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：1340052,一、引言 二、壓裂及壓裂液基礎(chǔ)知識 三、配液技術(shù)基礎(chǔ)知識,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的采油叫自噴采油；但隨著開采時間增加，壓力減小，到某時地層就沒有足夠能量將石油舉升地面，此時需給底層補充能量方法：注水、注氣。常采用注水方式，通過注水給油層補充能量，保持地層壓力。延長自噴采油期，提高采油速率和油藏采收率。 當(dāng)依靠注水補充能量也不能保持油井自噴是，就轉(zhuǎn)入機械采油，常有有桿泵采油（常用），無桿泵采油，電潛泵采油（將電動機和泵一起下入井內(nèi)進行抽油），目前我國油田開采很基本都已經(jīng)進入低滲透性時期，基本都進行機械采油方法。,一：引 言,2、采油過程示意圖,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,油層改造方法 為改善油層低滲透性，油層改造是通過壓裂、酸化、物理、化學(xué)等方法對儲油層進行改善措施，達到油氣井解堵，提高油層滲透性，解除儲層污染，改善注水井吸水剖面等目的，實現(xiàn)高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)目的。 水力壓裂：簡稱壓裂，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)，來提高油層滲透率，改善油氣、水的流動情況，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壓力的作用，導(dǎo)致注采井間無法建立有效的水動力系統(tǒng)，致使注水壓力上升，采油井壓力下降注不進、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，一直達到克服地層的壓縮應(yīng)力和巖石的張力強度，巖石出現(xiàn)破裂，形成對稱于井眼的裂縫的過程。,壓裂的作用與目的 在注入壓裂液時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)。,壓裂液對儲層的傷害,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移產(chǎn)生的傷害 壓裂液與原油乳化造成的地層傷害 潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害 壓裂液殘渣對地層造成的損害 壓裂液對地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害 壓裂液濾餅和濃縮對地層的傷害,對地層降溫冷卻和預(yù)處理，以減少后續(xù)主工作液對地層的傷害。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入。在溫度較高的地層，它還可以進一步起到降溫作用。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。,壓裂液在壓裂過程作用不同,1.濾失量低; 2.懸浮性能好; 3.摩阻損失小; 4.對地層滲透率損害小（配伍性好、低殘渣、易返排）; 5.性能穩(wěn)定（熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性）； 6.成本低。,對壓裂液的性能要求,常見壓裂液類型及特性,目前，國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。它實際上就是交聯(lián)了的稠化水壓裂液。,因為剪切敏感、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，具有價廉、安全、可操作性強、綜合性能好、運用范圍廣等優(yōu)點。 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、透明而且具有很強的韌性、延展性、分散性和絮凝性；并且耐剪切性強，具有很好的機械性能和穩(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,配液方式： 1.固定式配液站 2.移動式配液車,固定式配液站,這是傳統(tǒng)配制壓裂液的方法，在一個固定的廠房內(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到要求的壓裂液黏度，然后再通過罐車運至壓裂現(xiàn)場進行施工。該配液站應(yīng)盡可能離壓裂現(xiàn)場近。采用這種方法混配的壓裂液中膠粉的分散不均勻，壓裂液存在粉包團的現(xiàn)象、泡沫多；配制時間長，質(zhì)量不能保證，在存放和運輸?shù)倪^程中，壓裂液黏度降解嚴(yán)重，如不能及時使用，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)場可能會距離配液站很遠，如采用現(xiàn)場快速配液，配合作業(yè)大隊隨時在野外進行施工，將加強油田壓裂施工的機動性，不再受傳統(tǒng)壓裂液配制方法的限制。,移動式配液車,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)的兩個特點。提高壓裂液質(zhì)量的技術(shù)路線是：消除水包粉團又稱魚眼（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）、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)壓抽吸方式實現(xiàn)清水與稠化劑粉混合，且采用中央進粉型結(jié)構(gòu)。 負(fù)壓原理：當(dāng)清水從進水管流入到混合區(qū)時，由于過流截面縮小，混合區(qū)內(nèi)的水流速度增大，同時該區(qū)域的壓力水頭降低，即壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。隨著水流速度增大到某一數(shù)值時，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，膠粉通過進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，