壓裂酸化技術(shù)知識知識講解課件

1、壓裂技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)控制 目 錄一、概述二、壓裂材料三、壓裂工藝技術(shù) 四、壓裂設(shè)備五、現(xiàn)場施工及質(zhì)量控制 六、安全風(fēng)險(xiǎn)評估產(chǎn)生裂縫裂縫擴(kuò)展水力壓裂就是利用壓裂車組將一定粘度的液體以足夠高的排量沿井筒注入油氣層，由于注入速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油氣層的吸液速度，所以多余的液體在井底憋起高壓，當(dāng)此壓力和進(jìn)入油氣層的液體使井壁上某處的巖石所受的應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度后，油氣層就會在此處開始破裂形成裂縫。注入支撐劑放噴 當(dāng)裂縫延伸一段時(shí)間后，繼續(xù)注入攜帶有支撐劑的混砂液擴(kuò)展延伸裂縫，并使之充填支撐劑。泵注完畢后，通過破膠使壓裂液粘度降低，并返排出井。由于支撐劑的支撐作用，裂縫不致閉合或至少不完全閉合。致密地層疏松地層水力壓裂

2、本質(zhì)含義：在油氣層與井筒之間制造出一條具有足夠長度、高度和寬度的填砂裂縫，此裂縫具有很高的滲流能力。支撐劑混砂車壓裂液泵車油管井口壓裂液裂縫地層壓裂材料：壓裂液和支撐劑施工參數(shù)：排量、壓力、砂比壓裂設(shè)備：泵車(組)、液罐、砂車、儀表車水力壓裂基本要件支撐劑混砂車壓裂液泵車油管井口壓裂液裂縫地層壓裂流程壓裂液支撐劑混砂車泵車交聯(lián)劑高壓管匯井口井筒內(nèi)管柱地層 水力壓裂的關(guān)鍵技術(shù)之一就是壓裂液和支撐劑。壓裂液是對油氣層進(jìn)行壓裂改造時(shí)使用的工作液，它的主要作用是將地面設(shè)備形成的高壓傳遞到地層中，使地層破裂形成裂縫并沿裂縫輸送支撐劑。支撐劑起到支撐裂縫，使之處于張開狀態(tài)，保持裂縫導(dǎo)流能力的作用。二、壓裂

3、材料（一）壓裂液的分類1、根據(jù)壓裂液在不同泵注階段的作用，可分為前置液、攜砂液和頂替液。2、根據(jù)壓裂液的類型，可分為水基壓裂液、油基壓裂液、泡沫壓裂液、乳化壓裂液、醇基壓裂液、清潔壓裂液、酸基壓裂液。3、根據(jù)壓裂液所適應(yīng)的地層溫度，可分為低溫壓裂液、中溫壓裂液、高溫壓裂液(四)壓裂液類型簡介1、水基壓裂液2、油基壓裂液3、泡沫壓裂液4、乳化壓裂液5、醇基壓裂液6、清潔壓裂液7、酸基壓裂液1、水基壓裂液：危險(xiǎn)性小，使用最廣泛2、油基壓裂液：易燃，有危險(xiǎn)性，很少使用3、泡沫壓裂液：液氮和CO2防止泄露凍傷，使用較多4、乳化壓裂液：配置過程中油相易燃，有危險(xiǎn)性，很少使用5、醇基壓裂液：蒸汽易燃，有危

4、險(xiǎn)性，使用較少6、清潔壓裂液：危險(xiǎn)性小，使用較少7、酸基壓裂液：有腐蝕性 ，使用較少三、壓裂工藝技術(shù) 壓裂設(shè)計(jì)需要通過壓裂現(xiàn)場施工來實(shí)現(xiàn)。隨著壓裂技術(shù)的進(jìn)步，壓裂現(xiàn)場施工方法從初期的全井段籠統(tǒng)壓，發(fā)展到分層分段、有針對性的多種施工方法。壓裂技術(shù)沒有明確的分類標(biāo)準(zhǔn)，通常按照分層方法，液體特性及施工目的為依據(jù)進(jìn)行分類。主要介紹：分層壓裂技術(shù)，重復(fù)壓裂技術(shù)，水平井壓裂技術(shù)，自生熱壓裂技術(shù)，泡沫壓裂技術(shù)，壓裂防砂一體化技術(shù) ( 一)分層及選層壓裂技術(shù)（直井） 在壓裂多個(gè)目的層時(shí)，如果壓裂井段超過一定距離或?qū)娱g巖性差異大，不采用分層或選層壓裂技術(shù)，往往只能壓開其中的幾個(gè)目的層，而達(dá)不到壓裂改造的目的。

