水力壓裂技術(shù)

10第五章水力壓裂技術(shù)§5—1地層中形成水力裂縫的過程與液體流淌特性及巖石的力學(xué)性質(zhì)造縫的本質(zhì)是巖石在液體壓力作用下的裂開與變形問題，因此造縫特性與巖石的受力及力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一．地應(yīng)力場地應(yīng)力場概念：地應(yīng)力是由于巖石變形引起的介質(zhì)內(nèi)部單位面積上的作用力。地應(yīng)力場：是指地應(yīng)力大小和方向在地層空間位置的分布。地應(yīng)力剖面概念地應(yīng)力剖面是指爭論地應(yīng)力大小在縱向上的變化。二．地應(yīng)力的類型原地應(yīng)力：開發(fā)之前地應(yīng)力原始大小。擾動應(yīng)力：開發(fā)引起的地應(yīng)力轉(zhuǎn)變。構(gòu)造應(yīng)力：由構(gòu)造運動在巖體中引起的應(yīng)力。剩余應(yīng)力：除去外力后尚殘存在巖石中的應(yīng)力。重力應(yīng)力：由上覆巖層的質(zhì)量引起的地應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于地層溫度發(fā)生變化在其內(nèi)部引起的內(nèi)應(yīng)力增量。分層地應(yīng)力：按地層分層給出不同的地應(yīng)力。目前存在或正在活動的稱現(xiàn)今地應(yīng)力。石油工程關(guān)心的是現(xiàn)今地應(yīng)力。地應(yīng)力測試1〕長源距聲波與密度測井方法該方法通過測井取得剖面上變化的巖石的縱波速度和橫波速度，然后求出巖P S石泊松比的縱向變化，利用下式求出最小水平主應(yīng)力σh，而取得地應(yīng)力剖面。σ h 1

( P)P 4—11P

S

4—2222P S到。

—上覆層壓力，通過密度測井得v4—1水力壓裂測試典型壓力曲線P4—1水力壓裂測試典型壓力曲線—孔隙彈性系數(shù)，通過試驗測的。2〕測試壓裂方法〔現(xiàn)場常用〕是將不含砂的壓裂液注入地層，造縫后停泵側(cè)壓力降落曲線，待曲線上消滅拐點后測試完畢，消滅拐點時相應(yīng)的壓力即裂縫閉合壓力，其大小與巖層中垂直于裂縫面的應(yīng)力值相等，也即就是地層最小主應(yīng)力。4—1所示。Ps。結(jié)論：可以認為，裂縫臨界閉合時，裂縫內(nèi)的流體壓力等于裂縫閉合的最小地應(yīng)力。由此可以計算出最小地應(yīng)力。地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)料，在測量深度的范圍內(nèi)，對地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)按深度進展線性回歸得到：D 2.340.0266DD

H0.7770.0182hVDD

0.021D0.70.023D

H0.50.018hV

0.021D10.50.03D華北油田〔1500～3200m〕H5.870.021DhV

0.021D22.580.034DD成功油田〔1300～3300m〕H11.650.022DhVDD

(0.022 0.026)D27.10.036D

H16.60.024hV

0.0220.026Dv式中：σH、σh、σ—分別為最大、最小、垂向地應(yīng)力，Mpa，vD—地層深度，m。二．巖石力學(xué)參數(shù)彈性模量〔楊氏模量〕E彈性模量E就是虎克定律中的比例常數(shù)。物理意義：彈性體應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性體單位截面積上的彈性力稱為應(yīng)力，單位長度上的變形成為應(yīng)變。彈性模量對造縫寬度及壓裂壓力有較大影響。彈性模量表達式：E

E

S P SS Z

D 22P S式中σε

—軸向應(yīng)力；z—軸向應(yīng)變；zρ—巖石密度；p，s—巖石縱、橫波速度。1×104～4×104MPa。泊松比。巖石在外應(yīng)變量之比。泊松比表達式

22靜態(tài)：

動態(tài)：

p s s z

d 22p s式中—周向應(yīng)變。巖石的泊松比取值范圍為0.15～0.35.彈性模量E、泊松比都是反映巖石材料彈性特性的參數(shù)。斷裂韌性應(yīng)力強度因子過程中所需的力。0.5～3.0MP·m1/2范圍內(nèi)。孔隙彈性系數(shù)〔畢奧特系數(shù)〕它反映了孔隙壓力對巖石變形的影響，也是求水平地應(yīng)力的一個重要參數(shù)。C定義為： 1 gCbC式中Cb—巖石的體積壓縮系數(shù)；C—巖石顆粒〔骨架〕的壓縮系數(shù)。g試驗室中測得砂巖的孔隙彈性系數(shù)一般在0.6～0.9之間。S脆性巖石主要發(fā)生拉伸和剪切塑性巖石主要發(fā)生塑性流淌破壞。石油工程中最常見的是脆性破壞。作業(yè)思考題：1.2．什么是巖石的彈性模量和泊松比？寫出數(shù)學(xué)表達式？§5—2造縫機理一．地應(yīng)力及其分布z 垂向主應(yīng)力σ ，及水平主應(yīng)力σ (其中又分為相互垂直的σ 及σ z x y〔一〕地應(yīng)力作用在單元體上的垂向應(yīng)力來自上覆巖層的重量。它的數(shù)值為： 0 s

