壓裂酸化技術

1、常 規(guī) 試 油-壓裂酸化首先讓我們來了解下壓裂的現場壓裂泵車混砂車液氮泵車儀器車壓裂井口壓裂泵車壓裂泵車壓裂泵車壓裂泵車壓裂泵車壓裂管線壓裂管匯砂罐車液罐車液罐車液罐車液罐車液罐車砂罐車液罐車液罐車液罐車壓裂施工現場車輛配置圖放空管線用來記錄壓裂施工情況的曲線信息前言前言 通過對壓裂現場的認識，使水力壓裂工藝在我們頭腦中有了個初步的感性認識。接下來我們看看壓裂在油田勘探過程中的意義。在油田勘探工作中，壓裂酸化是對油層進行解堵與改造，恢復或提高油層導流能力的有效措施之一，在油田開發(fā)工作中，起著重要的作用。 試采公司年平均試油生產任務達到250層以上，其中壓裂的井占到了一定的比例，而且呈逐年增加的

2、趨勢，由此可見壓裂在試油任務中的重要性。 通過這一章節(jié)的學習，使我們對常規(guī)試油進一步的了解，本章節(jié)通過壓裂現場的了解、壓裂的機理、壓裂液的認識、壓裂的工序、以及井口 的組裝和資料的錄取幾方面來學習。 1、水力壓裂的原理：、水力壓裂的原理： 油層水力壓裂是對油氣層進行改造的一種增產技術。它的基本原理是：在地面用高壓壓裂泵車，以高于儲層吸入的速度，從套管或油管向井內注入壓裂液，這樣高的注入速度，使井筒內壓力增高，一直達到克服地層的地應力和巖石張力強度。巖石開始破裂，形成一條裂縫，繼續(xù)不斷地注入壓裂液，使裂縫進一步延伸并擴大，為了在停泵后不閉合，使裂縫獲得高的導流能力，隨著壓裂液同時注入大顆粒的固體

3、支撐劑（天然石英砂或人造陶粒砂）并使之支撐在裂縫里，來保持裂縫內高的裂縫滲透率。從而擴大了油井的有效井徑，減小了油氣流進井底的阻力，提高油井的產量。2、酸化的機理簡述： 分為孔隙酸化和前置液壓裂酸化兩種。空隙酸化是以低于油層破裂壓力的速度，向井筒中泵注酸液。進入地層孔隙或天然裂縫中的酸能溶解地層礦物及鉆井或修井作業(yè)時，漏入地層的泥漿等外來物質，使油層解除污染堵塞，恢復原有的滲透率，從而達到增產的目的。這種酸化一般稱為常規(guī)酸化，又稱孔隙酸化，酸與地層中巖石化學反應式是： 鹽酸與碳酸鹽反應式：2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO24HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2

4、H2O+2CO2氫氟酸與二氧化硅反應式：SiO2+HF-SiF4+2H2O SiF4+2HF-H2SiF4氫氟酸與硅酸鹽（長石或黏土）化學反應式：Na4SiO4+8HF-SiF4+4NaF+2H2O 2NaF+SiF4-Na2SiF62HF+SiF4-H2SiF6酸與地層中巖石化學反應式前置液壓裂酸化：前置液壓裂酸化是以高于油層破裂壓力的速度，先向井筒中泵注凍膠液體，在處理層段形成裂縫，而后泵入酸液。在裂縫內酸液比凍膠前置液密度大時，酸液向下沉淀，可酸蝕下部油層；酸液與凍膠前置液密度相等，粘度不同時，酸液在凍膠前置液中形成指進將地層酸蝕成溝槽。酸化后，這些溝槽仍然保持張開具有足夠導流能力及足夠

5、長度的裂縫，擴大了油井有效井徑，減小了油流入井底的阻力，從而達到提高油井產量的目的。3、根據油井歷史，對油井低產、減產原因分析清楚。探井的選井條件：探井測試結果與電測、鉆井錄井資料不符者，應考慮酸化或壓裂改造，重新認識油層真實面貌。壓裂液的選擇：在壓裂過程種，由開始施工到施工結束，所有通過壓裂設備向井筒中高壓泵入的各個階段的液體通稱為壓裂工作液。其所泵注的液體按其作用不同，可分為酸液、前墊液、預前置液、前置液、攜砂液、頂替液六種液體。具體情況見下表壓裂酸化的選井“油層是基礎，選層是關鍵”壓裂酸化選井按油井類型分為生產井和探井二種，其選井條件是：1、油層要有充足的油氣儲量：油層厚度、空隙度、含油

