压裂工艺原理文档
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压裂工艺原理分析压裂工艺是一种石油开采技术,通过将高压液体注入井中,将岩石层产生压裂断裂,形成一系列裂缝,以增加岩石的渗透性,从而提高油气的产量。
压裂工艺的原理包括压力传递、岩石破裂、裂缝扩展和裂缝固定等环节。
压力传递是压裂工艺的基本原理之一、在压裂工艺中,通过泵送高压液体将压力传递到地下的岩石层。
高压液体通常由水和添加剂组成,通过管道输送至井口,然后通过压裂泵注入井中。
液体的高压作用下,可以产生巨大的压力,使岩石层受到外力影响,导致岩石发生破裂。
岩石破裂是压裂工艺的核心原理之一、在液体高压作用下,岩石层会承受巨大的外力,达到其破裂的极限。
岩石破裂的过程包括岩石断裂前的应力积累和断裂后的应力释放。
首先,岩石层在压力作用下会积累足够的应力,直到其达到破裂的阈值。
然后,在达到破裂阈值后,岩石发生快速破裂,裂缝扩展,形成一系列的断裂面。
裂缝扩展是压裂工艺的重要原理之一、在岩石破裂后,裂缝从断裂面向周围扩展。
这是因为高压液体充填到岩石层中,使岩石层内的应力变化,产生裂缝扩展的推动力。
裂缝扩展的过程中,液体会渗透入岩石层内,从而进一步增加裂缝的长度和宽度,增加岩石的渗透性,提高油气的流动能力。
裂缝固定是压裂工艺的关键原理之一、在裂缝扩展的过程中,高压液体会占据裂缝,形成一系列液相裂缝。
然而,裂缝在压力释放后会有一定的回缩趋势,导致裂缝的尺寸缩小,岩石的渗透性减弱。
为了防止裂缝回缩,需要在液体中添加一定的固化剂,形成固体颗粒的颗粒相裂缝。
这些固体颗粒可以填充液相裂缝的空隙,增加裂缝的稳定性,阻止裂缝的封闭和回缩。
综上所述,压裂工艺的原理包括压力传递、岩石破裂、裂缝扩展和裂缝固定等环节。
通过施加高压液体,使岩石层受到外力作用,产生破裂,形成一系列的裂缝,增加油气的渗透性,提高油气的产量。
然而,压裂工艺仅仅是一种辅助性的开采技术,需要结合其他技术手段,综合应用,才能实现石油资源的高效开采。
采油工艺–压裂工艺技术1. 简介压裂工艺技术是一种常用的采油工艺,旨在通过增加油井的产能和压裂储量来提高油井的采油效果。
本文将介绍压裂工艺技术的原理、分类、应用以及发展趋势。
2. 压裂工艺技术原理压裂工艺技术通过注入高压液体(常用的是水和添加剂)到油井中,使岩石破裂并形成裂缝,从而增加油井的渗透性和储量。
其原理主要有以下几个方面:•液体注入:通过注入高压液体进入油井,增加油井的压力,从而使岩石发生破裂。
•裂缝形成:液体的高压作用下,使岩石产生裂缝,从而增加孔隙度和渗透性。
•井壁固化:使用添加剂将油井周围的裂缝固定,防止裂缝的闭合。
•液体回收:通过回收注入的液体,减少资源的浪费。
3. 压裂工艺技术分类压裂工艺技术可根据不同的标准进行分类,下面是一些常见的分类方式:3.1 挤压压裂挤压压裂是一种常用的压裂技术,其特点是施加持续的高压来形成裂缝,适用于一些密度高、渗透性差的岩石。
3.2 爆炸压裂爆炸压裂是一种利用爆炸产生的冲击波来形成裂缝的技术,适用于一些硬度高的岩石。
3.3 液压压裂液压压裂是一种利用高压液体来形成裂缝的技术,适用于一些渗透性较好的岩石。
4. 压裂工艺技术应用压裂工艺技术在石油工业中有广泛的应用,其主要应用领域包括:•陆地油田:压裂工艺技术可以提高陆地油田的产能和采收率。
•海洋油田:压裂工艺技术可以应用于海洋油田,提高海洋油田的开发效率。
•页岩气开采:压裂工艺技术可以用于页岩气的开采,改善页岩气的渗透性。
5. 压裂工艺技术的发展趋势随着石油行业的不断发展,压裂工艺技术也在不断创新和发展。