gdz 〔5—1〕式中 zH——地層垂深，m；g——重力加速度(9．81m/s2)；ρ——上覆層巖石密度，kg/m3。ρs由于油氣層中有肯定的孔隙壓力Pp

，故有效垂向應(yīng)力可表示為： Pz z p

〔5—2〕作用在單元體上的水平主應(yīng)力：來自巖石處于彈性狀態(tài)，考慮到構(gòu)造應(yīng)力等因素的影響。最大水平主應(yīng)力為：1E P E 1

S

P

〔5—3〕H式中 σ

21 1 1 p——最大水平主應(yīng)力，Pa；Hξ ，ξ1

——水平應(yīng)力構(gòu)造系數(shù)，可由室內(nèi)測試試驗結(jié)果推算，無因次；2 ——泊松比，無因次；E——巖石彈性模量，Pa；——畢奧特(Biot)常數(shù)，無因次?！捕车刭|(zhì)構(gòu)造對應(yīng)力的影響在逆斷層或褶皺地帶水平應(yīng)力要比垂向應(yīng)力3倍，在正斷層地帶，水平應(yīng)力可能只有垂向應(yīng)力的三分之一。假設(shè)巖石單元體是均質(zhì)的各向同性材料裂縫的方向總是垂直于最小主應(yīng)力軸。當(dāng)?shù)貙又懈鲬?yīng)力的大小時，裂縫的形態(tài)或方向即可被確定。如圖4—3。4—1構(gòu)造對應(yīng)力的影響4—1構(gòu)造對應(yīng)力的影響a—逆斷層區(qū)域σH=3σzb—正斷層區(qū)域σ=3σHz4—3人工裂縫方向示意圖〔三〕井壁上的應(yīng)力井筒對地應(yīng)力及其分布的影響三維應(yīng)力用二維方法來處理。用無限大平板中鉆有一個圓孔的受力狀況來分析。如圖5—2所示。在無限大平板上鉆了圓孔之后，使板內(nèi)原來平衡的應(yīng)力重分布，造成圓孔四周的應(yīng)力集中。在雙向應(yīng)力狀態(tài)下，彈性力學(xué)給出了平板為固體、各向同性、彈性材料的周向應(yīng)力計算式：

a2

3a4 x

y1 x y1 cos 〔5—4〔改錯〕2 r2 2 r4 式中 σ——圓孔周向應(yīng)力，Pa；θa——圓孔半徑，m；r——距圓孔中心的距離，m； x，y方向上分布的應(yīng)力。y x4-2無限大平板中鉆一圓孔的應(yīng)力分布定性分析井壁上應(yīng)力大?。簉=a，σ

>σ，θ=0°、180°時，(σ)

=(σ)

=3σ－σx y

min

θ0o，180o y xr=a，σ

>σ，θ=90°、270°時，(σ)

=(σ)

=3σ－σx y θmax θ90o，270o x yx說明最小周向應(yīng)力發(fā)生在σ的方向上，而最大周向應(yīng)力卻在σxy

的方向上。r4—2(b)所示。大約在幾個圓孔直應(yīng)力集中，孔壁上的應(yīng)力比遠處的大得多，這就是地層裂開壓力大于裂縫延長壓力的重要緣由。井眼內(nèi)壓所引起的井壁應(yīng)力性力學(xué)中的拉梅公式(拉應(yīng)力取負號)pr2p

r2

p)r2r2 ee

ia

i e

〔5—5〕e a

r2(r2e

r2)aPe——厚壁筒外邊界壓力，Pa〔井眼內(nèi)壓在外邊界產(chǎn)生的壓力〕re——厚壁筒外邊界半徑，m；ra——厚壁筒內(nèi)半徑，m；Pi——內(nèi)壓，Pa；r——距井軸半徑，cm。re=∞、P

=0、r=r

時，井壁上的周向應(yīng)力為：e aσ=－Pθ i即〔利用無窮大定理推導(dǎo)〕3、壓裂液徑向滲入地層所產(chǎn)生的井壁應(yīng)力：力區(qū)，它的作用是增大了井壁四周巖石中的應(yīng)力。增加的周向應(yīng)力值為： p i

