壓裂技術(shù)探討

1/16前言：攜砂液注入裂縫，裂縫邊得到延長，邊得到支撐。停泵后就在油層形通道，轉(zhuǎn)變了流淌方式，降低了滲流阻力，可起到增產(chǎn)增注作用，這一施工過程就叫油層水力壓裂。一、壓裂液壓裂液的主要功能是傳遞能量，使油層張開裂縫并沿裂縫輸送支撐劑。其性能好壞對于能否造出一條足夠尺寸、并具有足夠?qū)Я髁獾奶钌傲芽p親熱相關(guān)，因此，有必要了解壓裂液的特點和性能。〔一〕壓裂液的作用壓裂液的主要作用是將地面設(shè)備的能量傳遞到油層巖石上在地段的作用可以分為前置液、攜砂液、頂替液三種。1、前置液；用來在地層造成裂縫，并形成確定幾何形態(tài)裂縫的液體。在高溫井層中，還具有確定的降溫作用。2、攜砂液：攜帶支撐劑進入地層，把支撐劑充填到預(yù)定位置的高的支撐劑，必需使用交聯(lián)壓裂液。3、頂替液：把壓裂管柱、地面管匯中的攜砂液全部替入裂縫，以避開壓裂管柱砂卡、砂堵的液體。組成與前置液全都。〔二〕壓裂液的性能為確保壓裂施工順當實施，要求壓裂液具有以下性能特點1、濾失性：主要取決于壓裂液自身的粘度和造壁性，粘度高則濾失少。添加防濾失劑能改善壓裂液的造壁性，大大削減濾失量。2、攜砂性：指壓裂液對于支撐劑的攜帶力氣。主要取決于液體的粘度、密密度及其在管道和裂縫中的流速，粘度越高，攜帶力氣越強。3、降阻性：指壓裂液在管道中流淌時的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，壓裂設(shè)備效率越高。摩阻過高會導(dǎo)致井口壓力高，從而降低排量，影響壓裂施工。4、穩(wěn)定性：壓裂液應(yīng)具有熱穩(wěn)定性，不能由于溫度上升而使粘幅度降解。5、配伍性：壓裂液進入地層后與各種巖石礦物及地層流體相接膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層。6、低殘渣：要盡量降低壓裂液中水不溶物的數(shù)量，以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率。7、易返排：施工完畢后大局部注入液體應(yīng)能返排出井筒，削減壓裂液對地層的損害。特別是低壓井的返排尤其重要。因此，壓裂液應(yīng)具有濾失小、攜砂力氣強、摩阻低、穩(wěn)定性好、壓裂液用量越來越大，壓裂液還應(yīng)具有貨源廣、本錢低、配制簡潔的特點，以滿足大型壓裂和井壓裂施工的要求。〔三〕壓裂液的分類按分散介質(zhì)的不同，壓裂液主要分為水基壓裂液、油基壓裂液、乳化壓裂液、泡沫壓裂液、醇基壓裂液、外表活性劑〔清潔〕壓裂液和濃縮壓裂液。水基壓裂液是以水作為分散介質(zhì)，添加各種處理劑，特別是水溶性聚合物，劑，會形成具有粘彈性的交聯(lián)凍膠，交聯(lián)凍膠具有局部固體性質(zhì)，但添加劑把握其性質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用，除了極少數(shù)特別是水敏性地層外，水基壓裂液是壓裂液技術(shù)進展最快、最全面的體系。線形膠壓裂液破膠對地層損害??；但對溫度、剪切速率敏感。一般用于注水井和淺層油氣藏壓裂。交聯(lián)凍膠壓裂液同線形膠壓裂液比照，交聯(lián)凍膠壓裂液具有更強的粘彈性和塑二、壓裂支撐劑體在支撐劑中有較高的流通性，削減流體的流淌阻力，到達增產(chǎn)、增注的目的。