第7章氣井增產措施

1、采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施1第七章第七章 氣井增產措施氣井增產措施 第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術第三節(jié)第三節(jié) 氣井酸壓技術氣井酸壓技術第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價與施工合理性研究儲層評價與施工合理性研究采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施2 氣井增產措施氣井增產措施是向氣層中注入某一種或幾種物質，是向氣層中注入某一種或幾種物質，通過其與地層巖石或其本身相互間在特定條件下所產生通過其與地層巖石或其本身相互間在特定條件下所產生的物理或化學作用，提高或恢復氣層的滲透性，從而提的物理或化學作用，提高或恢復氣層的滲透性，從而提高氣井生產能力的工

2、藝措施。高氣井生產能力的工藝措施。l 酸處理技術酸處理技術l 酸壓技術酸壓技術l 水力壓裂技術水力壓裂技術l 其它增產或解堵技術其它增產或解堵技術最常用氣井增產措施：最常用氣井增產措施：引引 言言 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施3第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 酸化又稱為酸化又稱為基質酸化或孔隙酸化基質酸化或孔隙酸化，它是在低于儲層，它是在低于儲層巖石破裂壓力下，將酸液注入地層孔隙、裂縫中，通過巖石破裂壓力下，將酸液注入地層孔隙、裂縫中，通過酸液和地層巖石礦物的反應，溶解部分巖石礦物或堵塞酸液和地層巖石礦物的反應，溶解部分巖石礦物或堵塞物質，從而擴大或溝通地層巖石的孔隙裂縫，

3、改善地層物質，從而擴大或溝通地層巖石的孔隙裂縫，改善地層近井地帶滲透率，提高氣井產量的工藝措施。近井地帶滲透率，提高氣井產量的工藝措施。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施4第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 一、酸化增產原理一、酸化增產原理 因為氣井生產時大部分壓力損失都發(fā)生在井筒附近，只要能因為氣井生產時大部分壓力損失都發(fā)生在井筒附近，只要能較大地增加近井地帶地層的滲透能力，使氣井獲得增產。較大地增加近井地帶地層的滲透能力，使氣井獲得增產。無損害氣井酸處理最大增產倍數圖無損害氣井酸處理最大增產倍數圖 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施5第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術

4、當氣井受到損害后，產量將隨當氣井受到損害后，產量將隨“損害程度損害程度”和和“損害范圍損害范圍”增大而下降，可表示為：增大而下降，可表示為：wekwswskosrrfrrrrfJJlglglgoskkkf 對裂縫性氣藏而言，如果酸液沿天然裂縫穿透并不斷對裂縫性氣藏而言，如果酸液沿天然裂縫穿透并不斷“刻蝕刻蝕”縫壁巖面，使之產生不能縫壁巖面，使之產生不能“閉合閉合”的酸蝕裂縫的酸蝕裂縫“槽槽溝溝”，常規(guī)酸化施工亦能收到支撐裂縫的效果。，常規(guī)酸化施工亦能收到支撐裂縫的效果。 損害程度：損害程度：采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施6受損害氣井采氣指數下降率與損害因素關系圖受損害氣井采氣指數下降

5、率與損害因素關系圖第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施7第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 二、酸液體系二、酸液體系 酸液體系：鹽酸、土酸、膠凝酸、泡沫酸、乳化酸等。酸液體系：鹽酸、土酸、膠凝酸、泡沫酸、乳化酸等。 酸化施工一般都使用各種強酸（如鹽酸、氫氟酸等）酸化施工一般都使用各種強酸（如鹽酸、氫氟酸等）作為工作液的主料，并加入各種添加劑以保證其綜合性作為工作液的主料，并加入各種添加劑以保證其綜合性能指標達到工藝要求。能指標達到工藝要求。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施8 酸處理工藝對酸液性能的特殊要求酸處理工藝對酸液性能的特殊要求

6、緩蝕性能緩蝕性能 鹽酸和氫氟酸對鋼材的腐蝕性能都很強。鹽酸和氫氟酸對鋼材的腐蝕性能都很強。 緩蝕緩蝕以保證施工管柱和設備不致發(fā)生腐蝕損壞。以保證施工管柱和設備不致發(fā)生腐蝕損壞。 第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 要求酸液具有一定的緩速效果，以要求酸液具有一定的緩速效果，以增加穿透深度增加穿透深度和處理效果。和處理效果。 緩速性能緩速性能 其它性能其它性能 粘度、密度，與地層巖石及其流體的配伍性、管內摩損阻粘度、密度，與地層巖石及其流體的配伍性、管內摩損阻力，殘液表面張力及三相接觸角等。力，殘液表面張力及三相接觸角等。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施9常規(guī)酸液的基本組成常規(guī)酸液的基

7、本組成 第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 鹽酸鹽酸 + + 緩蝕劑緩蝕劑 + + 表面活性劑表面活性劑 + + 鐵離子穩(wěn)定劑鐵離子穩(wěn)定劑（1 1）鹽酸酸液體系）鹽酸酸液體系無色或淡黃色氯化氫氣體的水溶液，有刺激性臭味。無色或淡黃色氯化氫氣體的水溶液，有刺激性臭味。工業(yè)濃度：工業(yè)濃度：30303232; ;使用濃度：使用濃度：15152828 含氮化合物。具有較好高溫緩蝕效果。含氮化合物。具有較好高溫緩蝕效果。 醛類。甲醛使用溫度低于醛類。甲醛使用溫度低于8080，且不抗，且不抗硫化氫，故在氣井中很少應用。硫化氫，故在氣井中很少應用。 炔醇類。炔醇類。 復合緩蝕劑。復合緩蝕劑。合適的表面活

