油水井增產(chǎn)增注技術(shù)第二章

一、施工過(guò)程二、施工曲線三、壓裂設(shè)備第2章水力壓裂施工與設(shè)備

第2章水力壓裂施工與設(shè)備第2章水力壓裂施工及設(shè)備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--》擴(kuò)散壓力--》活動(dòng)管柱--》壓后作業(yè)。特殊情況可進(jìn)行酸預(yù)處理、小型壓裂測(cè)試、壓后壓降監(jiān)測(cè)等工序。一、施工過(guò)程（一）壓裂施工過(guò)程1、循環(huán)：目的是檢查壓裂車(chē)組設(shè)備性能，保證地面流程管線暢通。循環(huán)時(shí)單車(chē)排量不低于1m3/min，時(shí)間不少于30s。逐臺(tái)啟動(dòng)壓裂車(chē)，用清水循環(huán)地面管線，清洗管線，關(guān)井口。2、試壓：平穩(wěn)啟動(dòng)壓裂車(chē)高壓泵，對(duì)井口閥門(mén)以上的設(shè)備和地面管線進(jìn)行承壓性能試驗(yàn)，壓力為預(yù)測(cè)泵壓的1.2-1.5倍，穩(wěn)壓5min，不刺不漏壓力不降為合格。3、試擠：打開(kāi)井口閥門(mén)，關(guān)閉循環(huán)放空閥門(mén)，逐臺(tái)啟動(dòng)壓裂車(chē)，按設(shè)計(jì)要求排量將壓裂液擠入地層，壓力由低到高直到穩(wěn)定。目的是檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位的吸液能力。一、施工過(guò)程

（一）壓裂施工過(guò)程4、壓裂：試擠正常后，逐臺(tái)啟動(dòng)壓裂車(chē)，以高壓大排量持續(xù)擠入前置液，使裂縫形成并擴(kuò)展延伸。油層破裂的瞬間破裂壓力與地層深度的比值，稱為壓裂破裂梯度，反映油層破裂的難易程度。當(dāng)泵工作壓力達(dá)到管柱最高承壓能力還不能壓開(kāi)欲壓裂層位時(shí)，應(yīng)停泵卸壓，分析原因，制定措施。5、加砂：油層裂縫形成后，泵壓和排量穩(wěn)定后便可加砂。要分段控制好混砂比，要逐漸提高且均勻加砂，保證壓力、排量平穩(wěn)，中途不能停泵。6、替擠：加砂完成后，打開(kāi)混砂車(chē)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(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)禁超量替擠。一、施工過(guò)程

（一）壓裂施工過(guò)程7、關(guān)井?dāng)U散壓力：壓裂施工結(jié)束后，關(guān)閉所有進(jìn)出口閥門(mén)，等待壓裂液破膠濾失及裂縫閉合，防止出砂（支撐劑隨高粘度壓裂液返出裂縫），造成裂縫口鋪砂濃度過(guò)低。關(guān)井時(shí)間不小于壓裂液破膠時(shí)間，壓裂液破膠后用小噴嘴放噴，促進(jìn)裂縫閉合。8、活動(dòng)管柱：負(fù)荷應(yīng)不超過(guò)管柱懸重的200KN，上提速度控制在0.5m/min，活動(dòng)行程不小于5m。要達(dá)到管柱提放自如，拉力表懸重正常。9．壓后作業(yè)：按壓裂設(shè)計(jì)要求探砂面，起壓裂管柱，完井，投產(chǎn)。

一、施工過(guò)程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求

1、壓裂管柱質(zhì)量要求（1）壓裂管線應(yīng)用N80以上鋼級(jí)油管或短接連接，嚴(yán)禁應(yīng)用玻璃油管、涂料油管、和軟管線連接。（2）高壓管匯初端到井口距離在40-600m，連接方向?yàn)檫M(jìn)液管指向井口的方向；壓裂管柱無(wú)水利錨，應(yīng)在井口套管頭、壓裂裝置用19mm鋼絲繩固定。（3）壓裂管柱噴砂器與下封隔器直接連接，最下一級(jí)封隔器以下的尾管長(zhǎng)度不小于8m，壓裂管柱底端距井內(nèi)砂面或人工井底的距離不小于10m。

