潤(rùn)濕吸附、電鏡技術(shù)、核磁技術(shù)色譜（超級(jí)過濾）、潤(rùn)濕吸附、電鏡技術(shù)、核磁技術(shù)n壓裂液流變實(shí)驗(yàn)室壓裂液流變實(shí)驗(yàn)

27、室n旋轉(zhuǎn)粘度技術(shù)旋轉(zhuǎn)粘度技術(shù)n控制應(yīng)力流變儀控制應(yīng)力流變儀n動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置n動(dòng)態(tài)濾失與傷害（支撐裂縫導(dǎo)流能力的污染與消除）動(dòng)態(tài)濾失與傷害（支撐裂縫導(dǎo)流能力的污染與消除）n大型管路模擬實(shí)驗(yàn)裝置大型管路模擬實(shí)驗(yàn)裝置n支撐劑輸送與沉降模擬實(shí)驗(yàn)裝置（支撐劑輸送與沉降模擬實(shí)驗(yàn)裝置（slotslot）n現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)與分析設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)與分析設(shè)備現(xiàn)代壓裂液實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新進(jìn)展現(xiàn)代壓裂液實(shí)驗(yàn)技術(shù)的新進(jìn)展清潔壓裂液與聚合物壓裂液對(duì)比聚合物壓裂清潔壓裂液壓裂頁(yè)巖砂砂體體頁(yè)巖水基壓裂液與清潔壓裂液造縫特性對(duì)比水基壓裂液與清潔壓裂液造縫特性對(duì)比2 2、壓裂液的優(yōu)化設(shè)計(jì)、壓裂液的優(yōu)化設(shè)計(jì) 壓裂施工過程中，除了要

28、著重考慮壓裂液粘壓裂施工過程中，除了要著重考慮壓裂液粘度性質(zhì)外，壓裂液在泵送時(shí)還應(yīng)具有最低的沿度性質(zhì)外，壓裂液在泵送時(shí)還應(yīng)具有最低的沿程摩阻，能很好地控制液體濾失，能快速破膠，程摩阻，能很好地控制液體濾失，能快速破膠，施工結(jié)束后能迅速返排干凈，而且在經(jīng)濟(jì)上切施工結(jié)束后能迅速返排干凈，而且在經(jīng)濟(jì)上切實(shí)可行。實(shí)可行。為了獲得一套優(yōu)化的壓裂液體系，必須在深化為了獲得一套優(yōu)化的壓裂液體系，必須在深化認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層特征和掌握工藝要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層特征和掌握工藝要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行添加劑的優(yōu)選和配方體系的性能優(yōu)化。添加劑的優(yōu)選和配方體系的性能優(yōu)化。 壓裂液的優(yōu)化設(shè)計(jì)壓裂液的優(yōu)化設(shè)計(jì)n設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的n進(jìn)行

29、壓裂液優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本目的是獲得最佳和最進(jìn)行壓裂液優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本目的是獲得最佳和最經(jīng)濟(jì)的壓裂液體系，以完成給定的壓裂施工任務(wù)。經(jīng)濟(jì)的壓裂液體系，以完成給定的壓裂施工任務(wù)。n設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則n從儲(chǔ)層特征入手，在滿足壓裂工藝要求的前提下，從儲(chǔ)層特征入手，在滿足壓裂工藝要求的前提下，應(yīng)首選品質(zhì)上乘、性能優(yōu)良、經(jīng)劑有效的各種添應(yīng)首選品質(zhì)上乘、性能優(yōu)良、經(jīng)劑有效的各種添加劑，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)達(dá)標(biāo)而成的壓裂液體系及其配加劑，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)達(dá)標(biāo)而成的壓裂液體系及其配方。方。n必須認(rèn)真對(duì)待壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害，及其減必須認(rèn)真對(duì)待壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害，及其減緩措施。緩措施。優(yōu)選壓裂液所應(yīng)具備的基本特性優(yōu)選壓裂液所應(yīng)具備

30、的基本特性在評(píng)價(jià)優(yōu)選壓裂液的過程中，應(yīng)考察壓裂液：在評(píng)價(jià)優(yōu)選壓裂液的過程中，應(yīng)考察壓裂液：n與工程條件的匹配與工程條件的匹配n對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度n配制時(shí)的可操作性配制時(shí)的可操作性n經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性壓裂液與壓裂工程條件的匹配壓裂液與壓裂工程條件的匹配n為了高速傳遞液體壓力，克服儲(chǔ)層的破裂壓力，為了高速傳遞液體壓力，克服儲(chǔ)層的破裂壓力，起到壓開裂縫作用。壓裂液應(yīng)具備：起到壓開裂縫作用。壓裂液應(yīng)具備：n較高的壓裂液效率；較高的壓裂液效率；n較低的粘度降落較低的粘度降落; ;n較小的壓縮系數(shù)較小的壓縮系數(shù); ;n較低的管路摩阻壓降。較低的管路摩阻壓降。n為了攜帶支撐劑進(jìn)入人工水力裂縫，完成在