〔5—6〕s 11Cr 〔5—7〕Cb式中Cr——巖石骨架壓縮系數(shù)；Cb——巖石體積壓縮系數(shù)?！此杀龋籔——地層壓力。Ps4、井壁上的總周向應(yīng)力：的周向應(yīng)力之和，即： y

px

pi

s 1

〔5—8〕二．造縫的條件油層裂開壓力概念：是指油層被壓開的瞬間，被壓層位所受的壓力?！惨弧承纬纱怪绷芽p當(dāng)存在液體滲濾時，假設(shè)巖石的裂開是純張力裂開時，當(dāng)井壁上存在的周向應(yīng)力σth時，巖石將在垂直于水平應(yīng)力的方向上產(chǎn)生脆性裂開，即在與周向應(yīng)力相垂直的方向上產(chǎn)生垂直裂縫。此時有：=-σth，代入〔5—8〕x

p，s

p，s

p

)，則可得到垂直裂縫時的裂開壓力，當(dāng)產(chǎn)生垂直裂縫時，井筒內(nèi)注入流體的壓力Pi

即為地層的裂開壓力P，所以形成垂直裂縫的條件：fp P

3 y x

〔5—9〕F s 1P無液體滲濾時，地層滲濾應(yīng)力等于零，井壁上巖石的空隙壓力仍舊為，故，Ps

p，將其他應(yīng)力一同代入〔5—8〕式，則：sP P(3 )F s y x th由于最小總周向應(yīng)力發(fā)生在θ=0o，180o的對稱點上，垂直裂縫也產(chǎn)生在與井筒相對應(yīng)的兩個點上。這就是為什么假定垂直裂縫以井軸為對稱的兩條縫的緣由。實際上由于地層的非均質(zhì)性和局部應(yīng)力場的影響，產(chǎn)生的裂縫往往是不對稱的。〔二〕形成水平裂縫得到形成水平裂縫的條件：p

p

th

〔5—10〕F s 1.94121式中σth——巖石垂向抗張強度?！踩沉验_壓力梯度為了便于比較與推測各油田〔油井〕β來表示，其物

地層裂開壓力P FP地層深度H

〔kg/cm2

·m〕即：裂開壓力梯度β是指地層裂開壓力與地層深度的比值。三．地面泵壓確實定〔1〕〔產(chǎn)生垂直裂縫的油藏〕p pB F

p pm

〔5—11〕式中：PB—井口施工泵壓，MPa；p —地層裂開壓力，MPa；Fp —井筒液柱壓力，MPa；mp —管線及管柱產(chǎn)生的壓力損失，MPa。f〔產(chǎn)生水平裂縫的油藏〕p pB F

p pm

〔5—12〕 式中參數(shù)同上。結(jié)論：無論產(chǎn)生垂直裂或水平裂縫，地面泵壓值主要取決于地層裂開壓力的大小。四．裂縫幾何模型〔一維模型〕PKN模型〔二維設(shè)計模型〕〔1〕裂縫高度肯定〔油層厚度〕長和寬是變化的縫的幾何外形：長而窄的縫。KGD模型 〔二維設(shè)計模型〕特點〔1〕裂縫高度肯定〔油層厚度長和寬是變化的縫的幾何外形：短而寬的縫。結(jié)論：對于低滲油藏，需要壓成長而窄的裂縫，對于高滲油藏，則壓成一個短而寬的裂縫。圖4—5 PKN模型圖4—5 PKN模型從無因次裂縫導(dǎo)流力量來分析：k w裂縫的導(dǎo)流力量：裂縫寬度與填砂裂縫滲透率的乘積。fK W無因次裂縫導(dǎo)流力量表達式： CfD

f KXf4—71—地層，2—井眼，3—污染帶4—71—地層，2—井眼，3—污染帶壓裂前流體從底層流向井底的流淌形態(tài)1〕程中，越靠近井底，滲流面積越小，滲流阻力越大。緣由：

