压裂基础知识
压裂基础知识
一、水力压裂原理
（一）基本原理
水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
（二）增产原理
1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;
2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;
3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源;
4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。
二、压裂材料
（一）压裂液
在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、根据作用不同分类
前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的
微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大。携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。
顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。
2、根据类型不同分类
根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。
（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。常用的成胶剂有植物胶(瓜尔胶、田菁、皂仁等)、纤维素衍生物(羟乙基纤维素、羧甲基轻乙基纤维素等)以及合成聚合物(聚丙烯酞胺、聚乙烯醇);交链剂有硼酸盐和钛、锆等有机金属盐等。在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。常用破胶剂
有过硫酸铵、高锰酸钾和酶等。
（2）油基压裂液：对水敏性地层，使用水基压裂液会导致地层粘土膨胀影响压裂效果，对此，可使用油基压裂液。原油或炼厂粘性成品油均可作油基压裂液，但其悬砂能力差，性能达不到要求。目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油，稠化剂为脂肪酸皂(如脂肪酸铝皂、磷酸酯铝盐等)，最高砂比可达30%。稠化油压裂液遇地层水后自动破胶，所以无需加入破胶剂。
油基压裂液虽然适用于水敏性地层，但受价格昂贵、施土困难和易燃等问题的影响，应用受到一定的限制。
（3）泡沫压裂液：泡沫压裂液是近十多年发展起来的用于低压低渗油气层改造的新型压裂液。其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等。基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液;气相为二氧化碳、氮气、天然气;发泡剂用非离子型活性剂。
a.由于井筒气液柱的密度小，产生的气液柱重力小，压裂过程中为达到破裂压力需要较高的注入压力，因而对深度大于
2000m以上的油气层，实施泡沫压裂是困难的。
（地面泵压+静液柱压力=摩阻压力+地层压力）
b.使用泡沫压裂液的砂比不能过高，在需要注入高砂比情况下，可先用泡沫压裂液将低砂比的支撑剂带入，然后再泵入可携带高砂比支撑剂的常规压裂液。
其他应用的压裂液还有聚合物乳状液、酸基压裂液和醇基压裂液等，它们都有各自的适用条件和特点，但在油田上应用很少。
(二)支撑剂
支撑剂用于支撑张开的裂缝，以便在停泵和压裂液滤失后，形成一条通往井筒的导流通道。在裂缝内铺置适宜浓度的支撑剂和选择适宜的支撑剂类型是保证水力压裂作业成功的关键。支撑剂按其力学性质分为两大类:一类是脆性支撑剂，如石英砂、玻璃球等，特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破
碎;另一类是韧性支撑剂，如核桃壳、铝球等，特点是变形大，承压面积随之加大，在高闭合压力下不易破碎。目前常用的支撑剂有两种:一是天然砂;二是人造支撑剂(陶粒)。此外，在压裂中曾经使用核桃壳、铝球、玻璃珠等支撑剂，由于强度、货源和价格等方面的原因，现多已淘汰。
1、天然砂（石英砂）
自从世界上第一口压裂井使用支撑剂以来，天然砂已广泛使用于浅层或中深层（1500m）的压裂中，而且都有很高的成功率。高质量的石英砂往往都是古代的风成砂丘，在风力的搬运和筛选下沉积而成，因此石英含量高，粒径均匀，圆、球度也好。另外，石英砂资源很丰富，价格也便宜。天然砂的主要矿物成分是粗晶石英，在高闭合压力下会破碎成小碎片，虽然仍能保持一定的导流能力，但效果已大大下降，所以在深井中应慎重使用。石英砂的最高使用应力为21.0-35.OMPa。
2、人造支撑剂（陶粒）
最常用的人造支撑剂是烧结铝矾土，即陶粒。它的矿物成分是氧化铝、硅酸盐和铁一钛氧化物;形状不规则，圆度为0.65,密度为3800kg/m3，强度很高。在70.OMPa的闭合压力下，陶粒所支撑缝的渗透率约比天然砂的高一个数量级。因此它能适用于深井高闭合压力的油气层压裂。
陶粒的强度虽然很大，但密度也很高，给压裂施工带来一定的困难，特别是在深井条件下由于高温和剪切作用，对压裂液性能的要求很高。为此，近年来研制了一种具有空心或多孔的陶粒，其空心体积约为30%，视密度接近于砂粒。试验表明:这种多孔或空心陶粒的强度与实心陶粒相当，因而实现了低密度高强度的要求。但由于空心陶粒的制作比较困难，目前现场还没有广泛使用。
3、树脂包层支撑剂（树脂砂）
树脂包层支撑剂是中等强度，低密度或高密度，能承受56.0-70.OMPa的闭合压力，适用于低强度天然砂和高强度陶粒之间强度要求的支撑剂。其密度小，便于携砂。它的制作方法是用树脂把砂粒包裹起来，树脂薄膜的厚度约为0.0254mm，约占总质量的5%以下。树脂包层支撑剂可分为固化砂与预固化砂，固化砂是在地层的温度和压力下固结，这对于防止地层出砂和压裂后裂缝的吐砂有一定的效果;预固化砂则在地面上已形成完好的树脂薄膜包裹砂粒，像普通砂一样随携砂液进入裂缝。
（三）添加剂
1、交联剂
按一定比例在压裂液中加入交联剂，可以使压裂液形成冻胶，增大了液体的携砂能力。
很多金属离子都可以用来交联水溶性聚合物。硼酸盐、钛、
锆和铝化合物等都是常用的交联剂。硼酸盐化合物和过渡金属复合物通过半乳糖边链上的顺式?aOH对与胍胶和HPG反应生成复合物。当分子重叠时，复合物便与其他聚合物反应生成交联网。形成的新物质是聚合物分子重量的两倍。由于每个聚合物链都有很多顺式羟基，故可在多处被交联，形成分子量极大的交联网，特别是在静态条件下，从而形成了高粘度溶液。最简单的交联剂之一，硼酸盐离子与胍胶和HPG反应生成极具粘性的凝胶，在1490C时仍保持稳定。当pH值大于8时，硼酸盐离子和胍胶可在瞬间形成高粘度凝胶。
2、破胶剂
破胶剂和交联剂的作用恰好相反，它的作用是使交联的液体解除交联的状态。
用粘度相对较高的压裂液把支撑剂输送到裂缝中。把高粘度压裂液留在裂缝中将降低支撑剂充填层对油和气的渗透性，从而影响了压裂作业的效果。使用凝胶破胶剂可降低与支撑剂
混合在一起的压裂液粘度。破胶剂是通过把聚合物分解成小分子量的碎片来降低液体粘度的。