未来压裂工艺技术的发展趋势主要包括:•绿色环保:未来的压裂工艺技术将更加注重环境保护,减少对地下水资源和环境的影响。
•高效节能:未来的压裂工艺技术将更加注重能源的利用效率,提高工艺的能源利用率。
•智能化:未来的压裂工艺技术将趋向智能化,通过自动化控制和人工智能等技术手段,提高工艺的自动化程度和智能化水平。
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂工艺定义及重要性 (3)2. 压裂工艺发展历程 (3)3. 压裂工艺应用领域 (4)二、压裂原理与基本流程 (5)1. 压裂原理简介 (6)(1)岩石破裂理论 (7)(2)水力压裂基本原理 (8)2. 压裂基本流程 (9)(1)前期准备 (10)(2)压裂施工 (11)(3)后期评估 (13)三、压裂设备与技术参数 (14)1. 压裂设备组成 (15)(1)压裂泵 (15)(2)高压管汇 (17)(3)地面设备 (18)(4)井下工具 (19)2. 技术参数介绍 (20)(1)压力参数 (22)(2)流量参数 (23)(3)化学药剂参数 (24)四、压裂液与支撑剂 (25)1. 压裂液介绍 (27)(1)压裂液种类与特性 (28)(2)压裂液性能要求 (30)2. 支撑剂介绍 (31)(1)支撑剂种类与特性 (32)(2)支撑剂作用及选择要求 (33)五、压裂工艺优化与新技术发展 (34)一、压裂工艺概述压裂工艺是一种用于开采石油和天然气资源的地质工程技术,它通过在地层中注入高压水,使岩石发生裂缝和破碎,从而释放出地下的石油和天然气资源。
压裂工艺在全球范围内得到了广泛的应用,尤其是在美国、加拿大、中国等国家的油气田开发中发挥了重要作用。
压裂工艺的主要目的是提高油气井的产量,延长油气井的使用寿命,降低生产成本。
随着科技的发展,压裂工艺也在不断地改进和完善,以适应不同类型的油气藏和地层条件。
压裂工艺主要包括水力压裂、化学压裂和生物压裂等多种类型。
水力压裂是最早的一种压裂方法,主要利用高压水流产生的压力差来破碎岩石。
随着技术的进步,化学压裂逐渐成为主流技术,它通过向地层中注入特殊的化学剂,使岩石发生化学反应,从而产生裂缝和破碎。
生物压裂则是近年来发展起来的一种新型压裂技术,它利用微生物降解有机物的过程来产生裂缝和破碎。
压裂工艺作为一种重要的地质工程技术,为石油和天然气资源的开发提供了有效的手段。
压裂工艺原理范文压裂工艺是一种通过施加高压液体来分解和切割岩石,从而增加岩石渗透性的工艺。
它通常用于油气开采和地下水开采中,能够显著提高油气或水的产量。
本文将就压裂工艺的原理进行详细介绍。
压裂工艺的原理基于以下几个关键概念和过程:岩石断裂、岩石渗流和压裂流体。
首先,岩石断裂是指岩石中的裂缝或裂隙在受到外部应力的作用下发生断裂。
岩石的断裂性质受到多种因素的影响,包括岩石的组成、结构、应力状态等。
当岩石受到足够大的压力时,其中的裂缝会被打开或扩大,形成新的断裂面。
这些断裂面可以提供新的渗流通道,从而增加岩石的渗透性。
其次,岩石渗流是指液体在岩石中的渗透和移动过程。
当岩石渗透性较低时,液体的渗流通道有限,导致液体无法充分流动和被采集。
而通过压裂工艺可以创造新的渗流通道,提高岩石的渗透性,使液体能够更加自由地流动和被采集。
最后,压裂流体是用于压裂工艺的关键介质。
压裂流体通常是由水、砂和化学添加剂组成的混合物。
在施加高压液体时,压裂流体能够通过岩石的裂缝和裂隙,进入岩石内部。
当压力减小时,压裂流体会迅速流回到井口,而留下砂颗粒填充住断裂面。
这些砂颗粒起到支撑和稳定断裂面的作用,防止断裂重新闭合。
同时,压裂流体中的化学添加剂可以改变岩石的物化性质,进一步增加岩石的渗透性。