Q，Q不變，A越小，V增大，fA〔2〕污染帶和井底四周應(yīng)力的集中，使近井地帶的滲透率降低，井筒四周的滲流阻力增加。結(jié)論：水力壓裂前，由于各種阻力的影響，近井地帶的滲透力量較差。壓裂后流體從地層流向井底的流淌形態(tài)壓裂后，地層流體將經(jīng)受四種不同的滲流階段：擬徑向流淌階段：在供油邊界，地層流體向井底流淌以擬徑向流為主。地層線性流淌階段：只能在裂縫導(dǎo)流力量很高時才能消滅。裂縫線性流淌階段：該流淌階段時間短，實際意義不大。擬徑向流階段 (b) 地層線性流(c) 雙線性流 (d) 裂縫線性流結(jié)論：水力壓裂結(jié)果，轉(zhuǎn)變了滲流區(qū)的滲流方式，獲得了雙線性流淌模式，提高了近井地帶的滲透力量。水力壓裂增產(chǎn)、增注的根本原理利用地面高壓泵組，將高粘液體以大大超過油層吸取力量的排量泵入井中，在井底四周地層產(chǎn)生裂縫，將帶有支撐劑的攜砂液擠入裂縫中，從而在井底四周地層內(nèi)形成一條具有肯定長度、寬度和高度的高導(dǎo)流力量的填砂裂縫。由于轉(zhuǎn)變了井底四周流體的滲流狀態(tài)，提高了油層的滲流力量，從而到達增產(chǎn)、增注的目的。。六．水力壓裂造縫過程裂縫起裂點源開頭，逐步連接成線源縫。裂縫沿井筒軸向扭曲起裂，在延長過程中逐步扭曲到與最小主應(yīng)力垂直的方向上，然后沿該方向延長并逐步形成一條主縫。起裂首先抑制巖石地應(yīng)力和抗張強度，也就是裂開壓力。裂縫延長井筒四周簡單的裂縫幾何外形總是垂直于最小主應(yīng)力方向，沿著最大主應(yīng)力方向。如下圖。發(fā)育好，可能會消滅多條。延長壓力指裂縫擴展所需壓力，一般低于裂開壓力。裂縫閉合裂縫閉合壓力裂縫閉合壓力高于水平最小主應(yīng)力。課后小結(jié)：巖石裂縫的幾種幾何模型，把握水力壓裂增產(chǎn)增注原理。1.2．簡答水力壓裂造縫過程？§5—3 壓裂設(shè)計一．壓裂設(shè)計的原則、方法、內(nèi)容壓裂設(shè)計的增產(chǎn)方案。包括壓裂地質(zhì)設(shè)計和壓裂施工設(shè)計。壓裂設(shè)計的原則入井到達最正確狀態(tài)，同時還要求壓裂井的有效期和穩(wěn)產(chǎn)期長。壓裂設(shè)計的方法〔主要利用系統(tǒng)軟件設(shè)計。壓裂設(shè)計方案的內(nèi)容：裂縫幾何參數(shù)優(yōu)選及設(shè)計；壓裂液類型和配方的選擇；支撐劑選擇及加砂方案設(shè)計；壓裂效果推測和經(jīng)濟效益分析等。這里簡潔介紹壓裂施工設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容。優(yōu)化設(shè)計程序〔按系統(tǒng)要求輸入?yún)?shù)〕現(xiàn)場進展小型壓裂測試〔裂開壓力、閉合壓力、壓裂液濾失特性等。壓裂施工泵注程序設(shè)計注入方式選擇油管注入、環(huán)空注入、油套混注和套管注入等。常用油管注入。加砂程序確定驗結(jié)果證明：承受線性加砂程序裂縫導(dǎo)流力量沿縫長分布更加合理。其他參數(shù)確定油層裂開壓力的計算式計算，也可以用閱歷公式估算。目前常用的閱歷公式為：P =β·H 〔5—37〕破P破

—油層裂開壓力，MPa；H—壓裂油層中部深度，m；β—油層裂開壓力梯度，MPa／m，它是由壓裂工藝統(tǒng)計資料而得的閱歷常數(shù)。施工排量確實定〔先確定地層吸液量Q吸

，滿足Q Q 〕排 吸閱歷公式： Q q p B 1吸 p

破1400式中：ΔP——壓裂前的地層壓力與井底流淌壓力之差，MPa；Q ——地層的吸液量，m3／min；吸q——壓裂前油井的穩(wěn)定日產(chǎn)量，t；ΔP ——裂開壓力與壓前地層壓力之差，MPa。破B——原油體積系數(shù)，m3(地下)／m3(地面)。 ——地面原油的密度。o地面排量按Q Q排 吸地面泵壓的計算

來確定。的力量，削減使用設(shè)備的臺數(shù)。壓裂時地面泵壓可由以下公式估算：P P泵壓 井口

P P破 摩阻

P P局損

〔4—39〕P泵壓P

——地面泵壓，MPa；P泵壓——井口壓力，MPa；井口P ——壓裂液在管柱內(nèi)流淌時的摩阻壓力降，MPa；摩阻P ——井下工具對流體的局部阻力損失，MPa；局損P ——井筒內(nèi)液柱壓力，MPa。液柱壓裂車臺數(shù)確實定①壓裂時所需總功率 P