3、降滤失剂
控制液体滤失是有效压裂作业的关键。降滤失剂用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高。压裂作业的主要目的是形成一条由产层到井筒的高导流通道。理想情况下，降滤失剂不应当伤害地层的渗透率、裂缝面或支撑剂填充层。但实际上，许多这类液体和添加剂都具有长期耐久性，难以从裂缝中清除。对中渗储集层而言，限制长期产能的主要因素是支撑裂缝的导流能力，而不是地层渗透率。因此，降滤失剂对地层面的伤害通常属次要问题。
4、杀菌剂
在水基聚合物压裂液中加入杀菌剂是为了防止因聚合物细
微降解而导致粘度下降。用来稠化水的多糖聚合物类(蔗糖聚合物)是细菌的极佳食物源。通过降低聚合物分子量，细菌不仅能够破坏凝胶的性能，而且还可使储层流体发酵变酸。一旦进入储层，部分存活的细菌把硫酸盐离子还原为(H2S)硫化氢，污染储层。
5、稳定剂
稳定剂用于防止多糖聚合物凝胶在温度高于2000℉或120℃时发生降解。常用的稳定剂为甲醇和硫代硫酸钠。为使压裂液达到最大稳定性，必须考虑压裂液的pH值。胍胶及其衍生物在pH值较低时发生水解，尤其是在高温中。因此，若要求压裂液具有长期稳定性，应该使用pH值较高(为9-11)的液体。
6、表面活性剂与粘土稳定剂
表面活性剂是以低浓度吸附在两种非混相物质界面上的一
种材料。非混相物质可以是两种液态物质，如水和油、液体和气体，或一种液态和一种固体物质。表面活性剂进入界面，降低了界面膨胀所需的能量。如泡沫中的表面活性剂是促进形成稳定泡沫的必要成分。在复合乳化液中用它稳定水溶油乳化剂。此外，表面活性剂还用作表面张力降减剂和地层调节剂，有利于清洗裂缝中压裂液。有些杀菌剂和粘土控制剂也是表面活性剂。
粘土是平均尺寸为2um的硅氧化物和铝氧化物颗粒，呈层状排列。当正电(铝)与负电(氧)间的电荷平衡因阳离子置换或颗粒中断而遭到破坏时，产生了带负电荷的粒子。源于液体中的阳离子包围了粘土颗粒并且形成了带正电荷的电子云。这样颗粒相互排斥并且易于运移。粘土颗粒一旦分散，即可堵塞岩石中的孔隙空间从而降低渗透率。
压裂液中常用1%-3%KCL溶液作为基液以稳定粘土并防止其膨胀，除了KCL外，有机阳离子四甲基氯化铰也是一种有效
的稳定剂。所有这些盐类都有助于维持粘土颗粒的化学环境，但不能永久性地保护。
三、压裂设备
（一）压裂车
压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压的压裂液，将地层压开，并把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载（底盘）、动力、传动、泵体、操作面板等五大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工时对压裂泵的技术性能要求很高，必须具有压力高、功率大、耐腐蚀、抗磨等特点，并要求性能稳定、工作可靠。绝大多数压裂车装备的压裂泵为卧式三缸或五缸单作用柱塞泵。如图3.1为YLC105-1100型压裂车外观图（原西方压裂车）。
（二）混砂车
混砂车的作用是根据施工设计要求，将压裂液和支撑剂按一定比例混合后供给压裂车泵入井内。所有压裂车均由混砂车供给压裂液，所以要求混砂车性能好、工作可靠、机械化程度
高。混砂车台上设备主要由吸入排出流程、输砂系统、各种添加剂加入装置、气路液路电路控制系统等构成。单个砂绞龙最大输砂量在3m3/min左右，混合液排量最高达10m3/min左右。图3.2为HSC240混砂车外观图。
三、压裂设备
三、压裂设备
（三）仪表车
仪表车是压裂施工的指挥和控制中心，在压裂施工时，通过采集井口压力、液排量、液总量、砂排量、砂总量、砂比等参数，使现场人员能准确、及时地掌握各种施工参数，帮助了解和判断井下施工情况。现场指挥人员、施工人员、泵控人员都在仪表车内对设备进行控制，仪表车能控制压裂车的运行，并通过无线对讲机与混砂车操作手及外部协调人员进行通信，对施工步骤进行协调指挥，保证施工的顺利进行。图3.3为杰瑞公司生产的JR5140XYQ型仪表车外观。
三、压裂设备
三、压裂设备
（四）平衡车
分层压裂施工中，压裂管柱最上部封隔器的上、下压力不一样，且相差很大。在这样的工作条件下，封隔器强度要受影响。如果封隔器受到破坏，压裂管柱中的高压液体就会通过套管环形空间向上窜。封隔器上部的套管压力突增，可能导致套管断裂或其他恶性事故。另一方面，当封隔器上、下压差过大时，可能使压裂层段的高压液体通过夹层上窜，破坏夹层。
为了保护封隔器，平衡车从油套管环形空间注入一定压力的液体，平衡封隔器的部分压差，改善封隔器的工作条件。另外，当施土中出现砂堵砂片等事故时，平衡车可立即进行反洗或反压井，排除故障。
三、压裂设备
三、压裂设备
（五）管汇车
管汇车是用来运载和吊装高压主管汇、高压硬管线（0.5m、
1m、1.5m、2m）、低压软管线（3m-10m）以及高压弯头、三通等器件的车辆。管汇车台上有随车吊，能方便的进行各种大重量器件的吊装。
三、压裂设备
三、压裂设备
（六）液氮泵车
液氮是气井压裂中，利用氮气从井底返出井口时巨大的推动力，帮助压裂液反排。液氮泵车是伴随压裂液或混砂液将液氮注入井内的设备。我公司2009年引进的两台360KSCFH热回收式氮泵液氮泵车，最高液氮排量能达到0.5m3/min左右。
三、压裂设备
四、压裂相关井下工具
为实现压裂工艺要求，除了地面设备外，还必须有一套适应压裂的井下工具，这就是以井下压裂封隔器为主体的井下压裂管柱。其中包括压裂封隔器、喷砂器、水力锚等，如后图所示。压裂时，液体的传压作用，使封隔器胶筒张开分隔层段，
水力锚的锚体伸出紧贴套管壁，起固定管柱的作用。油管内的压力增加到一定值时，喷砂器开启，压裂液流向目的层。图4.1为各种井下工具在井下的结构示意图。
四、压裂相关主要井下工具
四、压裂相关井下工具
（一）封隔器
压裂封隔器是分隔井的压裂层段的主要井下工具。各油田根据井的特点使用的压裂封隔器各有不同，主要有水力压差式、水力机械式和水力压缩式等。现以K344-114水力压差式封隔器为例，如图4.2所示，其结构是由上接头、下接头、密封盒、钢碗、中心管、胶筒、滤网等几部分组成，其工作原理是当封隔器下入井内预定位置以后，地面泵开始向井内注入液体，使压力增高。当液体通过封隔器的滤网而进入胶筒与中心管的环形空间时，由于液体的压力作用，促使胶筒向外扩张，直到与套管内壁接触，使油套管环形空间上下隔绝。随着压力的增高，胶筒的密封性也越来越可靠。
四、压裂相关井下工具
四、压裂相关井下工具
（二）压裂喷砂器
喷砂器，如图4.3所示。其作用:一是向地层喷砂液;二是造成节流压差，保证封隔器所需的坐封压力。目前有弹簧式和喷嘴式两种。
四、压裂相关井下工具
四、压裂相关井下工具
（三）水力锚
压裂时，为了防止因压力波动而引起的封隔器上下蠕动，避免因上、下封隔器不协调或下部封隔器损坏而引起的油管上顶，可下入水力锚来固定井下管柱，以保证施工正常进行。
水力锚的主要结构是由主体、扶正器、密封圈、外弹簧、内弹簧、锚体、扶正器套组成。当油管内加压后，随着压力上升，水力锚体开始压缩弹簧向外推移，直到水力锚体外牙与套管壁接触为止。压力越高嵌得越紧，管柱不致上下移动。卸压
后，弹簧推动水力锚体，使外牙离开套管内壁，恢复到原来位置。
五、压裂施工
压裂施工就是采用合理的工艺技术和设备、工具等手段，安全、快速、优质地实现施工设计的要求。