一、施工過(guò)程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求

1、壓裂管柱質(zhì)量要求（4）K344-113壓裂管柱最多允許使用4級(jí)封隔器，上提一次；Y344-114壓裂管柱最多允許使用2級(jí)封隔器，上提2次。（5）嚴(yán)禁用壓裂管柱進(jìn)行替噴、沖砂、壓井、打撈作業(yè)。一、施工過(guò)程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求2、壓前作業(yè)質(zhì)量要求（1）探砂面：一律采用光油管硬探，砂面深度以指重表懸重下降二格，拉力表下降0.5噸，連探三次數(shù)據(jù)一致為準(zhǔn)，其管柱深度為砂面深度。（2）沖砂：沖砂管柱絲扣要上緊，做到不刺不漏，沖砂管以砂面以上2米左右進(jìn)行沖砂，液量充足，排量不低于20方/時(shí)。連續(xù)三次測(cè)得出口含砂量小于0.2%為合格。（3）壓井：壓裂施工嚴(yán)禁壓井，如確需壓井作業(yè)，必須履行審批手續(xù)。（4）替噴：深度必須距人工井底1-2m；替噴要徹底，水量充足（一般為井筒容積2.5倍），排量20方/小時(shí)，出口比重1.01為合格；出水中準(zhǔn)接軟管線，不準(zhǔn)接90度彎頭。一、施工過(guò)程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求2、壓前作業(yè)質(zhì)量要求（5）刮蠟：a、刮蠟用小于套管內(nèi)徑6mm刮蠟器進(jìn)行刮蠟，如下不去可根據(jù)實(shí)際情況縮小刮蠟器外徑。b、泵掛深度小于800m，則刮蠟深度至800m，泵掛深度大于800m，則刮蠟至設(shè)計(jì)泵掛深度。c、刮蠟后，替入井筒容積的1.2-1.5倍熱水進(jìn)行循環(huán)，洗出井內(nèi)死油、死蠟，如壓井刮蠟，則用同比重泥漿進(jìn)行循環(huán)。一、施工過(guò)程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求3、壓裂施工過(guò)程質(zhì)量要求（1）壓裂前后要探砂面，底界距砂面或井底距離大于15m。（2）循環(huán)時(shí)單車(chē)泵排量不低于1m3/min，時(shí)間大于30s，排靜殘液、余砂。（3）加砂過(guò)程要保持連續(xù)性，不抽空，加砂均勻嚴(yán)禁中途停泵；（4）加砂施工要注意觀察套壓表，壓力上升超過(guò)8mpa應(yīng)停止施工，打開(kāi)套管放空，再觀察壓力變化，如在6mpa以下套壓能穩(wěn)住，可繼續(xù)加砂施工。（5）投鋼賕打噴砂器滑套時(shí)，投入鋼球規(guī)格與噴砂器滑套對(duì)應(yīng)，排量控制在0.4-0.6

m3/min。一、施工過(guò)程

2、施工曲線地面壓力變化曲線PF—地層破裂壓力PE—裂縫延伸壓力PS

—地層壓力2.

施工曲線壓裂中壓力損失2.

施工曲線2.

施工曲線各壓力相對(duì)大小示例2.

施工曲線（一）地面壓裂設(shè)備（二）壓裂車(chē)組（三）井下壓裂工具和壓裂管柱3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

1000方壓裂液（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(lèi)：（1）用采油樹(shù)壓裂，按采油樹(shù)型號(hào)分為250、350、600、700、1050型。250型工作壓力25Mpa，用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。氣井壓裂主要采用這類(lèi)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)。（2）采用大彎管、投球器、井口球閥和井口控制器的專用壓裂井口，大彎管、投球器、井口球閥工作壓力70Mpa，最大過(guò)砂150m3。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

工作壓力：70MPa通徑：50/60mm重量：207kg

連接扣型：Tr53/8×3.5扣/吋接壓裂管線27/8UP

TBG接油管掛27/8TBG按放空管壓盤(pán)尺寸可與250型采油井口大四通配套該井口既耐高壓又特別輕便，重量只有207kg，搬運(yùn)不需要要吊車(chē)；該井口可與現(xiàn)場(chǎng)使用的250型采油井口配套，安裝特別方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小。

簡(jiǎn)單壓裂井口

簡(jiǎn)單壓裂井口

壓裂井口保護(hù)器

用于保護(hù)采油井口在壓

裂施工過(guò)程中不受高壓和支撐劑的磨損。?