泵壓Q

1p Qpp p

泵壓12 3P②壓裂車臺數(shù) n P”P

〔依據(jù)總功率和每臺車發(fā)動機功率求出所需壓裂車臺數(shù)〕以上兩式中PpW；p——每臺壓裂車的發(fā)動機功率，W；pQ——壓裂時泵的排量，m3／s；η1 60％～80%；η2 ——泵的上水效率，取50％～95％；η——功率因數(shù)，%；n——所需壓裂車臺數(shù)。支撐劑用量確實定1.5～3m3。6〕含砂比計算含砂比是指單位體積壓裂液內(nèi)所含支撐劑的數(shù)量(體積比)。含砂比的計算公式為：Vc 砂Qt

×100% 〔Qt就是攜砂液的體積〕式中：c——含砂比(體積比)，％；

——加砂的總體積，m3砂Q——加砂時地面泵排量，m3／st——加砂總時間，s。壓裂液用量確實定壓裂液：前置液、攜砂液、頂替液統(tǒng)稱為壓裂液。①前置液：V前

：大約用量為：8～10m3 (適當(dāng)多預(yù)備一些)，有時按井筒容積1.5～2②攜砂液：V攜VV 砂 式中： W——攜砂液用量，m3；攜 CV ——估量加砂體積，m3；砂c——含砂比，％。V頂確定方法：一般為井筒容積的1.5～3倍，以夠用就行。④壓裂液用量：V總V V V V V總 前 攜 頂 附注：取下限時加V附107作業(yè)：P 補充題：107

，取上限時不加V附

。P102頁例題：自己做。3000m6mm63mm1000m3m3,4×107Pa0.025m3/s,15m310%，4002．57×105w0．6，400及至少預(yù)備多少壓裂液用量？§5—4壓裂設(shè)備、管柱及材料一．壓裂設(shè)備、管柱〔一〕地面設(shè)備壓裂井口承受采油樹壓裂的井口。采油樹型號：250、350、600、700、1050型等。250型即25MPa，用于淺井，其余用于中、深、超深井。依據(jù)壓裂層深度確定采油樹型號。70MPa150m3。壓裂管匯。目前壓裂管匯種類很多，承壓和最大過砂力量也不同。常用的有壓8內(nèi)徑Φ60mm，最高壓力可到達100MPa。投球器性壓裂或封堵炮眼投堵球用的投球器?！捕硥毫衍嚱M儀表車、管匯車。壓裂車作用：是壓裂的主要動力，能夠產(chǎn)生壓裂施工中的關(guān)鍵設(shè)備?；焐败囈汗┙o壓裂車，壓入地層內(nèi)。混莎車的類型：雙筒機械式、風(fēng)吸式、仿美型混莎車。儀表車：備的中樞系統(tǒng)。又稱壓裂指揮車。其它設(shè)備：液罐車、運砂車?！踩硥毫压苤?．壓裂油管〔專用油管〕封隔器噴砂器〔帶滑套、不帶滑套〕二是壓裂液通往地層的通道口。壓裂管柱籠統(tǒng)壓裂管柱：即：油管+水力錨+封隔器+噴嘴分層壓裂管柱①雙封卡單層壓裂后可以用上提管柱的方法壓裂其它卡距一樣的層段。Φ73mmΦ88.9mm②三封卡雙層不動管柱壓裂兩層。〔帶滑套〕+封隔器+噴砂器〔不帶滑套〕+封隔器+絲堵③四封卡三層不動管柱壓裂三層?！布讕Щ住?封隔器+噴砂器〔乙?guī)Щ住?封隔器+噴砂器〔丙不帶滑套〕+封隔器+絲堵二．壓裂材料〔一〕壓裂液1前置液 一般是膠連液體作用：壓開地層并造成肯定尺寸的列縫。攜砂液 含有支撐劑的砂漿作用：將支撐劑帶入地層中，并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定的位置。3)頂替液 一般是活性水作用：將井筒中攜砂液全部替入裂縫中，防止井筒沉砂。壓裂液的性能〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕配伍性。〔6〕〔7〕〔8〕貨源廣、便于配制、價錢廉價。壓裂液類型液、外表活性劑膠束壓裂液、濃縮壓裂液。其中：水基壓裂液本錢低，使用安全，現(xiàn)場廣泛應(yīng)用?！捕程砑觿┏砘瘎苍龀韯场不鶊F〕將溶解于水中的高分子鏈上的活性基團，以化學(xué)鏈連接起來，形成三位網(wǎng)狀凍膠的化學(xué)劑。土穩(wěn)定劑；4．殺菌劑；5．外表活性劑；6．抗高溫穩(wěn)定劑；7．降濾失劑．破膠濟；9．濾餅溶解劑；10．緩沖劑〔PH值調(diào)整劑PH值范圍和膠聯(lián)時間，掌握細菌生長?！踩呈⑸?承壓：20—34MPa陶粒人造陶粒主要是由鋁礬土〔氧化鋁〕燒結(jié)而成。55—80Mpa。高強度陶粒：承壓：100MPa3．樹脂砂是將樹脂薄膜包裹到石英砂外表上。承壓：55—69MPa由此可見：按強度大小排列依次是：陶粒>樹脂砂>石英砂作業(yè)：P1063補充：1．請畫出四封卡三層管柱示意圖?！?—5壓裂工藝及現(xiàn)場施工一．壓裂工藝〔一〕合層壓裂油管壓裂套管壓裂環(huán)形空間壓裂油、套管同時壓裂〔二〕分層壓裂堵球法分層壓裂堵球：尼龍球或包以橡膠的鋁球或塑料球。適應(yīng)射孔井壓裂。原理密度應(yīng)與炮眼的大小和壓裂相適應(yīng)。暫堵劑選擇性壓裂同一層壓裂。暫堵劑為：聚乙烯〔石蠟〕制成的小球。具體方法：在向井內(nèi)擠入壓裂液的同時混入暫堵劑，由于液體首先被吸入高滲層，的壓裂液，則能在低滲層部位起縫。限流法分層壓裂限流法分層壓裂適用于多層而各層之間的裂開壓力有肯定差異的井。原理射孔孔眼數(shù)及孔眼直徑到逐層壓開的目的。A、B、C30MPa、26MPa、28MPa。按射孔方B排量，由于炮眼的摩阻正比于排量，當(dāng)B2Mpa28Mpa，C4Mpa，A封隔器卡分法分層壓裂

