压裂
压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。由于被支撑剂充填的高导流能力裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅度提高油、气井产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。
第一节压裂设备及管柱
一、地面设备
1、压裂井口
压裂井口一般可分为两类：
①用采油树压裂，采油树型号可分为250、350、600、700、1050型，250型工作
压力25MPa，主要用于浅井，其它型号分别用于中深井、深井和超深井，如果单
位以大气压计算，工作压力基本与型号命名相同。
②采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口，完成压裂施工，
大弯管、投球器及井口球阀工作压力70MPa或100MPa。
2、压裂管汇
目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不相同。常用的有压裂管汇车和专用的地面管汇。专用的地面管汇有8个连接头，压裂车可任选一个连接。高压管线外径Ф76mm，内径Ф60mm，最高压力可达100MPa。
3、投球器
投球器有两种，一种是前面井口装置中用于分层压裂管柱中投钢球的投球器，另一种是选压或多裂缝压裂封堵炮眼用投球器。美国进口投球器，最大工作压力100MPa，一次装Ф22mm的堵球200个，电动旋转投球每分钟12圈，每圈投4个球。
二、压裂车组
压裂设备主要包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车等。
1、压裂泵车
压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是产生高压，大排量的向地层注入压裂液，压开地层，并将支撑剂注入裂缝。它是压裂施工中的关键设备，主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵等四部分组成。压裂泵是压裂车的主机。对压裂车技术性能要求大部分是对压裂泵提出的。目前各油田压裂车组在产地、品牌和型号上有很多不同种类。几种常见的压裂车性能参数见表1，S—2000型泵压力排量表见表2。
能否只介绍江汉在用的性能参数
表1 压裂车性能参数
表2 S—2000型泵压力排量表
2、混砂车
混砂车的作用是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起来，并将混好的携砂液供给压裂车，压入井内。目前混砂车有双筒机械混砂车、风吸式混砂车和仿美新型混砂车。混砂车主要由供液、输砂、传动三个系统组成。目前常用的几种混砂车性能参数见表3。
表3 常见混砂车性能参数表
3、其它设备
除了压裂车、混砂车主要设备外，还有仪表车、液罐车、运砂车等。仪表车是用于施工时，记录压裂过程各种参数，控制其它压裂设备的中枢系统，又称作压裂指挥车。
三、压裂管柱
压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成。目前井下管柱可分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱。
1、压裂油管
压裂应使用专用油管。抗压强度应满足设计要求。浅井、低压可用J55钢级，内径Ф62mm 油管（外径φ73mm）；中深井和深井使用N80或P105的内径Ф62mm外加厚、平式油管或Ф76mm油管，最高限压分别是70Mpa和90Mpa。
2、封隔器
目前压裂用封隔器种类较多，浅井使用扩张式或压缩式50℃低温胶筒封隔器。深井使用扩张式、压缩式或机械式90℃以上胶筒封隔器。深井大通径CS-1封隔器，工作压力105Mpa，工作温度可达177℃。
3、喷砂器
喷砂器主要作用一是节流，形成压裂管柱内外压差，保证封隔器密封；二是通往地层的通道口，使压裂液进入油层，三是避免压裂砂直接冲击套管内壁造成伤害。
4、压裂管柱
压裂管柱一般分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱。
1）笼统压裂管柱
笼统压裂管柱结构为：油管+水力锚+封隔器+喷嘴。
2）分层压裂管柱
分层压裂管柱包括：
①双封卡单层：Ф73mm或Ф88.9mm外加厚油管+水力锚+封隔器+喷砂器+封隔器+死堵。
压裂之后可以用上提的方法压裂其它卡距相同层段。
②三封卡双层：Ф73mm或Ф88.9mm油管+水力锚+封隔器+喷砂器（带套）+封隔器+喷砂器（无套）+封隔器+死堵。可以不动管柱压裂二层。
③四封卡三层：Ф73mm或Ф88.9mm油管+封隔器+喷砂器（甲套）+封隔器+喷砂器（乙套）+封隔器+喷砂器（丙无套）+封隔器+死堵。可以不动管柱压裂三层。
在压裂管柱的丈量和组配过程中要考虑到油管由于温度效应、活塞效应、膨胀效应、弯曲效应引起的油管长度变化。
第二节压裂液
压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂，它的性能对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝是密切相关的。因此，了解压裂液的特点和性能是十分必要的。
一、压裂液的作用
压裂液的主要作用，是将地面设备的能量传递到油层岩石上，将油层岩石劈开形成裂缝，把支撑剂输送到裂缝中。压裂液在施工中按不同阶段的作用可分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、前置液
前置液的作用是压开地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液的进入。在温度较高的地层里，它还可以起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中加入一定量的细砂，以堵塞地层中的微隙，减小液体的滤失。前置液液性一般是交联压裂液。
2、携砂液
携砂液即含有支撑剂的砂浆。其作用是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。和前置液一样也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，必须使用交联压裂液。