5、1.封隔器分層壓裂技術(shù) 封隔器分層壓裂就是在壓裂管柱上連接封隔器，隔開不同層段進(jìn)行分層壓裂，是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的一種分層壓裂技術(shù)，該技術(shù)具有壓裂目的層明確，針對性強(qiáng)，有效率高的特點(diǎn)。根據(jù)所選用的封隔器和管柱不同，封隔器分層壓裂可分為以下四種類型。2.限流法分層壓裂技術(shù) 限流法分層壓裂是通過控制各層的射孔孔眼數(shù)量和直徑，并盡可能提高注入排量，利用最先被壓開層孔眼產(chǎn)生的摩阻，提高井底壓力，使其他它層相繼被壓開，從而達(dá)到一次分壓幾個(gè)層的目的 。破裂壓力低的層減少射孔數(shù)量和直徑 3.定位平衡分層壓裂技術(shù)（目前使用較少） 定位平衡分層壓裂技術(shù)是利用定位平衡壓裂封隔器上的長膠筒和噴砂體的組合來控制壓

6、裂目的層裂縫形成的位置和吸液炮眼的數(shù)量，達(dá)到裂縫定位和限制目的層吸液量的目的。壓裂時(shí)，在需要保護(hù)薄夾層的鄰近高含水部位裝有平衡裝置，該裝置只進(jìn)液不進(jìn)砂，使高含水層與壓裂目的層處于同一壓力系統(tǒng)中，夾層上下壓力平衡而得到保護(hù)。通過大排量施工，依靠壓裂液通過吸液炮眼所產(chǎn)生的摩阻，大幅度提高井底壓力，從而相繼壓開與破裂壓力相近的各個(gè)目的層，達(dá)到一次施工壓開35個(gè)目的層的目的。4.投球分選壓壓裂工藝技術(shù)（應(yīng)用開始減少） 投球分選壓壓裂工藝就是在某些油井中所有欲壓裂的層段已經(jīng)一次射開，而且由于地層或其他原因不能應(yīng)用封隔器進(jìn)行分層壓裂。該工藝技術(shù)利用各層間破裂壓力不同，首先壓開破裂壓力低的層段進(jìn)行加砂，然后

7、再注頂替液時(shí)投入堵球，將其孔眼暫時(shí)堵塞，再提高壓力壓開破裂壓力較高的層段，也可利用各層滲透性的差異，在泵注的適當(dāng)時(shí)機(jī)泵入堵球，改變液體進(jìn)入產(chǎn)層的分配狀況，在滲透性較差的層段建立起壓力，直至破裂，如此反復(fù)進(jìn)行，直到更多的層段被壓開。 5.連續(xù)油管分層壓裂工藝技術(shù)連續(xù)油管底帶封隔器+射孔槍連續(xù)油管帶雙封分層壓裂連續(xù)油管噴射水力封隔分層壓裂連續(xù)油管噴砂留砂塞分層壓裂連續(xù)油管噴砂底帶封隔器分層壓裂(二)水平井壓裂技術(shù)裸眼封隔器分段壓裂裸眼噴砂水力封隔分段壓裂泵送快鉆橋塞分段壓裂投球暫堵分段壓裂拖動封隔器分段壓裂連續(xù)油管分段壓裂四、壓裂主要設(shè)備柴油機(jī) ALLISON傳動箱 儀表及控制系統(tǒng) 3ZB-149

8、0泵 “BENZ”4144 8X6液氣控制系統(tǒng)壓裂泵三大主要組件：柴油機(jī)輸出動力 變矩器 泵柴油機(jī)：卡特，底特律，康明斯三種變矩器：艾利遜，雙環(huán)，凱星（國產(chǎn)）泵 頭：哈里伯頓，雙S， 常見的壓裂泵有三缸泵和五缸泵兩種。 美國哈里伯頓公司生產(chǎn)，具有自動超壓保護(hù)功能，整套車組采用局域網(wǎng)絡(luò)控制，自動化程度高，可靠性高。 HQ-2000型壓裂車組參數(shù)名稱性能參數(shù)單機(jī)額定水功率2000HHP最高施工壓力101.3MPa最大施工排量2.54m3/minSJ-2000型壓裂車組參數(shù)名稱性能參數(shù)單機(jī)額定水功率2000HHP最高施工壓力101.3MPa最大施工排量2.46m3/min 第四石油機(jī)械廠生產(chǎn)，具有自