8、性劑除可合適的表面活性劑除可降低酸降低酸液界面張力液界面張力從而減少毛細管阻從而減少毛細管阻力，便于排液、延緩酸巖反力，便于排液、延緩酸巖反應速度和抑制腐蝕。應速度和抑制腐蝕。在酸液中加入穩(wěn)定劑以防止氫在酸液中加入穩(wěn)定劑以防止氫氧化鐵沉淀。目前使用的鐵離氧化鐵沉淀。目前使用的鐵離子穩(wěn)定劑有兩類：還原劑和螯子穩(wěn)定劑有兩類：還原劑和螯合劑合劑采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施10 土酸是鹽酸與氫氟酸混合酸液的俗稱。一般為土酸是鹽酸與氫氟酸混合酸液的俗稱。一般為10101515的鹽酸和的鹽酸和3 35 5的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液。的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液。 為了防止氫氟酸與地層

9、礦物和地下水中存在的鈣離子反應為了防止氫氟酸與地層礦物和地下水中存在的鈣離子反應生成氟化鈣沉淀，一般都使用低濃度的鹽酸液作為生成氟化鈣沉淀，一般都使用低濃度的鹽酸液作為前沖洗液前沖洗液。所使用的添加劑必須通過實驗證實配伍性和相容性。所使用的添加劑必須通過實驗證實配伍性和相容性。 第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 （2 2）土酸體系）土酸體系采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施11 幾種新型酸液體系幾種新型酸液體系第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 在常規(guī)酸液中加入一定比例的降阻劑，在常規(guī)酸液中加入一定比例的降阻劑，可以大大降低酸液在油管可以大大降低酸液在油管中流動時的摩擦阻力損失

10、中流動時的摩擦阻力損失，增加地面泵注水功率的利用率。，增加地面泵注水功率的利用率。 膠凝酸體系膠凝酸體系 膠凝酸是一種緩速酸液，它是將一定量的膠凝劑加入與其配伍的常膠凝酸是一種緩速酸液，它是將一定量的膠凝劑加入與其配伍的常規(guī)酸液中，使酸的規(guī)酸液中，使酸的粘度提高粘度提高到到303060mPa.s60mPa.s，一方面抑制氫離子的傳遞，一方面抑制氫離子的傳遞，另一方面又可降低濾失速度，降低濾失速度造成的對流傳質，從而延緩另一方面又可降低濾失速度，降低濾失速度造成的對流傳質，從而延緩酸液與巖石的反應速度，增加活性酸有效穿透距離。酸液與巖石的反應速度，增加活性酸有效穿透距離。 降阻酸體系降阻酸體系采

11、氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施12 幾種新型酸液體系幾種新型酸液體系第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 泡沫酸常用氮氣或二氧化碳為內相，酸液為外相的泡沫體系，泡沫酸常用氮氣或二氧化碳為內相，酸液為外相的泡沫體系，具具有粘度高、濾失速度低，管內流動摩阻低，對儲層特別是含水敏礦物有粘度高、濾失速度低，管內流動摩阻低，對儲層特別是含水敏礦物的儲層損害小，緩速效果好，排液速度快的優(yōu)點的儲層損害小，緩速效果好，排液速度快的優(yōu)點，特別適用于氣層壓，特別適用于氣層壓力已低于靜水柱壓力的低壓氣井增產作業(yè)。力已低于靜水柱壓力的低壓氣井增產作業(yè)。 醇酸體系醇酸體系 在常規(guī)酸液中加入一定量的醇類（多使用

12、在常規(guī)酸液中加入一定量的醇類（多使用12122020的甲醇或乙醇）的甲醇或乙醇）就變成醇酸體系。醇酸有就變成醇酸體系。醇酸有很低的表面張力很低的表面張力，可大大降低毛細管力，對，可大大降低毛細管力，對穩(wěn)穩(wěn)定粘土顆粒和增加排液速度定粘土顆粒和增加排液速度都有較大優(yōu)越性。都有較大優(yōu)越性。 泡沫酸體系泡沫酸體系采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施13第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計一個完整的基質酸化設計應包括下述步驟：一個完整的基質酸化設計應包括下述步驟： 分析擬施工井進行基質酸化的合理性，常用的分析方法有：區(qū)域分析擬施工井進行基質酸化的合理性，常用的分析

13、方法有：區(qū)域對比、井層對比和試井資料分析；對比、井層對比和試井資料分析； 證實損害原因、程度及損害深度；證實損害原因、程度及損害深度； 根據巖心化學分析和酸化試驗結果選擇適合該地層的酸液配方；根據巖心化學分析和酸化試驗結果選擇適合該地層的酸液配方； 確定泵注壓力和排量；確定泵注壓力和排量； 確定每米施工井段的施工液量和總液量；確定每米施工井段的施工液量和總液量； 如施工層厚度較大，或施工井一次射開幾個層段則確定是否應用如施工層厚度較大，或施工井一次射開幾個層段則確定是否應用分流技術及分流方法；分流技術及分流方法； 預測施工增產效果；預測施工增產效果； 提出施工前、施工中和施工后的注意事項。提出