压裂是多工序连续作业，每项工序的施工质量对整个施工效果都有直接影响，决定着施工的成败。因此，必须保证各项工序质量全优;油层情况一般都较复杂，施工前必须想几种可能出现的情况及相应措施，由于是多工种联合作业，必须有严密的组织，以便统一指挥;由于工作压力高，必须有相应的安全措施。
五、压裂施工
（一）施工前的准备
1、井况调查。如道路、井场、井架、采油树等地面设备及设施。
2、器材与物质准备。压裂施工井所需要的器材与物质包
压裂技术详解 第一节压裂设备 1．压裂车： 压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。 2．混砂车： 混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。 3．平衡车： 平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。 4．仪表车： 仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
5．管汇车： 管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。第二节压裂施工基本程序 1．循环： 将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。 2．试压： 关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。 3．试挤： 试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。 4．压裂： 在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。5．支撑剂： 开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。 6．替挤：
压裂酸化技术服务中心（以下简称“中心”）自1985年成立以来，始终强调发展和创新，长期致力于压裂酸化应用技术与基础理论的研究，努力解决生产中的技术难题，为低渗透油气藏的勘探与开发提出新理论、新工艺、新技术、新方法、新材料，逐渐形成了一系列压裂酸化特色技术。“十五”期间，“中心”在国内外开展了卓有成效的现场技术服务。在国内，为16个油田的450余口重点井或疑难井提供了综合性科研攻关和技术服务，解决了塔里木、玉门等十几个油田的众多压裂酸化改造技术难题，为中石油的增储上产做出了贡献；在国外，为哈萨克斯坦、阿塞拜疆等8个国家（地区），设计施工180余口井，增产效果显著，为中国石油在国际上赢得了声誉。 “中心”获得了50项科研成果，其中获省部级以上科研成果奖14项，2004年获得中国石油天然气股份公司“油气田开发先进技术”金牌，2005年获中国石油天然气集团公司“优秀科技创新团队”等多项荣誉称号。
一、低渗透油藏开发压裂技术
二、复杂岩性储层酸压技术 研究对象：复杂岩性储层——碎屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3；以砂砾岩为主，交互白云质细砂岩、白云质泥岩。 累产113000吨，有效期2060天，目前41m 3/d。 累产123000吨，有效期910天，目前167.9m 3/d。 0.01 0.11101001000100000 10 20 30 40 50 60 70 闭合压力(MPa) 导流能力(μm 2.c m ) 复杂岩性：碎‘屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3
三、低渗油藏重复压裂技术 ●研究对象：针对低渗透油气藏前次压裂失效的井层，以增产稳产、提高开发效果为目的。 ●技术内容：该技术主要包括重复压裂井油藏与工程研究（复压前储层物性评价、剩余可采储量及地层能量评估、原有水力裂缝及其工艺技术评估等）、重复压裂前地应力场及重复压裂时机研究，转向重复压裂优化设计及其实施工艺技术，选井选层研究，中高含水期油藏重复压裂的油藏数值模拟技术，重复压裂材料与施工参数的研究、高砂比压裂施工工艺技术，重复压裂诊断与压后效果评价等技 主应力差值为3MPa 重复压裂选井
《压裂酸化技术手册》 前言 近几年来，随着新压裂设备机组、连续油管设备和液氮泵车设备的引进以及对外合作的加强，施工工艺技术呈现出多样化，施工作业难度加大，施工技术要求较高，为了满足工程技术人员对装备的深入了解，提高施工技术、保证施工质量，组织技术人员历经两年时间编写了这本《压裂酸化技术手册》。该手册收集了井下作业处压裂酸化主要设备、液氮设备、连续油管设备等的性能规范和作业技术要求，井下工具、油套管、添加剂、支撑剂等的常用数据，以及单位换算、常用计算公式、摩阻曲线，地面工艺流程等内容。该手册目前仅在处内发行，请大家在使用中多提精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
宝贵意见，以便今后修订。谢谢！精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
目录 第一章压裂酸化设备 (1) 一、车载式设备 (1) (一) HQ2000型压裂车 (1) (二) BL1600型压裂车（1650型） (3) (三) SMT型管汇车 (7) (四) FBRC100ARC型混砂车 (9) (五) CHBFT 100ARC型混砂车 (14) (六) FARCVAN-Ⅱ型仪表车 (19) (七) GZC700/8型供液车 (22) (八) NC5200TYL70型压裂车 (23) (九) HR10M型连续油管作业机组 (24) (十) TR6000DF15型液氮泵车 (42) (十一) NTP400F15型液氮泵车 (44) (十二) NC-251-F型液氮泵车 (46) (十三) 赫洛ZM443液氮槽车 (48) (十四) 东风日产液氮槽车 (48) (十五) 赫洛ZM403运砂车 (49) (十六) YY10型运液车 (50) (十七) CTA12型运酸车 (50) (十八) NC5151ZBG/2500Y型背罐车 (51) (十九) CYPS-Ⅱ型配酸车 (51) 精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