工作壓力：100MPa通徑：60mm重量：80kg連接方式：上接頭為

Tr53/8×3.5扣/吋可與壓裂地面管線配接。壓裂投球器工作壓力(MPa)100投球數(shù)量(個(gè))200封堵球直徑(mm)18-22工作方式手動(dòng)/電動(dòng)投球速度(個(gè)/s)2-4(可調(diào))投球原理圖（一）地面壓裂設(shè)備

2、壓裂地面管匯?常用的有壓裂管匯車(chē)和專用的地面管匯。專用的地面管匯有8個(gè)連接頭，壓裂車(chē)可任選一個(gè)連接。?高壓管匯外徑ф76mm，內(nèi)徑ф60mm最高壓力100Mpa。?投球器有兩種：一種是分層壓裂時(shí)，壓裂管柱中投鋼球的投球器；一種是選擇性壓裂或封堵炮眼投堵球用的投球器。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（二）壓裂車(chē)組壓裂車(chē)組主要包括壓裂車(chē)、混砂車(chē)、儀表車(chē)和管匯車(chē)。1、壓裂車(chē)是壓裂的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，其作用是產(chǎn)生高壓，大排量的向地層注入壓裂液，壓開(kāi)地層，并將支撐劑注入裂縫。主要由運(yùn)載汽車(chē)、驅(qū)泵動(dòng)力、傳動(dòng)裝置、壓裂泵四部分組成。壓裂車(chē)必須具有壓力高、排量大、耐腐蝕、抗磨損性強(qiáng)等特點(diǎn)。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂車(chē)

混砂車(chē)：作用是將支撐劑、壓裂液及各種添加劑按一定比例混合，并將混好的攜砂液供給壓裂車(chē)壓入井內(nèi)。目前混砂車(chē)有雙筒機(jī)械混砂車(chē)、風(fēng)吸式混砂車(chē)和仿美新型混砂車(chē)。主要由供液、輸砂、傳動(dòng)三個(gè)系統(tǒng)組成。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

混砂車(chē)

CHFBT100型混砂車(chē)參數(shù)：?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?額定排出壓力 0.57MPa?吸入管口徑 305mm?吸入接頭數(shù) 12個(gè)?排出管口徑 305mm?排出接頭數(shù) 12個(gè)3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.儀表車(chē)：儀表車(chē)的作用是在壓裂施工遠(yuǎn)距離遙控壓裂車(chē)和混砂車(chē)，采集和顯示施工參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、施工監(jiān)測(cè)及裂縫模擬并對(duì)施工的全過(guò)程進(jìn)行分析。儀表車(chē)是用于施工中記錄各種參數(shù)，控制其他壓裂設(shè)備的中樞系統(tǒng)，又稱壓裂指揮車(chē)。儀表車(chē)性能：–

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)–壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)（如FracproPT）軟件–壓裂泵車(chē)自動(dòng)遙控系統(tǒng)–混砂車(chē)自動(dòng)遙控系統(tǒng)

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

儀表車(chē)

4．管匯車(chē)：是配合壓裂機(jī)組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機(jī)分為底盤(pán)車(chē)、高壓管匯、低壓管匯、備用高壓管匯、隨車(chē)吊五個(gè)部分。該車(chē)車(chē)臺(tái)本身不配動(dòng)力系統(tǒng)，隨車(chē)液壓吊的液壓油泵的動(dòng)力是通過(guò)取力機(jī)構(gòu)從底盤(pán)車(chē)取力的。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

管匯車(chē)

管匯

5．其他設(shè)備：包括液罐車(chē)、運(yùn)砂車(chē)、平衡車(chē)、液罐、砂罐。平衡車(chē)的作用是保持封隔器上下的壓差在一定的范圍內(nèi)，保護(hù)封隔器和套管。另外，當(dāng)施工中出現(xiàn)砂堵、砂卡等事故時(shí)，平衡車(chē)還可以立即進(jìn)行反洗或反壓井，排除故障。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

運(yùn) 砂 車(chē)

運(yùn)砂量：8、10、12、14m3砂斗采用液壓缸升降，可手動(dòng)或自動(dòng)

連續(xù)油管車(chē)

液氮泵車(chē)

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

m3×2。

配液車(chē)

5．連續(xù)混配：減少壓裂液浪費(fèi)，簡(jiǎn)化配液工序，保證壓裂液質(zhì)量，節(jié)省壓裂液運(yùn)輸費(fèi)用。注意：壓裂不能停泵，不能空抽。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂液連續(xù)混配

可提供5000kg/min、總量100m3的輸砂能力。

連續(xù)輸砂

（三）井下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。（1）壓裂封隔器壓裂封隔器主要起封隔油層的目的，保障壓裂細(xì)分改造的要求，可分為擴(kuò)張式和壓縮式兩類(lèi)

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂封隔器性能表MMKK用途工作壓力MPa溫度℃外徑mm長(zhǎng)度mmK344-114常規(guī)低溫淺井壓裂5070114870K344-114導(dǎo)壓封隔器大砂量、高砂比壓裂50901141470K344-114可洗井用于斜直井分層壓裂50701141066Y344-114用于中深井壓裂701201141255Y344-114可洗井常規(guī)井高砂比壓裂50701141255Y443-114高溫、深井壓裂80150114-