支撐劑通常分為自然和人造兩大類。〔一〕支撐劑的種類1、石英砂內(nèi)蒙砂。自然石英砂的化學成分是氧化硅，伴有少量的氧化鋁、氧化鐵、氧化鉀、氧化鈣和氧化鎂。80%左右，伴有少量長石、燧石和其他噴出巖、變質(zhì)巖等巖屑。英的顆粒質(zhì)量越大，石英砂抗壓強度越高。2.65g/cm31.70g/cm3，承壓20-34Mpa。2、陶粒人造陶粒主要由鋁礬土〔氧化鋁〕燒結(jié)或噴吹而成的，具有較高的抗壓強度，可劃分中等強度和高強度兩種陶粒。中等強度陶粒是由鋁礬土或鋁質(zhì)陶土制成，視密度2.7-3.3g/cm346%-77%，硅質(zhì)含12%-551055-80Mpa。3.4g/cm385%-903%-64-7%。氧化鈦、氧化3%-4100Mpa。3、樹脂砂樹脂砂是將樹脂薄膜包裹到石英砂的外表上，經(jīng)熱固處理制成。2.55g/cm3。在低應(yīng)力下，樹脂砂性能與石英砂接近，在高應(yīng)55-69Mpa，它適應(yīng)了低強度自然石英砂和高強度鋁土支撐劑間的強度要求，相對密度較低，便于攜砂和鋪砂。面已形成完好的樹脂薄膜包裹的砂子，其優(yōu)點是：樹脂薄膜包裹的砂子，增加了砂粒間的接觸面積，從而提高了抗閉合力氣；樹脂薄膜可將壓碎了的砂粒、粉砂包裹起來，削減了顆粒的運移與堵塞孔道的時機，從而改善了導(dǎo)流力氣；樹脂砂的總的體積密度比中強度和高強度人造支撐劑低很多，便于懸浮，降低了對壓裂液的要求。三、壓裂設(shè)備和壓裂管柱〔一〕地面壓裂設(shè)備1、壓裂專用井口壓裂井口一般可分為兩類：用采油樹壓裂，按采油樹型號分為250350600700、1050型。25025Mpa，用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。氣井壓裂主要承受這類井口，可防止壓后產(chǎn)氣量大，可以直接關(guān)閉井口閥們，用壓裂管柱生產(chǎn)。承受大彎管、投球器、井口球閥和井口把握器的專用壓裂井口，大彎管、投球器、井口球閥工作壓力70Mpa，最大過砂量150m3。2、壓裂地面管匯8個連ф76mm，內(nèi)徑ф60mm100Mpa?！捕硥毫衍嚱M壓裂車組主要包括壓裂車、混砂車、儀表車和管匯車。1、壓裂車砂罐車混砂車儀表車砂罐車混砂車儀表車砂罐車壓裂泵車管壓裂泵車壓裂泵車壓裂泵車壓裂泵車匯壓裂泵車平衡泵車井口平衡罐車壓壓壓壓壓裂裂裂裂裂液液液液液罐罐罐罐罐圖20232、混砂車吸式混砂車和仿美型混砂車。主要由供液、輸砂、傳動三個系統(tǒng)組成。3、其他設(shè)備包括儀表車、液罐、砂罐。儀表車是用于施工中記錄各種參數(shù)，把握其他壓裂設(shè)備的中樞系統(tǒng)，又稱壓裂指揮車。〔三〕壓裂工具和壓裂管柱1、壓裂工具壓裂管柱主要由壓裂油管、封隔器、噴砂器、水力錨、安全接頭等組成?！?〕壓裂封隔器〔2〕內(nèi)外壓差，保證封隔器密封，二是通往地層的通道口，三是避開壓裂〔3〕壓裂油管壓裂油管應(yīng)使用專用油J55的ф62mm油管，55Mpa70Mpa、鋼級N80和呈壓90Mpa、鋼級P105的外加厚油管。2、壓裂管柱〔1〕滑套式分層壓裂管柱該管柱可廣泛應(yīng)用于一般壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂、限流1滑套式分層壓裂管柱圖〔圖1〕擴張式封隔器3