油田分层压裂（酸化）工艺技术探讨 摘要：在油田勘探开采的发展中，常规石油中有诸多工艺技术，而分层压裂液液、酸化液工艺是中国油田试油作业中不可缺少的过程，也是从钻井步骤一直到油田生产过程中承上启下的关键工艺，同时也是油田开发工程中工艺技术服务的重要组成部分。本文阐述了我国油田的压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，并进一步研究这两种技术在油田施工过程中的应用、效果分析。 关键词：油田分层压裂液酸化液工艺技术效果分析 油田试油技术在广义上就是指试油施工的整个过程，其中包括了各方面的工艺技术例如：地层的测试、常规试油的工艺技术程序、试井测试和技术改造措施，这些工作全部是为了取得油田实际储油参数而进行的，压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，在中国石油集团渤海钻探工程技术研究院的工作学习中，我对石油技术做过颇多分析，本文就针对油田分层压裂酸化工艺技术展开探讨，分析压裂液技术与酸化液技术在我国油田种的应用、效果。 一、压裂技液术与酸化液技术的概述 1.压裂液技术 油田压裂液工艺技术应用上主要是压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。 压裂液主要有前置液、携砂液、顶替液组成的。压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。 压裂液主要作用在概括来说有以下几方面：1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。 2.酸化液技术 酸化液技术分为压裂酸化工艺技术和基质酸化工艺技术两种，主要是利用酸液解决生产井和注水井周围污染问题，进一步的清除缝隙中的堵塞物质，达到扩大地层裂缝，提高渗透率的一种工艺技术。压裂酸化技术指的是在酸化的基础上压裂，将天然裂缝加宽、扩大、延伸，或是通过压裂岩石形成新的岩缝。形成之后的岩缝凹凸不平，在施工后形成槽油、沟油等流通道，改善了之前的汽油景田流渗状况，提高产油量。还有一种普通盐酸的酸化工艺称之为解堵酸技术，用以压裂压力低于破裂压力时的酸化处理的工艺。这种技术用途不如前类宽泛，只能解除汽油井眼周围小范围的堵塞，但该技术具有低成本、工艺技术操作简单、对地层的溶解度高的优点；目前的酸化技术主要分为：酸洗酸化；解堵酸化；压裂
压裂基础知识
压裂基础知识 一、水力压裂原理 （一）基本原理 水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。 （二）增产原理 1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力; 2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;
3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源; 4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。 二、压裂材料 （一）压裂液 在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。 1、根据作用不同分类 前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的 微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大。携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。 顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。 2、根据类型不同分类 根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。 （1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。常用的成胶剂有植物胶(瓜尔胶、田菁、皂仁等)、纤维素衍生物(羟乙基纤维素、羧甲基轻乙基纤维素等)以及合成聚合物(聚丙烯酞胺、聚乙烯醇);交链剂有硼酸盐和钛、锆等有机金属盐等。在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。常用破胶剂
酸性交联压裂液伤害性评价实验报告 1 压裂液基础知识 水力压裂是油气层改造与油井增产的重要方法，得到广泛的应用，对于油气的生产起着不可代替的作用。几十年来,国内外油田对压裂液技术方面进行了广泛的研究。该技术发展是越来越成熟，目前压裂液体系的发展更是日新月异，国内外均出现了天然植物胶冻胶压裂液、泡沫压裂液、酸基压裂液、乳化压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等先进的压裂液进一步为油气的勘探开发和增储上做出了重大贡献。我们对一些国内外先进的压裂液体系做了一些介绍，并了解了国内外压裂液的发展方向和概况。同时为了更清楚地认识压裂液中各种化学添加剂性能优劣对地层伤的害性，对其伤害性的评价就显得十分重要和必要了。 1.1 压裂液在压裂施工中基本的作用： （1）使用水力劈尖作用形成裂缝并使之延伸； （2）沿裂缝输送并辅置压裂支撑剂； （3）压裂后液体能最大限度地破胶与反排，减少裂缝与地层的伤害，并使储集层中存在一定长度的高导流的支撑带。 1.2 理想压裂液应满足的性能要求： （1）良好的耐温耐剪切性能。在不同的储层温度、剪切速率与剪切时间下，压裂液保持有较高的黏度，以满足造缝与携砂性能的需要。 （2）滤失少。压裂液的滤失性能主要取决于压裂液的造壁滤失特性、黏度特性和压缩特性。在其中加入降滤失水剂将大大减少压裂液的滤失量。 （3）携砂能力强。压裂液的携砂能力主要取决于压裂液的黏度与弹性。压裂液只要有较高的黏度与弹性就可以悬浮与携带支撑剂进入裂缝前沿。并形成合理的砂体分布。 一般裂缝内压裂液的黏度保持在50~100mpa*s。
（4）低摩阻。压裂液在管道中的摩阻愈小在外泵压力一定的条件下用于造缝的有效马力就愈大。一般要求压裂液的降阻率在50%以上。 （5）配伍性。压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体接触，不应该发生不利于油气渗率的物理或化学反应。 （6）易破胶、低残渣。压裂液快速彻底破胶是加快压裂液反排，减少压裂液在地层中的滞留时间的必然要求。降低压裂液残渣是保持支撑裂缝高导流能力，降低支撑裂缝伤害的关键因素。 （7）易反排。影响压裂液反排的因素有：压裂液的密度、压裂液的表面、界面张力和压裂液破胶液黏度。 （8）货源广、便于配制与价格便宜。随着大型压裂的发展，压裂液的需求量很大，其是压裂成本构成的主要部分，所以压裂液的可操作性和经济可行性是影响压裂液选择和压裂施工的重要因素。 2国内外先进压裂液的发展趋势与研究概况： 目前国内外压裂液的研究趋势是开展具有低残渣或无残渣、易破胶、配伍性好、低成本、低伤害等特点压裂液配方体系的研究，减小压裂液对储层的伤害成为压裂液研究的热点。 2.1清洁压裂液 粘弹性表面活性剂压裂液（VES）是在盐水中添加表面活性剂形成的一种低粘阳离子胶凝液，又被称为清洁压裂液（clear FRAC）。它由长链脂肪酸衍生的季胺盐组成，在盐水中季胺盐分子形成蚯蚓状或杆状胶束，这些胶束类似于聚合物链，能够卷曲，形成一种粘弹性的流体，其粘度是通过表面活性剂杆状胶束的相互缠绕而形成的，这与瓜胶等植物胶压裂液的粘度形成机理不一样。植物胶压裂液不耐剪切，由于分子链的断开，剪切过程中植物胶的粘度会永久的丧失。而清洁压裂液胶束的形成和相互缠绕是表面活性剂分子之间和表面活性剂聚集体之间的行为，其变化的速率远远的大于流体的流动速率，表现为清洁压裂液的表观粘度不随时间而变化以及通过高剪切后体系的粘度又能够得到恢复。当压裂液暴露到烃液中或被地层水稀释时发生破胶，无需另外添加破胶剂。清洁压裂液中不含任何高聚物，它主要