3、顶替液
顶替液的作用是将井筒中全部携砂液替入裂缝中，防止井筒沉砂。顶替液液性一般是活性水。
二、压裂液的性能
为了压裂施工的顺利实施，要求压裂液具有以下性能：
1、滤失性
滤失性主要取决于它的粘度与造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善造壁性，大大减少滤失量。
2、携砂性
指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速。粘度高携砂能力强。
3、降阻性
指压裂液在管道流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率也越高。摩阻过高会导致井口施工压力过高，从而降低排量，影响压裂施工。
4、稳定性
压裂液应具备热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的降低。还应有抗剪切稳定性，不会因流速的增加而大幅度降解。
5、配伍性
压裂液进入油层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗流的物理—化学反应，例如不会引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层。
6、低残渣
要尽量降低压裂液中水不溶物（残渣）的数量，以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率。
7、易返排
施工结束后大部分注入液体应能返排出井外，以减少压裂液对油层的伤害。
由此可知，一种较好的压裂液应具备滤失小、携砂能力强、摩阻低、稳定性好、配伍性好、低残渣、易返排等性能。随着石油工业的发展，压裂施工的规模越来越大，压裂液用量越来越大，因而压裂液还应具备货源广、成本低，配制简单等特点，以满足大型压裂和新井压裂施工。
第三节支撑剂
支撑剂是水力压裂时地层压开裂缝后，用来支撑裂缝阻止裂缝重新闭合的一种固体颗粒。它的作用是在裂缝中铺置排列后形成支撑裂缝，从而在储集层中形成远远高于储集层渗透率的支撑裂缝带。使流体在支撑裂缝中有较高的流通性，减少流体的流动阻力，达到增产、增注的目的。
为了适应各种不同地层以及不同井深压裂的需要，人们开发了许多种类的支撑剂，大致可分为天然和人造两大类。支撑剂性能主要是物理性能和导流能力。
目前常用的支撑剂有天然石英砂和人造支撑剂陶粒。
1、石英砂
石英砂多产于沙漠、河滩或沿海地带。如美国渥太华砂、约旦砂和国内兰州砂、承德砂、内蒙砂等。
天然石英砂的主要化学成分是氧化硅，同时伴有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钾、氧化钠及氧化钙与氧化镁。
天然石英砂的矿物组分以石英为主。石英含量（质量百分比）是衡量石英砂质量的重要指标，我国压裂用石英砂中的石英含量一般在80%左右，且伴有少量长石、燧石及其他喷出岩、变质岩等岩屑。就石英砂的微观结构而言，石英可分为单晶石英与复晶石英两种晶体结构。在天然石英砂的石英含量中，单晶石英颗粒所占的质量百分比愈大，则该种石英砂的抗压强度愈高。
一般石英砂的视密度约为2.65 g/cm3左右，体积密度约为1.70 g/cm3。承压20MPa～34MPa。
2、陶粒
人造陶粒是一种主要由铝矾土（氧化铝）烧结或喷吹而成的，它具有较高的抗压强度，一般划分中等强度和高强度两种陶粒支撑剂。
中等强度陶粒支撑剂材料是由铝矾土或铝质陶土制造的，视密度为2.7-3.3g/cm3。其组分为氧化铝或铝质，其质量分数为46%-77%，硅质含量占12%-55%，还有不到10%的其他氧化物。最终晶相分析表明，低铝材料的组成大部分为莫来石，以及少量的方石英，颜色大多呈灰色。承压55MPa～80MPa 。
高强度陶粒支撑剂由铝矾土或氧化锆等材料制成，视密度约为3.4 g/cm3或更高。其化学组分为：氧化铝占85%-90%，氧化硅占3%-6%，氧化铁占4%-7%，硅酸氧化锆、氧化钛占3%-4%，高含量的铝硅物料使这种支撑剂比中强支撑剂具有更大的密度，物料经热处理后，主要晶相是刚玉，但也存在少量的莫来石晶相或玻璃晶相，颜色呈黑色。承压100MPa。
3、树脂砂
树脂砂是将树脂薄膜包裹到石英砂的表面上，经热固处理制成。它的视密度为 2.55 g/cm3左右，略低于石英砂。在低应力下，树脂砂的性能与石英砂相近，但在高应力下，树脂砂的性能则远远优于石英砂。中等强度低密度或高密度的支撑剂能耐受55～69MPa的闭合压力，它适应了低强度天然砂与高强度铝土支撑剂之间的强度要求，再加上它的比重比较低，便于携砂与铺砂，因此被称为第二代的人造支撑剂。由于它具有一定的强度与价格便宜的优点，代替了烧结铝土支撑剂50％的用量。包层砂可分为两种，固化与预固化砂。固化砂在地层温度下固结，这对防止压后吐砂及防止地层吐砂有一定的效果。预固化砂在地面上已形成完好的树脂薄膜包裹的砂子，象一般加砂一样，随携砂液体进入裂缝。这种包层砂子的优点是：
（1）树脂薄膜包裹起来的砂子，增加了砂粒间的接触面积，从而提高了抵抗闭合压力的能力。
（2）树脂薄膜可将压碎了的砂粒小块、粉砂包裹起来，减少了微粒的运移与堵塞孔道的机会，从而改善了导流能力。
（3）树脂包层砂总的体积密度比上述中强度与高强度人造支撑剂要低许多，因此便于悬浮，降低了对携砂液的要求。
第四节压裂过程中油层保护
压裂是油水井增产、增注的重要技术手段之一。措施不当也会给油层带来伤害。压裂对油层的伤害主要是压裂液与储集层岩石及地层流体相互作用的综合结果。伤害机理不仅涉及到储集层本身的类型和特性，而且贯穿于整个作业过程中。因此，降低压裂液的伤害，既应加强室内研究，也应该充分注重在施工过程中可能产生的伤害。
一、地层伤害的因素
l、在压裂施工过程中，向地层中注入压裂液，压裂液滤液沿裂缝渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大，毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体阻力增加，可能出现严重和持久的水锁现象。