4—11限流法的工藝過程適用于壓裂層滲透性、厚度差異不大，上下夾層具有肯定厚度，射孔層段套管完好無損的井。填砂法分層壓裂自下而上壓裂，壓一層填一層砂，壓完后沖砂投產(chǎn)?！踩骋淮畏謮憾鄬油肚蚍▔毫眩河梅飧羝骷皫Щ椎膰娚捌?。滑套壓裂工具優(yōu)點：封隔器不同時工作，被壓層位上下二個封隔器工作，延長了封隔器的使用壽命。4—13原理：下井時管柱除最下一級封隔器和噴嘴不帶滑套外，其它各級封隔器和噴嘴都帶滑套，滑套的作用是密封封隔器和噴嘴上的水眼。壓裂從下往上壓。第一層壓完后，從井口投球，球下落座在其次級封隔器內(nèi)的滑套上(滑套上部是球座，滑套的外經(jīng)各)，開泵后在壓力作用下剪斷固定滑套的銷釘，滑理依次自下而上壓裂。圖4—12投球法壓裂管柱構(gòu)造示意圖 圖4—13滑套封隔器壓裂過程示意圖1一套管；2一油管；3一工作筒； (a)一壓下數(shù)第一層；(b)一壓下數(shù)其次層4一封隔器；5一噴砂器(帶滑套)； l一套管；2一油管；3一滑套封隔器(未工作狀態(tài))；6一噴砂器(不帶滑套)；7一絲堵 4一噴砂器(未工作狀態(tài))；5一滑套封隔器(工作狀態(tài))；6一噴砂器(工作狀態(tài))；7～絲堵；8一鋼球二．現(xiàn)場施工〔一〕壓裂前預(yù)備配置壓裂設(shè)備及關(guān)心設(shè)施預(yù)備壓裂所用材料〔〕組配管柱〔〕〔二〕壓前作業(yè)探砂面、沖砂起原管柱壓井替噴 〔井內(nèi)有污染物的井壓裂前要進展替噴〕壓裂層段預(yù)處理〔清孔或排液，留意回收、不污染環(huán)境〕下壓裂管柱〔三〕壓裂施工循環(huán)：逐臺啟動壓裂車，用清水循環(huán)地面管線，清洗管線，關(guān)井口。試壓：地面壓裂流程、井口閥門以上設(shè)備進展承高壓性能試驗。試驗壓力為推測1.2—1.55min。試擠：翻開井口閥門，關(guān)閉循環(huán)防空閘門，逐臺啟動壓裂車，按壓裂施工設(shè)計及井下工具狀況，檢查欲壓裂層的吸水力量。試擠正常后，啟動壓裂車，以高壓大排量向井內(nèi)持續(xù)擠入前置液，造縫延長。留意：當(dāng)泵工作壓力到達管柱最高承壓力量還不能壓開欲壓裂層位時，應(yīng)停泵卸壓，分析緣由，制定措施。途不能停泵，操作要平穩(wěn)。替擠：完成加砂后，翻開混砂車的替擠旁通流程，向井內(nèi)注入替擠液。4一l壓裂過程井底壓力變化曲線P—地層裂開壓力， PF