14、施工前、施工中和施工后的注意事項。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施14第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 最高泵壓和最大排量的確定最高泵壓和最大排量的確定 基質酸處理要求酸液通過巖石的孔隙進入地層而不希望將基質酸處理要求酸液通過巖石的孔隙進入地層而不希望將地層壓裂，這樣施工時的最大井底壓力就必須低于地層破裂壓地層壓裂，這樣施工時的最大井底壓力就必須低于地層破裂壓力，即：力，即：fwpp最高泵壓：最高泵壓： hfrifmaxpppp最大排量：最大排量： SrrlnpppKhQweSfmax2采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施15第一節(jié)第一節(jié) 氣

15、井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 酸液用量的確定酸液用量的確定 合理的酸液用量取決于酸液有效穿透距離，而酸液在巖石合理的酸液用量取決于酸液有效穿透距離，而酸液在巖石基質孔隙中的穿透深度又取決于巖石、酸液性質、反應條件和基質孔隙中的穿透深度又取決于巖石、酸液性質、反應條件和局部反應速度。局部反應速度。 碳酸鹽巖氣層基質酸化的有效作用距離碳酸鹽巖氣層基質酸化的有效作用距離威廉斯和尼洛德研究了酸液溶蝕孔徑增長模型。威廉斯和尼洛德研究了酸液溶蝕孔徑增長模型。當已知注酸速度，假定溶蝕孔數目，確定從溶蝕孔壁向地層的濾當已知注酸速度，假定溶蝕孔數目，確定從溶蝕孔壁向地層的濾失量后，可

16、得出類似裂縫中流動時的計算圖版。失量后，可得出類似裂縫中流動時的計算圖版。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施16威廉斯和尼洛德研究的威廉斯和尼洛德研究的 酸在酸在“蛀孔蛀孔”中的穿透距離中的穿透距離lVaN2Re濾失雷諾數濾失雷諾數 aVaN2Re流動雷諾數流動雷諾數 DeNsc施密特數施密特數 第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施17第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 酸液用量的確定酸液用量的確定（2 2）砂巖基質酸化的有效反應半徑）砂巖基質酸化的有效反應半徑100100 時土酸量與有效穿透深度關系時土酸

17、量與有效穿透深度關系 土酸與砂巖的反應必須土酸與砂巖的反應必須考慮表面反應動力學，這將考慮表面反應動力學，這將比碳酸鹽巖鹽酸系統(tǒng)的計比碳酸鹽巖鹽酸系統(tǒng)的計算更為復雜，可應用威廉斯算更為復雜，可應用威廉斯和懷特利做出的設計曲線。和懷特利做出的設計曲線。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施18第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 酸液用量的確定酸液用量的確定 注酸強度估算法注酸強度估算法所謂注酸強度，是指對每米施工段所使用的酸量。所謂注酸強度，是指對每米施工段所使用的酸量。一般都根據氣井受損害程度的資料和施工層的孔隙度進行估算。一般都根據氣井受損害程度的資

18、料和施工層的孔隙度進行估算。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施19第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 氣井基質酸化的分流技術氣井基質酸化的分流技術堵塞球分流的原理：堵塞球分流的原理：由于所射開層段巖性的損害程度的差別，由于所射開層段巖性的損害程度的差別，酸液總是首先進入酸液總是首先進入“剩余剩余”滲透率較高的層段，而隨酸液入滲透率較高的層段，而隨酸液入井的堵塞球井的堵塞球( (一般直徑為一般直徑為202025mm)25mm)將將“座封座封”在在“入口入口”的的射孔眼上，阻止后面的酸繼續(xù)進入該孔，逼迫酸液轉向進入射孔眼上，阻止后面的酸繼續(xù)進入該孔，逼迫

19、酸液轉向進入另外的孔和另外的層，直到所有的射開層段均被酸化。另外的孔和另外的層，直到所有的射開層段均被酸化。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施20第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 裂縫性氣層的酸化設計應注意的問題裂縫性氣層的酸化設計應注意的問題 (1)(1)大量資料證實，鉆井液、完井液對孔隙地層的損害深度一大量資料證實，鉆井液、完井液對孔隙地層的損害深度一般不會超過般不會超過303050cm50cm，但一旦井筒與天然裂縫連通時，但一旦井筒與天然裂縫連通時，損害深損害深度度可能會可能會大大大高于完全沿孔隙進入地層所造成的損害，這在設大高于完全沿孔隙

20、進入地層所造成的損害，這在設計施工用酸量時應引起足夠的重視；計施工用酸量時應引起足夠的重視；(2)(2)增產幅度變化很大。用計算方法增產幅度變化很大。用計算方法預測的增產預測的增產，在天然裂縫，在天然裂縫發(fā)育的氣層往往會與施工后實際得到的產量發(fā)育的氣層往往會與施工后實際得到的產量有較大的出入有較大的出入。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施21第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計 裂縫性氣層的酸化設計應注意的問題裂縫性氣層的酸化設計應注意的問題 (3)(3)只要天然裂縫與井筒溝通，只要天然裂縫與井筒溝通，“酸化酸化”反應都將主要在裂縫反應都將主要在裂縫