31、縫為了攜帶支撐劑進(jìn)入人工水力裂縫，完成在縫中鋪置支撐劑的任務(wù)中鋪置支撐劑的任務(wù), ,壓裂液應(yīng)具有：壓裂液應(yīng)具有：n較高的粘彈性能足以攜帶高濃度的支撐劑；較高的粘彈性能足以攜帶高濃度的支撐劑；n較好的耐溫、耐剪切能力。較好的耐溫、耐剪切能力。降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害n儲(chǔ)層物性和粘土礦物組分對(duì)壓裂液的性能要求：儲(chǔ)層物性和粘土礦物組分對(duì)壓裂液的性能要求：n對(duì)儲(chǔ)層基質(zhì)滲透率的傷害低；對(duì)儲(chǔ)層基質(zhì)滲透率的傷害低；n造壁濾失能力低；造壁濾失能力低；n殘?jiān)?、殘膠低、減緩對(duì)儲(chǔ)層孔隙喉道的堵塞；殘?jiān)?、殘膠低、減緩對(duì)儲(chǔ)層孔隙喉道的堵塞；n表面張力低、接觸角大，以克服高手管壓力造成的壓表面張力

32、低、接觸角大，以克服高手管壓力造成的壓裂液水鎖；裂液水鎖；n粘土穩(wěn)定能力好，以避免粘土的運(yùn)移、膨脹造成儲(chǔ)層粘土穩(wěn)定能力好，以避免粘土的運(yùn)移、膨脹造成儲(chǔ)層滲透率的下降；滲透率的下降；n壓裂液的類型和性質(zhì)不應(yīng)改變儲(chǔ)層巖石性的轉(zhuǎn)變。壓裂液的類型和性質(zhì)不應(yīng)改變儲(chǔ)層巖石性的轉(zhuǎn)變。n儲(chǔ)層流體的物化性質(zhì)對(duì)壓裂液的性能要求：儲(chǔ)層流體的物化性質(zhì)對(duì)壓裂液的性能要求：n所用壓裂液與儲(chǔ)層流體不產(chǎn)生油水乳化現(xiàn)象；所用壓裂液與儲(chǔ)層流體不產(chǎn)生油水乳化現(xiàn)象；n所用壓裂液與儲(chǔ)層流體不產(chǎn)生沉淀。所用壓裂液與儲(chǔ)層流體不產(chǎn)生沉淀。壓裂液配制的可操作性壓裂液配制的可操作性n現(xiàn)場(chǎng)配制要求：現(xiàn)場(chǎng)配制要求：n配制簡(jiǎn)單，易于操作，配液時(shí)間短，

33、勞動(dòng)強(qiáng)配制簡(jiǎn)單，易于操作，配液時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作時(shí)效高；度低，工作時(shí)效高；n性能可控，便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整。性能可控，便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整。n經(jīng)濟(jì)因素要求：經(jīng)濟(jì)因素要求：n成本低，經(jīng)濟(jì)易行；成本低，經(jīng)濟(jì)易行；n貨源廣，易于準(zhǔn)備。貨源廣，易于準(zhǔn)備。優(yōu)選壓裂液所應(yīng)必備的儲(chǔ)層優(yōu)選壓裂液所應(yīng)必備的儲(chǔ)層和工藝設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝設(shè)計(jì)參數(shù)n優(yōu)選壓裂液必須采集準(zhǔn)確可靠的有關(guān)參數(shù)：優(yōu)選壓裂液必須采集準(zhǔn)確可靠的有關(guān)參數(shù)：n儲(chǔ)層特征儲(chǔ)層特征n工藝要求工藝要求n現(xiàn)場(chǎng)施工條件現(xiàn)場(chǎng)施工條件與儲(chǔ)層特征有關(guān)的參數(shù)與儲(chǔ)層特征有關(guān)的參數(shù)儲(chǔ)層基本參數(shù)；儲(chǔ)層類別（油或氣層）、井深、儲(chǔ)層基本參數(shù)；儲(chǔ)層類別（油或氣層）、井深、儲(chǔ)層的溫度、壓力

34、系數(shù)等。儲(chǔ)層的溫度、壓力系數(shù)等。儲(chǔ)層巖心物性：滲透率、孔隙度、含油飽和度、儲(chǔ)層巖心物性：滲透率、孔隙度、含油飽和度、孔隙結(jié)構(gòu)、膠結(jié)狀況與粘土礦物組分和五敏試孔隙結(jié)構(gòu)、膠結(jié)狀況與粘土礦物組分和五敏試驗(yàn)結(jié)果等。驗(yàn)結(jié)果等。儲(chǔ)層流體特性：儲(chǔ)層流體特性：原油的基本物化性能：粘度、組分和密度等；原油的基本物化性能：粘度、組分和密度等；地層水的性能：組分、礦化度、水型和束縛水飽和度地層水的性能：組分、礦化度、水型和束縛水飽和度等；等；天然氣的組分、壓縮系數(shù)等參數(shù)。天然氣的組分、壓縮系數(shù)等參數(shù)。與工程有關(guān)的參數(shù)與工程有關(guān)的參數(shù)n與工藝要求有關(guān)的參數(shù)與工藝要求有關(guān)的參數(shù)n施工規(guī)模：施工用液量、施工時(shí)間、排量、加