—裂縫延長壓力， P—地層壓力S關(guān)井集中壓力：壓裂施工完畢后，關(guān)閉井口全部出口閘門，等待壓裂液破膠、濾失及裂縫閉合，防止支撐劑隨高粘度壓裂液返出裂縫。關(guān)井時間不小于壓裂液破膠時間，壓裂液破膠后用小噴嘴放噴，促進裂縫閉合。活動管柱：200KN，上提速度掌握在0.5m/min以內(nèi)，行程不能小于5m，到達提放自如，拉力計顯示管柱重量正常。壓后作業(yè)：按壓裂設(shè)計要求探砂面，起壓裂管柱，完井，投產(chǎn)?！菜摹呈┕ぶ谐Ｒ姷膯栴}設(shè)計問題等。壓竄：分析緣由：隔層較薄、固井質(zhì)量差、封隔器膠筒質(zhì)量問題。砂堵：分析緣由：壓裂液攜砂性差、混砂比高、地層濾失性大、破膠速度快、停泵等。砂卡：分析緣由：砂堵嚴峻、地層吐砂嚴峻、施工故障沉砂、沖砂不徹底等。這是壓裂后發(fā)生的比較常見的而且危急的故障。管柱斷脫質(zhì)量差等。作業(yè)：P107 12, 14.壓裂施工中常見的問題有哪些？分析緣由?！?—6一．端部脫砂壓裂技術(shù)端部脫砂壓裂原理：是在水力壓裂過程中，有掌握地使支撐劑在裂縫的端部脫出、橋架形成一個端部砂堵，從而阻擋裂縫進一步延長。再連續(xù)注人高砂比砂漿時，可沿縫壁形成全面砂堵，縫中儲液量增加，泵壓增大，促使裂縫膨脹變寬、縫內(nèi)填砂濃度增大，從而造成一條具有很高導(dǎo)流力量的裂縫。：分為兩個階段，即：造縫到消滅端部脫砂階段；裂縫膨脹變寬及支撐劑大量充填階段。端部脫砂壓裂的適用范圍。二、高能氣體壓裂技術(shù)高能氣體壓裂就是利用火藥或火箭推動劑燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體處理油層以取得增產(chǎn)效果的方法。高能從而到達增產(chǎn)增注目的的工藝措施。高能氣體壓裂的作用機械作用：產(chǎn)生裂縫。水力振蕩作用：高能氣體引起液體振動，產(chǎn)生壓力周期波動，有助于裂縫形成和清理堵塞。高溫?zé)嶙饔茫夯鹚幦紵a(chǎn)生高溫，降低原油粘度。、H2S成分遇水形成的酸液對巖層的酸化作用。三、水力振蕩增產(chǎn)增注技術(shù)根本原理：就是利用振動原理處理油層的技術(shù)。將水力振蕩器對準(zhǔn)油層，依靠帶的機械雜質(zhì)、鉆井液及瀝青質(zhì)和鹽的沉積等堵塞。增產(chǎn)增注機理機械作用：振動波能迫使傳媒介質(zhì)做猛烈的機械振動，并產(chǎn)生強大的單項作用力，疏通泄油通道?？栈饔茫嚎隙l率的振動波會使液體中原有的或的氣泡產(chǎn)生共振，在波的內(nèi)部可產(chǎn)生很高的溫度、壓力和加速度，這是“空化現(xiàn)象對油層的作用就是空化作用。在肯定的頻率和聲強下，其能量足以粉碎肯定尺寸的物質(zhì)顆粒。熱效應(yīng)：振動波穿過介質(zhì)時，介質(zhì)吸取肯定的能量，就會引起局部升溫。頻率越高，熱效應(yīng)越顯著，對降粘、溶蠟有肯定的作用。四、電脈沖井底處理技術(shù)原理：是通過井下液體中電容電極的高壓放電，在油層中造成定向傳播的壓力增產(chǎn)增注的目的。出大量能量，產(chǎn)生強大沖擊波和電磁場。增產(chǎn)增注機理因而為周期性放電。伴隨放電孔道內(nèi)流體爆炸釋放大量能量，其作用機理主要有：〔l〕產(chǎn)生壓力波和空化作用，解除油層孔道中的堵塞；在油層中產(chǎn)生微裂縫和改造原有裂縫，改善油層流體滲流力量；在脈沖作用下，壓差交替變換大小和方向，減小了毛管力的影響，使油層流體從滯留區(qū)向排液活動區(qū)流淌，提高原油的采收率。五、超聲波井底處理技術(shù)原理：是利用超聲波的振動、空化作用、熱效應(yīng)等作用于油層，解除近井地帶〔20KHz2～20230Hz。增產(chǎn)增注機理超聲波處理可使原油降粘、破乳、凝固點一下降提高油層滲透性。