21、內發(fā)生，在裂縫性氣層進行酸化壓裂設計時，應內發(fā)生，在裂縫性氣層進行酸化壓裂設計時，應充分考慮濾失充分考慮濾失問題問題。在網狀裂縫發(fā)育的氣層設計酸化壓裂時，為獲得較長的。在網狀裂縫發(fā)育的氣層設計酸化壓裂時，為獲得較長的酸蝕裂縫，應考慮使用降濾劑。酸蝕裂縫，應考慮使用降濾劑。 (4) (4) 在滿足安全要求的泵壓下盡可能在滿足安全要求的泵壓下盡可能快速地將酸液注入地層快速地將酸液注入地層中中最易恢復并增加它的流通能力從而使氣井獲得增產。最易恢復并增加它的流通能力從而使氣井獲得增產。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施22第一節(jié)第一節(jié) 氣井酸化技術氣井酸化技術 三、基質酸化設計三、基質酸化設計

22、“泡沫酸泡沫酸”壓裂設計技術壓裂設計技術 “ “泡沫酸泡沫酸”壓裂設計所需要進行的特殊計算主要包壓裂設計所需要進行的特殊計算主要包括：地面泵注壓力及酸液、氣體括：地面泵注壓力及酸液、氣體( (氮氣或二氧化碳氮氣或二氧化碳) )的泵排的泵排量、泡沫酸的有效穿透距離等。量、泡沫酸的有效穿透距離等。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施23第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術壓裂：壓裂：向井筒內以高于地層吸收能力的速率注入工作液體，向井筒內以高于地層吸收能力的速率注入工作液體，在井筒內產生高于儲層破裂強度的壓力，從而使儲層破裂在井筒內產生高于儲層破裂強度的壓力，從而使儲層破裂并向層內延伸成一條

23、或數條水力裂縫后，使用并向層內延伸成一條或數條水力裂縫后，使用“支撐支撐”或或“刻蝕刻蝕”的方法使這些裂縫在井筒內壓力釋放后不閉合，的方法使這些裂縫在井筒內壓力釋放后不閉合，從而達到增產增注的效果。從而達到增產增注的效果。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施24利用利用100%100%的液體二氧化碳和石英砂進行壓裂，的液體二氧化碳和石英砂進行壓裂，無水無任何添加劑，壓后壓裂液幾乎完全排出無水無任何添加劑，壓后壓裂液幾乎完全排出地層，可避免地層傷害。其關鍵技術是混合砂地層，可避免地層傷害。其關鍵技術是混合砂子進入液體二氧化碳中的二氧化碳混合器。適子進入液體二氧化碳中的二氧化碳混合器。適用于對

24、驅替液、凍膠或表面活性劑的傷害敏感用于對驅替液、凍膠或表面活性劑的傷害敏感的地層，適合的儲層包括滲水層、低壓層及有的地層，適合的儲層包括滲水層、低壓層及有微粒運移的儲層以及水敏性儲層。微粒運移的儲層以及水敏性儲層。壓裂的種類：壓裂的種類：( (根據造縫介質不同根據造縫介質不同) )水力壓裂水力壓裂高能氣體壓裂高能氣體壓裂干法壓裂干法壓裂利用特定的發(fā)射藥或推進劑在油氣井的目利用特定的發(fā)射藥或推進劑在油氣井的目的層段高速燃燒，產生高溫高壓氣體，壓的層段高速燃燒，產生高溫高壓氣體，壓裂地層形成多條自井眼呈放射狀的徑向裂裂地層形成多條自井眼呈放射狀的徑向裂縫，清除油氣層污染及堵塞物，有效地降縫，清除油

25、氣層污染及堵塞物，有效地降低表皮系數，從而達到油氣井增產的目的低表皮系數，從而達到油氣井增產的目的的一種工藝技術。的一種工藝技術。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施25第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術水力壓裂的工藝過程：水力壓裂的工藝過程：憋壓憋壓造逢造逢裂縫延伸裂縫延伸充填支撐劑充填支撐劑裂縫閉合裂縫閉合采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施26(2) (2) 降低了井底附近地層中流體的滲流阻力：降低了井底附近地層中流體的滲流阻力：裂縫內流體流動阻裂縫內流體流動阻力小。力小。(1) (1) 改變流體的滲流狀態(tài)：改變流體的滲流狀態(tài)：使原來徑向

26、流動變?yōu)橛蛯优c裂縫近似使原來徑向流動變?yōu)橛蛯优c裂縫近似的單向流動和裂縫與井筒間的單向流動，消除了徑向節(jié)流損失，的單向流動和裂縫與井筒間的單向流動，消除了徑向節(jié)流損失，降低了能量消耗。降低了能量消耗。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術（a a）淺穿透裂縫滲流模式圖）淺穿透裂縫滲流模式圖 （b b）深穿透裂縫滲流模式圖）深穿透裂縫滲流模式圖壓裂氣井滲流模型圖壓裂氣井滲流模型圖 一、壓裂增產原理一、壓裂增產原理采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施27第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術McguilMcguil曲線曲線相對導流能力相對導流能力無因次增無因次增產倍數產倍數采氣工程氣井增產措施采