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（2）噴砂器噴砂器的作用一是節(jié)流，造成套管內(nèi)外壓差，保證封隔器密封，二是通往地層的通道口，三是避免壓裂砂直接沖擊套管內(nèi)壁造成傷害。（3）壓裂油管壓裂油管應(yīng)使用專用油管，抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。低壓淺井可用鋼級(jí)J55的ф62mm油管，呈壓55Mpa；中深井和深井分別應(yīng)用呈壓70Mpa、鋼級(jí)N80和呈壓90Mpa、鋼級(jí)P105的外加厚油管。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

2、壓裂管柱主要由壓裂油管、封隔器、噴砂器、水力錨等組成。目前井下管柱分為：籠統(tǒng)壓裂管柱（油管+水力錨+封隔器+噴嘴）和分層壓裂管柱。

1．壓裂油管（專用油管21/2″加厚、3“）2．封隔器（K344型、Y442等）3．噴砂器（帶滑套、不帶滑套）：節(jié)流作用，造成壓裂管柱內(nèi)外壓差，保證封隔器座封；二是壓裂液通往地層的通道口。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3、壓裂管柱功能區(qū)分（1）滑套式分層壓裂管柱該管柱可廣泛應(yīng)用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂、限流壓裂、重復(fù)限流壓裂。投球打套子一次可壓裂三層，上提可壓裂四層。見(jiàn)圖1。按照管柱承壓可分為40Mpa、55Mpa管柱。40Mpa常用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂等老井壓裂，破裂壓力低、排量在2.4m3/min左右；55Mpa管柱用于破裂壓力高、排量要求3.8m3/min左右的新井限流法壓裂。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（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，可以避免壓裂壓竄。隔層上下的層段都射孔，施工時(shí)液體通過(guò)平衡器出液口和噴砂器出液口同時(shí)進(jìn)入平衡層和壓裂層，打完前置液后投球打下平衡器濾砂滑套，使平衡器出液口出液不出砂。由于壓前在需要保護(hù)的隔層上下建立起一定的平衡壓力，在壓裂層形成裂縫、加砂過(guò)程中，平衡層仍進(jìn)液不進(jìn)砂，從而減小了需要保護(hù)的隔層上下壓差，使得在壓裂過(guò)程中需要保護(hù)的隔層得到有效的保護(hù)，壓后平衡層裂縫自然閉合。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂時(shí)將可取式橋塞釋放于預(yù)設(shè)壓裂層段的下面，上提管柱至待壓層段上面，此時(shí)卡距內(nèi)沒(méi)有油管連接，能夠?qū)⒍鄠€(gè)分散的薄差油層封隔在一個(gè)壓裂層段中進(jìn)行改造，降低了壓裂成本，提高了薄差油層的開(kāi)發(fā)價(jià)值。由于具有反洗井功能，可滿足施工中控制替擠量和高砂比的要求。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

4、壓裂管柱類(lèi)型區(qū)分（1）籠統(tǒng)壓裂管柱：即：油管+水力錨+封隔器+噴嘴；（2）分層壓裂管柱：在組配管柱時(shí)，要考慮油管因各種因素造成的長(zhǎng)度變化，否則卡不準(zhǔn)層位。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱4、壓裂管柱類(lèi)型區(qū)分（2）分層壓裂管柱：1.雙封卡單層：壓裂后可以用上提管柱方法壓裂其它卡距相同的層段。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器+封隔器+絲堵；2.三封卡雙層：不動(dòng)管柱壓裂兩層。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器（帶滑套）+封隔器+噴砂器（不帶滑套）+封隔器+絲堵；3.四封卡三層：不動(dòng)管柱壓裂三層。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器（甲帶滑套）+封隔器+噴砂器（乙?guī)Щ祝?封隔器+噴砂器（丙不帶滑套）+封隔器+絲堵。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（四）常見(jiàn)壓裂車(chē)組（1）W1500型壓裂車(chē)組：由三缸單作用柱塞泵壓裂車(chē)、混砂車(chē)、儀表車(chē)和管匯車(chē)組成，整套車(chē)組共有10臺(tái)車(chē)：6臺(tái)壓裂泵車(chē)、2臺(tái)混砂車(chē)、1臺(tái)儀表車(chē)、1臺(tái)管匯車(chē)。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

2）哈里伯頓HQ—2000型壓裂車(chē)組：

由六臺(tái)HQ—2000型五缸泵壓裂車(chē)、二臺(tái)CHFBT100型混砂車(chē)、一臺(tái)T—300型儀表車(chē)和一臺(tái)管匯車(chē)組成液力端額定壓力(MPa