于局部被毛細管束縛的原油被開采出來有殺一菌、防垢等作用。六、人工地震處理油層技術(shù)原理：是利用地面人工震源產(chǎn)生強大的波動場作用于油層進展振動處理，從而油層中的人然氣進一步分別，到達提高原油產(chǎn)量及采收率的目的。將產(chǎn)生以下有利于采油的作用：〔l〕振動加速油層中流體的流淌；比，有利于水驅(qū)過程；〔3)促進氣體從原油或巖石孔隙外表上分一離，產(chǎn)生氣驅(qū)油作用；通道、解除油層污染的作用。2．套管狀況規(guī)格 壁厚 內(nèi)徑 抗內(nèi)壓套管名稱 鋼級〔mm2．套管狀況規(guī)格 壁厚 內(nèi)徑 抗內(nèi)壓套管名稱 鋼級〔mm〕 〔mm〕 〔mm〕 MPa射開井段數(shù)據(jù)射孔 聲波厚度 電阻率生產(chǎn)狀況日期 日產(chǎn)液〔t〕日產(chǎn)油〔t〕 含水% 液面〔m〕2023．8 2．1 2．0 6．2 1213措施狀況：無。套管下深〔m〕含油飽制度3．6/2固井質(zhì)量解釋泵效%19．7一．油井根本數(shù)據(jù)井別開發(fā)井井別開發(fā)井聯(lián)入〔m〕5.60〔m〕\地理位置河北省河間市北石槽鄉(xiāng)鄧各莊村構(gòu)造位置6開鉆日起2023．09．19完鉆日起2023．09．28完鉆井深〔m〕1433.0人工井底〔m〕1406．21水泥返深〔m〕496.2深度950m最大井斜斜度15.5°方位角307°井底位移128．53m總方位296°19ˊ表層套管273．10J558．89255.32106.81油層套管139．7J557．72124．2637．41419．45合格短套管1178．65—1180．63層位層號井段 時差 孔隙度%〔m〕〔m〕〔Ω.m〕〔μs/m〕和度%結(jié)果51274.0—1278．04.03.9349.525.755.6油層Es1681281．80—1285．41313．40—1318．83.605.404.43343.4338.125.323.858.642.7油層差油層111351．80—1358．06.203.6342.724.651.0油層目前井內(nèi)管柱：d38mm泵×1219.26m。油分析試油井段層位密度〔20℃〕粘度〔50℃〕凝固點℃瀝青＋膠質(zhì)%含蠟%初餾點℃1274．0—1358．0Es10．880644．463737．1515．40125二．施工緣由及方案要求1．壓裂目的：改善地層滲流力量，提高產(chǎn)液量。：1313.4—1358.0m，11.6m/2施工管柱：由下至上d62mm+d73mm2m11292±2m〔套管接箍：1288.6，1299.6m〕+d73mm注入方式：油管注入。壓裂液：改性瓜膠。6．施工排量：3.0-3.5m3/min。7．支撐劑：04.5-0.9mm16m3；908．平均砂液比：25—30%。壓裂頂部〔m)1313.4壓裂底部〔壓裂頂部〔m)1313.4壓裂底部〔m〕1358油層厚度〔m〕11.6油層中部深度〔m〕1335.7施工排量3.0-3.5裂開梯度Mpa/m0.019施工水馬力施工水馬力hp裂開壓力MPa摩阻壓力MPa液柱壓力MPa井口壓力MPa1975.025.415.616.024.9四．壓裂前施工步驟起出目前井內(nèi)管柱。．下通井規(guī)通井至人工井底，下 d139.7mm套管刮削器至1300m,在射孔段、1281.80-1285.40m2%KCL完成壓裂管柱〔詳見壓裂施工管柱圖，封隔器座驗封合格。KQ-700。五．壓裂前各項預(yù)備工作1．車輛預(yù)備主壓車 混砂車〔臺〕儀表車〔臺〕 管匯車〔臺〕 砂罐車〔臺〕壓裂罐〔臺〕一套 11 1 25備注其他關(guān)心車輛依據(jù)需要添加2．支撐劑預(yù)備名稱粒徑〔mm〕體積密度〔t/m3〕視密度〔t/m3〕總量〔m3〕產(chǎn)地陶粒0.4