3〔帶套〕

2

2〔帶套〕1

1〔〕10/16〔2〕平衡壓裂管柱適用于三次加密井壓裂，其油層性質(zhì)差、縱向上分散，隔層薄，可以避開壓裂壓竄。建立起確定的平衡壓力，在壓裂層形成裂縫、加砂過程中，平衡層仍中需要保護的隔層得到有效的保護，壓后平衡層裂縫自然閉合。2保護隔層壓裂原理圖〔3〕橋塞壓裂管柱40m140m進了適合大跨距，油層分散的井段施工的橋塞壓裂管柱。壓裂橋塞釋放于段的下面， 圖3 橋塞管柱示意圖

時將可取式預(yù)設(shè)壓裂層上提管柱至砂比的要求。四、壓裂工藝1、一般壓裂工藝內(nèi)預(yù)定位置，實現(xiàn)不壓井、不放噴作業(yè)。當壓完第一層〔最下一層〕裂。當最終一層替擠完后，馬上活動管柱，并投入堵塞器，從而實現(xiàn)不壓井、不放噴起出油管。縫，是我廠主要承受壓裂工藝。2、多裂縫壓裂工藝層后，在較低的排量向油層替入高強度水溶〔或油溶〕〔蠟在替入泵壓明顯上升，啟動其它泵車壓裂其次層。整個過程，壓裂加砂—封堵—壓裂加砂，在一個壓裂卡距中，通過蠟球封堵射孔炮眼，壓裂液轉(zhuǎn)向，壓裂加砂改造多層。油層壓裂改造。3、選擇性壓裂工藝利用油層內(nèi)不同部位或各油層間吸液力氣不同的特點，通過投入暫堵劑將滲透率高、吸液力氣強、啟動壓力低的高含水部位、層或人可變軟溶于原油中，開井即可解堵。用于常規(guī)射孔井，針對厚油層改造承受的一種壓裂工藝。常用的暫堵劑有石蠟、高壓聚乙稀、松香和重晶石粉。4、復(fù)合壓裂工藝技術(shù)特點。利用這兩種壓裂工藝造縫機理不同，兩者相互補充，高能壓裂工藝優(yōu)勢，提高油井工藝效果。造，施工時應(yīng)適當提高壓裂液粘度、前置液量和施工排量，避開狹窄裂縫過多引起砂堵。

泡沫壓裂工藝2它是以液態(tài)CO2

或CO2

替壓裂施工中所使用的常規(guī)水基壓裂液的壓裂施工工藝技術(shù)。CO壓裂液主要成分是液態(tài)CO2 2在壓裂施工注入過程中，隨深度的增加，溫度漸漸上升，到達確定2

2

為內(nèi)相的兩相泡沫液。由于泡沫液具有氣泡稠密的密封構(gòu)造，氣泡間的相互作用而影響其流淌性，從而使泡沫具有“粘度裂施工中起到與常規(guī)水基壓裂液一樣的作用。CO2