35、砂量、平均砂液比施工規(guī)模：施工用液量、施工時(shí)間、排量、加砂量、平均砂液比和最大砂液比；和最大砂液比；n施工壓力：估算施工時(shí)的破裂壓力、工作壓力、延伸壓力和瞬間施工壓力：估算施工時(shí)的破裂壓力、工作壓力、延伸壓力和瞬間停泵壓力等：停泵壓力等：n施工的泵注方式；施工的泵注方式；n施工的管柱結(jié)構(gòu)；施工的管柱結(jié)構(gòu)；n壓裂設(shè)備情況：上水能力、交聯(lián)劑及其它添加劑的加入方式和能壓裂設(shè)備情況：上水能力、交聯(lián)劑及其它添加劑的加入方式和能力。力。n現(xiàn)場(chǎng)施工條件現(xiàn)場(chǎng)施工條件n現(xiàn)場(chǎng)的配液方式及設(shè)備：壓裂液出配液站配制或現(xiàn)場(chǎng)配制；現(xiàn)場(chǎng)的配液方式及設(shè)備：壓裂液出配液站配制或現(xiàn)場(chǎng)配制；n配液及壓裂施工時(shí)的環(huán)境溫度；配液及壓裂

36、施工時(shí)的環(huán)境溫度；n配液罐的容積和應(yīng)考慮的附加量；配液罐的容積和應(yīng)考慮的附加量；n現(xiàn)場(chǎng)取樣方式。現(xiàn)場(chǎng)取樣方式。確定壓裂液配方確定壓裂液配方（1 1）確定壓裂液類型）確定壓裂液類型 確定壓裂液類型時(shí)，必須綜合考慮儲(chǔ)層特征和工藝要求。確定壓裂液類型時(shí)，必須綜合考慮儲(chǔ)層特征和工藝要求。n根據(jù)儲(chǔ)層巖心的敏感性試驗(yàn)結(jié)果。如強(qiáng)水敏油層，應(yīng)考慮采用油根據(jù)儲(chǔ)層巖心的敏感性試驗(yàn)結(jié)果。如強(qiáng)水敏油層，應(yīng)考慮采用油基壓裂液、酸化壓裂液或泡沫壓裂液等不含水相或水相較少的?；鶋毫岩?、酸化壓裂液或泡沫壓裂液等不含水相或水相較少的。n根據(jù)儲(chǔ)層壓力系數(shù)。如壓力系數(shù)過低，應(yīng)考慮采用泡沫壓裂液或根據(jù)儲(chǔ)層壓力系數(shù)。如壓力系數(shù)過低，應(yīng)

37、考慮采用泡沫壓裂液或水基增能壓裂液。水基增能壓裂液。n根據(jù)儲(chǔ)層流體性質(zhì)。如施工目的層為氣層，必須考慮水相和油相根據(jù)儲(chǔ)層流體性質(zhì)。如施工目的層為氣層，必須考慮水相和油相進(jìn)入儲(chǔ)層對(duì)氣相透率的影響程度。進(jìn)入儲(chǔ)層對(duì)氣相透率的影響程度。n根據(jù)儲(chǔ)層埋深。目前在深井（根據(jù)儲(chǔ)層埋深。目前在深井（3000m3000m）或超深井（）或超深井（5000m5000m）的）的壓裂施工中主要使用的還是水基凍膠壓裂液。壓裂施工中主要使用的還是水基凍膠壓裂液。n根據(jù)儲(chǔ)層溫度。目前在溫度高于根據(jù)儲(chǔ)層溫度。目前在溫度高于120120的儲(chǔ)層壓裂改造中使用的的儲(chǔ)層壓裂改造中使用的主要是水基凍膠壓裂液。主要是水基凍膠壓裂液。n施工規(guī)模

38、。施工規(guī)模。n施工預(yù)測(cè)泵壓。施工預(yù)測(cè)泵壓。確定壓裂液配方確定壓裂液配方（2 2）確定添加劑類型）確定添加劑類型 現(xiàn)以水基凍膠壓裂液為例，簡(jiǎn)述確定添加劑時(shí)應(yīng)考慮的問題?，F(xiàn)以水基凍膠壓裂液為例，簡(jiǎn)述確定添加劑時(shí)應(yīng)考慮的問題。n確定基本的添加劑類型：稠化劑、交聯(lián)劑、破膠劑、助排劑、確定基本的添加劑類型：稠化劑、交聯(lián)劑、破膠劑、助排劑、phph調(diào)節(jié)劑、調(diào)節(jié)劑、殺菌劑和粘土穩(wěn)定劑是水基凍膠壓裂液體體系中必須的添加劑。殺菌劑和粘土穩(wěn)定劑是水基凍膠壓裂液體體系中必須的添加劑。n針對(duì)不同儲(chǔ)層特征選擇添加劑針對(duì)不同儲(chǔ)層特征選擇添加劑 n低溫儲(chǔ)層應(yīng)考慮使用低溫破膠活化劑；低溫儲(chǔ)層應(yīng)考慮使用低溫破膠活化劑；n高溫儲(chǔ)