目录 一、概述 (1) 二、运载汽车 (1) 三、台上发动机 (2) 四、变速箱 (4) 五、万向轴 (9) 六、泵内减速器 (9) 七、卧式三缸泵 (9) 八、润滑系统 (16) 九、控制系统 (17) 十、操作与注意事项 (18) 十一、备件明细表 (22) 十二、专用工装明细表 (24) 十三、附图 (25)
一、概述： LTJ 5310T YL250型压裂车是移运式设备，能胜任各种工况下的高压液体施工为油田压裂，水力喷砂等作业，煤矿高压、水力采煤、船舶高压水力除锈等。 采用北方奔驰汽车底盘带有轮间和轴间闭锁机构越野性好，性能可靠，适合油田路况工作要求，装载重量只有汽车能力的64％～86％载重余量大，并能跨越一米多宽深沟，适合草原无正式公路的油田使用。 台上设备包括具有2250HP的MTU/DDC12V-4000型柴油机，原装艾里逊S9810M型液力变矩器、5ZB105/1630卧式三缸柱塞泵、高低压管线和活动弯头等其他附属设备，能进行单机或联合施工作业。台上柴油机的起动、加速、减速、正常停车和紧急停车、变速箱的换挡、压裂施工参数的检测等均能在远离压裂车30米外的地面操作，操作安全可靠。 本设备装有自动超压保护装置，当压裂泵工作压力超过设定压力时，超压保护系统自动断开动力，但柴油机并不熄火，而在低怠速下运转。因此在超压排除后，可以很快重新启动泵工作。 LTJ5310TYL250型压裂车选用北方奔驰ND13101D47J/8×4汽车底盘。 本设备外形尺寸：（L×H×B）11130×2500×3800 mm 总质量：30980 kg 整备质量：30850kg 二、运载汽车 型号：北方奔驰ND13101D47J /8×4 额定功率：276 kw（2200 r/min）
第二节酸化压裂技术 一、教学目的 了解酸化压裂的原理，掌握酸液的滤失，酸液的损耗，能够计算酸岩复相反应有效作用距离，了解前置液酸压设计方法。 二、教学重点、难点 教学重点 1、酸化压裂原理 2、酸液的损耗 3、前置液酸压设计方法 教学难点 1、酸液的滤失 2、酸岩复相反应有效作用距离 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表 四、教学内容 本节主要介绍四个方面的问题： 一、酸液的滤失 二、酸液的损耗 三、酸岩复相反应有效作用距离 四、前置液酸压设计方法 酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 作用原理：(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的 表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较 高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。 酸压与水力压裂相比：相同点：基本原理和目的相同。 不同点：实现其导流性的方式不同。 酸压效果： ??? ?????????以及不均匀刻蚀程度量对底层岩石矿物的溶解导流能力：取决于酸液裂缝内的流速控制酸盐反应速度酸液的滤失特性裂缝有效长度 (一)酸液的滤失 滤失主要受酸液的粘度控制 控制酸液的滤失常用的方法和措施： (1)固相防滤失剂 刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝壁面形成 桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。 硅粉：添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。 粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形 成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的 孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。 (2)前置液酸压 优点：①采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
酸化压裂 是强化采油（EOR）的一种措施，是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化（也称酸压）。酸洗是将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼。基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。酸压（酸化压裂）是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。酸化施工使用诸如水泥车、泵车一类的施工车辆，将酸性水溶液（如，盐酸、氢氟酸、有机酸）注入地层。注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物，从而增加地层渗透率，使油气的产出、驱替水注入更加方便。在酸化施工中，为了提高酸化效果，可以采用聚合物稠化酸注入、有机缓速酸注入、变粘酸酸化、粘弹性表面活性剂酸化等新工艺。 石油压裂支撑陶粒原理 石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用高铝支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用高铝支撑剂压裂的油井可提高产量30－50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。
工程技术质量应知应会压裂大队技术办
标准、质量方针 分公司质量方针：追求卓越质量，满足用户期望。 分公司质量承诺：公司通过制度化、规范化科学管理，始终坚持以客户为关注焦点，基于风险的思维，完善并有效实施质量管理体系，保持持续改进。公司承诺：在一切生产经营活动中，全面落实质量管理体系各项规定及其有关法律、法规要求，为广大客户提供满意的产品和服务。 分公司压裂施工和服务的质量目标为：作业施工一次成功率98%以上。 1、循环车组时，单车循环排量不应低于1m3/min，时间不少于30s。 2、投暂堵剂时，液体投送排量控制为0.4m3/min~0.6m3/min，暂堵剂封堵欲封堵层位后，工作压力应该高于挤入压力2MPa以上方可施工。 3、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提1次；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用2级封隔器，允许上提2次。 4、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压40MPa；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压55MPa。 5、检查地面流程要做到： 1）密封性良好，不刺不漏，符合压裂施工设计的要求； 2）开关和活动部分灵活好用，符合工具设施的技术要求；
