成 果 推 介
石油科技论坛 ２００８年第３
期
疏松砂岩油藏在大港、胜利、辽河等油田十分发育。在已开发的油田中，疏松砂岩油藏约占三分之二以上。２０世纪６０年代以来，这些油田均着力进行各类防砂方法的研究，无论是机械防砂，或是化学防砂，在一定时期内都能控制地层出砂，但总是以牺牲油（气）井部分产能为代价。有些工艺实施后，产量下降幅度甚至高达７０％～８０％，这对高速开发油气田十分不利。
大港油田集团有限责任公司为了提高这类油田的开发效果，组织钻采工艺研究院研究开发了疏松砂岩油藏压裂防砂软件、现场施工实时监测系统以及充填工具、压裂工作液、砾石与筛管等工艺技术，形成了综合配套的压裂充填防砂工艺技术系列。
本工艺针对中、高渗透率疏松砂岩油藏，利用非常规压裂技术，结合机械防砂工艺，达到提高油井产量及稳定地层砂的特殊改造工艺。在本工艺实施过程中，通过压裂能建立高导流裂缝，提高地层渗流能力，
从而解除地层污染，达到增产目的。同时，压裂也具有一定的减缓地层出砂的作用。在实施压裂技术的同时，结合机械防砂技术，从而进一步提高防砂效果。
该工艺的技术特点是，通过采用高黏低温防砂工作液，由高到低变排量施工，实现支撑带净化和裂缝增宽，达到防止疏松砂岩油藏出砂增产的目的。
压裂充填防砂工艺技术被认为是一种适合中、高渗透率疏松砂岩油藏的优选防砂完井和增产新技术。
一、 主要技术成果
（１）该项目研究一套适合于疏松砂岩油藏的以支撑
压裂充填防砂工艺技术
带净化和裂缝增宽技术为主体的压裂充填防砂综合配套工艺技术，并在现场实验中证明了该技术是经济可行的，各项指标达到或超过了设计指标，可以有效提高防砂有效率和防砂有效期，确保防砂效果。
（２）该项目研究的压裂充填管柱及工具，具有一趟管柱实现单层或多层充填的优点，同时配套工具具有悬挂、封隔、充填、充填口反复开关、反洗、丢手等基本功能，既能充填，又能循环，可以在充填完成后验证充填质量和进行二次充填，功能完善。
（３）该项目研究完成的三种压裂充填防砂工作液，具有清洁无污、保护油层的特点。（４）该项目通过砾石优选及与地层砂、筛管筛缝三者的系列化配伍研究，可以减少防砂井在生产过程中，地层砂反充填至砾石充填带降低渗透率的现象发生。
⑸ 该项目完成的施工设计软件和现场施工监测与解释系统，在设计中可以实现参数优
化，在现场施工中可以实现破裂压力挤注测试和充填验证测试（盲高、充填系数计算），实现裂缝延伸过程的动态显示；为施工参数的优选、是否二次填砂以及防后效果分析提供了科学的依据。
二、 应用效果与前景
该项目分别在大港油田数个采油厂、胜利、吉林、青海油田和印度ＡＳＳＡＭ油田进行了大量的现场推广应用，并且在推广应用过程中不断完善压裂充填防砂工艺技术，拓展了其应用的领域，提高了该工艺技术的防砂施工成功率和有效率。截至２００７年底，现场共实施应用４９３
井
６８压裂防砂工艺
加压裂液
加支撑剂
时移地震技术
由于时移地震受数据采集和处理过程中的非重复性因素的影响较大，特别是陆上近地表的影响和储层复杂性的影响，国内时移地震实例研究较少。为配合彩南油田的开发调整，中国石油东方地球物理勘探有限责任公司开展了陆上非重复地震采集条件下时移地震技术研究，现已初步形成了一套时移地震数据处理解释方法和流程，具有了应用叠后数据进行油藏动态分布变化分析的可行性，建立了相应的评估标准，并在彩南油田取得了较好的应用成果。
一、取得的主要成果及进展
研究制定了一套针对性很强的时移地震处理流程，主要的处理步骤是：（子波转换处理；（坐标旋转处理；（相对保持振幅、频率、相位和波形的提高分辨率处理；（剩余子波处理；（高精度速度拾取和剩余静校正处理；（三维陡倾角偏移和叠后修饰处理，以及提高分辨率处理；（叠后互均衡处理。通过时移地震一致性处理，很好地消除了非重复性采集因素差异的影响，达到时移地震的要求，所获得时移地震属性差异特征与岩石物理模型预测的结果是一致。在时移地震解释方面提出了时移地震属性与生产动态数据信息相结合的剩余油和储层连通性的研究方法，同时，提出了采用时移差异约束注采优化的方法，并对全油区进行注采方案优化，实施优化后的油产量增产近１５％。本次研究的进展和成果主要有：
（１）应用模型分析技术对彩南油田西山窑组饱和度的变化进行了预测，对油水置换后储层波阻抗变化进行分析；
（２）制定了针对性极强的处理流程，可对三维野外数据质量分析和处理过程实现严格的质量监控，保证时移地震数据间的差异得到比较好的消除；
（３）开发出了消除近地表影响和提高分辨率的有效技术和进一步消除非重复性采集数据间差异的关键技术；
（４）在数值模拟的基础上，应用标定的岩石物理模型，在三维空间上对西山窑组目的层进行了合成地震差异反演，发现其趋势和观察的差异性有相当的一致性；
（５）结合时移地震和动态数据，对于井距小的情况，提出采用时移差异约束注采优化的方法，并对全油区进行了注采优化，优化注采方案后的油产量增产近１５％。
二、项目的创新点
（１）提出了非重复性时移地震研究思路和处理流程；
（２）非重复性时移地震数据处理中的非线性变频可控震源扫描转换成炸药子波的纯相位滤波研究、相对保持振幅、频率和波形的一致性处理技术等；
（３）采用动态数据来检验处理效果的流程，从而改变了单纯采用地球物理手段分析差异性的办法；
（４）结合时移地震和动态历史数据来进行油藏连通性分析，从而使得时移地震可以直接约束空间注入分配的关系，为开发调整提供了新的方法；
（５）在油层连通性分析结果的基础上，结合时移地震和动态数据进行注采自动优化，为时移地震技术在高密度井网的油田后期开发中应用开辟了新的途径。
本项目的研究思路和所取得成果及认识具有较高的推广应用价值。
次，有效率达９８．８％，取得明显的经济效益和社会效益。由于国内外疏松砂岩油田分布范围较广，该工艺市场前景不容置疑。
现场试验表明，该工艺技术研究具有如下优势：防砂增产效果较好；所用工具易于操作，简化作业工序，节约成本；施工和有效成功率高。
时移地震技术
２００８年第３期 石油科技论坛６９