39、層應(yīng)考慮使用溫度穩(wěn)定劑；高溫儲(chǔ)層應(yīng)考慮使用溫度穩(wěn)定劑；n儲(chǔ)層原油如易與壓裂液的破膠液發(fā)生乳化，則應(yīng)考慮加入破乳劑；儲(chǔ)層原油如易與壓裂液的破膠液發(fā)生乳化，則應(yīng)考慮加入破乳劑；n高濾失儲(chǔ)層應(yīng)考慮使用降濾劑；高濾失儲(chǔ)層應(yīng)考慮使用降濾劑；n儲(chǔ)層流體如含有儲(chǔ)層流體如含有ca ca 2+2+、mg mg 2+2+等易結(jié)垢的離子，應(yīng)考慮使用阻垢劑。等易結(jié)垢的離子，應(yīng)考慮使用阻垢劑。確定壓裂液配方確定壓裂液配方（2 2）確定添加劑類型）確定添加劑類型n根據(jù)工藝特點(diǎn)考慮的添加劑：根據(jù)工藝特點(diǎn)考慮的添加劑：n采用采用n n2 2或或coco2 2助排時(shí)，應(yīng)考慮加入起泡劑；助排時(shí)，應(yīng)考慮加入起泡劑；n使用烴類（柴油

40、）降濾劑時(shí)可以考慮添加分散劑，使烴類降濾劑使用烴類（柴油）降濾劑時(shí)可以考慮添加分散劑，使烴類降濾劑均勻分散在壓裂液中，以獲得更好的降濾效果。均勻分散在壓裂液中，以獲得更好的降濾效果。n確定添加劑用量確定添加劑用量n根據(jù)儲(chǔ)層溫度和施工時(shí)間確定稠化劑、交聯(lián)劑、根據(jù)儲(chǔ)層溫度和施工時(shí)間確定稠化劑、交聯(lián)劑、phph調(diào)節(jié)劑和破膠調(diào)節(jié)劑和破膠劑用量；劑用量；n根據(jù)儲(chǔ)層流體性質(zhì)、油藏、氣藏、選擇助排劑的類別；根據(jù)儲(chǔ)層流體性質(zhì)、油藏、氣藏、選擇助排劑的類別；n根據(jù)地層粘土礦物含量與類型選擇粘土穩(wěn)定劑的類型和用量；根據(jù)地層粘土礦物含量與類型選擇粘土穩(wěn)定劑的類型和用量；n根據(jù)耐溫耐剪切性能和破膠性能確定交聯(lián)劑和破膠

41、劑加入程序；根據(jù)耐溫耐剪切性能和破膠性能確定交聯(lián)劑和破膠劑加入程序；n根據(jù)壓裂液性能、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的原則選擇其它添加劑用量。根據(jù)壓裂液性能、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的原則選擇其它添加劑用量。壓裂液配方性能評(píng)價(jià)壓裂液配方性能評(píng)價(jià)按壓裂液性能及評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)確定的壓裂按壓裂液性能及評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)確定的壓裂液進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。液進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和壓裂工藝要求，調(diào)整壓裂液配根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和壓裂工藝要求，調(diào)整壓裂液配方，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。方，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最終確定出施工中將要使用的壓裂液配方、用最終確定出施工中將要使用的壓裂液配方、用量及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的性能指標(biāo)。量及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的性能指標(biāo)。3 3、壓裂液現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量

42、、壓裂液現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制與評(píng)估控制與評(píng)估壓裂液壓后評(píng)價(jià)（壓裂液壓后評(píng)價(jià)（1 1）（1 1）采集并整理必須的現(xiàn)場(chǎng)資料）采集并整理必須的現(xiàn)場(chǎng)資料n壓前壓裂液的準(zhǔn)備記錄壓前壓裂液的準(zhǔn)備記錄n備水、備料量。備水、備料量。n添加劑的實(shí)際加入順序。添加劑的實(shí)際加入順序。n壓裂液的基本性能：基液的表觀粘度、壓裂液的基本性能：基液的表觀粘度、phph值和交聯(lián)性能。值和交聯(lián)性能。n施工中壓裂液的連續(xù)記錄施工中壓裂液的連續(xù)記錄n施工泵壓、排量、用液量、施工時(shí)間、各階段詳細(xì)記錄。施工泵壓、排量、用液量、施工時(shí)間、各階段詳細(xì)記錄。n施工曲線和監(jiān)測(cè)曲線。施工曲線和監(jiān)測(cè)曲線。n破膠劑追加量（如有必要）。破膠劑追加量（如有必要