9、動超壓保護(hù)功能。 煙臺杰瑞公司生產(chǎn)，具有自動超壓保護(hù)功能。 參數(shù)名稱性能參數(shù)單機(jī)額定水功率2000HHP最高施工壓力96MPa最大施工排量1.9m3/min2000型壓裂撬組參數(shù)名稱性能參數(shù)單機(jī)額定水功率1500HHP最高施工壓力101.3MPa最大施工排量1.5m3/min1500型壓裂泵車混砂撬最大排量 15.9m3/min 最大輸砂能力 10909kg/min 添加劑輸入系統(tǒng) 3個(gè)液體 2個(gè)固體混砂車儀表車高低壓管匯砂罐車自行研制的配液車，配液速度2-3m3/min，供液速度4-5m3/min，粉料罐容積5m3，添加劑液箱容積1.5 m32。Hydra Rig 液氮泵車 為了滿足施工需要

10、，分公司近幾年還配套了多種壓裂酸化作業(yè)輔助設(shè)備。其中，液氮泵車6臺：參數(shù)名稱性能參數(shù)最高施工壓力103.5MPa最大施工排量 360KSCFH900-35型制氮泵車（1臺）參數(shù)名稱性能參數(shù)裝機(jī)功率750BHP最高施工壓力35MPa最大施工排量900m3/h氮?dú)饧兌?5%五、壓裂現(xiàn)場施工及質(zhì)量控制一個(gè)成功的壓裂施工應(yīng)該具備：1、沒有安全、環(huán)境污染問題2、沒有服務(wù)質(zhì)量問題3、按照設(shè)計(jì)要求完成工作井場：1、有足夠的場地，可以容納設(shè)計(jì)要求的壓裂設(shè)備及輔助設(shè)備，設(shè)備擺放完畢后，要保證連續(xù)加砂；2、場地平整堅(jiān)實(shí)，入口無障礙雜物；3、備有足夠容積的排污罐（坑）。井身結(jié)構(gòu)：1、使用專用的壓裂井口，耐壓大于設(shè)計(jì)

11、的最高限壓。2、壓裂井口送往井場前應(yīng)裝配齊全、試壓合格；3、井口按照完畢后應(yīng)加固防振（鋼絲繩、地錨固定）；4、壓裂用油管、井下工具入井前清洗干凈并試壓合格；5、壓裂管柱要丈量準(zhǔn)確，并要時(shí)使用磁定位，下入平穩(wěn)并涂抹絲扣油。壓裂液：1、檢查配液罐的質(zhì)量和清潔情況，確保罐中無沙土、殘液、原油、鐵銹、易腐敗物質(zhì)等影響液體性能的雜質(zhì)，以及面紗、線繩、編織袋等網(wǎng)狀或絲狀物體，以免堵塞上水管線；2、按設(shè)計(jì)要求核對現(xiàn)場清水?dāng)?shù)量，配液用水必須清潔、無污染、無雜質(zhì)，PH值6.5-7.5；3、按設(shè)計(jì)要求，逐樣檢查運(yùn)抵現(xiàn)場的化學(xué)添加劑的品種、數(shù)量及包裝情況；4、按設(shè)計(jì)要求程序和數(shù)量配制壓裂液；5、液體配制完畢后，溶脹

12、2-4小時(shí)，進(jìn)行交聯(lián)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整施工時(shí)的交聯(lián)比；支撐劑：1、按設(shè)計(jì)要求檢查支撐劑貨源和質(zhì)檢報(bào)告，核對支撐劑數(shù)量；2、有條件時(shí)現(xiàn)場檢驗(yàn)主要指標(biāo)，并取樣品，以備實(shí)驗(yàn)室復(fù)查。壓裂設(shè)備：1、按照設(shè)計(jì)中的水馬力準(zhǔn)備泵車，根據(jù)施工規(guī)模，留足備用泵車，如果是大型施工，還要備用一臺混砂車，防止施工中途因設(shè)備出現(xiàn)故障影響壓裂；2、高壓管線連接盡量取直，并于落在地面上，拐彎處用雙彎頭，確保管線有充分的活動范圍，不受橫向拉伸；3、壓裂車低壓上水管線，不得與高壓硬管線直接接觸，以免施工時(shí)發(fā)生振動，磨破管線；壓裂設(shè)備：4、連接混砂車吸入口管線數(shù)量要保證設(shè)計(jì)的排量要求，低壓管線連接完畢要進(jìn)行試壓，混砂車上水管線