压裂技术现状及发展趋势 (长城钻探工程技术公司) 在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。 1、压裂技术发展历程 自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。 （2）1970年-1990年：中型压裂。通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开发。 （3）1990年-1999年：整体压裂。压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开发中发挥了巨大作用。 （4）1999年-2005年：开发压裂。考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。 （5）2005年-今：广义的体积压裂。从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。 2、压裂技术发展现状 经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开发的重要手段之一。 2.1 压裂工艺和技术
项目名称：压裂防砂技术研究与实验 负责单位：吐哈油田分公司开发事业部 承担单位：吐哈油田分公司吐鲁番采油厂 吐哈石油勘探开发指挥部钻采工艺研究院 2003年9月
负责单位负责人：金志鹏 承担单位负责人：周自武刘建伟承担单位具体负责人：王宇宾刘兆江
目录 二、油井出砂状况机理分析与评价 (6) 三、压裂防砂技术原理及特点 (8) 四、国内外技术状况 (10) 五、压裂防砂工艺技术研究 (11) 六、适合压裂防砂的支撑剂优选 (17) 七、低伤害压裂液的研究与优选 (18) 八、前期压裂防砂现场试验总结分析 (22) 九、压裂防砂试验下部工作安排 (25)
一、问题的提出 吐哈油田雁木西油田和鲁克沁稠油油田都存在一个共同的问题，即油井出砂严重，影响了正常生产。雁木西油田储层中孔低渗，岩性以细砂岩为主，中孔细喉道，平均孔径58.2mm，孔吼直径均值8.04mm，胶结疏松。投产初期油井自喷产能低，出砂较严重，储层出砂造成了严重的地层伤害。采用烧结防砂筛管防砂后，见到了较好的防砂效果，但不能完全满足防砂稳产要求。同时，采用防砂管防砂其有效期一般都不长，粉细砂在井筒中逐渐堆积，使油井产量越来越低。鲁克沁稠油油田表现更加突出，由于地层出砂的影响，油井采油时率低，检泵周期很短，采用TBS防砂管有效期短，地层产能下降快。 以鲁2井为例，鲁2井是鲁克沁区块的一口探井，试油时曾大量出砂，其中目前生产层（2341～2377m）共出砂0.56m3，日产稠油23.3m3/d。而其上层（2290～2320m）出砂达 4.3 m3，日产稠油13.8m3/d，日产水16.4m3/d。试油时累计出砂5.0m3。1998年挤水泥封堵（2290～2309.37m），1998年9月投产2341～2377m，产量一直在18m3/d以上，不出砂。生产15个月之后，掺稀泵泵压偏高，于1999年12月25日进行第一次检泵作业。发现单流阀入口4孔中有3孔被胶皮、碎石、油泥等杂质严重堵塞。投产后由于某些原因不能正常生产，1月28日该井再次上修。检查抽油泵被卡死，油井口袋内沉地层砂约32升。从开始作业至此，共产液18.72m3，折算采油砂比0.17%。试抽出液后开井生产48h后由于抽油杆不下行，光杆再次变形。此间产液37.76m3。 2月14日起原井杆柱，在1300m处发现断脱。改起油管，起完
1 砾石充填防砂井砾石尺寸设计实例 砾石充填类防砂是目前主流的防砂工艺，砾石尺寸设计是砾石充填类防砂设计的关键步骤之一，砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态。较大的砾石尺寸有利于获得较高的产能，但会导致地层砂侵入砾石层；相反，较小的砾石尺寸挡砂效果好，但对油井产能的影响较大。油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸如表1所示。 目前国内外的主要砾石尺寸设计方法为三类： (1) 第一类：设计依据简单，仅依据地层砂某一特征尺寸的设计方法，包括Karpoff、Smith、Tausch&Corley、Saucier等四种设计模型； (2) 第二类：信息依据丰富，基于地层砂筛析曲线的设计方法，主要包括DePriester和Schwartz两种设计模型； (3) 第三类：基于砾石层孔喉结构模拟的砾石尺寸设计方法。 上述砾石尺寸设计方法均已在中国石油大学(华东)研制开发的Sand control Office软件中实现。 我国西部某出砂气田S-14井地层砂为粉细砂，图3中的曲线D为其筛析曲线，经粒度分析，d10= 0.151 mm，d40= 0.082mm，d50=0.065mm，d70=0.032 mm，d90=0.008mm，分选系数2.043，均匀系数10.036，标准偏差系数0.231。 表1 油气井防砂领域使用的标准砾石尺寸 第一类设计方法的设计结果如表2所示。 使用DePriester方法进行砾石尺寸设计结果如图2所示。设计中的取值为：A=5.5，Cmin=1.5，Cmax=3.0，计算得到系数B的取值范围为[25.4，35.9]。图中曲线A、B分别为B取最小值和最大值时的砾石尺寸分布曲线；曲线C为B取平均值时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.227～0.560mm，匹配的砾石标准为0.25～0.42mm。 使用Schwartz方法设计该井的砾石尺寸，设计中的取值为：Cmin=1.2，Cmax=1.5；选择设计点为d70，设计结果如图3所示。曲线A、B分别为Cg= Cmin和为Cg= Cmin和时得到砾石尺寸分布曲线；曲线C为Cg取平均值1.35时得到砾石尺寸范围曲线，对应的设计结果为砾石尺寸范围0.160～0.300mm，匹配表1中的标准砾石尺寸为0.21～0.25mm。
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：