根据以上原理,压裂工艺的具体步骤如下:1.设计压裂参数:根据地质条件和开采需要,确定压裂的液体类型、压力、流量、时间和砂颗粒的大小等参数。
2.注入压裂流体:将设计好的压裂流体通过注水井注入到岩石层中。
由于高压作用,压裂流体会逐渐进入岩石中的裂缝和裂隙。
3.压力释放:当岩石中的压力达到一定值时,停止注入压裂流体,减小压力。
这样,压力会迅速释放,使岩石的裂缝和裂隙更加打开和扩大。
4.压裂砂注入:随着压力释放,砂颗粒会通过压裂流体的推动进入岩石中的断裂面,充分填充和支撑断裂面,防止断裂重新闭合。
5.压裂流体回流:减小注入压力,使注入的压裂流体迅速回流到井口。
光纤测压裂原理范文光纤测压裂是一种新型的测压技术,利用光纤传感器和压裂操作相结合,以实时监测和评估液体在井下压裂作业中的压力情况,从而提高压裂操作的安全性和效率。
光纤测压裂技术的原理基础是光纤传感技术和压裂作业的基本原理相结合,下面将对光纤测压裂的原理进行详细介绍。
1.光纤传感技术光纤传感技术是一种利用光纤作为传感元件的新型传感技术,其基本原理是通过在光纤中引入光纤光栅(FBG)或光纤布拉格光栅(FBGS)模块,利用变化的应变或温度引起光栅的频率改变,进而实现对物理量的测量。
光纤传感技术具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于石油、天然气、核电、民用建筑等领域。
2.压裂作业原理压裂作业是一种通过在井下注入高压液体并对裂缝施加压力使岩石开裂,从而提高油气的产量的作业方式。
在压裂作业中,液体被压入井下形成高压,然后再施加水力压裂或压裂炮等装置对目标层进行压裂,使岩石断裂产生裂缝,最终实现增产的目的。
3.光纤测压裂原理在光纤测压裂技术中,首先需要将光纤传感器布设在井下作业区域,通常布设在井下作业管道或施工平台周围。
当液体被压入井下时,液体的压力作用于井下管道和施工平台,由于光纤传感器的高灵敏度,这些微小的应变会引起光栅频率的微小变化。
通过对这些微小变化进行监测和分析,可以实时掌握液体在井下的压力情况,对压裂作业进行实时调整和控制,确保压裂过程中的安全性和有效性。
此外,光纤传感技术还可以实现对压力曲线的实时记录和分析,为后续的作业提供数据支持。
总的来说,光纤测压裂技术利用光纤传感器实时监测井下压裂作业的压力情况,通过对压力变化进行分析和处理,实现对压裂作业的实时监控和调整,提高了压裂作业的安全性和效率。
随着技术的不断进步和应用范围的扩大,光纤测压裂技术在油气开采领域将有着广阔的发展前景。
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂的定义与目的 (2)2. 压裂技术的发展历程 (3)3. 压裂工艺的重要性 (5)二、压裂工艺基本原理 (6)1. 压裂液的组成及作用 (7)(1)主要成分 (8)(2)添加剂的功能 (9)2. 压裂液的流动性与黏度控制 (10)3. 岩石的破裂机理 (11)(1)应力与应变的关系 (12)(2)岩石的破裂条件 (13)三、压裂工艺操作流程 (14)1. 井场准备与设备配置 (16)(1)井场选址与布局 (17)(2)设备选择与配置 (18)2. 施工前的准备工作 (19)(1)井筒处理 (21)(2)压裂液的准备 (21)3. 压裂施工流程 (23)(1)压裂液的注入 (24)(2)压力控制 (25)(3)裂缝的扩展与控制 (26)4. 施工后的工作 (28)(1)井场清理 (29)(2)数据分析与评估 (30)四、压裂工艺的关键技术 (31)一、压裂工艺概述压裂技术是一种常用的油气藏开发技术,是指通过将高压介质注入油气藏缝中,以增加缝隙的有效面积,从而提高油气采收率的一种工艺。