2、压裂液残渣及压裂液在裂缝壁面上形成难以降解的滤饼对地层的伤害，残渣来源是基液和成胶物质中的不溶物。细小的残渣随压裂液进入地层，堵塞地层孔喉，对储层造成伤害，影响油气渗流，此外，还会滞留在支撑裂缝中损害裂缝导流能力。压裂液残渣在多方面造成伤害，严重降低增产效果。
大量的破胶剂经由滤饼与滤液一起滤失到油层中去，大大减少了它对滤饼的破胶水化作用，从而增加了滤饼在缝壁面上的存留时间，影响了油气从油层顺利的进入裂缝；由于在闭合后，填砂裂缝中的残渣浓度大大超过地面注入时的浓度，因而大大降低了填砂裂缝的导流能力；在排液强度超过需要的情况下，压裂液残渣及缝中各种原因形成的微粒的移动，一旦堵在缝中某些部位，则裂缝导流能力进一步被损害。
3、压裂过程中引起地层中粘土矿物的膨胀和颗粒运移。粘土矿物与水基压裂液接触，产生膨胀使流动孔隙减小。松散粘附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触时分散、剥落，随压裂液滤入地层，形成桥堵，造成伤害。
压裂设计时，在粘土稳定剂的选择上应慎重使用聚合物粘土稳定剂，该稳定剂是阳离子型的高分子聚合物，因其吸附牢固耐冲刷而对于注水井是良好的长效粘土稳定剂。但对于压裂井，不存在类似注水的长期冲刷，特别是压裂井往往渗透率低且很容易被阳离子聚合物堵塞。
4、压裂液与原油乳化造成的地层伤害。水基压裂液与原油可形成较为稳定的乳化液，乳化液通过毛管、喉道时存在贾敏效应，造成液堵。
5、压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害。压裂液进入地层后，使其温度降低，使原油中的蜡及沥青等析出，造成地层伤害。
6、压裂液与地层流体的配伍性不好，产生化学反应生成沉淀，以及添加剂使用不当造成岩石润湿性改变等新伤害。
压裂液中选用的表面活性剂的离子电荷可能会影响到地层的润湿性。几乎所有的地层都是天然亲水的，这有利于油穿过岩石运移。而特定地层固有的离子特性，是阳离子表面活性剂使砂岩亲油，阴离子表面活性剂会使砂岩亲水。两性表面活性剂是有机分子，其离子电荷取决于液体的PH值。非离子表面活性剂的选用是较为保险的。
在使用固体颗粒降滤失剂时，一个值得注意的问题是应尽可能减少降滤失剂对储集层的伤害。如果是惰性材料，在降滤失的同时也会堵塞油气通道。因此应选择具有可降解性能的颗粒降滤失剂，如淀粉及其改性产品。
7、支撑剂选择不当造成伤害。支撑剂杂质含量过高，杂质随压裂液进入地层堵塞孔道，支撑剂粒径分布过大，造成小颗粒支撑剂运移堵塞裂缝。此外，支撑剂强度不够，在裂缝闭合压力作用下，大量支撑剂被压碎，形成许多微粒，影响裂缝导流能力。
8、措施不当导致地层伤害。例如：使用常规泥浆对聚合物驱井进行压井，产出液中聚合物遇普通压井液后，聚合物分子中的—CONH2能与压井液中的膨润土表面的氧形成氢键，发生多点吸附，形成絮凝团粒，能够堵塞油层孔隙，使裂缝导流能力大幅降低。堵塞严重时不但达不到增油目的，反而能使油井减产；压裂前使用不加防膨剂的清水对水敏地层井进行洗井，可导致不可逆转的伤害；对酸敏地层井采取常规酸化预处理，可能导致伤害。
9、施工质量问题导致伤害。射孔、压裂前井筒内钻井泥浆替喷不干净，施工时进入地
层造成伤害；配液用清水不合格、破胶剂加入量不够或不均匀都能对地层造成严重伤害。
二、压裂过程中储层保护措施
1、选择合适的压裂液降低储层伤害
压裂液冻胶降解后，溶液中的残渣不能被完全带出地层，滞留在裂缝和空隙空间中，形成一道有机屏障，对裂缝导流能力和储层渗透率造成很大影响。因此，应首先对增调剂进行筛选，使用合理的浓度，采用适合的交联剂，并评价配方的破胶性能和残渣含量。目前，国内外使用的压裂液种类很多，总的看来，不同压裂液对导流能力的保持系数不同。表5是6种压裂液对裂缝导流能力的保持系数。
随着压裂液中粉剂浓度的增加，残渣含量有上升的趋势，因此，在满足施工的条件下，合理降低粉剂浓度也能降低残渣伤害。
表5各种压裂液对裂缝导流能力的保持系数
2、降低乳化伤害
压裂液破胶液及滤液进入地层后易与储层原油形成乳化液，乳化液为膨胀型流体，流速大，粘度大，流动阻力大，如不能及时破乳或破乳不彻底将形成局部死油区，堵塞油层，加入适当的破乳剂是防止乳化的有效手段。
3、降低水敏伤害
由于压裂液的注入，地层的温度、压力及离子环境都发生变化，从而引起粘土膨胀和颗粒运移，粘土颗粒在运移的过程中会在孔隙喉道上形成桥塞，或堵塞孔隙，严重地降低渗透率，造成地层伤害，降低了增产措施的效果。KCl是国内外较为常用的防膨剂，它通过提供充分的阳离子，防止阳离子交换来抑制粘土颗粒的分散。有机防膨剂以长分子链形式牢固地吸附在粘土表面，束缚它们并阻止微粒运移和膨胀，在地层保护方面起到较好的作用。
4、降低滤液导致的水锁伤害
在压裂施工过程中，向地层中注入压裂液，压裂液沿裂缝渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使流体阻力增加，压裂后返排困难。如果地层压力不能克服升高的毛细管力，则会出现严重和持久的水锁。采用助排剂可有效地降低压裂液返排阻力，尤其在低渗透地层压裂时，降低压裂液的表面张力、界面张力，是减小储层伤害，改善增产作业效果的重要一环。
5、压裂后合理控制扩散压力的时间，裂缝闭合之后立即进行排液，增加返排量，减少油层伤害。也可以采取强制闭合的方法，使用小喷嘴放喷，减少缝内压裂液向地层中滤失，使裂缝在压裂液不断排出的同时快速闭合，减少油层伤害。适用条件：①应在压裂液破胶之后进行②控制流量，防止大量吐砂。
6、加砂过程中要保持各种添加剂加入的连续性和稳定性，尤其是现场破胶剂的加入。否则会对油层造成极大的伤害和污染。
返排的方式及优缺点
第五节现场施工
压裂现场施工包括压前准备、压前作业、压裂施工和压后作业等。
一、压前准备
1、配置压裂设备及辅助设施
各种压裂设备性能良好，满足压裂施工设计要求，所用计量仪表齐全配套，在有效使用期内。高压管汇、压裂井口装置等有检验合格证，质量符合相关产品标准要求。
2、压裂用原材料
压裂液、支撑剂、预处理液及各种添加剂的技术性能和数量符合压裂设计要求。
3、组配压裂管柱
按压裂设计选择压裂施工管材和下井工具，计算卡点深度，组配好压裂管柱；压裂管柱最下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m，压裂管柱底端距井底砂面或人工井底的距离不能少于15m。