2012年4月8日星期日 1、黑油模型：指油质较重性质的油藏类型。黑油模型是最完善、最成熟，也是应用最为广 泛的模型。是油藏数值模拟的基础，其它模型大都是黑油模型的扩展。 （1） 黑油模型的基本假设：（1）油藏中的渗流是等温渗流。 （2）油藏中最多只有油、 气、水三相，每一相均遵守达西定律。 （3）油藏烃类只含有油、气两个组分。在油 藏状态下，油气两组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相内，气组分则可 以以自由气的方式存在于气相中，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层 内油相为油组分和气组分的某种组合。在常规油田中，一般不考虑油组分向气组分 挥发的现象。（4）油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相 瞬时达到相平衡状态。（5）油水之间不互溶；天然气也假定不溶于水。 煤层气：赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于 煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。 全国煤层气试验区分布图 J3-K1 哈尔滨 28 3、页岩气 页岩气形成的条件 （1） 岩性：形成页岩气的岩石除页岩外，还包括泥岩、粉砂岩、甚至很细的砂岩 （2） 物性：页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低，典型的气页岩的基质渗透率处于微 达西~纳达西范围，因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况 （3 ）矿物组成：粘土矿物和碳酸盐含量低、粉砂质或硅质（石英）含量较高比较有利。 （4）裂缝： 裂缝发育适中。 2012-4-9 4、压裂工艺成果 压裂工艺推陈出新，分段压裂、裂缝性气藏压裂、火山岩压裂、降滤压裂、重复压裂、转向 压裂、控缝高压裂等压裂技术得到了成功应用， 特别是水平井分段压裂技术的推广应用, 保障油气田增储上产方面发挥了巨大作用。 较好指标： 2、 乌鲁木齐 J1-2 J3-K1 J3-K1 J3-K1 J3-K1 J2 J1-2 J1-P2 J1-2 J1-2 西宁 兰州 J1-2 1-2 西安 P2 成都 2"| C-P 北京1 ? 济南3 9 C-P 长春 E J3-K1 1开滦 15 韩城 2大城 16 蒲县 3济南 17 柳林 4淮北 18 吴堡 5淮南 19 三交 6平顶山 20 临县 7荥巩 21 兴县 8焦作 22 丰城 9安阳 23 冷水江 10晋城 24 涟邵 11屯留 25 沈北 12阳泉 26 红阳 29 阜新 13澄合 27 铁法 30 辽河 14彬长 28 鹤岗 T3 武汉二 长沙 2 ： P2 上海 P2 P2 福州 卢台北
苏里格气田压裂及返排工艺分析 第一部分返排工艺 一、放喷返排工艺过程及特点分析 压裂停泵后20-30分钟内开始放喷返排，根据压裂工艺、管柱特点和地层的需要，放喷过程通常需要4个阶段：闭合控制阶段，放大排量阶段，压力上升阶段，间歇放喷阶段。 A、闭合控制阶段： 工作制度：根据压后停泵压力的大小， 2-6mm油嘴控制，排量控制在100-200L/min。 特点分析： 1、由于采用前置液拌注氮气，压裂后井底附近地层空隙基本被液体占据，短时间内液体不易与氮气和天然气混合，液体中溶解的气量较少，所以此阶段排出物以液体为主。 2、因压裂施工的欠量顶替以及压裂液残余粘度的影响，此阶段通常有部分支撑剂被带出地面，一般在0.5m3左右。 3、通常油压降落速度要高于套压降落速度，当套压高于油压1MPa时，封隔器解封，油管内的液体在油套管压差和地层压力及液体的弹性能量作用下排出井筒。 4、当井底压力低于裂缝闭合压力，裂缝完全闭合时，控制排量阶段结束，这个过程一般需要2-4小时。 B、放大排量阶段： 工作制度：通常用8-10mm油嘴控制或畅放，排量控制在500L/min以下，以地层不出砂，放喷管线出口不见砂粒（或检查油嘴的磨损程度）为控制原则。 特点分析： 1、此阶段初期排出物以液体为主是塞状流，后期为气液两相流，气水同喷。在此阶段通常都能见气点火。 2、裂缝完全闭合，支撑剂受岩石应力的挤压作用被夹持在裂缝壁面内部，能够比较稳定的固定在一个位置上。
3、此阶段油套压经历了一个先降落至零后再升高的过程（地质条件好的井油压只降到2-3 MPa,左右），而且油压要先于套压上升。 4、这个过程因井的类别不同，所需时间有较大差别，从几小时到十几个小时不等。 5、由于气体的指进效应，裂缝和地层中的氮气和天然气向井筒运移速度要快于液体，气、液溶解度增大，进入油管内的气量增加，喷式加大，井口油压上升，流体呈气液混合状态、出口见喷势，此阶段结束。 C、压力上升阶段： 工作制度：用6-10mm油嘴进行控制，并随着气量增大、压力上升而逐步减小油嘴。 特点分析： 1、阶段初期呈气液两相流，中期呈段塞流（先是一段含液气体之后是一段含气液体），后期因氮气和天然气的溶解度增大，以致在流动过程中形成不了水柱，而只能在高速气流带动下以雾状形式排出井筒，呈雾状流 2、油压上升到2-3 MPa以上。 3、返排液量在70-80%以上，即可转入后期间放阶段。 D、间歇放喷阶段 工作制度：由于深入地层远处的液体向油管聚集速度小于气体，返排液量减少，出气量增大，排液效率降低，则应关井恢复，采取间开工作制度，选择4-8 mm 油嘴放喷。 特点分析： 1、关井时，由于油套环形空间截面积较油管流通截面积大，进入环形空间内的气量多，气体与液体进行置换后占据液体上部空间，并在液体上部形成一定的压强而将环形空间的液体推向油管，同时，地层内液体也进入井筒。 2、当井口压力上升速率较低时，说明表压加液柱压力已接近地层压力，地层流向井底的液体减少，这时应开井放喷；当开井后见到雾状流就应再次关井恢复。 3、油管内流体的分布（从井口到井底）为纯气段、气液过渡带段、液体段（含溶解气）。开井后的第一段是纯气流，第二段是两相流（气液过渡段，以气为主），第三段是塞状流（液柱段），第四段为气液两相流，气水同喷，第五段为雾状流。