43、）。n交聯(lián)劑添加記錄。交聯(lián)劑添加記錄。n取樣及其性能記錄。取樣及其性能記錄。n剩余基液量、交聯(lián)液量記錄。剩余基液量、交聯(lián)液量記錄。n壓后壓裂液的管理記錄壓后壓裂液的管理記錄n壓后關(guān)井時(shí)間及井口壓力記錄。壓后關(guān)井時(shí)間及井口壓力記錄。n不同返排時(shí)間壓裂液破膠液性能（粘度和不同返排時(shí)間壓裂液破膠液性能（粘度和phph值）、相應(yīng)井口壓力和總返排量值）、相應(yīng)井口壓力和總返排量記錄。記錄。n投產(chǎn)時(shí)間，產(chǎn)量和油水分析的跟蹤記錄。投產(chǎn)時(shí)間，產(chǎn)量和油水分析的跟蹤記錄。壓裂液壓后評(píng)價(jià)（壓裂液壓后評(píng)價(jià)（2 2）（2 2）采集現(xiàn)場(chǎng)樣品）采集現(xiàn)場(chǎng)樣品n添加劑樣品。添加劑樣品。n配液水樣。配液水樣。n配制好的基液和交聯(lián)液

44、樣品。配制好的基液和交聯(lián)液樣品。n返排液樣品。返排液樣品。（3 3）現(xiàn)場(chǎng)資料的分析評(píng)價(jià)。）現(xiàn)場(chǎng)資料的分析評(píng)價(jià)。n摩阻性能可通過對(duì)施工的壓力曲線分析獲得。摩阻性能可通過對(duì)施工的壓力曲線分析獲得。n壓力液效率可由壓后壓力監(jiān)測(cè)曲線分析得到。壓力液效率可由壓后壓力監(jiān)測(cè)曲線分析得到。n破膠性能可通過返排液的試驗(yàn)分析獲得。破膠性能可通過返排液的試驗(yàn)分析獲得。n返排能力則可跟據(jù)壓后的返排液總量與泵入地層液體的總量計(jì)算出返排能力則可跟據(jù)壓后的返排液總量與泵入地層液體的總量計(jì)算出的返排率進(jìn)行評(píng)價(jià)。的返排率進(jìn)行評(píng)價(jià)。（4 4）現(xiàn)場(chǎng)樣品的再評(píng)價(jià)）現(xiàn)場(chǎng)樣品的再評(píng)價(jià)n添加劑的性能檢測(cè)添加劑的性能檢測(cè)n入井壓裂液配方評(píng)價(jià)

45、入井壓裂液配方評(píng)價(jià)n返排液樣品評(píng)價(jià)返排液樣品評(píng)價(jià)目錄目錄n自我簡(jiǎn)介自我簡(jiǎn)介n壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)壓前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)n壓裂材料技術(shù)壓裂材料技術(shù)n壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)n部分實(shí)例分析部分實(shí)例分析n未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析未來(lái)壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析1 1、需要的基礎(chǔ)資料、需要的基礎(chǔ)資料n鉆井、完井參數(shù)鉆井、完井參數(shù)n井身結(jié)構(gòu)、套管、油管及井口狀況井身結(jié)構(gòu)、套管、油管及井口狀況 這里包括井口裝置的規(guī)范、井身結(jié)構(gòu)、井徑、井下管柱（套這里包括井口裝置的規(guī)范、井身結(jié)構(gòu)、井徑、井下管柱（套管、油管），油套管尺寸、規(guī)范、鋼級(jí)、抗拉、抗內(nèi)壓、抗外擠管、油管），油套管尺寸、規(guī)范、鋼級(jí)、抗拉、抗內(nèi)壓、抗外擠

46、及下深等，水泥返深、油補(bǔ)距、套補(bǔ)距等。及下深等，水泥返深、油補(bǔ)距、套補(bǔ)距等。n井下工具井下工具 井下工具包括井下工具的名稱、規(guī)范、尺寸、耐溫耐壓、位置及井下工具包括井下工具的名稱、規(guī)范、尺寸、耐溫耐壓、位置及工作原理等工作原理等n射孔位置和射孔數(shù)射孔位置和射孔數(shù) 完井?dāng)?shù)據(jù)包括了完井方法，射孔井段，射孔槍、彈型號(hào)，孔密、完井?dāng)?shù)據(jù)包括了完井方法，射孔井段，射孔槍、彈型號(hào)，孔密、孔徑、相位及孔深等?？讖健⑾辔患翱咨畹?。 壓裂目的層及其鄰層地質(zhì)參數(shù)壓裂目的層及其鄰層地質(zhì)參數(shù) n壓裂目的層的厚度及其橫向展布?jí)毫涯康膶拥暮穸燃捌錂M向展布n壓裂層鄰層的厚度及其橫向展布?jí)毫褜余弻拥暮穸燃捌錂M向展布n壓裂目的層