6、飽和度、供油面積盡可能大一些。2、油層要有 一定的能量和注水井連通。壓裂液 成分作用用量酸液5%濃度的鹽酸與堵球配合清洗射孔孔眼油層孔隙體積的3-5倍前墊液防膨劑用于水敏性地層此工序可根據情況省略預前置液未膠聯的原膠冷卻地層，預造縫凍膠前置液的1/3，2000m內的淺井可省略。前置液凍膠液壓開地層，冷卻地層，延伸裂縫保持裂縫效率在80%-90%來計算用量。攜砂液凍膠液攜砂入裂縫，鋪設高導流能力的砂床根據壓裂設計要求，主要是看縫長的需要頂替液2%KCl無機鹽防膨劑將攜砂液頂入裂縫按井筒容積計算不超過井筒容積壓裂液的組成對照表通洗井射孔測壓前微差井溫下壓裂管柱壓裂起壓裂管柱測壓后微差井溫循環(huán)組裝井

7、口試壓試擠壓裂加砂替擠關井擴散24小時內防止砂卡清水壓井下通洗井管柱底部帶118通徑規(guī)壓裂的施工工序壓裂工藝技術介紹油嘴三通 傳輸泵33m1根油管10m52m井口計量套池油管及防油布油管及防油布作業(yè)機計量大罐井架底座壓裂管匯防溢池圖1 普通壓裂地面流程圖2、現場所用短節(jié)、變扣、大小頭、油壬可根據實際情況適當調整。 1、圖中所標注尺寸為大約距離，現場可根據實際情況適當調整。 井口裝置1、作用井口裝置的作用在于聯接地面壓裂車組預井筒內的油套管柱，使壓裂車泵出的流體通過井口沿井下管柱泵入地層。因此，井口裝置的承壓能力影響泵注排量與地面壓力極限的選擇與確定2、井口裝置選擇1）對于淺井或破裂壓力較低的井

8、，可直接使用常規(guī)采油樹作為壓裂井口。一般，這種井口可承壓24.5MPa。2）如果預期的地面壓力大于井口的額定壓力，則應根據地面壓力選用如下壓裂井口：CQ-350型壓裂井口，該井口承壓34.3MPaCQ-600型壓裂井口，該井可承壓58.8MPa。CQ-1200型壓裂井口，該井口可承壓117.6MPa。壓裂標準管柱圖人工井底絲堵安全接頭封隔器封隔器壓裂井段水力錨2導壓噴砂器1、封隔器的作用： 在壓裂施工中，封隔器可以隔絕油管與油套環(huán)型空間之間的流體流動和壓力傳遞，起到保護套管、封隔非壓裂層段的作用。2、水力錨的作用：用于壓裂時固定管柱。其原理為：壓裂時從油管內加液壓，在液壓的作用下壓縮內外壓簧，

9、推向錨爪到套管內壁，并卡牢在內壁上，起到了固定壓裂管柱的作用。放掉油管壓力后，錨爪在內外壓簧的彈力作用下離開套管內壁，恢復到原來的位置。井下工具 壓裂工藝技術是影響壓裂增產效果的一個重要因素。對于不同特點的油氣層，必須采用與之相適應的工藝技術，才能保證壓裂設計的順利執(zhí)行和取得較好的增產效果。1、常規(guī)壓裂技術：用封隔器把要壓裂的層段進行隔開，進行單層或上提多層壓裂，這項技術適用于夾層厚，固井質量好的井。壓裂工藝技術介紹噴砂器封隔器壓裂層油層油層壓裂層水力錨安全接頭油管單層封隔器分層壓裂管單層封隔器分層壓裂管柱示意圖柱示意圖壓裂工藝技術介紹壓裂層油管油層油層油層封隔器導壓噴砂器球座水力錨油層雙級封

10、隔器分層壓裂雙級封隔器分層壓裂管柱示意圖管柱示意圖壓裂工藝技術介紹2、多裂縫壓裂技術： 在施工時利用高強度暫堵劑把已壓開的層段進行暫時封堵后，再進行其它層的壓裂，一趟管柱可以壓開3-4個層段，層可形成2-3條裂縫，適用于油層多，隔層小，固井質量差，高密度射孔的井。3、限流法壓裂技術： 壓裂前通過低密度射孔、壓裂時大排量供液，形成足夠的炮眼磨阻，實現一次壓裂對最多5個破裂壓力相近的油層進行改造，適用于油層多，隔層小，滲透率低，可以定點低密度射孔的井壓裂，增產效果顯著。壓裂工藝技術介紹4、CO2壓裂技術： 把液態(tài)CO2和水基壓裂液形成的混合物泵入井內和地層中，實現壓裂達達增產增注的目的，其壓裂液具