27、氣工程氣井增產措施28(1)(1)氣井開采的動力一般依靠壓力降落后氣體的彈性膨脹，從井底到邊氣井開采的動力一般依靠壓力降落后氣體的彈性膨脹，從井底到邊界的每一點的壓力都是時間的函數。因此，界的每一點的壓力都是時間的函數。因此，產量是采出程度的函數產量是采出程度的函數，即，即使生產壓差相同，在兩次測量時間間隔較近時，尚可近似估計增產，若使生產壓差相同，在兩次測量時間間隔較近時，尚可近似估計增產，若測量時間相距較遠，這一比較將可能會毫無意義。測量時間相距較遠，這一比較將可能會毫無意義。 第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術(2)(2)壓裂施工氣井大多為低滲透，存在排液和壓降傳遞問題，壓力波傳壓裂

28、施工氣井大多為低滲透，存在排液和壓降傳遞問題，壓力波傳遞到邊界，氣井生產達到遞到邊界，氣井生產達到“擬穩(wěn)定擬穩(wěn)定”狀態(tài)必須經過很長時間，所以狀態(tài)必須經過很長時間，所以時時間引起的產量下降問題是不容忽略的間引起的產量下降問題是不容忽略的。注意的幾個問題：注意的幾個問題：(3)(3)天然氣在裂縫中流動大多將呈天然氣在裂縫中流動大多將呈湍流狀態(tài)湍流狀態(tài)，流動阻力的增加就相當于，流動阻力的增加就相當于降低了裂縫的導流能力，再加上不可避免地縫壁損害等原因，實測增降低了裂縫的導流能力，再加上不可避免地縫壁損害等原因，實測增產倍數將會低于計算值。產倍數將會低于計算值。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施

29、29第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術二、壓裂液體系二、壓裂液體系l 水基壓裂液和油基壓裂液。水基壓裂液和油基壓裂液。l 一般認為氣層壓裂不宜使用油基液。一般認為氣層壓裂不宜使用油基液。 l 在低滲氣田壓裂中，發(fā)展了水基壓裂液、乳化壓裂液在低滲氣田壓裂中，發(fā)展了水基壓裂液、乳化壓裂液( (多多以凝析油做分散相以凝析油做分散相) )、泡沫液、交聯甲醇壓裂液和純二氧化、泡沫液、交聯甲醇壓裂液和純二氧化碳壓裂工藝。碳壓裂工藝。 l 水基壓裂液可分為三種：植物膠壓裂液、纖維素及其衍水基壓裂液可分為三種：植物膠壓裂液、纖維素及其衍生物和聚合物壓裂液，其中生物和聚合物壓裂液，其中植物膠壓裂液的應用最廣

30、植物膠壓裂液的應用最廣。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施30第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術壓裂工藝對工作液的要求：壓裂工藝對工作液的要求： 具有足夠的粘度和理想的流變性能；具有足夠的粘度和理想的流變性能； 具有良好的懸砂性能；具有良好的懸砂性能； 低濾失性；低濾失性； 低摩阻；低摩阻； 易于返排；易于返排； 對裂縫導流能力和地層滲透率的損害最小。對裂縫導流能力和地層滲透率的損害最小。 目前，壓裂施工使用的大多是目前，壓裂施工使用的大多是胍膠或改性胍膠胍膠或改性胍膠作壓裂液。雖然作壓裂液。雖然也研制成功多種替代的植物膠也研制成功多種替代的植物膠( (如田菁膠、魔芋膠等如田菁膠、魔

31、芋膠等) )，但因性能、，但因性能、原料供應和價格等原因，未能得到廣泛應用。原料供應和價格等原因，未能得到廣泛應用。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施31第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術 成膠劑成膠劑 成膠劑是壓裂主體材料，也是形成壓裂液體系和選擇其它成膠劑是壓裂主體材料，也是形成壓裂液體系和選擇其它添加材料的基礎，主要應用：胍膠、田菁膠。添加材料的基礎，主要應用：胍膠、田菁膠。 交聯劑交聯劑 交聯劑是指一些含有硼和過渡金屬元素的化合物，利用這交聯劑是指一些含有硼和過渡金屬元素的化合物，利用這些元素對羧基的親和力，與由稠化劑水合形成的些元素對羧基的親和力，與由稠化劑水合形成的“凝

32、膠凝膠”中的中的線性大分子中的羧基產生交聯反應，而形成在三維空間中擴展線性大分子中的羧基產生交聯反應，而形成在三維空間中擴展的由無數個線性分子組成的網絡狀分子，即所謂的由無數個線性分子組成的網絡狀分子，即所謂“凍膠凍膠”。 常用的交聯劑包括：常用的交聯劑包括：CTCTRXRX（以有機鈦為主要交聯元素）、（以有機鈦為主要交聯元素）、鉻交聯劑、延緩交聯的硼交聯劑。鉻交聯劑、延緩交聯的硼交聯劑。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施32 破膠劑破膠劑l 酶破膠劑酶破膠劑只適用于植物膠壓裂液，且井底溫度不超過只適用于植物膠壓裂液，且井底溫度不超過6565，作用與，作用與細菌消化聚合物的作用相似，應用