严禁用压裂管柱进行探、冲砂作业。
4、地面压裂流程
1）连接好地面压裂流程。地面压裂流程的连接顺序一般为：井口油管—井口阀门—井口投球器—井口120°三通（三通直的一端接丝堵）—120°弯管—油管短节—高压活动弯头—循环三通（一端接循环放空阀门、油管到废液容器）—油管—酸化三通（一端接阀门、油管到酸化车。不单层挤酸预处理时不接酸化三通）—油管—高压管汇—蜡球管汇（不投暂堵剂时不用接）—压裂车组。
2）连接地面压裂流程管线使用N80以上钢级的油管和N80以上钢级的油管短节，禁止使玻璃油管、涂料油管和软管线。
3）地面压裂流程管线承压达到设计要求，做到不刺不漏。
二、压前作业
1、探砂面、冲砂
为了了解井筒内的砂柱高度，防止下压裂管柱时插旗杆，压前应探砂面，若砂面距射孔井段底界小于15m则必须冲砂。
2、起原井管柱
3、压井替喷
1）压裂施工前严格控制压井作业，如确需压井作业，应按规定履行审批手续。
2）对新井射孔前、已压井作业的井及确定井内有污染物的井压裂前要进行替喷作业，替净井内的压井液及污染物。替喷所用清水量要求大于井筒容积的2.5倍以上，替喷时要一次完成，不得间断。
4、压裂层段预处理
按压裂施工设计要求准备预处理液并进行施工，如需排液，应准备回收废液的装置对排出的废液进行回收，不得污染环境。
5、下压裂管柱
下入压裂专用管柱，压裂管柱承压达到设计要求。
三、压裂施工
压裂施工一般包括以下工序：循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤和活动管柱。特殊情况下需要加入酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。
1、循环
逐台启动压裂车，用清水做循环液，循环地面压裂流程管线，循环路线从储液罐出来，入混砂池，经泵送进压裂车，再经压裂泵的作用从高压管汇进入回收罐。循环时单车泵的排量不低于1 m3/min，时间不少于30s。循环的目的是检查压裂车组设备性能，保证地面压裂流程管线畅通。
循环前一定关闭井口阀门，防止地面管线中的脏物进入压裂管柱污染油层或造成工程事故。
2、试压
缓慢平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面压裂流程管线进行承高压性能试验，试验压力为预测泵压的1.2-1.5倍，稳压5min，各承压部件不刺不漏，压力不降为合格。
3、试挤
打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按压裂施工设计规定的试挤排量，将压裂液试挤入油层，压力由低到高压至稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具情况，检查欲压裂层位的吸水能力，如实际试挤压力和排量能够稳定在压裂施工设计规定的试挤压力和排量范围内，证明欲压裂层位的吸水能力能够满足压裂施工要求。
4、压裂
试挤正常后，逐台启动压裂车，以高压大排量向井内持续挤入前置液，使压裂层位形成裂缝并向前延伸。判断裂缝是否形成主要根据压裂施工曲线。该曲线是压裂时试挤、压裂、加砂和替挤四个主要过程中的泵压、排量、混砂比随时间的变化曲线。油层破裂时的瞬时，破裂压力与该地层的深度的比值，反映油层破裂的难易程度，称为压裂破裂梯度。
当工作压力达到管柱最高承压不能压开欲压裂层位时，应停泵，打开循环放空阀门放空，进行原因分析，确定下步措施。
5、加砂
油层裂缝形成，泵压及排量稳定后便可加砂，按照压裂施工要求分段控制好混砂比，混砂比要逐渐增大，且加砂要均匀，加砂过程要保持压裂设备的性能始终处于良好的工作状态，不能中途停泵，要保持加砂的连续性，加砂压力要平稳，最高工作压力不超过管柱的最高承压，加砂排量按设计要求进行，保持稳定，不准随意升降。
6、替挤
完成加砂后，打开混砂车的替挤旁通流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂
缝中去，替挤液量严格执行施工设计，严禁超量替挤。
7、关井扩散压力
压裂施工完后，应关闭井口所有进出口阀门，等待压裂液的破胶、滤失及裂缝的闭合，防止支撑剂随高粘液体返出裂缝，造成裂缝口铺砂浓度过低，压力扩散时间不少于压裂液破胶时间。在使用快速破胶压裂液时，可以在压裂液破胶之后，使用小喷嘴防喷，促进裂缝闭合，提高返排，减少二次污染，提高导流能力。
8、活动管柱
活动管柱时，上提速度控制在0.5m/min以内，指重表显示的管柱悬重正常后方可转入下步工序。
四、压后作业
压后按设计要求探砂面、起出压裂管柱，完井达到投产要求。
五、施工中常见问题及处理办法
压裂施工过程中经常出现压不开、压窜、砂堵、砂卡、刺漏等事故。在压裂过程中可以利用井口泵注压力、套管压力、注入排量、砂液密度的变化以及压裂液排量的记录曲线，做出准确的判断，正确地指导下步施工。
1、压不开
主要表现为压力随注入量的增加急速上升，并且很快达到施工压力上限，应立即停车，放弃压裂。压不开的原因主要有以下几点：
1）井筒与地层连通性不好。如射孔质量有问题，射孔弹没有穿透套管或水泥环，孔眼被污染等。
2）压裂管柱堵塞、井下工具质量有问题或管柱深度下错。
3）地层致密或堵塞严重，吸液能力差。
2、压窜
压窜主要发生在油管泵注压裂施工过程中。在排量不变的情况下，泵压突然大幅下降，套压升高，说明裂缝延伸过程中有窜槽迹象发生。产生的主要原因有：
1）隔层较薄，强度不足以承担油层压裂时高压作用下与隔层产生的巨大压差，裂缝窜，劈开隔层。
2）固井质量差，水泥环胶结不好，压裂时窜。
3）封隔器胶筒质量差，压裂过程中破损，导致套压升高或油管上顶。
发生压窜时，应立即停砂，用液量为井筒容积的2.5倍循环洗井。并进行验窜，比较简单验窜方法有套压法和套溢法，另外还有井温法、示踪剂测量法等。应注意有时泵车抽空，也会导致压力下降，此时排量线波动幅度增大，应该注意加以区分。有时气井或含气量较大的油井压裂时也能造成窜槽假象，例如泵注压力不变时套管喷溢，说明是上部油层气串所至，并非隔层窜槽，可以正常施工。
3、砂堵
加砂过程中，压力大幅度上升说明有砂堵迹象，应立刻停砂或降低砂比，待压力平稳再逐渐提高砂比，若压力继续上升则可能发生端部脱砂或砂堵，应立即停泵放喷或关井视具体加砂情况和管柱结构而定。砂堵原因有以下几种：