47、的滲透率和孔隙度大小及分布、可動(dòng)流壓裂目的層的滲透率和孔隙度大小及分布、可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)體百分?jǐn)?shù)n壓裂目的層及其鄰層巖石力學(xué)特性壓裂目的層及其鄰層巖石力學(xué)特性n巖石力學(xué)特性包括應(yīng)力大小、楊氏模量、泊松比、巖石力學(xué)特性包括應(yīng)力大小、楊氏模量、泊松比、斷裂韌性、壓縮系數(shù)等斷裂韌性、壓縮系數(shù)等n天然裂縫的發(fā)育及分布天然裂縫的發(fā)育及分布n天然裂縫的分布規(guī)律，裂縫形態(tài)，密度等天然裂縫的分布規(guī)律，裂縫形態(tài)，密度等n斷層的發(fā)育及分布斷層的發(fā)育及分布n儲(chǔ)層敏感性儲(chǔ)層敏感性n巖性及礦物組成巖性及礦物組成壓裂目的層流體參數(shù)壓裂目的層流體參數(shù) 儲(chǔ)層流體特性儲(chǔ)層流體特性 包括流體組成、密度、地下粘度、壓縮系數(shù)等包括流體

48、組成、密度、地下粘度、壓縮系數(shù)等儲(chǔ)層流體的飽和度儲(chǔ)層流體的飽和度 流體中各相的飽和度及其分布流體中各相的飽和度及其分布儲(chǔ)層流體的溫度及壓力分布儲(chǔ)層流體的溫度及壓力分布相滲曲線相滲曲線pvtpvt參數(shù)參數(shù)壓裂材料性能參數(shù)壓裂材料性能參數(shù)n壓裂液性能壓裂液性能 壓裂液的類型、用量、流變性能、耐溫耐剪壓裂液的類型、用量、流變性能、耐溫耐剪切性能、濾失性能、摩阻及對(duì)巖心的傷害等。切性能、濾失性能、摩阻及對(duì)巖心的傷害等。n支撐劑特性支撐劑特性 支撐劑的類型、粒徑范圍、用量、密度、圓支撐劑的類型、粒徑范圍、用量、密度、圓度、球度、抗破碎率等物理性能，酸溶解度等度、球度、抗破碎率等物理性能，酸溶解度等化學(xué)性

49、能及不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力和滲透化學(xué)性能及不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力和滲透率等。率等。壓裂設(shè)備數(shù)據(jù)壓裂設(shè)備數(shù)據(jù) n泵注排量泵注排量n設(shè)備最大功率及壓力上限設(shè)備最大功率及壓力上限n最大砂濃度最大砂濃度n比例泵參數(shù)比例泵參數(shù)n其他設(shè)備數(shù)據(jù)其他設(shè)備數(shù)據(jù)其他參數(shù)其他參數(shù) n 開發(fā)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)開發(fā)、生產(chǎn)數(shù)據(jù) 井網(wǎng)、井距，生產(chǎn)壓差、注水壓差等井網(wǎng)、井距，生產(chǎn)壓差、注水壓差等n 經(jīng)濟(jì)參數(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù) 包括計(jì)算凈收益的時(shí)間、油氣價(jià)格、壓裂包括計(jì)算凈收益的時(shí)間、油氣價(jià)格、壓裂液?jiǎn)蝺r(jià)、支撐劑單價(jià)、壓裂施工費(fèi)用、壓裂液?jiǎn)蝺r(jià)、支撐劑單價(jià)、壓裂施工費(fèi)用、壓裂前后作業(yè)費(fèi)用及不可預(yù)見費(fèi)等。前后作業(yè)費(fèi)用及不可預(yù)見費(fèi)等。n 特殊限制

50、參數(shù)特殊限制參數(shù) 壓裂中經(jīng)常遇到特殊情況需要考慮，需要考?jí)毫阎薪?jīng)常遇到特殊情況需要考慮，需要考慮一些特殊約束條件。慮一些特殊約束條件。2 2、工藝設(shè)計(jì)研究、工藝設(shè)計(jì)研究02468101214160306090120150180210240270300330360390壓后生產(chǎn)時(shí)間 (d)壓后日產(chǎn)油(m3/d)污染深度=0.1m污染深度=0.5m污染深度=1m污染深度=1.5m污染深度=2m污染深度=2.5m污染深度=3m0.071md1）壓裂過程中儲(chǔ)層傷害和裂縫傷）壓裂過程中儲(chǔ)層傷害和裂縫傷害的定量模擬及機(jī)理分析害的定量模擬及機(jī)理分析024681012141618200306090120150

51、180210240270300330360390壓后生產(chǎn)時(shí)間(d)壓后產(chǎn)量(t/d)污染深度0.1m污染深度0.5m污染深度1m污染深度1.5m污染深度2m污染深度2.5m污染深度3m4md02468101214160306090120150180210240270300330360390壓后生產(chǎn)時(shí)間(d)壓后一年累積產(chǎn)油(m3/d)污染區(qū)傷害率=0%污染區(qū)傷害率=10%污染區(qū)傷害率=20%污染區(qū)傷害率=30%污染區(qū)傷害率=40%污染區(qū)傷害率=50%污染區(qū)傷害率=60%0.071md05101520250306090120150180210240270300330360390壓后生產(chǎn)時(shí)間(d)