33、很少。細菌消化聚合物的作用相似，應用很少。l 最常用的破膠劑是最常用的破膠劑是過氧化物過氧化物，如過硫酸鉀、過硫酸胺等。其破膠機，如過硫酸鉀、過硫酸胺等。其破膠機理是遇熱后分解高活性硫酸基，破壞聚合物聯膠的主鏈。理是遇熱后分解高活性硫酸基，破壞聚合物聯膠的主鏈。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術l 當溫度低于當溫度低于5050時，分解作用很緩慢，但當溫度高于時，分解作用很緩慢，但當溫度高于9393時，很快時，很快就能破壞已膠聯的聚合物。因為壓裂液進入地層后會引起井底和縫內就能破壞已膠聯的聚合物。因為壓裂液進入地層后會引起井底和縫內溫度變化，習慣的作法是溫度變化，習慣的作法是“階梯似階梯似”

34、的加入破膠劑的加入破膠劑，目的是控制不同，目的是控制不同時間注入地層的液體能夠在同一時刻破膠，以便于返排。時間注入地層的液體能夠在同一時刻破膠，以便于返排。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施33 表面活性劑表面活性劑l 表面活性劑是由一個非極性的長分子鏈和一個極性基團組成的大分表面活性劑是由一個非極性的長分子鏈和一個極性基團組成的大分子集團，因此可以降低界面張力，使施工結束后殘液利于返排。子集團，因此可以降低界面張力，使施工結束后殘液利于返排。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術l 根據極性基團所帶電荷的差別，表面活性劑可分為陽離子型、陰離根據極性基團所帶電荷的差別，表面活性劑可分為陽

35、離子型、陰離子型和非離子型三類，因為它具有特殊的化學組成，施工中常通過試子型和非離子型三類，因為它具有特殊的化學組成，施工中常通過試驗選取不同的表面活性劑用作驗選取不同的表面活性劑用作防乳破乳劑、乳化劑防乳破乳劑、乳化劑( (乳化體系乳化體系) )、起泡、起泡劑劑( (泡沫體系泡沫體系) )、助排劑等、助排劑等 。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施34 粘土穩(wěn)定劑粘土穩(wěn)定劑l 在地層巖石中存在粘土礦物在地層巖石中存在粘土礦物( (如高嶺石、蒙脫石和水云母等如高嶺石、蒙脫石和水云母等) )時，注時，注入的含鹽量低于地層水的壓裂液將在粘土分子中發(fā)生離子交換而破壞入的含鹽量低于地層水的壓裂液將

36、在粘土分子中發(fā)生離子交換而破壞其正負電荷的平衡，使粘土顆粒帶有相同電荷并相互排斥而發(fā)生體積其正負電荷的平衡，使粘土顆粒帶有相同電荷并相互排斥而發(fā)生體積膨脹膨脹( (蒙脫石蒙脫石) )和分離遷移和分離遷移( (如高嶺石如高嶺石) )，從而減少孔隙尺寸或堵塞孔喉，從而減少孔隙尺寸或堵塞孔喉，使地層滲透率降低。使地層滲透率降低。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術l 一般使用一般使用1 13 3的鹽類來作粘土穩(wěn)定劑，使用最多的是的鹽類來作粘土穩(wěn)定劑，使用最多的是KClKCl，其，其次為次為NaClNaCl和和NHNH4 4ClCl等等 。6.6.其它添加劑其它添加劑 pHpH控制劑控制劑( (多種

37、弱酸或和弱堿多種弱酸或和弱堿) )、高溫凝膠穩(wěn)定劑、濾失控制劑等。、高溫凝膠穩(wěn)定劑、濾失控制劑等。 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施35第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術三、支撐劑三、支撐劑1.1.支撐劑的性能要求支撐劑的性能要求(1)(1)粒徑均勻，密度小粒徑均勻，密度小(2)(2)強度大，破碎率小強度大，破碎率小(3)(3)園度和球度高園度和球度高(4)(4)雜質含量少雜質含量少(5)(5)來源廣，價廉來源廣，價廉 閉合壓力閉合壓力采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施36第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術2.2.支撐劑的類型支撐劑的類型按其力學性質分為兩大類：按其力學性

38、質分為兩大類： 脆性支撐劑脆性支撐劑 如石英砂、玻璃球等如石英砂、玻璃球等特點特點是硬度大，變形小，在高閉合壓力下易破碎是硬度大，變形小，在高閉合壓力下易破碎 韌性支撐劑韌性支撐劑 如核桃殼、鋁球等如核桃殼、鋁球等特點特點是變形大，承壓面積大，在高閉合壓力下不易破碎是變形大，承壓面積大，在高閉合壓力下不易破碎 目前礦場上常用的支撐劑有兩種：一是天然砂；二是目前礦場上常用的支撐劑有兩種：一是天然砂；二是人造支撐劑（陶粒）。人造支撐劑（陶粒）。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施37第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術 支撐劑與裂縫導流能力支撐劑與裂縫導流能力 壓裂施工結束后，施工液體排出地