1）压裂液携砂性差或抗剪切性能差。
2）混砂比过高或提升速度过快。
3）地层滤失性较大，裂缝发育，压裂液滤失严重，没有采取有效措施。
4）压裂液破胶速度过快，在加砂量大的情况下可能造成砂堵
5）前置液量太少可能引起砂堵。
6）加砂过程中意外停止施工（井口设备、地面管汇破裂）可能造成砂堵。
发生砂堵后应立即进行放喷、返排，管柱允许条件下应进行反洗，能大大降低事故发生的几率。事故处理时，可以使用小直径油管，下入压裂管柱内进行冲砂，再结合倒扣、套铣、打捞的方法加以处理。
4、砂卡
砂卡是压裂后发生的比较常见而且危险的故障，较轻的砂卡可以采取活动管柱解卡、下击解卡等措施；严重时需要修井作业处理事故。主要发生因素有：施工过程中砂堵、地层吐砂严重、施工故障沉砂、冲砂不彻底或违章使用大直径工具冲砂等。
5、管柱断脱
管柱断脱有两种情况，包括卡距以上断脱和卡距内断脱。原因有以下几种：丝扣磨损严重、丝扣没上紧、施工超压、下井工具加工质量差。井口表现为：泵压迅速下降、套压瞬间上升、井口伴随较大震动声，同时油管上蹿。另外，如果发生在卡距内，可能泵压、套压没有大的变化，不容易判断，继续加砂可能导致事故更难处理。因此需要现场技术人员做出准确判断，妥善处理。
2．地应力场确定 地应力场确定包括地应力大小和方向。主要手段主要有： 1) 水力压裂法 微型压裂(mini-frac)压力曲线计算应力场。 2)实验室分析方法 应用定向取心技术保证取出岩心样品的主应力方位与其在地层中主应力方位一致。岩心从地下三向压应力状态改变到地面自由应力状态，根据岩心各方向的变形确定主应力方位和数值。 (1) 滞弹性应变恢复（ASR） 基于岩心与其承压岩体发生机械分离后所产生的应力松弛，按各个方向测量应变并确定主应变轴。并假定主方向与原位应力主轴相同，按已知的弹性常数和上覆岩层载荷情况间接计算应力值。 (2) 微差应变分析（DSCA） 从井底取出的岩心由于应力释放和应变恢复会发生膨胀，产生或重新张开微裂缝。基于应变松弛作为“应力史”痕迹的思想，应变松弛形成的微裂缝密度和分布与岩心已经出现的应力下降成正比。通过描述微裂隙分布椭球，即可揭示以前的应力状态。根据和这些微裂缝相关的应变推断主应力方向，并从应变发生的最大方向估算出最小主应力值。 3) 测井解释方法 利用测井（主要是密度测井、自然伽玛测井、井径测井和声波时差测井以及中子测井、自然电位测井等）资料，首先基于纵横波速度与岩石弹性参数之间的关系解释岩石力学参数，再结合地应力计算模式获得连续的地应力剖面。 4) 有限元模拟 根据若干个测点地应力资料，借助于有限元数值分析方法，通过反演得到构造应力场。强烈取决于根据研究工区所建立的地质模型、数学力学模型和边界条件。 此外，测定地应力方向的常用方法还有声波测定、井壁崩落法、地面电位法、井下微地震法和水动力学试井等方法。 3．人工裂缝方位 在天然裂缝不发育的地层，压裂裂缝形态取决于其三向应力状态。根据最小主应力原理，水力压裂裂缝总是产生于强度最弱、阻力最小的方向，即岩石破裂面垂直于最小主应力方向。当s z最小时，形成水平裂缝（horizontal fracture）；当s y最小时，形成垂直裂缝(vertical fracture)。 对于显裂缝地层很难出现人工裂缝。而微裂缝地层可能出现多种情况，人工裂缝面可以垂直于最小主应力方向；也可能基本上沿微裂缝的方向发展，把微裂缝串成显裂缝。 二、破裂压力 地层岩石破裂前，井壁最终应力场为钻孔应力集中、向井筒注液产生的应力、注入压裂液径向滤失诱发应力的迭加。基于最终应力分布结合岩石破裂准则确定破裂压力计算公式。 1．井壁最终应力分布 1）井筒应力分布 对于裸眼井，记井眼半径为r w。钻井完成后地层中应力分布可视为无限大均质各向同性岩石平板中有一圆形孔眼时的应力状态，。记压应力为正、张应力为负，根据弹性力学理论计算图中任意点(r ,q) 处的应力分布。 离井壁越远，周向压应力迅速降低，径向压应力逐渐增加；而且大约几个井径之后，周向压应力降为原地应力，径向应力增加到原地应力。 实际上，由于岩石的抗压强度比抗张强度大得多，而且钻井孔眼引起的应力集中使得井壁处应力大于原地应力，因此，水力压裂造缝时主要关心的应是井壁处的周向应力s q。通常记s x>s y，则 当q=0°或180°，井壁处周向应力最小。s qmin = 3s y-s x 当q=90°或270°，井壁处周向应力最大。s qmax = 3s x-s y
水力压裂操作规程 第一条 系统组成 高压水力压裂系统由乳化泵、水箱、水表、压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。 图2 水力压裂系统装置连接示意图 高压铁管高压软管 注 水 泵水 箱卸压阀压力表 连接管水管 压裂钻孔 注：设备之间的连接必须保证密封无泄漏，且应实现快速连接。 第二条 压裂时间 压裂时间与注水压力、注水量等参数密切相关，注水压力、流速不同，相同条件下达到同样效果的注水时间也不同。注水过程中，煤体被逐渐压裂破坏，各种孔裂隙不断沟通，高压水在已沟通的裂隙间流动，注水压力及注水流量等参数不断发生着变化，注水时间可根据注水过程中压力及流量的变化来确定，当注水泵压降为峰值压力的30%左右，可以作为注水结束时间。 第三条 工艺流程 1.先施工4个效果考察钻孔，施工完成后立即进行封孔，将其接入抽放系统，抽放队安排测流员收集效果考察钻孔浓度、负压，并进
行计量。 2.在施工1个压裂钻孔，压裂钻孔施工到位后，立即进行封孔， 3.所有钻孔封孔完成并凝固24小时后，开始进行高压水力压裂，压裂时一旦出现效果考察孔有水流出时，立即关闭高压闸门，直至乳化泵的水箱内水位不再下降时停止压裂。 4.压裂过程实施完成后，由抽放队测流员每天收集压裂钻孔和效果考察钻孔的数据，并计算瓦斯抽放量。 5.高压水力压裂流程图，如下所示：