11、有殘渣，返排率高，返排及時，濾失小和弱酸解堵的特點，減少對地層的傷害。適用于低滲透、致密層的油氣井的改造。流程圖5、不動壓裂管柱直接求產工藝技術： 用CS1封隔器將壓裂層隔開，壓裂后不動管柱可以測井溫、直接求產。具有節(jié)約時間、勞動強度低、成本低等特點，適用于最下一層或單井單層的壓裂。下面對cs-1封隔器做下簡要的介紹。 壓裂工藝技術介紹壓裂工藝技術介紹6、清潔液壓裂技術：清潔壓裂液是一種粘彈性的表面活性劑與鹽水的混和物。它一般不需要交聯劑和破膠劑，其成膠與破膠機理是：當在鹽水中加入表面活性劑時，表面活性劑的分子聚合成疏水基和親水基的微胞結構，當表面活性劑的濃度超過臨界濃度，微胞便糾纏在一起，阻

12、止液體流動，這種作用增加粘度，從而達到攜砂的目的。當清潔壓裂液與烴接觸或被地層水稀釋，都可破壞微胞結構，液體因微胞不再糾纏一起而快速失去粘度。需要錄取的壓裂資料：施工日期壓裂層位射孔井段壓 裂 管 柱 結 構 壓裂方式壓裂時間砂 粒類型和直 徑含砂比 (%)加砂總量排 量破 裂 壓力壓入液量 壓入地層總液量瞬停泵壓力施工簡況習題：1、請畫出標準壓裂管柱圖。2、壓裂液的組成。3、簡述不動管柱壓裂的優(yōu)點。4、壓裂施工中應錄取哪些資料。5、列舉出5種壓裂工藝技術。12mm減壓閥CO2泵車組旋塞閥炮彈閘門88.9mm外加厚油管73mm外加厚油管地錨樁6mm減壓閥井口“T”型三通“人”型三通水力壓裂管匯

13、污水池油管距離大于20m，用大小頭與CO2泵車組單向閥連接CO2壓裂流程示意圖壓裂流程示意圖油壓表此處用2m短節(jié)連接采用兩套放空管線，保證放空時因氣體膨脹吸熱，萬一帶減壓閥放空管線內液體凍堵后，用另外一條管線放空。壓裂工藝技術介紹中心管中心管卸壓機構卸壓機構錐體錐體卡瓦卡瓦磨擦塊磨擦塊換位機構換位機構膠筒膠筒隔環(huán)隔環(huán)水力錨水力錨1 1、CS-1CS-1封隔器結構封隔器結構2 2、原理、原理CS-1 封隔器內設有旁通閥，封隔器下井時旁通閥處于開啟狀態(tài)，環(huán)空的井液循環(huán)可順利通過封隔器。同時水力錨球齒處于后縮位置，減少了球齒與套管壁之間可能的磨損。CS-1 封隔器座封時，通過右旋（對右旋工具）或左旋

14、（對左旋工具）油管 3/4 圈，然后加一座封力來實現。座封重量加在工具上之后，旁通閥密封圈起作用，將旁通閥自動關閉，而且壓縮封隔器膠筒使之座封。一旦封隔器座封，環(huán)形空間上下部分被分隔，唯一的通道只有油管柱。 CS-1封 隔 器 解 封 時 很 簡 單 ， 既 是 提 拉 管 柱 。 如 果 條 件 允許 ， 在 解 封 前 加 大 環(huán) 形 空 間 與 油 管 柱 壓 力 之 差 ， 以 迫 使 水 力錨 球 齒 回 縮 ， 這 可 以 大 大 降 低 解 封 的 拉 力 ， 減 少 球 齒 的 磨 損 。重 新 座 封 封 隔 器 ， 則 只 需 朝 相 反 方 向 （ 左 對 左 旋 ， 右 對 右 旋 ）旋 轉 并 提 拉 ， 工 具 自 動 轉 入 運 行 狀 態(tài) 。 工 具 可 按 要 求 重 新 座封 在 任 何 希 望 的 位 置 現場應用該封隔器 11 口井，與原 Y341114 壓裂封隔器相比，具有如下優(yōu)點：2.改善了壓裂井工人頂噴起下的作業(yè)環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，減少了環(huán)境污染程度，符合 HSE 標