工程技术试题（管理人员） 填空题部分 1.破裂压力计算：直井：瞬时停泵压力+（射孔底界—射孔顶界）/2*100 、水平井：瞬时停泵压力+垂深、 2.如井下有封隔器，压裂时套管平衡压力一般采用地面泵压的1/3~1/5。 3.常用压裂管柱的规格:（1） 73mm(2?in ）油管：外径73mm ，内径62mm 。内容积3.019L/m ，外容积 4.185 L/m 。（2）89mm(3in ）油管：外径88.9mm ，内径76mm 。内容积4.536L/m ，外容积6.207 L/m 。 4.对于任意时间段的混砂比，可通过下式计算得出：平均混砂比= 砂量时间排量砂量 *64.0* % ，该式为石英砂(密度1.67×103Kg/m)混砂比计算公式，如果为其它支撑剂，则视其密度，式中系数作相应变化。 5.原地层的渗透率与有效厚度的乘积称为地层系数。 6.喷砂器的作用：向地层喷砂液，造成节流压差，保证封隔器所需的坐封压力。 7.压力系数是指某地层深度的地层压力与该深度的静水柱压力之比。 8.在进行井下作业时，压井液压力的下限要能够保持与地层压力平衡，而其上限则不应超过地层的破裂压力以避免压裂地层造成井喷。 9.理想的压裂液必须具有多种用途并满足以下条件：低滤失性，携砂性，降阻性，稳定性，配伍性，低残渣，易返排。 10.施工时液体的流动过程：压裂液罐-混砂装置-压裂泵车-管汇-地面管线-井口-井下管线-喷砂器-油套环空-射孔炮眼-地层。 11.地质构造的基本类型有四类：水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造。 12.天然石油是从油、气田中开采出来的；人造石油是从煤或油页岩等干馏出来的。 13.根据圈闭的成因，圈闭分为构造圈闭、地层圈闭、岩性圈闭等。 14.一个油气藏必须具备两个基本条件：同一圈闭内油气聚集；具有统一的压力系统。 15.大庆长垣的原油属于石蜡基原油，含蜡量达20％～30%，凝固点为23～
关于水力压裂设备及技术的发展及应用 【摘要】水力压裂技术经过了半个多世纪的发展，在设备和技术应用上都取得了较大的发展，在全球各地的石油开采中也发挥了关键性的作用，是目前仍在广泛应用的评价认识储层的一种重要方法，水力压裂技术也是油田煤矿等产业生产中确保安全、降低危险的重要技术。近年来，水力压裂的几部发展很快，在压裂设备材料上也有了较大突破，压裂技术在油田勘探开发应用中和其他行业的应用中的前景还是十分广阔的。 【关键词】水力压裂；发展现状；趋势 随着技术进步和应用范围的扩大，施工对压裂技术也提出了更高的要求，对压裂设备性能、压裂液等材料的要求也越来越高，不同地理环境下的压裂技术应用也有不同的需求，所以水力压裂设备和技术的研究也在不断进行，笔者在此对水力压裂技术的发展应用现状和今后的发展前景进行了展望，具体内容如下。 一、水力压裂设备技术的发展应用现状 （一）端部脱砂压裂技术 现代油气田勘探开发技术发展应用速度快，各种新技术工艺也都得到了综合运用，过去压裂设备和技术主要应用于低渗透油田，现在应用范围有了明显的扩大，在国内许多大型油田的中高渗透地层中不但应用了压裂设备和技术，且在技术上有了更大的突破。压裂技术应用于中高渗透地层时，实现短宽型的裂缝能够更好的控制油气层的开发，所以端部脱砂压裂技术应运而生，并在应用中取得了非常好的效果，近年来端部脱砂压裂技术在浅层、中深地层、高渗透以及松软地层都得到了应用，该技术的相关设备也在应用中得到了不断的改进。 （二）重复压裂技术 随着油田开发的不断深入，出现越来越多的失效井和产量下降的压裂井，二重复压裂技术正是针对该类油井改造和提高产量的有效技术措施。全球范围内各个国家对重复压裂设备和技术的研究都很重视，经过实践检验其应用效果也十分显著，重复压裂的成功率能够达到75%左右。在美国还有油田企业在应用重复压裂技术的同时还采用了先进的强制闭合技术和端部脱砂技术，取得了很好的经济效益。重复压裂技术设备能够用于改造低渗透和中渗透的油层，在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的应用效果，对提高产能具有很好的作用。 （三）高渗层防砂压裂技术 高渗层防砂压裂技术不但能够实现高渗透油藏的压裂，还能够同时完成充填防砂作业。传统的砾石充填防砂技术很容易造成对高渗透油层的破坏，导致导流能力下降，而高渗透防砂压裂技术是结合的端部脱砂技术，使裂缝中的支撑剂浓
第三章压裂施工与设备 第一节压裂施工概述 1、压裂施工的准备工作 ⑴数据资料 压裂施工前需具有有关井数据资料，压前的破裂压力试 验数据和压裂设计指导书。有关井的数据资料应包括管柱和 井口设备的尺寸大小和额定压力值，套管和地层的隔离情 况，地层及其上下遮挡层情况。了解裂缝高度的遮挡层以及 附近水层和漏层的位置，射开的孔眼数和孔眼的大小等。 破裂压裂试验可在正式压裂施工前进行。根据破裂压 裂试验的数据，特别是原先估计的裂缝高度如有变化，或根 据压力压降曲线而得到更准确的液体滤失系数时，可能会修 改压裂施工设计。修改过的最后设计应包括排量施工表、预 期的井口压力、总液量、添加剂和支撑剂浓度等。图2-3-1常规施工泵入装置简图 ⑵施工设备摆放 现场施工设备必须按标准摆放，以利于协调指挥和管理。见图2-3-1。 ⑶施工前检查 施工前要检查施工要求配备的物品，确保其质量和数量和性能。 井场准备情况检查。主要考虑是否有足够大的场地并方便施工车辆进出。它对施工进展、施工质量及安全都很重要。 设备准备情况检查。要求施工设备使用状态良好，能完成现场施工，现场还必须备有足够的易损件。 压裂材料检查。主要是指压裂液和支撑剂的检查。检查压裂液细菌污染情况及胶凝物的水化和交联性能，这些可简单通过检查储罐的清洁程度、配液时间、环境温度、液体颜色、气味等来确定。必要时，可对每一罐压裂液进行小规模交联和混合试验。对支撑剂要确认其型号，检查其杂志含量等。 2、实施压裂施工 ⑴设备运转情况检查 关闭井口阀门，对所有的施工管线进行最高限压试验。在最高限压下，压力