52、日產(chǎn)油(m3/d)清水未傷害壓裂液殘?jiān)鼈毫岩簜β驶謴?fù)20%壓裂液傷害率恢復(fù)40%0.071md24402460248025002520254025602580清水未傷害壓裂液殘?jiān)鼈謴?fù)20%恢復(fù)40%壓后一年累產(chǎn)(m3)裂縫傷害及其清除對(duì)產(chǎn)量的影響裂縫傷害及其清除對(duì)產(chǎn)量的影響17001750180018501900195020002050壓后一年累計(jì)產(chǎn)油(m3)濾餅厚度0mm濾餅厚度0.1mm濾餅厚度0.5mm濾餅厚度1mm濾餅厚度1.5mm濾餅厚度對(duì)產(chǎn)量的影響濾餅厚度對(duì)產(chǎn)量的影響儲(chǔ)層傷害和裂縫傷害對(duì)產(chǎn)量影響的滲流力學(xué)原理分析 供 油 邊 界 供 油 邊 界 濾 失 傷 害 區(qū) 2 2

53、）分選壓方式的優(yōu)選）分選壓方式的優(yōu)選 封隔器封隔器+ +橋塞法橋塞法 最突出的優(yōu)點(diǎn)是壓裂目的明確，針對(duì)性強(qiáng)，相對(duì)施最突出的優(yōu)點(diǎn)是壓裂目的明確，針對(duì)性強(qiáng)，相對(duì)施工強(qiáng)度大，有效率高，由于封隔器與橋塞的間距不工強(qiáng)度大，有效率高，由于封隔器與橋塞的間距不受限制，因此可以結(jié)合限流量或封堵球等分壓方法受限制，因此可以結(jié)合限流量或封堵球等分壓方法分段處理過長(zhǎng)的壓裂井段。分段處理過長(zhǎng)的壓裂井段。 但使用這種方法，一般要求各目的層組之間具有良但使用這種方法，一般要求各目的層組之間具有良好的封隔性能，除了各個(gè)目的層之間具有約大于好的封隔性能，除了各個(gè)目的層之間具有約大于7m7m厚的隔層外，還要求封隔層上的最小主應(yīng)

54、力值與目厚的隔層外，還要求封隔層上的最小主應(yīng)力值與目的層的層( (相鄰目的層相鄰目的層) )中最小主應(yīng)力之差約大于中最小主應(yīng)力之差約大于7.0mpa7.0mpa，否則將難以隔開，而形成一條裂縫，進(jìn)而無(wú)法達(dá)到否則將難以隔開，而形成一條裂縫，進(jìn)而無(wú)法達(dá)到壓裂改造的目的，這一地應(yīng)力差值是通過全三維水壓裂改造的目的，這一地應(yīng)力差值是通過全三維水力裂縫數(shù)值模擬來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，同時(shí)也是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)力裂縫數(shù)值模擬來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，同時(shí)也是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果，另外這種方法主要用于老井。的結(jié)果，另外這種方法主要用于老井。封堵球進(jìn)行分層壓裂封堵球進(jìn)行分層壓裂n適用于最小主應(yīng)力相差較大的多油層系，在實(shí)施這種方法適用于最小主應(yīng)力相

55、差較大的多油層系，在實(shí)施這種方法之前，就必須明確知道最小的主應(yīng)力剖面，根據(jù)地應(yīng)力剖之前，就必須明確知道最小的主應(yīng)力剖面，根據(jù)地應(yīng)力剖面判斷先破裂的目的層，并根據(jù)該層的射孔情況，確定所面判斷先破裂的目的層，并根據(jù)該層的射孔情況，確定所需堵球數(shù)，從而使堵球完全堵住該層，以后壓開第二層。需堵球數(shù)，從而使堵球完全堵住該層，以后壓開第二層。如此重復(fù)，直至改造完所有目的層段。如此重復(fù)，直至改造完所有目的層段。n這種方法與封隔器這種方法與封隔器+ +橋塞法比較，具有井下管柱簡(jiǎn)單，施工橋塞法比較，具有井下管柱簡(jiǎn)單，施工速度快，安全，省時(shí)，省力及成本低的特點(diǎn)。存在的問題速度快，安全，省時(shí)，省力及成本低的特點(diǎn)。存

56、在的問題是，由于各層孔數(shù)不等，封堵效率不明確，不易掌握投球是，由于各層孔數(shù)不等，封堵效率不明確，不易掌握投球數(shù)量，從而給施工帶來(lái)一定的盲目性。數(shù)量，從而給施工帶來(lái)一定的盲目性。n改進(jìn)的封堵球方法是，將破裂壓力不等的壓裂層按相等的改進(jìn)的封堵球方法是，將破裂壓力不等的壓裂層按相等的孔數(shù)射開，然后按每層所需要的施工規(guī)模進(jìn)行壓裂，每壓孔數(shù)射開，然后按每層所需要的施工規(guī)模進(jìn)行壓裂，每壓完一層即投入與相應(yīng)層射孔數(shù)目相等的封堵球，依次將所完一層即投入與相應(yīng)層射孔數(shù)目相等的封堵球，依次將所有的層段處理完畢。這一改進(jìn)的方法已在國(guó)內(nèi)外取得了成有的層段處理完畢。這一改進(jìn)的方法已在國(guó)內(nèi)外取得了成功的實(shí)例。功的實(shí)例。限