13、可使用清水罐的液柱壓力試壓；5、施工前對所有泵車要單獨(dú)循環(huán)排空，發(fā)現(xiàn)上水異常立即整改；6、對井口及高低壓管線進(jìn)行試壓檢查，如果有平衡車，也要對平衡泵車及打平衡的管線進(jìn)行試壓；7、地面高低壓管線及井口設(shè)備試壓合格后方可施工。六、安全風(fēng)險(xiǎn)評估施工步驟勘察井場上罐上水井筒準(zhǔn)備、井口加固壓裂設(shè)備檢查測試配液及液體實(shí)驗(yàn)連接設(shè)備、固定管線召開安全、分工、技術(shù)交底會，明確最高限壓指標(biāo)循環(huán)泵車、管線試壓測試壓裂修改設(shè)計(jì)壓裂施工拆除設(shè)備及管線，清潔井場倒殘液、清壓裂罐、回收壓裂罐。 風(fēng)險(xiǎn)評估勘察井場風(fēng)險(xiǎn)1：人員觸電傷亡。削減措施：井場高壓電線盡量避開井場設(shè)備。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、吊裝班長 風(fēng)險(xiǎn)2：道路狹小無

14、法行車。削減措施：及時(shí)與甲方溝通，由甲方協(xié)調(diào)整改。崗位責(zé)任人：分公司生產(chǎn)管理人員、隊(duì)長 上壓裂液罐，清潔、回收壓裂罐風(fēng)險(xiǎn)1：大罐傾斜傷人。削減措施：使用合格的四腿索具進(jìn)行吊裝作業(yè)。崗位責(zé)任人：吊裝班長風(fēng)險(xiǎn)2：有限空間作業(yè)。削減措施：專人指揮，司索人員站在罐體前（后）側(cè)方。崗位責(zé)任人：吊裝班長風(fēng)險(xiǎn)評估上壓裂用水風(fēng)險(xiǎn)1：壓裂罐有雜質(zhì)和殘液。削減措施：泄水前對大罐進(jìn)行清理。崗位責(zé)任人：班長風(fēng)險(xiǎn)2：水質(zhì)不合格。削減措施：拉水前對水源進(jìn)行檢測，PH值為6.5-7.5。崗位責(zé)任人：技術(shù)員配壓裂液風(fēng)險(xiǎn)1：化工料侵蝕皮膚。削減措施：配液人員在上風(fēng)口開啟化工料桶蓋。集合點(diǎn)放置沖洗的清水。風(fēng)險(xiǎn)2：粉塵吸入人體內(nèi)中

15、毒。削減措施：施工人員戴好防塵口罩。崗位責(zé)任人：配液班班長風(fēng)險(xiǎn)評估壓裂設(shè)備擺放，連接管線風(fēng)險(xiǎn)1：壓裂車掛倒繃?yán)K傷人。削減措施：擺車時(shí)專人統(tǒng)一指揮。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)2：視線不良，上車時(shí)沒查看車周圍情況，易發(fā)碰撞事故。削減措施：上車前查看周邊情況，在確保安全的前提下再倒車，應(yīng)有專人指揮。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)3：敲擊管線，液體或固體小顆粒飛濺傷人削減措施：勞保齊全，榔頭及管線由任上有泥時(shí)要清理干凈，砸榔頭時(shí)對面不得站人崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)評估加固井口（緊固螺栓）風(fēng)險(xiǎn)1：高處的物體或抬動的物體突然下落，物體打擊人員傷害。削減措施：兩人配合，統(tǒng)一