39、面，留在氣層中并壓裂施工結束后，施工液體排出地面，留在氣層中并能使氣井獲得增產的只有支撐劑，這些支撐劑能否達到預能使氣井獲得增產的只有支撐劑，這些支撐劑能否達到預期的增產效果，取決于以下三個方面：期的增產效果，取決于以下三個方面： 支撐劑的抗壓強度；支撐劑的抗壓強度； 支撐劑在裂縫中的分布；支撐劑在裂縫中的分布； 所形成的支撐劑裂縫的導流能力。所形成的支撐劑裂縫的導流能力。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施38第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術四、水力壓裂設計四、水力壓裂設計 1.1.壓裂設計的任務：壓裂設計的任務：優(yōu)選出經濟可行的增產方案優(yōu)選出經濟可行的增產方案2.2.壓裂設計的原

40、則：壓裂設計的原則： 充分發(fā)揮油氣層潛能和裂縫的作用充分發(fā)揮油氣層潛能和裂縫的作用使壓裂后油氣井和注入井達到最佳狀態(tài)使壓裂后油氣井和注入井達到最佳狀態(tài)壓裂井的有效期和穩(wěn)產期長壓裂井的有效期和穩(wěn)產期長采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施39第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術四、水力壓裂設計四、水力壓裂設計 3.3.壓裂設計的方法壓裂設計的方法 根據油氣層特性和設備能力，以獲取最大產量或經濟效益為根據油氣層特性和設備能力，以獲取最大產量或經濟效益為目標，在優(yōu)選裂縫幾何參數基礎上，設計合適的加砂方案。目標，在優(yōu)選裂縫幾何參數基礎上，設計合適的加砂方案。4.4.壓裂設計方案的內容壓裂設計方案的

41、內容 裂縫幾何參數優(yōu)選及設計；壓裂液類型、配方選擇及注液程序；裂縫幾何參數優(yōu)選及設計；壓裂液類型、配方選擇及注液程序；支撐劑選擇及加砂方案設計；壓裂效果預測和經濟分析等。區(qū)塊支撐劑選擇及加砂方案設計；壓裂效果預測和經濟分析等。區(qū)塊整整體壓裂設計體壓裂設計還應包括采收率和開采動態(tài)分析等。還應包括采收率和開采動態(tài)分析等。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施40第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術四、水力壓裂設計四、水力壓裂設計 5.5.壓裂設計與分析內容壓裂設計與分析內容（1 1）地層的破裂條件）地層的破裂條件 當施工產生的最大張應力超過巖石的最小主應力和抗當施工產生的最大張應力超過巖石的最

42、小主應力和抗張強度之后，巖石就產生破裂。張強度之后，巖石就產生破裂。 （2 2）地層條件下的應力狀況）地層條件下的應力狀況（3 3）破裂壓力預測方法）破裂壓力預測方法 采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施41四、水力壓裂設計四、水力壓裂設計 5.5.壓裂設計與分析內容壓裂設計與分析內容（4 4）裂縫幾何參數計算模型：）裂縫幾何參數計算模型： 二維、擬三維和真三維模型二維、擬三維和真三維模型主要差別是裂縫的擴展和裂縫內的流體流動方式不同：主要差別是裂縫的擴展和裂縫內的流體流動方式不同： 二維模型假設裂縫高度是常數，即流體僅沿縫長方向流動。二維模型假設裂縫高度是常數，即流體僅沿縫長方向流動。

43、真三維模型認為縫高沿縫長方向是變化的，在縫長、縫高方真三維模型認為縫高沿縫長方向是變化的，在縫長、縫高方向均有流動向均有流動( (即存在壓力降即存在壓力降) )。 擬三維模型認為縫高沿縫長方向是變化的，但裂縫內仍是一維擬三維模型認為縫高沿縫長方向是變化的，但裂縫內仍是一維流動流動( (縫長縫長) )。第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施42四、水力壓裂設計四、水力壓裂設計 5.5.壓裂設計的計算與分析壓裂設計的計算與分析（5 5）壓裂效果預測）壓裂效果預測第二節(jié)第二節(jié) 氣井壓裂技術氣井壓裂技術l 具體內容在具體內容在采油工程采油工程課程中有詳細介紹。課

44、程中有詳細介紹。l 課本上的內容自學。課本上的內容自學。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施43第三節(jié)第三節(jié) 氣井酸壓技術氣井酸壓技術 酸壓酸壓是在足以壓開地層形成裂縫或撐開地層原有裂縫壓力是在足以壓開地層形成裂縫或撐開地層原有裂縫壓力下，對地層擠酸的一種下，對地層擠酸的一種壓裂（酸化）壓裂（酸化）工藝。工藝。 酸壓施工方法有兩種：酸壓施工方法有兩種：一種是只擠酸；另一種是先擠前置一種是只擠酸；另一種是先擠前置液造縫，待裂縫向長、寬發(fā)展，然后再擠酸。液造縫，待裂縫向長、寬發(fā)展，然后再擠酸。 酸壓增產原理：酸壓增產原理：首先依靠壓裂泵的首先依靠壓裂泵的水力水力作用，壓開地層形作用，壓開地層形