稳定至少一分钟，系统设备没有渗漏，就说明设备和注入系统合格，可以进行施工，否则必须进行紧固或更换相关部件。 ⑵施工监测 注入排量和加砂量是监测的主要内容，排量不仅决定施工用液的总量，也影响施工质量。用涡轮流量计可在压裂监测装置上提供直观的记录，可用一实际排量来进行标定。也可通过计数泵的冲程次数，并已知每一冲次的容量，来校验液体排量，但有一定误差，较精确地确定注入排量的方法是从压裂液罐内计量泵入液体的体积和泵入时间，这三种方法都应使用，将这三种方法分别测得的结果进行互相校核，以便尽可能确切地得出实际排量。 加砂量的测量同样也是较困难的，整个施工过程中测量误差也可能导致施工结论本质上的差别。加砂也可用几种方法进行测量，所有方法应相互配合能使误差最小。监测支撑剂用量的最可靠方法就是测量支撑剂罐，在施工期间，应按预先设计的加砂程序表，确定各个不同施工阶段用完一罐支撑剂的时间。多数搅拌器都装备有螺旋推进器，用以控制向压裂液中添加支撑剂的速率。螺旋推进器每旋转一周，就输送一定量的支撑剂，然而对于不同的搅拌器，螺旋推进器每旋转一周输送量是不同的，因此，要对每一台搅拌器必须进行标定，以确定不同注入排量下，输送正确的支撑剂量时所需要的转速。可用放射性密度计监测支撑剂浓度，而且非常有效，特别是在浓度突然变化时。这种密度计需对照施工期间总的砂量来进行标定，以便更有效地监测整个施工过程。 ⑶压力波动 在压裂施工期间，正确推断引起施工压力波动原因是非常重要的。有四种 引起压力波动的原因，即力学问题、胶体性能变化、支撑剂浓度的改变和地层 响应。 引起施工压力异常的最常见的力学问题是压裂液通过射孔孔眼时受到限制。当某些孔眼不能流过流体时，则其余孔眼上的流量就会增加，因而造成高的压力降落，使地面的施工压力比预料的要高。可能会迫使改变施工程序。如果地面的施工压力比预料的高，可用瞬时停泵压力来检验井底压力，以便确定预计的井底压力是否正确。已知泵入排量和施工管路的摩擦阻力，就可计算出畅通的孔眼数，当某些孔眼被堵塞，或者是孔眼没有同裂缝相连通，或是孔眼直径比预计的要小时，则计算出的畅通孔眼数就可能少于实际射孔数。?在继续进行压裂施工之前，
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６４江汉石油职工大学学报 ８压裂实时监控技术 实时监控和监测技术，是通过在施工现场实时地测定压裂液、支撑剂和施工参数，模拟水力裂缝几何形状的发展，随时修改施工方案，以获得最优的支撑裂缝和最佳的经济效益。 （１）施工参数监控，包括排量、泵压、砂比等由仪表车直接显示和控制。 （２）压裂质量监测：分别监测混砂车出、人口压裂液（携砂液）的流变性、温度、ｐＨ值等参数，对压裂液流变性，特别是加人各种添加剂后的性能以及携砂能力进行定量分析，常用的仪器为范氏系列粘度计，并在模拟剪切和地层温度条件下模拟整个施工过程。对于延缓硼交联压裂液和延缓释放破胶剂体系，矿场实时监测更为重要。 （３）实时压力分析：根据测定的施工参数和压裂液参数用三维压裂模拟器预测井口或井底压力，并与实际值进行拟合，预测施工压力变化（泵注和闭合期间）和裂缝几何形状。主要用途如下： ①识别井筒附近的摩阻影响（射孔和井筒附近裂缝的弯曲），并能定性判断其主要影响因素，判断井筒附近脱砂的可能性； ②评价压裂设计可信程度：如果施工压力与矿场实时预测压力相吻合，则设计的裂缝几何形状是可信的； ③预测砂堵的可能性； ④确定产生的水力裂缝几何形状Ｉ ⑤提供施工过程的图像和动画信息。 矿场实时分析随着便携式计算机的发展，在矿场上得到了广泛应用，除ＧＲＩ外，其它石油公司也都相继研制和发展了这套系统。在实际应用中．经常与小型压裂测试分析结合应用。 ９ＦＡＳＴＦｒａｃ压裂管柱 贝克石油工具公司新近开发出一种连续油管压裂系统一ＦＡ刚下ｒａｃ压裂管柱，用于对先前未处理到的层位进行选择性的增产措施，从而获得比常规压裂更高效、更经济的压裂效果。应用该技术能一趟管柱实现多层隔离与措施。从而降低了修井作业成本，节省了完并时间。由于该连续油管传送系统能保证高比重压井液不接触生产层，使完井和增产措施均不造成油井伤害，从而快速实现生产优化。ＦＡｓＴＦｒａｃ工具与Ａｕｔｏ—Ｊ系统组成一个整体，Ａｕｔｏ—Ｊ系统的作用是保证连续油管将压裂管柱送入或从井筒中起出。措施时，上部封隔元件和下部封隔元件能隔离一个或多个生产层。一旦第一次措施完毕，系统就复位并重新设置，下入另一个生产层。无论是ＦＡ跚下ｒａｃ封隔器和桥塞系统，还是固定跨式双封隔器系统均能对过去遗漏的小型袋状油气藏实施经济高效的增产措施。 １０新型ＣＫＦＲＡＱ压裂充填系统 贝克石油工具公司新近研制成功新型ＣＫＦＲＡＱ系统，该系统由多个高性能井下工具组件组成，尤其适用于极高流速和高砂比条件下。在应用软件的辅助下，ＣＫＦＲＡＱ系统可以对压裂充填作业（用陶瓷支撑剂）中的泵的排量和容量进行优化，同时还可以将卡泵和套管腐蚀风险降至最低。经过大量模拟和小规模室内实验，该工具被应用于现场。人们还通过小规模室内试验，对工具转向孔的几何形状进行了评估，目的是找出哪种几何形状的转向孔遭遇的腐蚀最轻。此外，还进行了样机试验，以确保尽可能地延长套管的使用寿命。 贝克石油工具公司称，从毁坏性对比试验中可以看出，ＣＫＦＲＡＱ系统的各种性能都胜过其它竞争产品。 今后的发展方向： （１）随着水力压裂施工的要求越来越高，压裂液和支撑剂的性能也需越来越高，因此必须加强高性能压裂液和支撑剂的研究与开发。 （２）开展有效的裂缝检测技术研究。目前压裂后裂缝的检测技术仍然是水力压裂技术的一个薄弱环节，国内外采用的检测方法虽然取得了一定的成效，但还有很大的局限性，还需要进一步的研究。 （３）在中高渗透地层中应用端部脱砂压裂技术，扩大水力压裂技术的应用范围。 （４）发展矿场实时监测和分析技术，提高施工的成功率和有效率。 ［参考文献］ ［１］Ｆ．ＧＵＥＫｕｒｕ等著．冯敬编译，一种适用于低渗透浅层油藏的压裂方法［Ｊ］．特种油气藏，２００４（６）．［２］吴信荣，彭裕生编，压裂液、破胶剂技术及其应用［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００３，９． ［３］马新仿，张士诚．水力压裂技术的发展现状［Ｊ］．河南石油，２００２（１）． ［４］ＰａｕｌＷＫｔｅ，ＪｏｈｎＤ．Ｈａｒｋｒｉｄｅｒ，ＦｒａｃｔｕｒｅＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎＯｐｔｉ删功ｔｉｏｎｉｎａＭａｔｕｒｅＷａｔｅｒｆｌｏｏｄＲｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，《ＪＰｌｒ》，Ｊａｎｕａｒｙ，２００３． ［５］ｓｈｙａｐｏｂｅｒｓｋｙＪ，ｃｈｕｄｎｏｖｓｋｙ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌ—ｏｐｍｅｎｔｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓ诵ｔｈｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｎｇｉｎｅｅｒ—ｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＳＰＥ２８０７４。１９９４．（下转第６７页） 万方数据