第四条压裂步骤 在注水的前期，注水压力和注水流量呈线性升高；随后，注水压力与流量反向变化，并呈波浪状。这直观反映出了在注水初期，具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙，克服裂隙阻力运动；随后，当压裂液充满现有裂隙后，水流动受到阻碍，由于煤体渗透性较低，水流量降低，压力增高而积蓄势能；当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时，势能转化为动能，压力降低，水流速增加；当压力液携带煤泥堵塞裂隙时，煤体渗透性降低，水难以流动使流量下降，压力上升。 压裂实施过程中，按照如下步骤实施： 1.同时打开井下高压泵水箱的水闸门与注水孔口的闸门； 2.启动高压注水泵，然后采用动压注水压裂; 3.当乳化泵压力急剧上升或水箱内水位不在下降时，立即停止压力。 启泵时压力选为20MPa，调节控压闸门，每5min升压2MPa，泵压达到28MPa以上，稳定20min后，若压力迅速下降，说明已开始压裂；继续注水10min钟，水压不再上升，此时停泵，关闭卸压阀，压裂程序结束。若从开泵开始，压力持续上升，则说明未压裂，并持续加压至30MPa后压力仍不下降或稳定，说明煤体未被压裂，此时停止压裂工作，分析原因，重新考虑制定措施、方案。 第五条水力压裂施钻规定 1.每班施钻前必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好，若有一样不符合规定，当班禁止施工（当班班长负责，安瓦员监督）。 2.施钻当班负责人必须携带便携式瓦斯报警仪，并将其吊挂在距
水力压裂造缝机理 水力压裂裂缝的形成和延伸是一力学行为，水力裂缝的形态与方位对于有效发挥压裂对储层的改造作用密切相关，必须学握水力压裂的裂缝起裂与延伸过程的力学机制。木节从地应力场分析及获取方法入于介绍水力裂缝的形成机理、造缝条件、裂缝形态与方位、破裂压力预测方法。 在致密地层，首先向井内注入斥裂液使地层破裂，然后不断注液使斥裂缝向地层远处延伸。显然.地层破裂斥力昴拓.反映出注入流体斥力要克服由于应力集中而产生的枚為井壁应力以及岩石抗张强度。一旦诱发人匸裂缝.井眼附近应力集中很快消失，裂缝在较低的圧力下延伸?裂缝延伸所需要的斥力随着裂缝延伸引起的流体流动摩阻増加使得井底和井口斥力増加。停泵以后井筒摩阻为零.斥裂缝逐渐闭合?施匸压力逐渐降低。 对于商渗透地层或存在裂缝带.地层破裂时的井底压力并不出现明显的峰值。 一、地应力场分析与测量 地下岩石的应力状态通常是三个相互垂直且互不相等的主应力(principal stress)。地应力场不但影响到水力压裂造缝过程?而且通过井网与人1：裂缝方位的配合关系彩响到汕藏开发效果。 1.地应力场 存在于地壳内的应力称为地应力(in-situstress),是由于上樓岩层重力、地壳内部的垂直运动和水平运动及 其它因素综合作用引起介质内部做位面积上的作用力。包括原地应力场和扰动应力场两部分。前者主要包括重力应力、构造应力.孔隙流体斥力和热应力等：后者主要是指由于人匚扰动作用引起的应力。 1)重力应力场 是指沉积盆地中的储层受到上覆岩层重力作用而形成的应力分布。 在地层中孔隙流体压力作用下，部分上覆岩层的重力被孔隙流体压力所支撑。但由于颗粒间胶结作用.孔隙压力并未全部支撑上覆地层圧力。 Terzaghi认为：地层岩石变形由有效应力引起。假设地层岩石为理想的均质各向同性线弹性体，弹性状态下垂向载荷产生的水平主应力分量由广义胡克(Hook)定律汁算。 E和v为岩石力学参数，典型值见表6?1。它们与岩石类型和所受到的困汗.温度有关。 表6?1常见岩石的泊松比与杨氏模址 因岩体水平方向上应变受到限制，即ex=0. ey=Oo 砂岩的泊松比一般在0.15^0.27之间。泊松比越大.水平主应力越接近垂向应力。考虑孔隙流体圧力后的地层水平主应力。 2)构造应力场 构造应力场是指构造运动引起的地应力场増虽。它以矢虽形式迭加在地层重力应力场中?使得水平主应力场不均匀。一般而言，在正断层和裂缝发育区是应力释放区.例如，正断层中的水平主应力可能只有垂向应力的1/3.而在逆断层或褶皱地帯的水平应力可以大到垂向应力的3倍。通常?构造应力场只有两个水平主应力，属于水平的平面应力状态，而且挤斥构造引起挤乐构造应力，张性构造引起拉张构造应力c 3)热应力场 热应力场是捋由于地层温度变化在其内部引起的内应力増虽.与溫度变化虽和岩石性质有关。油IB开发中的注水.注蒸汽和火烧油层等可以改变油藏的主应力大小，甚至主应力方向。 将油藏边界视为无穷大.考他其侧向应变受到约束.温度变化引起的水平应力増SDsx. DSy 2.地应力场确定
南桐矿业公司鱼田堡煤矿穿层钻孔定向水力压裂煤层增透 技 术 报 告 （初稿） 二〇一一年三月
防止煤与瓦斯突出在煤矿安全上一直是世界性的难题。在近年来重庆发生的煤矿安全重大事故中，瓦斯突出占了很高的比例。随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力在不断增加，瓦斯问题日益凸显。为解决重庆地区瓦斯治理难题，重庆能源投资集团科技有限公司联合重庆大学开展了定向水力压裂增透技术相关研究，并在松藻煤电有限责任公司逢春煤矿和南桐矿业有限责任公司鱼田堡煤矿进行了应用研究。在理论研究和实验室实验研究的基础上，在南桐矿业公司鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道实施了水力压裂并取得了以下成果： 通过2011-1-8日的实验得出，在鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道5#煤层起裂压力为23MPa，延伸压力为19MPa。实验共进行了40min，注水量为6.9m3。经现场查看，发现压裂孔东侧10m考察孔出口处压力表读数为15.6MPa，上方、西侧考察孔压力均超过压力表量程（10MPa），下方压力表没有读数，但有水流出。可以判断，鱼田堡5#煤层在40分钟以内其有效压裂范围能够达到10m以上。 分别在在4个考察孔附近钻进4个抽放孔进行瓦斯抽放考察压裂后瓦斯抽放参数。并于2011-01-26开始接抽，截止到2011-02-17，压裂孔平均抽放浓度为95.4%，平均抽放纯量为0.0673m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔2#平均抽放浓度为33.1%，平均抽放纯量为0.02m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔3#平均抽放浓度为33.4%，平均抽放纯量为0.0177m3/min；抽放孔4#平均抽放浓度为36.1%，平均抽放纯量为0.0192m3/min。压裂范围内平均抽放浓度为44.72%，平均抽放纯量为0.1389m3/min；相比同一抽放道普通钻孔抽放浓度（13.28571%）提高了 3.37倍，抽放纯量（0.00796 m3/min）提高了17.45倍。共抽放23天，5个孔共抽放瓦斯纯量为4725m3，相比同一抽放道5个钻孔瓦斯抽放纯量（368m3）提高了12.83倍。