3）高压管汇初端到井口的距离大于40m，小于200m（常规压裂）；4）高压管汇的连接方向为管汇进液管指向井口的方向； 5）井口套管安装量程为25MPa的压力表。 6、套压表上升超过8MPa时要停止加砂，打开套管放空阀门进行套管放空，在关闭套管放空阀门观察套压变化，如在6MPa以下套压能够稳住不再继续升高，则可继续加砂。 7、支撑缝宽 裂缝闭合在支撑机上的宽度，单位为毫米。 8、支撑缝长 裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为米。 9、裂缝导流能力 支撑剂在储层有效闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力，以支撑裂缝渗透率与裂缝闭合宽度的乘积表示，单位为达西厘米。 10、支撑剂浓度 支撑剂质量与纯携砂液体积之比，单位为千克每立方米。 11、滑溜水 以水作溶剂，添加有降阻剂及其他添加剂的低粘度、低摩阻压裂液。 12、压力传感器应安装在高压管线或井口上，不应安装在高压管汇和压裂泵之间。 13、水平井穿层压裂 压裂裂缝纵向穿透储层中的一个或多个隔层（夹层），有效沟通未钻遇的一个或多个砂岩层（油层）。
压裂讲座 第一节压裂设备 1．压裂车： 压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。 2．混砂车： 混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。 3．平衡车： 平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。 4．仪表车： 仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。 5．管汇车： 管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。 第二节压裂施工基本程序 1．循环： 将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。 2．试压： 关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。 3．试挤： 试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。
4．压裂： 在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。 5．支撑剂： 开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。 6．替挤： 预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。 7．反洗或活动管柱 顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。 第三节压裂液原理 压裂的实质是利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速注入地层。当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝向内延伸。为了防止停泵以后，裂缝在上部岩层的饿重力下重新闭和，要在注入的液体中加入支撑剂，使支撑剂充填在压开的饿裂缝中，以支撑缝面。 根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液，携砂液和顶替液。 1. 前置液： 前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用。 2. 携砂液： 携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的作用。 3. 顶替液： 顶替液的作用是将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。4．支撑剂： 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质。 5．破坏剂： 破坏剂包括破胶剂、破乳剂、降粘剂等。破胶剂是用来破坏冻胶交联结构的。破乳剂用于破坏乳状液的稳定性，降粘剂用于减少稠化液的粘度。 6．减阻剂： 减阻剂是通过减少紊流，减少流动时的能量损失来减少压裂液的流动摩阻。
酸化、压裂作业课件 作业二大队作业八队 伍轲
酸化 一、概念：酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液（或酸性混和液），利 用酸与地层可反应矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从事使油气井增产（或注水井增注）的一种工艺措施。它是指一切以酸作工作液对油气（水）层进行的增产（注）措施的统称。 二、分类：如图1 图1 解堵酸化：靠酸液的溶解作用解除井筒附近地层内在钻井和完井过程中造成的损害，提高油气井的完善程度。 深穿透酸化：应用物理或（和）化学方法提高酸液在地层中的有效穿透距离，在较大范围内改善地层渗透性能。 基质酸化: 也称常规酸化，在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙间，使酸液沿径向渗入地层而溶解低层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提高地层渗透率。 压裂酸化：其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能力。 按酸液不同分：常规酸解堵酸化、泡沫酸酸化、乳化酸酸化、前置液与酸液多级交替注入、变粘度酸酸化等。 三、酸化机理： 1、碳酸盐岩酸化机理 碳酸盐岩经过成岩作用和次生作用，其岩石主要矿物成分是方解石[CaCO3]、白云石[CaMg(CO3)2]，其储集空间可以分为孔隙型、裂缝型以及溶蚀孔洞型。按照施工压力，在碳酸盐岩中的酸化也分为基质酸化和酸压。
基质酸化是在小于地层破裂压力条件下泵酸，溶解基质、孔隙间的颗粒及堵塞物，溶蚀并扩大孔隙，解除近井地带的储层污染，从而达到增产增注的目的。 酸液与碳酸盐岩的化学反应 酸液与方解石、白云石反应式可以写为： ↑→++2223CO O H Ca CaCO 2H ＋＋＋ ↑+→++22222 3CO 2O H 2Ca Mg CO MgCa 4H ＋＋）（＋＋ 2、碎屑岩酸化机理 碎屑岩矿物的化学成分非常复杂，常见的有二氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘土等）及其它（如生物化石）碎屑。除石英外，其它矿物的化学分子式都十分复杂。 碎屑岩中所含矿物的化学成分都比较复杂。然而更复杂的是，在碎屑岩中一般都含有多种矿物，如典型的长石石英砂岩，组分分析后发现，除含主体成分石英和长石（一般为正长石和斜长石共存）外，胶结物通常为粘土类（或碳酸盐岩类），成分多达4-5种以上，所以很难用单一的化学分子式来描述。 碎屑岩储层空间和渗流通道就是砂粒与砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙，碎屑岩酸化施工通常使用由盐酸和氢氟酸组成的混和酸（如土酸，3%HF+12%HCl 等）。使用盐酸的目的主要有①用来首先溶解可与氢氟酸反应生产沉淀的钙质、铁质等堵塞；②保持较低的pH 值，防止产生氟化钙等沉淀。