第41卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.41，No. 1 2012年1月 Liaoning Chemical Industry January，2012 收稿日期： 2011-09-19 国内大型压裂技术的应用与发展 张光生1，2，王维波1，杨冬玉1，廖 晶2，张红丽3，王雷波4，王华军1 （1. 西安石油大学石油工程学院， 陕西 西安 710065； 2. 河南油田勘探开发研究院地质实验室， 河南 南阳 473132； 3. 中国石油川庆钻探长庆钻井公司第二工程项目部， 甘肃 庆阳 745100； 4. 北京恩瑞达科技有限公司压裂套管堵漏项目部， 北京 100192） 摘 要：大型压裂在我国的应用与发展已有十余年时间，但大型压裂目前尚无明确的界定标准。国内近年来形成了低渗透薄互层油藏大型压裂、大型酸化压裂改造、大型加砂压裂、低伤害大型压裂等一系列成熟的大型压裂技术。大型压裂具有地质条件复杂多样、机组功率大、施工规模大、增产效果显著等特点，在今后很长时期内将继续担当低渗透油气层勘探试油，新井投产和油层改造的重任。 关 键 词：大型压裂；低渗；薄互层油藏；裂缝；酸化压裂 中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2012）01-0046-05 1 中小规模压裂向大型压裂的变化 水力压裂凭借由地面向井内泵注液体的能量，使油层破裂，继而填以支撑剂，形成并保持裂缝，从而改善油气层导流能力，以达到油水井增产增注的目的。水力压裂技术是人们在认识地层、开发油气资源的长期实践中逐步总结出来的成果。 1947年7月世界第一口压裂井在美国堪萨斯州Hugoton 气田Kelpper 1井成功压裂[1] ，至今已有上百万井次的压裂作业。1954年中国开始应用水力压裂，20世纪70年代逐步对油层水力压裂基本原理、压裂工艺、压裂液、支撑剂、压裂工具、压裂设备、压裂施工中的事故预防和处理等问题进行研究和实践。五十多年来，水力压裂技术已由简单的、低液量、低排量压裂增产方法发展成为一项标准的开采工艺技术。最初的压裂作业，液量一般只有几立方米，而现代大型压裂作业液量已达几百立方米，支撑剂达上百吨。 大型压裂（Massive Hydraulic Fracturing，MHF）是相对于中小规模的压裂而言，虽然目前没有文献或者资料对大型压裂做出明确界定，但公开出版的文献中普遍将压裂液用量400 m 3 以上、加砂量50 m 3 以上、最高施工泵压60 MPa 以上，同时动用了数台较大功率机组且有较大排量和较长作业时间的压裂作业称为大型压裂。20世纪90年代国内开始实施大型压裂施工,迄今已完全具备大型、超大型压裂的技术能力。如果能制定明确的大型压裂标准，无疑将有利于行业技术实力的量化比较和品牌形象的树立。 2 国内大型压裂技术应用现状 2.1 应用现状 为研究致密气藏而发展起来的的水力压裂技术，其作业规模从小型发展到大型甚至超大型已成为压裂技术发展的一个重要方面。国内近年来将其广泛应用于油气藏增产改造，并取得良好增产效果。胜利、新疆、四川等油气田，屡屡以压裂液用量、加砂量、最高施工泵压等关键参数，不断刷新和创造国内大型压裂规模纪录。表1汇总了近年来国内部分大型压裂井况与施工参数。 大型压裂不仅应用于低渗透薄互层砂岩油藏、低孔-特低渗薄互层油藏、低渗砂砾岩油藏、潜山裂缝性变质岩油藏、火山岩油藏、致密页岩气藏、低压气藏、低渗透砂岩气藏等，而且也用于碳酸盐岩油气藏酸压改造，以及煤层气压裂[2,3] 。 2.2 主要技术的研究与开发 （1）低渗透薄互层油藏大型压裂技术 ① 二维流动的拟三维裂缝扩展模拟技术[4] 大型压裂技术的出现使人们认识到裂缝内过高的压力容易克服遮挡层岩石应力，使水力压裂的裂缝沿长、宽、高三个方向同时延伸。低渗透薄互层砂岩油藏隔层薄、强度低，裂缝的长高比往往小于4，以前只考虑流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型就不够真实。根据低渗薄互层油藏大型压裂的特点，在适当假设的基础上，应用线弹性断裂理论，建立流体沿着裂缝高度和长度方向流动的拟三维裂缝扩展
2012年4月8日星期日 1、黑油模型：指油质较重性质的油藏类型。黑油模型是最完善、最成熟，也是应用最为广 泛的模型。是油藏数值模拟的基础，其它模型大都是黑油模型的扩展。 （1）黑油模型的基本假设：（1）油藏中的渗流是等温渗流。（2）油藏中最多只有油、气、水三相，每一相均遵守达西定律。（3）油藏烃类只含有油、气两个组分。在油藏状态下，油气两组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相内，气组分则可以以自由气的方式存在于气相中，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层内油相为油组分和气组分的某种组合。在常规油田中，一般不考虑油组分向气组分挥发的现象。（4）油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时达到相平衡状态。（5）油水之间不互溶；天然气也假定不溶于水。 （2）物性：页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低，典型的气页岩的基质渗透率处于微达西~纳达西范围，因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况 （3）矿物组成：粘土矿物和碳酸盐含量低、粉砂质或硅质（石英）含量较高比较有利。（4）裂缝：裂缝发育适中。 2012-4-9 4、压裂工艺成果 压裂工艺推陈出新，分段压裂、裂缝性气藏压裂、火山岩压裂、降滤压裂、重复压裂、转向压裂、控缝高压裂等压裂技术得到了成功应用，特别是水平井分段压裂技术的推广应用，在保障油气田增储上产方面发挥了巨大作用。 较好指标：