文献综述 前言 水力压裂是油田增产一项重要技术措施。由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。 为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。 这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。 水力压裂技术的发展过程 水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。已达成解堵和增产的目的。这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。 70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合
水力压裂概念与基本过程 水力压裂是油气并增产、水井增注的一项重要技术措施。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，随即在井底附近造成高压。此压力超过井壁附近地应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂的压裂液注入缝中，此缝向前延伸，井在缝中填以支撑剂。这样，停泵后即可在地层中形成足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。它具有很高的渗流能力，可大大地改善油气层的渗透性，使油气畅流入并，起到增产、增注的作用。 水力压裂的基本过程如下： (1)选井选层：根据油层特性、油井开采情况选择压裂的井层。 (2)压裂设计：根据油层的基本情况进行压裂参数设计，并结合并和地面设备等情况作出施工设计书。 (3)施工前推备：主要包括油井测试、井场的平整、压裂液的配制、井口设备的更换与安全保护等。 (4)压裂施工：包括将压裂施工设备按设计要求在井场摆放，试压，打前置液、携砂液、顶替液，关井等施工，不同井有不同的设计要求。 (5)返排：返排是压裂的一项重要步骤，其主要目的是减少压裂液对油层的伤害。
水力压裂施工工程项目大，需要投入资金多，应用设备多，其主要设备包括： (1)储罐：用来制备和储存压裂液。 (2)压裂泵车：其作用是将压裂液升压并送人井中 (3)混砂车：其作用是将压裂液与支撑剂混合。 (4)运砂车：其作用是将压裂施工所需的支撑剂运到井场。 (5)管汇车：用于压裂作业时多台联机作业车辆之间的高压、低压管线连接，并可吊装运输各种配套的高压、低压管汇及连接管线，车上装有液压吊臂，吊装简单方便。 (6)仪表车(压裂指挥车)：它是压裂机组的指挥中心和数据采集、分析中心，可以同时操纵6—8台压裂车联机作业。该车数据采集、显示、记录、分析功能齐全，配有工控微机及专业压裂数据采集分析软件，接口与压裂车、混砂车等匹配，操作安全可靠，自动化程度高。 (7)其他车辆：为了防止施工中出现意外，通常需要消防车、救护车；为了保证深井压裂的成功实施而不损坏油井，在采用油管压裂时井下装有封隔器，通常需要水泥车平衡油套环空的压力。
水力压裂流程 学习 压裂是针对具体井、地层条件、流体性质、井特性已经确定所提出提高产量的措施： 1、注水保持地层压力。 2、人工举升降低井底流动压力。 3、对于低渗透地层水力压裂。 水力压裂作用： 1、提高勘探含油气评价、增加可采储量。 2、油气井增产、水井曾注。 3、调整储层之间矛盾、改善产油、吸水剖面。 4、提高采收率。 5、其他工业方面的工业排污处理。 水力压裂增产原理： 1、沟通油气储层区、增加单井的可控储量扩大渗流面积。 2、变径向流动为线性流动。 水力压裂施工现场设备主要有地面设备和压裂车组两部分： 1、材料： 压裂液和支撑剂。 2、参数： 排量和压力。
3、设备： 泵车、液罐车、砂车、仪表车。 地面工具： 封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等。 压裂车组： 泵车（它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将 地层压开，把支撑剂挤入地层缝隙，压裂车技术要求为压力高、排量大、耐腐蚀、抗耐磨损强等特性。） 混砂车（其作用是按照一定的比例混砂，并把混砂液供给压裂车。） 平衡车（作用是保持封隔器上下压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。或者当出现堵啥或者砂卡时还可以进行反洗井和压井排除故障等。） 仪表车（作用是在压裂施工时远距离控压裂车和砂混车，显示和采集施工参数，施工监测以及模拟压裂裂缝，对施工进行评价分析。） 管汇车（其作用是运输管汇、高压三通、四通、单流阀和 控制阀等。） 水力压裂施工程序A循环: 将压裂液由液罐车打到压裂车,在有压裂车反回罐车，循环时要逐车进行。以出口正常排液为正常。 B试压: 管死井口总阀、对地面高压管线、井口、连接四口、油壬等连续憋压30-40mpa，持续3-4min不刺不漏为合格。 C试挤:
重庆能投渝新能源公司 关于加强水力压裂管理规定（试行） 目前，公司各突出矿井推广应用水力压裂技术治理煤层瓦斯，实施该项技术安全风险高、难度大。为确保该项技术安全推行，特制定本规定。 一、安全技术管理 （一）施工管理 1.水力压裂技术方案必须由矿井总工程师组织编制，并报管理中心核准。 2.水力压裂孔施工过煤全过程，有专人收集钻孔资料，包括钻孔岩、煤长度、有无垮孔和构造、是否喷孔和瓦斯等情况。终孔后及时填竣工图，并核实是否与设计相符，若有较大误差及时处理。 3.水力压裂孔封孔必须封到目标层顶（底）交接位置，采用不收缩性材料封堵，必须二次注浆、养护期不得少于20天（以最后一次注浆时间计算）。 4.水力压裂孔孔口的尾管（最外端）长度不少于2.0ｍ，外露不大于0.5m并安装高压截止阀，且必须采取稳固措施。 5.穿层水力压裂周边50m范围安全岩柱不得小于10m；顺层水力压裂封孔深度不得小于30m。以压裂点为圆心200m 范围及压裂回风区域设为禁区。 6.在压裂过程中或移孔需对压裂孔进行卸压时，必须执