使用氢氟酸主要是解除储层空间的硅质矿物堵塞。主要化学反应方程式如下： ● 氢氟酸与碳酸盐矿物的化学反应 ↑++↓→+2223CO O H CaF HF 2CaCO ↑++↓+↓→+222223CO 2O H 2F M CaF HF 4)CaMg(CO g 可见氢氟酸会与地层中的Ca 2+、Mg 2+等矿物成分生成沉淀，所以在碎屑岩酸化时，在泵注土酸之前，首先泵注一定量的盐酸作为预处理（或称前置酸）液。 ● 氢氟酸与石英的化学反应 O H 2SiF HF 4SiO 242+?+ 624SiF H HF 2SiF ?+ 或 O H 2SiF H HF 6SiO 2622+?+ ● 氢氟酸与硅酸盐矿物的化学反应 O H 4NaF 4S iF HF 8S iO Na 2444++?+ 624SiF Na SiF 2NaF ?+ 624SiF H HF 2SiF ?+ 可见通过上述化学反应，从而解除地层中石英、粘土矿物等的堵塞，疏通地层中油流通道，提高地层渗透率，达到增产增注的目的。 四、酸液及添加剂的种类 其中酸液及添加剂选择是酸化技术关键，合理酸液及添加剂使用，对酸处理效果起着重要作用。随着酸化工艺及化学工业的发展，国内现场使用的酸液种类和添
压裂酸化技术难点和挑战 正如在我国石油工业“十五”规划报告指出的一样：现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难，老区的增产挖潜还有大量的工作要做。其中，常规的井网加密已经效果不大，对酸化压裂措施的认识不够。同时，增产措施改造的对象越来越复杂，改造目标已经从低渗、单井发展到了中、高渗和油田整体主要的难题集中在以下几个方面： 1.复杂岩性油气藏 指的是陆源碎屑岩、碳酸盐岩和粘土矿物以一定比例均匀存在，没有任何一种成份在主导地位。典型的代表是玉门酒西盆地的清溪油田，该油田储量高、品位好，但是储层矿物组成十分复杂。由于矿物的不连续分布，酸压后只能形成均匀、低强度的刻蚀；而水力压裂由于发生支撑剂嵌入和粘土矿物的水敏、碱敏现象严重，因此目前酸压和水力压裂技术对这类储层多为低效或无效。只能考虑从液体体系上改进工艺措施。 2.高温、超高温、深层、超深层和异常高压地层 以准葛尔盆地、克拉玛依、塔里木和吐鲁番为代表，如柯深101井，压力系数为2.0，温度135摄氏度，千米桥潜山地区井深4000m—5700m，温度在150摄氏度到180度之间。这种地层的技术难点往往是需要的施工压力和压裂酸化液体不能达到要求；酸液的反应时间短，酸蚀作用距离短。 3.低渗、低压、低产、低丰度“四低”储层 如中石油的长庆苏里格气田压力系数在0.8—0.9，渗透率为0.5—3.0达西，中石化的大牛地油田压力系数0.67—.0.98，渗透率仅为0.3—0.9达西。类似的这种储层在我国占很大的比例，由于产生水锁现象进而产生很难解除的水相圈闭，如果不采用特殊的工艺手段，很难得到高效开发。 4.凝析气藏 代表有千亿方的塔里木迪那气田和中原白庙深层凝析气藏。这类油田酸化压裂最大的问题是由于压力降低后凝析油的析出产生凝析油环，大大降低了天然气的产量。 5.高含硫，高含二氧化碳油田 这类油田有被誉为“南方海相勘探之光”的普光气田（储量高达1144亿立方米）；580亿立方米的罗家寨气田。这两个气田的含硫量都在10%—12%，远远超过3%的行业标准。硫化氢的高还原性和化学反应活性容易产生单质硫和硫化亚铁沉淀，在酸化压裂施工中造成二次伤害。同时，高含硫还会加大钻、采、集、输、外运的困难，尤其是在地形复杂，自然条件恶劣的四川丘陵地区。 6.异常破裂压力油藏 这种油藏埋藏深度和破裂压力不成正比，以川西致密须家河组和赤水地区为例：2000多米的井深破裂压力高达90多兆帕，现场经预处理措施之后，施工压力仍然高达80多兆帕。造成的直接后果就是压不开地层，酸液不能进入，对设备的损害比较大。 7.缝洞型、裂隙型碳酸盐岩 我国“九五”规划最大的整装油田——塔河油田就是这类油田的代表。塔河油田560万吨产量中有80%是依靠压裂酸化措施取得的。而压裂酸化中最大的难题是注入液体的滤失，因为这种缝洞型、裂隙型油藏已经并非常规意义上的裂缝和孔隙，而是体积巨大的溶洞和裂隙。 8.低渗稠油 这类油田由于稠油的流动性差，向井流动困难，导致初期增产效果差或无效，酸化压裂有效期短。 9.水平井、多分支等复杂结构井 我国从80年代中期在海上应用水平井，水平井的采油工艺远远落后于钻井技术的发展。水平井等复杂结构井压裂核心问题是起裂裂缝条数和裂缝方位的控制，水平井酸化存在的问题主要是酸液的均匀置放和长时间浸泡下酸岩反应机理。目前，在这方面已经作了大量的研究工作。 酸化压裂技术发展现状及创新 1.压裂裂缝延伸数学模型研究
地热井压裂酸化增产工艺优化新方法 胜利油田石油工程技术研究院 苏权生（山东东营） 关键词：地热、压裂、酸化、增产 目前社会经济飞速发展，能源消耗越来越多，随着煤炭、石油、天然气等化石燃料消耗的加剧，也带来了严重的环境污染和生态破坏问题，探索清洁环保型能源是未来发展的方向。地热能作为一种清洁、可再生能源，越来越受到各国政府的重视，国外已经开始对地热能进行深入研究，并取得了一定的成果，目前主要的应用领域包括：发电、供暖、工业利用、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室、矿泉水生产、农业灌溉等。 目前地热井研究主要集中在两个方面：一是浅源低温地热井，完井方式包括裸眼完井和套管射孔完井，其储层性质与油气储层相似，由于地层发育不理想或沉积物堵塞导致完井产能低下，在常规洗井措施增产受限的情况下，可借鉴采用油气井酸化压裂增产工艺，沟通裂缝通道提高储层导流能力，以达到预期的水温、水量要求；二是深源高温地热系统，称为增强型地热系统EGS（Enhanced Geothermal Systems），是一种通过介质循环（水或C02)来提取深部干热岩体中的地热资源，并将其用来发电及供暖的工程技术集成。 本文主要针对目前应用较为广泛的浅源低温地热井，如何将目前油气领域成熟的压裂酸化技术应用在地热井增产方面，并对遇到的问题进行讨论。 1．地热井压裂增产优化技术 压裂工艺就是通过大排量将一定粘度的流体注入地层，当注入能力超过地层吸收能力的时候，地层岩石就会破裂，随着流体的不断注入，地层岩石裂缝会逐渐向远离井筒方向延伸，通过加入支撑陶粒，就在地层中形成了人工高导流能力裂缝，为流体流向井筒提供通道。 数值模拟技术是压裂设计优化的核心，通过在计算机上建立地质模型，可以方便、快捷的进行不同压裂方案模拟、对比、评价，从中优选出经济合理的施工方案。目前比较成熟的数值模拟软件GOHFER、FracPro-PT、StimPlan均可实现压裂施工参数和经济优化，设计优化过程如下： 一、地质建模