水平井压裂分段数：9段 深层气压裂最大支撑剂量： 908.5t （角64－2H井） 最大注入井筒液量： 4261.1m3 最大酸压规模：1603 m3 ?水力喷射分层加砂压裂在四川、长庆地区施工20余井次，平均单井次缩短施工周期20天以上；气井应用不动管柱分层压裂技术307井次，施工成功率99%；平均单井缩短试气周期20天以上；连续混配压裂施工405井次，累计配液88898 m3，累计缩短施工周期425天。 ?裸眼封隔器分段压裂取得突破性进展。全年在苏里格等地区现场应用22井次，并取得良好效果。长城钻探在苏里格气田采用裸眼封隔器进行压裂投产后产量是临近直井的5倍以上。 ?川庆钻探与美国EOG公司合作，在角64－2H井应用水平井泵送电缆桥塞压裂技术，成功完成水平井9段分层加砂压裂施工，注入液体4261.1m3，支撑剂908.5t，刷新此项工艺技术作业时间最短、段数最多（9段）、注入砂量最大、注入液量最多、累计作业时间最长等5项亚洲记录， ?2010年，国产水平井裸眼封隔器及配套工具的成功研发和推广应用，打破了外国公司的垄断，取得了很好的增产效果，产量是临近直井的3倍以上。 ?2010年，川庆钻探在合川 2口井成功进行了连续油管喷砂射孔环空6－7级分段压裂现场施工；西南油气田的威201页岩气井也已进行了2次的页岩气压裂改造施工，为非常规气藏有效开发探索出了新的途径。 5、机械分段压裂技术 机械分段压裂技术包括裸眼封隔器分段压裂技术、动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、不动管柱套管内多封隔器卡封分段压裂技术、封隔器＋桥塞分段压裂技术等。 1、裸眼封隔器分段压裂 ◆裸眼封隔器分段压裂是苏里格水平井储层改造的主要方式：到目前苏里格共完成裸眼分段压裂36井（167段），占整个水平井改造总井数的81.8%。 ◆应用规模逐年扩大： 09年8井次、10年1~7月28井次。 ◆技术水平逐步提高：分段数从3段到10段（工具已下井，近期压裂施工），最长水平段1512m，最大下入深度5235m。 套管鞋：3698.81
中国石油压裂酸化业务的发展综述 近些年，中国石油压裂酸化发展声势夺人，水平井裸眼分段压裂酸化工具等一批技术利器先后登场。从技术工艺来说，历经直井分层压裂、水平井分段压裂和井组整体压裂，由单纯追求裂缝长度发展到最大限度寻求被压开储层体积。 今年，一吨瓜尔胶一度高达每吨2.1万美元，两年前这一价格还仅为1950美元。作为传统压裂液，瓜尔胶身价倍增的推手正是全球如火如荼的压裂酸化业务。且不说压裂酸化在北美页岩气开发中大显身手，仅从中国石油压裂技术的发展就可窥见一斑。 时势造英雄 压裂酸化是一种旨在改善石油在地下流动环境，提高油井产量的储层改造工艺技术，虽应用年头不短，但整体发展速度相对较慢，不仅是工程技术产业链上的一块短板，而且在井下作业业务的庞大队伍中也势单力薄。 然而近些年，中国石油压裂酸化发展声势夺人，水平井裸眼分段压裂酸化工具等一批技术利器先后登场。昔日低调的角色为何成为今日的新秀？ 时势造英雄。随着油气资源劣质化加剧，低渗透油气储量成为新增储量和上产主体，越来越多油气井需要储层改造。压裂酸化技术发展，不仅关系到稳定并提高单井产量“牛鼻子”工程的实施，而且影响着油气藏开发动用程度。 据统计，“十二五”期间，中国石油目标市场压裂酸化工作量需求约13.9万井次，年平均2.8万井次，2015年将比2010年增长30.5%，压裂层（段）数及加砂量将增长40%以上。 压裂酸化在建设“西部大庆”大舞台上充分证明了这一点。从“井井有油、口口不流”的“三低”油气藏，到如今“西部大庆”呼之欲出，以压裂为核心的井下技术作业，在长庆油田增储上产中起的作用不言而喻。40多年来，“吃压裂饭，过压裂年，唱压裂歌”的顺口溜无人不晓。 如今，要唱“压裂歌”的何止长庆油田一家。大庆油田薄互层水平井压裂和老井改造，川渝地区和塔里木地区的深井、高温高压储层改造及页岩气等非常规油气资源开发，都在热情地呼唤压裂酸化技术进步与更大规模应用。 在2012年勘探开发年会上，集团公司总经理周吉平把物探、钻完井及储层改造并列为三大核心工程技术。集团公司副总经理廖永远要求油田和工程技术企事业单位要“干优压裂活，吃好储改饭”。 整合出尖兵
水力压裂 水力压裂水力压裂水力压裂在油田开发中，人们发现，在对油层进行高压注水时，油层的吸水量开始随注水压力的上升而按一定比例增加。开始当压力值突破某一限度时，就会出现吸水量成几倍或几十倍的增加，远远超出了原来的比例，而且当突破某一限度后即使压力降低一些，其吸水量仍然很大。实践中的这一偶然发现，给人们以认识油的新启示：既然油层通过高压作用能提高注入量，那么通过高压作用能否提高油层的产量呢？经过多次证明：油层通过高压作用后，不但可以提高产量，而且能较大幅度的提高产量。最早进行压裂工作的是1947年在美国的湖果顿气田克列帕1号井进行的，苏联是1954年开始的，而我国是1952年在延长油矿开始的。40年代末水力压裂常作为一口井的增产措施来对待，但发展至今在油气田开发中的意义，已远远超过了一口井的增产增注作用。在一定条件下能起到改善采油或注水剖面，提高注水效果，加快油田开发速度和经济效果的作用。近些年来，国外在开发极低渗透率（以微达西计）的气田中，水力压裂起到了关键性的作用。本来没有开采价值的气田，经大型压裂后成为有相当储量及开发规模很大的气田。从这个意义上讲，水力压裂在油气资源的勘探上起者巨大的作用。由于上述原因，水力压裂无论在理论上、设备上、工艺上，在短短的几十年来发展的很快。现今的压裂设备能力，一次施工可用液量3000~4000米3，加砂300米3，可压开6000米的井深，裂缝长达1000米。