在地層中既能溶于油，也能溶于水，所以可改善原CO2

泡沫可在裂縫壁面形成阻擋層，可PH3.5右，可有效防止粘土膨脹，還對地層起到確定的解堵作用。因此，泡沫壓裂液比水基壓裂液更適用于對深層氣井、低滲低壓油井、水敏性地層和稠油井的壓裂改造。6、端部脫砂壓裂工藝脫砂壓裂是利用壓裂液的濾失特性，在壓裂過程中，當裂縫擴展到預(yù)定的長度時，在裂縫端部人為地造成砂堵，從而阻擋裂縫進一連續(xù)按設(shè)計的加砂方案向裂縫中注入混砂液。隨著注入時間的增加，注入壓力和裂縫寬度會漸漸增加，裂縫中的支撐劑濃度也越來越高，力氣，這樣既把握了裂縫半徑，又實現(xiàn)了較高的裂縫導(dǎo)流力氣。短寬縫壓裂施工的井層。選用壓裂液粘度相對較低，以保證確定的濾失量；同時要用反洗井管柱，避開砂堵事故。五、壓裂油層保護壓裂對油層的損害主要是壓裂液和儲集層巖石及地層流體相互作用的綜合結(jié)果，因此降低壓裂液的損害，應(yīng)加強室內(nèi)爭論，并注重在施工過程中進展保護?！惨弧车貙訐p害的因素1、由于壓裂液的注入，轉(zhuǎn)變了地層原始含油飽和度，并產(chǎn)生兩相加，甚至消滅嚴峻和長期的水鎖現(xiàn)象。2、壓裂液殘渣及壓裂液在裂縫壁面上形成難以降解的濾餅對地層3、壓裂過程中引起的粘土礦物的膨脹和顆粒運移，使流淌孔隙減?。徽惩令w粒隨壓裂液濾入地層，形成橋堵，造成損害。4、壓裂液與原油乳化，乳化液通過毛細管、喉道時存在賈敏效應(yīng)，造成液堵。5、壓裂液進入地層后，由于地層流體溫度下降，由于冷卻效應(yīng)，使原油中蠟及瀝青析出，造成損害。6、壓裂液與地層流體的配伍性不好，產(chǎn)生化學反響生成沉淀，以及添加劑使用不當造成巖石潤濕性轉(zhuǎn)變等損害。7、支撐劑的損害。雜質(zhì)含量過高堵塞地層孔道；小顆粒支撐劑運移堵塞裂縫；支撐劑裂開率高形成微顆粒，降低裂縫導(dǎo)流力氣。8、措施不當導(dǎo)致地層損害。鉆井液、壓井液的損害；未加防膨劑導(dǎo)致水敏地層被損害；酸敏地層實行常規(guī)酸化處理也會導(dǎo)致?lián)p害。〔二〕壓裂施工油層中保護措施1、優(yōu)選壓裂液降低儲層的損害壓裂液殘渣滯留在裂縫和空隙中，對裂縫導(dǎo)流力氣和儲層滲透率回造成較大的影響，應(yīng)優(yōu)選增稠劑，使用合理的濃度和交聯(lián)比，在滿足施工的條件下，降低粉劑濃度。2響。3KCL防膨劑可抑制粘土顆粒的分散；有機防膨劑還可以以長分子鏈形式吸附在粘土外表，防止顆粒的運移和分散。4阻力，降低壓裂液的外表張力、界面張力，有效改善增產(chǎn)措施效果。5、合理把握集中壓力時間，準時返排，必要時實行強制閉合的方法，使用小噴嘴放噴，削減壓裂液濾失，使裂縫在不斷排出的同時快速閉合。6、提高各種添加劑的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高破膠劑性能，削減地層損害和污染。六、壓裂施工和質(zhì)量要求〔一〕壓裂施工過程壓裂施工一般包括以下工序：循環(huán)、試壓、試擠、壓裂、加砂、替擠、集中壓力、活動管柱。特別狀況可進展酸預(yù)處理、小型壓裂測試、壓后壓降監(jiān)測等工序。1、循環(huán)：目的是檢查壓裂車組設(shè)備性能，保證地面流程管線暢30s。2、試壓：平穩(wěn)啟動壓裂車高壓泵，對井口閥門以上的設(shè)備和地1.2-1.55min，不刺不漏壓力不降為合格。下管柱和工具狀況，檢查壓裂層位的吸液力氣。4、壓裂：試擠正常后，逐臺啟動壓裂車，以高壓大排量持續(xù)擠深度的比值，稱為壓裂裂開梯度，反映油層裂開的難易程度。5、加砂：油層裂縫形成后，泵壓和排量穩(wěn)定后便可加砂。要分段把握好混砂比，要漸漸提高且均勻加砂，保證壓力、排量平穩(wěn)，嚴禁中途停泵。6、替擠：加砂完成后，翻開混砂車的旁通替擠流程，向井內(nèi)注入替擠液，將攜砂液替擠到油層裂縫中，要嚴格執(zhí)行設(shè)計，嚴禁超量替擠。