45、成新裂縫或撐開地層中原有成新裂縫或撐開地層中原有裂縫裂縫。同時，依靠鹽酸液的化學溶。同時，依靠鹽酸液的化學溶蝕作用，沿壓開、撐開的蝕作用，沿壓開、撐開的裂縫溶蝕裂縫溶蝕碳酸鹽巖，使這些裂縫成為碳酸鹽巖，使這些裂縫成為具有良好導流能力的具有良好導流能力的酸蝕裂縫酸蝕裂縫，從而減少了天然氣流向井筒的，從而減少了天然氣流向井筒的阻力，使氣井獲得增產效果。阻力，使氣井獲得增產效果。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施44l 酸化壓裂與基質酸化相比較，延長了酸的有效作用距離。酸化壓裂與基質酸化相比較，延長了酸的有效作用距離。l 酸化壓裂作為水力壓裂的一種特殊形式，除包括水力壓裂設酸化壓裂作為水力壓裂

46、的一種特殊形式，除包括水力壓裂設計的必須全部計算內容外（不包括支撐劑計算），還必須計算計的必須全部計算內容外（不包括支撐劑計算），還必須計算出酸液的有效作用距離及其導流能力，才能預測其增產效果。出酸液的有效作用距離及其導流能力，才能預測其增產效果。第三節(jié)第三節(jié) 氣井酸壓技術氣井酸壓技術課本上和課本上和采油工程采油工程課程中課程中有詳細介紹，自學。有詳細介紹，自學。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施45第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價及施工合理性研究儲層評價及施工合理性研究 增產措施的增產措施的最終目的最終目的是使油氣井增加產量并取得盡可是使油氣井增加產量并取得盡可能高的經濟效益。能高的經濟效益。

47、施工后油氣井能否增產及增產幅度大小不僅與所選的施工后油氣井能否增產及增產幅度大小不僅與所選的工藝方法和工藝設計的完成程度有關，而且更重要的則取工藝方法和工藝設計的完成程度有關，而且更重要的則取決于施工井層的地質因素及其施工工程效果的合理組合。決于施工井層的地質因素及其施工工程效果的合理組合。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施46一、儲層評價一、儲層評價第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價及施工合理性研究儲層評價及施工合理性研究 對整個氣藏進行系統(tǒng)評價和全面認識是勘探和開發(fā)地質的工對整個氣藏進行系統(tǒng)評價和全面認識是勘探和開發(fā)地質的工作領域。增產措施的儲層評價只能在上述研究成果的基礎上，針作領域。增產措施

48、的儲層評價只能在上述研究成果的基礎上，針對施工井的具體情況，進行一些必要的補充工作，從而能更深入對施工井的具體情況，進行一些必要的補充工作，從而能更深入地了解施工井區(qū)一定范圍內生、儲、蓋層的特殊情況。地了解施工井區(qū)一定范圍內生、儲、蓋層的特殊情況。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施47一、儲層評價一、儲層評價第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價及施工合理性研究儲層評價及施工合理性研究 氣藏的地質特征氣藏的地質特征 巖性及其在縱、橫向上的變化；巖性及其在縱、橫向上的變化； 巖石物性參數；巖石物性參數； 測井資料及其對比；測井資料及其對比； 儲層巖石力學性質參數；儲層巖石力學性質參數； 儲層流體性質。儲層

49、流體性質。 沉積環(huán)境及巖相變化趨勢；沉積環(huán)境及巖相變化趨勢； 儲層評價主要應包括兩方面的內容：儲層評價主要應包括兩方面的內容：采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施48一、儲層評價一、儲層評價第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價及施工合理性研究儲層評價及施工合理性研究 井區(qū)地層特點及低產原因研究井區(qū)地層特點及低產原因研究一般而言，造成氣井低產的原因有三個方面：一般而言，造成氣井低產的原因有三個方面： 井區(qū)內儲層滲透率低，且裂縫不發(fā)育；井區(qū)內儲層滲透率低，且裂縫不發(fā)育； 井區(qū)滲透率高井區(qū)滲透率高( (或天然裂縫發(fā)育或天然裂縫發(fā)育) )，但氣層損害嚴重。，但氣層損害嚴重。證實氣層損害的最常用和最直接的方法是壓

50、力恢復曲線。證實氣層損害的最常用和最直接的方法是壓力恢復曲線。 非均質造成的局部低孔低滲。非均質造成的局部低孔低滲。采氣工程氣井增產措施采氣工程氣井增產措施49二、井身條件及工藝選擇二、井身條件及工藝選擇第四節(jié)第四節(jié) 儲層評價及施工合理性研究儲層評價及施工合理性研究 選擇合理的增產措施，除必須依據井區(qū)范圍內的儲層條件外，選擇合理的增產措施，除必須依據井區(qū)范圍內的儲層條件外，還必須依據擬施工井的井身條件還必須依據擬施工井的井身條件( (工程條件工程條件) )，主要包括：，主要包括： 完井方法完井方法 一般地說，大段裸眼或襯管完井不適宜進行大型壓裂施一般地說，大段裸眼或襯管完井不適宜進行大型壓裂施工，因為大段裸眼不能保證壓裂裂縫從何處開始及向何處延工，因為大段裸眼不能保證壓裂裂縫從何處開始及向何處延伸，即使下入裸眼封隔器，封隔器能保證壓裂之前井筒內的伸，即使下入裸眼封隔器，封隔器能保證壓裂之前井筒內的密封，裂縫延伸也趨向于應