行远程卸压操作，严禁采用人工近距离卸压。卸压8h后确认管路压力降至安全允许范围后，专业人员方可进入禁区检查。 7.钻孔压裂结束后，矿应及时安排采用管径不小于50mm 高压软管接抽，起抽后无论有无瓦斯量和浓度不得随意停抽。 8.矿井每周对水力压裂孔瓦斯抽采情况检查至少1次，对检查出的问题及时进行整改。 （二）安全管理 1.水力压裂作业人员必须经过专项培训、且相对固定。 2.每项水力压裂工程实施前，由矿总工程师组织召开专题会，制定施工安全技术措施及组织保障措施；矿安全副矿长根据分析、评估安全风险事项制定管控措施。矿井机电副矿长（或机电副总师、安全副总师）必须参加。 4. 严格按《压裂泵组操作规程》操作。当班必须记录好压裂压力、流量变化、压裂前后巷道变形情况、相邻钻孔喷（出）煤（水）情况、瓦斯情况和压裂现场其它异常情况。 5.待抽采的压裂孔或受压裂影响的钻孔必须安装高压截止阀或连接专用高压管引入回风巷中。不得采用留设无控制的卸压孔压裂。 6.矿井水力压裂业务统一归口矿井通瓦科管理。方式。 二、设备管理 1.水力压裂泵组属高压、高风险设备，各类控制阀必须定期效验保持完好，卸载阀必须使用电磁阀，并重点管理。
水力压裂流程学习 压裂是针对具体井、地层条件、流体性质、井特性已经确定所提出提高产量的措施：1、注水保持地层压力。 2、人工举升降低井底流动压力。 3、对于低渗透地层水力压裂。 水力压裂作用：1、提高勘探含油气评价、增加可采储量。 2、油气井增产、水井曾注。 3、调整储层之间矛盾、改善产油、吸水剖面。 4、提高采收率。 5、其他工业方面的工业排污处理。 水力压裂增产原理：1、沟通油气储层区、增加单井的可控储量扩大 渗流面积。 2、变径向流动为线性流动。 水力压裂施工现场设备主要有地面设备和压裂车组两部分： 1、材料：压裂液和支撑剂。 2、参数：排量和压力。 3、设备：泵车、液罐车、砂车、仪表车。 地面工具：封井器、井口球阀、投球器、活动 弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等。 压裂车组：泵车（它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入地层缝隙，压裂车技术要求为压 力高、排量大、耐腐蚀、抗耐磨损强等特性。）
混砂车（其作用是按照一定的比例混砂，并把混砂液供 给压裂车。） 平衡车（作用是保持封隔器上下压差在一定的范围内， 保护封隔器和套管。或者当出现堵啥或者砂卡时还可以进 行反洗井和压井排除故障等。） 仪表车（作用是在压裂施工时远距离控压裂车和砂混车， 显示和采集施工参数，施工监测以及模拟压裂裂缝，对施 工进行评价分析。） 管汇车（其作用是运输管汇、高压三通、四通、单流阀和 控制阀等。） 水力压裂施工程序A循环: 将压裂液由液罐车打到压裂车,在有压裂 车反回罐车，循环时要逐车进行。以出口正常排液 为正常。 B试压: 管死井口总阀、对地面高压管线、井口、 连接四口、油壬等连续憋压30-40mpa，持续3-4min 不刺不漏为合格。 C试挤: 试压合格后，打开总阀门，用1-2台压裂 车将试压液挤入井内油层，直到压力平衡为止。 D压裂: 在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部 压井车辆向井内注入压井液，使井底压力迅速提 高。形成压裂。 E:加入支撑剂。
水力压裂增加原油产量的机理概述 水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是 目前开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层 进行液压碎裂以释放天然气。这项技术在10年中在美国被大范围推广， 但美国人正在担忧这项技术将污染水源,从而威胁当地生态环境和居民 身体健康。并认为这种技术给环境带来了极大的伤害，包括使自来水自 燃，引发小幅地震等。但目前它仍是使用较为广泛的一种增产措施。 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，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导流能力的填砂裂 缝，使井达到增产增注目的工艺措施。该项技术不仅广泛用于低渗透油 气藏，而且在中、高渗油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。水力 压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改 变流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向 流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能 量消耗，因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。如果水力裂 缝能连通油气层深处的产层(如透镜体)和天然裂缝，则增产的效果会更 明显。另外，水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞作用。 一、水力压裂造缝机理 （一）应力分析 在水力压裂中，了解造缝的形成条件、裂缝的形态(垂直或水平)、方 位等，对有效地发挥压裂在增产、增注中的作用都是很重要的。在区块 整体压裂改造和单井压裂设计中，了解裂缝的方位对确定合理的井网方 向和裂缝几何参数尤为重要，这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅 可以提高开采速度，而且还可以提高最终采收率，相反，则可能会出现 生产井过早水窜，降低最终采收率。 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态，作用在地下岩石某单 元体上的应力为垂向主应力和水平主应力。 1.地应力 作用在单元体上的垂向应力来自上覆层的岩石重量，它的大小可以根据 密度测井资料计算。