7、關(guān)井集中壓力：壓裂施工完畢后，關(guān)閉全部進出口閥門，等8、活動管柱：負荷應(yīng)不超過管柱懸重的200KN，上提速度把握0.5m/min5m。要到達管柱提放自如，拉力表懸重正常。七、壓裂施工的預(yù)備工作1壓裂施工前需具有有關(guān)井數(shù)據(jù)資料，壓前的裂開壓力試驗數(shù)據(jù)和壓裂設(shè)計指導(dǎo)書。有關(guān)井的數(shù)據(jù)資料應(yīng)包括管柱和井口設(shè)備的尺寸大小和額定壓力值，套管和地層的隔離狀況，地層及其上下遮擋層狀況。了解裂縫高度的遮擋層以及四周水層和漏層的位置，射開的孔眼數(shù)和孔眼的大小等。⑵施工設(shè)備擺放現(xiàn)場施工設(shè)備必需按標準擺放，以利于協(xié)調(diào)指揮和治理。⑶施工前檢查施工前要檢查施工要求配備的物品，確保其質(zhì)量和數(shù)量和性能。輛進出。它對施工進展、施工質(zhì)量及安全都很重要。設(shè)備預(yù)備狀況檢查。要求施工設(shè)備使用狀態(tài)良好，能完成現(xiàn)場施工，現(xiàn)場還必需備有足夠的易損件。壓裂材料檢查。主要是指壓裂液和支撐劑的檢查。檢查壓裂液細號，檢查其雜志含量等。2、實施壓裂施工⑴設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況檢查關(guān)閉井口閥門，對全部的施工管線進展最高限壓試驗。在最高限壓下，壓力穩(wěn)定至少一分鐘，系統(tǒng)設(shè)備沒有滲漏，就說明設(shè)備和注入系統(tǒng)合格，可以進展施工，否則必需進展緊固或更換相關(guān)部件。總量，也影響施工質(zhì)量。用渦輪番量計可在壓裂監(jiān)測裝置上供給直觀的記錄，可用一實際排量來進展標定。也可通過計數(shù)泵的沖程次數(shù)，并每一沖次的容量，來校驗液體排量，但有確定誤差，較準確地確定注入排量的方法是從壓裂液罐內(nèi)計量泵入液體的體積和泵入時間，這三種方法都應(yīng)使用，將這三種方法分別測得的結(jié)果進展相互校核，以便盡可能精準地得出實際排量。在壓裂施工期間，正確推斷引起施工壓力波動緣由是格外重要的。有四種引起壓力波動的緣由，即力學問題、膠體性能變化、支撐劑濃度的轉(zhuǎn)變和地層響應(yīng)。⑷施工期間的取樣通過取樣管匯，周期性地進展取樣〔每隔５分鐘砂液的含砂濃度，監(jiān)視膠液的變質(zhì)狀況。樣品支撐劑濃度的反常變化將說明支撐劑攪拌或輸送出了問題，隨著膠聯(lián)液體的泵入，要檢查每個罐的膠聯(lián)時間。大約格外鐘一次。每個罐至少檢查兩次，即在每罐開頭使用和快要用完時檢查。頂替液⑹裂縫閉合和液體返排壓裂完畢，要關(guān)井一段時間。關(guān)井時間長短取決于最終泵入膠液的破膠時間和裂縫閉合時間。在進展返排以前，需滿足這兩個時間，⑺施工總結(jié)報告壓裂施工完畢后，要填寫有關(guān)質(zhì)量把握和檢查報告，記錄有關(guān)現(xiàn)場不同設(shè)備的操作運行狀況及監(jiān)測壓裂液和支撐劑性能和一般施工過程的數(shù)據(jù)。力→施工完畢壓裂施工時液體的流淌過程是：液罐→混砂車→泵車→管匯→井口→管柱→過噴砂器→油套環(huán)空→過炮眼→地層?！捕硥毫咽┕べ|(zhì)量要求1、壓裂管柱質(zhì)量要求N80璃油管、涂料油管、和軟管線連接。高壓管匯初端到井口距離在40-600m，連接方向為進液管指向井口的方向；壓裂管柱無水利錨，應(yīng)在井口套管頭、壓19mm壓裂管柱噴砂器與下封隔器直接連接，最下一級封隔器以下的尾管長度不小于8m，壓裂管柱底端距井內(nèi)砂面或人工10m。K344-1134Y344-11422嚴禁用壓裂管柱進展替噴、