从实践中，我们认识到压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要措施。其优点是：施工简单、成本较低、增产（注）显著。适用于岩性微密、低渗透地层。§§§§4.1 压裂的增产原理压裂的增产原理压裂的增产原理压裂的增产原理一一一一. 压裂的过程压裂的过程压裂的过程压裂的过程压裂是靠水（液体）传导压力的，故也叫水力压裂。其过程是：在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液体以大于油层吸收能力的排量向井内注入，使井筒内的压力逐渐提高。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或垂直裂缝。当继续注入液体时，裂缝也会向油层深处延伸与扩展，直到液体注入速度等于油层渗透速度时，裂缝才会停止延伸与扩展。如果地面停止注入夜体，油层由于外来压力消失，又会使裂缝闭合，为了防止停泵后裂缝闭合，在挤入的液体中加入支撑剂（如石英砂、核桃壳等），使油层中形成导流能力很强的添砂裂缝。 导流能力导流能力导流能力导流能力=添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率添砂裂缝渗透率Kf××××裂缝宽度裂缝宽度裂缝宽度裂缝宽度W 二二二二. 增产
绕丝筛管砾石充填防砂 砾石充填（gravel pack）防砂是应用最早，也是应用最广泛的机械防砂方法。常用的砾石充填方式有两种：一是用于裸眼完井的裸眼砾石充填；二是用于射孔完井的套管内砾石充填。裸眼砾石充填的渗滤面积大，砾石层厚，防砂效果好，有效期长，对油层产能影响小。常用于油井先期防砂，工艺较复杂，且对油层结构要求具有一定强度，对油层条件要求高(如厚度大、无气、水夹层的单一油层)。其它情况则采用套管射孔完井后，再进行套管内砾石充填。 砾石充填防砂的施工设计应符合三条基本原则：一是注重防砂效果，正确选用防砂方法，合理设计工艺参数和工艺步骤，以达到阻止油层出砂的目的；二是采用先进的工艺技术，最大限度地减少其对油井产能的影响；三是注重综合经济效益，提高设计质量和施工成功率，降低成本。防砂设计要形成一套完整的程序，有利于方案的系统化和规范化，从而提高施工设计的质量。一般程序为：充填方式选择－>地层预处理设计－>砾石设计－>防砂管柱设计－>携砂液设计－>施工工 艺设计。 1) 充填方式选择 根据防砂油层、油井的特点和设计原则，结合完井类型选择合适的砾石充填方式。2）地层预处理设计 根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况，确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施，同时考虑防乳化、防止新生沉淀等问题。这一步对于提高施工成功率、保证油井产能有着重要的意义。 3）砾石设计 砾石设计主要包括确定砾石尺寸、砾石质量控制和砾石用量。 （l）砾石尺寸选择 通过筛析实验取得防砂井油层砂样粒度中值d50后，根据计算公式求得所需用的砾石尺寸，即砾石的粒度中值D50。目前普遍采用Saucier公式 D50＝(5～6) d50 该公式是在大量实验基础上得到的，实验测得的砾／砂粒径比与渗透率的关系曲线如图8－6所示。图8－7为砾石挡砂机理示意图，图中(a)表示D50／d50＜6时，砾石与油层砂界面清楚，砾石挡住了油层砂，油气井无砂生产；图中(b)表示6 ＜D50／d50＜14时，油层砂部分侵入砾石充填层，造成砾／砂互混，砾石区渗透率下降，尽管油气井不出砂，但产量下降；图中(c)表示D50／d50＞14时，油层砂可以自由通过砾石充填层，防砂无效。 （2）砾石质量 为满足防砂工艺要求，对砾石的质量要求主要有：砂砾粒度均匀；圆度、球度好；在标准的土酸中的溶解度小于1%；砾石试样在水中搅拌后其浊度不大于50度；显微镜观察没有发现两个或两个以上颗粒结晶块；满足抗破碎试验要求。（3）充填砾石用量 砾石充填防砂所用的砾石数量要根据充填部位的体积来确定。为了保证施工质量，设计用量时要考虑足够的附加量以提高其防砂效果。 4）防砂管柱设计 防砂施工管柱通常包括充填工具、生产筛管、信号筛管、光管、扶正器等。（1）绕丝筛管
山西省阳城CMM项目LSWJ-3井压裂作业施工设计 中国联盛投资集团有限公司二○一一年六月
山西省阳城CMM项目 LSWJ-3井压裂作业施工设计 编写人: 审核人: 甲方审核: 甲方审批: 项目单位: 中国联盛投资集团有限公司 设计单位: 汇金石油技术服务有限责任公司 二〇一一年六月二十日
目录 一、基本数据 (1) 二、施工目的及依据 (2) 三、压裂层段 (2) 四、施工参数 (2) 五、压裂液配方及各种原料、添加剂用量 (3) 六、压裂施工泵注程序 (3) 七、施工准备 (5) 八、施工步骤 (6) 九、质量保证要求 (10) 十、 HSE要求................................. 错误!未定义书签。十一、完井资料的整理与提交 .. (12) 十二、压裂管柱示意图 (14) 十三、完井管柱结构示意图 (15) 附件 (16)
一、基本数据
二、施工目的及依据 ( 1) 经过压裂改造煤层, 增强煤层近井地带的渗透能力, 有效地将煤层天然裂隙系统与 井孔连通起来。 （2）解除井眼附近因钻井、固井可能造成的储层污染, 增加产气能力, 为减少施工泵压 的摩阻采用光套管泵入的方式。 ( 3) 经过压裂后排采, 进一步认识煤层气储层特征。 （3）本设计依据中国石油行业标准《SY/T5836中深井压裂设计施工作法》及《煤层气 压裂技术规范》。 三、压裂层段 四、施工参数
五、压裂液配方及各种原料、添加剂用量 ( 1) 压裂液配方 清水: 清水 ( 2) 原料、添加剂用量 3＃煤层: 设计清水量: 460.60m3 配置清水: 500m3 15＃煤层: 设计清水量: 188.50m3 配置清水: 200m3配液说明: ①配液水质PH为6.5-7.5, 机械杂质小于0.2%。 ②技术要求: 配液用水需精细过滤。 六、压裂施工泵注程序 下层( 15#煤层) 泵注程序