压裂的基础知识 1、什么叫油层水力压裂？ 利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。 2、油层水力压裂的基本原理是什么？ 油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝。当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合。为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝。由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中，使改变了井筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力。 3、油层水力压裂的目的是什么？ 油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。 4、油层水力压裂有哪些作用? 对油层进行水力压裂有以下作用： ①解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。 ②改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。 ③提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果； ④扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力。 5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？ 油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。 6、压裂液有几种类型？ 在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。 7、压裂液应具有哪些基本性质? 压裂液要直到传压、劈开裂缝，携带支撑剂进入油层的作用。因此它要具有如下五个方面的基本性质： ①滤失量小，不易漏入油层，有利于造缝； ②摩擦阻力小，以减少设备的动力损失； ③悬浮能力好，能够大比例地携带支撑剂进入油层； ④与油层不发生化学反应，压裂后易于返排，不污染和堵塞油层； ⑤材料来源方便，配制简单，成本低。 8、什么叫支撑剂？有几种类型？ 在压裂过程中用于支撑和充填油层裂缝的固体颗粒称为支撑剂。常用的支撑剂有：石英砂、陶粒、玻璃球等多种类型。 9、压裂施工中压裂液分哪几部分使用？各有什么作用？
常规压裂酸化类操作规程
常规压裂酸化类操作规程 1 目的和范围 为加强常规压裂酸化施工安全，规范员工各项操作行为，提高员工安全操作技能，预防各类事故的发生，特制定本规程。本规程适用于常规油、气、水井的压裂（酸化）施工。 2 井场勘查 2.1 道路勘察 2.1.1压裂设备入场前应提前规划并确定上井行驶路线。 2.1.2对压裂设备行驶路线上沟渠、桥梁、短半径弯道(急弯)、涵洞、管线及电线等特殊路段进行安全确认，并对限高架、高压线等危险路段进行安全标注。 2.1.3在特殊路段进行勘察、测量时，应安排专人进行安全监护。 2.2 现场勘查 2.2.1应对施工井场内的坑(包括复耕或硬化过的井场的隐性泥浆坑)、洞位置进行安全标注，若周边草木较深，在勘察时应谨慎慢行，注意脚下，以防摔倒。 2.2.2高压管线位置，应确定无刺漏后方可靠近查看。 2.2.3不得进入抽油机隔离区等危险区域内，不得触摸电缆等带电设施。 2.2.4施工区域内埋设管线及电缆处应进行安全确认并进行安全标注。 3 设备转运、吊装与安装 3.1 设备转运 3.1.1压裂车、超限运输车辆行驶前必须按照交通运输规定设置超限标志。 3.1.2严格遵守交通安全法规，并按规定路线行驶。行驶到安全标注的特殊路段时，应安排专人进行安全监护；遇有路障应及时清除，特殊情况及路段应进行临时交通管制。 3.1.3转运参与人员应做好交通警示设置措施，注意非正常行驶车辆，避免交通伤害。
3.1.4随行人员不应乘坐在车辆驾驶室之外，头和手不得伸出窗外。 3.1.5在转运道路上负责挑电线的人员要带绝缘手套，用绝缘挑线杆，在挑线时应安排专人进行安全监护。 3.1.6压裂车在路上临时停靠或出现故障时应停靠在最右侧车道，城市环路上应在车辆后方50m设警示牌，在高速路上则在车辆后方150m设警示牌，同时开启危险信号报警灯。在坡道上停靠，警示牌应设置在车辆后方的坡顶或坡底，同时打上千斤和掩木。 3.1.7压裂车在特殊情况下需要长期停靠时，应确保刹车可靠，并使用不少于4块掩木掩在轮胎前后防止意外滑行。 3.1.8长途转运必须召开现场协调会，明确行驶安全负责人，编写应急预案并审批，严格按照预案要求路线行驶。 3.2 设备就位 3.2.1设备按井场布置图所规划的位置或区域进行安装和摆放，做到整齐稳固合理，现场做好防渗保护措施。相互之间应保持合理间距，确保通道畅通，便于车辆、人员的正常进出或应急情况下的紧急撤离。 3.2.2设备就位时，前后应有专人指挥。无关人员应远离压裂设备，不允许在设备行驶轨迹上逗留。 3.2.3压裂施工设备、辅助设备或其他进入施工现场车辆按要求有序停放到指定位置内，且处于上风或侧风方向。气井或有特殊要求的油井施工，设备车辆的排气管应安装阻火器。所有施工设备、压裂管汇组距井口的距离应不小于20m。 3.2.4仪表车应布置在压裂车区域之外，远离高压区，且能完成对所有压裂设备进行远程控制。混砂车停放位置应避免正对高压管汇。 3.2.5每台压裂设备配备8Kg干粉灭火器2台，其中1台整齐摆放在车头正前方1米位置。 3.2.6高压管汇基础坚固，摆放平整，不悬空。压裂泵车高压管线连接完毕，使用不少于4块掩木掩在轮胎前后。
压裂基础知识 一、水力压裂原理 （一）基本原理 水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。 （二）增产原理 1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力; 2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;
3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源; 4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。 二、压裂材料 （一）压裂液 在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。 1、根据作用不同分类 前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的 微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大。携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。 顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。 2、根据类型不同分类 根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。 （1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。常用的成胶剂有植物胶(瓜尔胶、田菁、皂仁等)、纤维素衍生物(羟乙基纤维素、羧甲基轻乙基纤维素等)以及合成聚合物(聚丙烯酞胺、聚乙烯醇);交链剂有硼酸盐和钛、锆等有机金属盐等。在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。常用破胶剂有过