57、流量法分層壓裂 n從最小主應(yīng)力角度而言，限流量法適用于破裂壓力從最小主應(yīng)力角度而言，限流量法適用于破裂壓力相近的多油層施工，最為簡(jiǎn)便，國(guó)內(nèi)已在吉林、二相近的多油層施工，最為簡(jiǎn)便，國(guó)內(nèi)已在吉林、二連、鄯善等油田，井深連、鄯善等油田，井深1800m-3200m1800m-3200m的垂直裂縫井的垂直裂縫井中取得成功。中取得成功。n主要問題是，如果各層的破裂壓力相差很大，則難主要問題是，如果各層的破裂壓力相差很大，則難以保證壓開所有層段；其次是難以保證在壓裂時(shí)，以保證壓開所有層段；其次是難以保證在壓裂時(shí)，由于所有孔眼都與油層連通，射開孔眼數(shù)不一，哪由于所有孔眼都與油層連通，射開孔眼數(shù)不一，哪怕只有少

58、數(shù)孔眼不吸液，都會(huì)影響最終的壓開程度。怕只有少數(shù)孔眼不吸液，都會(huì)影響最終的壓開程度。n可見，限流量法壓裂主要依據(jù)孔眼摩阻來(lái)調(diào)節(jié)各目可見，限流量法壓裂主要依據(jù)孔眼摩阻來(lái)調(diào)節(jié)各目的層間由于最小主應(yīng)力不同而導(dǎo)致起裂的不同時(shí)性，的層間由于最小主應(yīng)力不同而導(dǎo)致起裂的不同時(shí)性，應(yīng)按照孔眼摩阻為應(yīng)按照孔眼摩阻為4.8-6.9mpa4.8-6.9mpa來(lái)確定總孔數(shù)。來(lái)確定總孔數(shù)。 合層壓裂合層壓裂 n當(dāng)各壓裂目的層最小水平主應(yīng)力相差無(wú)幾或地應(yīng)力剖面數(shù)據(jù)當(dāng)各壓裂目的層最小水平主應(yīng)力相差無(wú)幾或地應(yīng)力剖面數(shù)據(jù)顯示不利于進(jìn)行各種分層壓裂方式時(shí)，則應(yīng)采用多層合壓。顯示不利于進(jìn)行各種分層壓裂方式時(shí)，則應(yīng)采用多層合壓。n壓

59、裂選井中，特別要注意井段不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)在井中制造壓裂選井中，特別要注意井段不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)在井中制造出嚴(yán)重的層間矛盾，在進(jìn)行合層壓裂后，對(duì)注水井則應(yīng)進(jìn)行出嚴(yán)重的層間矛盾，在進(jìn)行合層壓裂后，對(duì)注水井則應(yīng)進(jìn)行井溫和吸水剖面測(cè)試，從而對(duì)合層壓裂各層的改造程度有一井溫和吸水剖面測(cè)試，從而對(duì)合層壓裂各層的改造程度有一個(gè)可靠的評(píng)價(jià)，進(jìn)而去指導(dǎo)后續(xù)井的合層壓裂施工。個(gè)可靠的評(píng)價(jià)，進(jìn)而去指導(dǎo)后續(xù)井的合層壓裂施工。n在一個(gè)油藏中是采用某種分層壓裂方式或者合層壓裂方式，在一個(gè)油藏中是采用某種分層壓裂方式或者合層壓裂方式，先要明確壓裂的目的，當(dāng)然從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，一定要解決先要明確壓裂的目的，當(dāng)然從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看

60、，一定要解決層間矛盾，使得對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)少的層出夠全力，而對(duì)產(chǎn)量沒有層間矛盾，使得對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)少的層出夠全力，而對(duì)產(chǎn)量沒有貢獻(xiàn)的層應(yīng)該進(jìn)行改造，使其投入開發(fā)?？傊?，首先對(duì)其必貢獻(xiàn)的層應(yīng)該進(jìn)行改造，使其投入開發(fā)。總之，首先對(duì)其必要性進(jìn)行充的地質(zhì)論證之后，再研究最小主應(yīng)力剖面，并應(yīng)要性進(jìn)行充的地質(zhì)論證之后，再研究最小主應(yīng)力剖面，并應(yīng)用全三維水壓裂模擬軟件進(jìn)行計(jì)算分析，從而確定出切實(shí)可用全三維水壓裂模擬軟件進(jìn)行計(jì)算分析，從而確定出切實(shí)可行的壓裂方式，冒然下結(jié)論，可能會(huì)導(dǎo)致不堪挽回的嚴(yán)重后行的壓裂方式，冒然下結(jié)論，可能會(huì)導(dǎo)致不堪挽回的嚴(yán)重后果。果。3 3）注入方式的確定）注入方式的確定n注入方式優(yōu)選的原則是