16、口令。泥濘場地要注意防滑。崗位責(zé)任人：施工班班長、施工人員風(fēng)險(xiǎn)2：刺漏。削減措施：整改，試壓并合格。崗位責(zé)任人：施工班班長、施工人員風(fēng)險(xiǎn)3：著火削減措施：禁止明火作業(yè)，敲擊時(shí)減少火花的產(chǎn)生。崗位責(zé)任人：施工班班長、施工人員 風(fēng)險(xiǎn)評估泵注施工（循環(huán)、試壓、試擠、壓裂、支撐劑、頂替）風(fēng)險(xiǎn)1： 高壓刺漏傷人。削減措施：按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行循環(huán)、試壓。非操作人員禁止進(jìn)入高壓區(qū)。高壓部件定期到具備資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測。對高壓管線進(jìn)行固定。若發(fā)生刺漏需放壓后進(jìn)行整改。若井口刺漏停泵采取有效措施。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)2：液氮或二氧化碳泄露，易突發(fā)凍傷、人員窒息事故。削減措施：對液氮或二氧化碳設(shè)備

17、定期檢驗(yàn)。專人操作。禁止徒手操作，嚴(yán)防皮膚直接接觸低溫部位。液氮或二氧化碳設(shè)備擺在通風(fēng)處。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長 風(fēng)險(xiǎn)3、套管打平衡高壓刺漏傷亡人。削減措施：按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試壓。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)評估泵注施工（循環(huán)、試壓、試擠、壓裂、支撐劑、頂替）風(fēng)險(xiǎn)4： 機(jī)械傷人。削減措施：壓裂設(shè)備轉(zhuǎn)動部位按照防護(hù)罩，發(fā)動機(jī)排氣管安裝隔熱套，相關(guān)人員設(shè)備巡檢時(shí)注意觀察四周環(huán)境。崗位責(zé)任人：壓裂隊(duì)隊(duì)長、施工班班長風(fēng)險(xiǎn)5：上下罐摔倒削減措施：雙手或雙腳不準(zhǔn)同時(shí)離開梯子，上罐前清除鞋底的濕泥。崗位責(zé)任人：施工班班長 風(fēng)險(xiǎn)評估倒殘液風(fēng)險(xiǎn)1：用堿對酸液進(jìn)行中和時(shí)，堿腐蝕皮膚。削減措施

18、：戴好防酸手套和護(hù)目鏡。配備檢測儀器和PH試紙。崗位責(zé)任人：施工班班長風(fēng)險(xiǎn)2：環(huán)境污染。 削減措施：倒液罐車閘門靈活有效。不間斷的觀看出口罐，罐口留出5cm的富余量。崗位責(zé)任人：施工班班長 壓裂施工中的井控風(fēng)險(xiǎn)正常壓裂施工時(shí)，井口裝置齊全，沒有井控風(fēng)險(xiǎn)。但是在壓裂施工出現(xiàn)異常情況時(shí)還是存在一定的井控風(fēng)險(xiǎn)，例如在加砂過程中，尤其是在液氮或二氧化碳伴注壓裂施工時(shí)；壓裂管柱未按要求試壓合格，施工時(shí)出現(xiàn)刺漏未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，把油套刺漏等情況。壓裂施工中的井控風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)1:如果出現(xiàn)高壓管線刺漏，由于管線中含砂且井內(nèi)壓力高，在關(guān)閉井口閘門時(shí)，如果操作不當(dāng)，容易出現(xiàn)閘板被刺壞的現(xiàn)象，從而造成井口失控；消減措施：出現(xiàn)

19、異常情況，操作人員要沉著冷靜，關(guān)閉井口時(shí)，從井口遠(yuǎn)端的閘門開始關(guān)，先關(guān)針型閥，再關(guān)側(cè)翼閘門，在關(guān)總閘門，有條件時(shí)，由兩個(gè)人操作關(guān)一個(gè)閘門，以加快速度；崗位責(zé)任人：作業(yè)隊(duì)班長壓裂施工中的井控風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)2：加砂過程壓力快速上升達(dá)到最高限壓，需要立即放噴，放噴過程油嘴往往很快被刺大，并把絲堵刺漏，在關(guān)閉井口閘門時(shí)，閘門又被刺壞，造成井口失控。消減措施：超壓后使用專用放噴管匯控制放噴，并增加油嘴檢查的密度，每10分鐘檢查一次，直至連續(xù)兩次檢查時(shí)未發(fā)現(xiàn)油嘴被刺大；崗位責(zé)任人：作業(yè)隊(duì)班長壓裂施工中的井控風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)3：使用封隔器保護(hù)套管壓裂或光油管注入壓裂，油管刺漏，把套管刺壞，造成井口失控。消減措施：壓裂前油管按設(shè)計(jì)要求試壓合格，下壓裂管柱按要求涂密封脂；壓裂時(shí)打開技