压裂就是利用外力的强大冲击,使岩石裂缝变大或者新形成裂缝,从而扩大油气藏的产能。
评价及设计:对油气藏进行详细的测井、物理模型模拟等,确定压裂的适宜性及最佳工艺参数,例如压裂液种类、压裂泵送量、压裂压力等。
压裂泵送:通过压裂泵等设备,将压裂液以高压泵入油气藏中,使岩石裂开。
压裂液选择:压裂液种类多样,常见的有水基粉体系、水基酸体系、油基体系等,其选择要考虑油气藏特征和压裂目标。
控压处理:压裂完成后,需要通过控压处理,稳定油气藏,防止裂缝过早闭合。
压裂技术在油气田开发中得到广泛应用,特别是对低渗透或岩性和天然裂缝发育不良的油气藏,其效果显著,能够有效提高油气产能。
1. 压裂的定义与目的压裂技术是油气井增产及煤层气、页岩气等非常规油气资源高效开发的一种关键工艺。
在地下油气井实施过程之中,由于岩石的密实性和高渗透层间的限制,油气井的生产能力受到自然渗透率的束缚,进而导致产能低下。
压裂技术手册压裂技术(Fracturing Technology)是一种通过将流体以高压注入井筒,产生裂缝以增加油气产量的工艺。
它是一种常见且有效的石油勘探开发技术,对于提高油气井产能和采收率有着重要的作用。
本手册将详细介绍压裂技术的基本原理、工艺流程、设备选型、安全注意事项以及未来发展趋势等方面的内容,旨在帮助读者全面了解压裂技术并在实际工程中应用。
一、压裂技术的基本原理压裂技术是通过向井筒注入高压流体,使岩石产生裂缝,从而增加储层的渗透性,提高油气井的产量。
在注入流体的通过控制注入速度和压力,使裂缝能够扩展到期望的范围内,实现有效的压裂效果。
压裂液中的添加剂和颗粒物质也能够帮助维持裂缝的稳定性,增加产能。
二、压裂技术的工艺流程1. 井筒准备阶段:包括对井筒、井口设备和生产设备的检查、维护和清洁。
2. 压裂液设计:根据储层特征、孔隙结构和应力状态等因素,设计适合的压裂液组成和性质。
3. 压裂过程监控:通过各种仪器设备对压裂过程中的压力、流量、温度等参数进行实时监测。
4. 压裂操作:将设计好的压裂液通过高压泵注入井筒,实现裂缝的形成和扩展。
5. 压裂效果评估:通过产量测试、井底压力测试等手段评估压裂效果,为后续生产调整提供依据。
三、压裂技术的设备选型1. 高压泵:用于将压裂液压入井筒的设备,需要具备稳定的流量和压力输出。
2. 压裂管道系统:包括管道、阀门、连接件等,需要具备耐高压、耐腐蚀的性能。
3. 压裂液搅拌车:用于搅拌和混合压裂液的设备,需要具备均匀搅拌和高效搅拌的能力。
4. 压裂监测仪器:包括压力传感器、流量计、温度计等,用于实时监测压裂过程中的各项参数。
四、压裂技术的安全注意事项1. 操作人员要接受专业培训,了解压裂工艺和设备操作规程。
2. 严格遵守操作规程,严禁超压操作,确保操作过程中人员和设备的安全。
3. 定期对设备进行检查和维护,确保设备的稳定性和可靠性。
4. 预防和处理压裂液泄漏等意外情况,保障环境和人员的安全。
目录第一节前言第二节大庆油田的水力压裂技术发展历史及现状第三节油层水力压裂的概念第四节压裂机理第五节优化压裂设计第六节压裂施工工艺1947年美国首次进行了采油井水力压裂增产作业,由于增产效果十分显著,因此该工艺技术受到普遍重视,研究不断深入、应用范围不断扩大。
五、六十年代,压裂主要作为单井的增产、增注措施;七十年代,进入低渗透油田的勘探开发领域,使许多没有工业开采价值的低渗透油气田,成为具有相当可采储量和开发规模的大油气田;其后,随着工艺技术发展和对油藏地质研究的不断深入,压裂工艺技术的应用领域也在不断拓宽,特别是用于调整层间矛盾、改善驱油效率及低渗油田的整体优化压裂开发,使压裂工艺技术成为提高采油速度和采收率及改善油田开发效益的重要手段。
据不完全统计,至九十年代年中期,世界上每年压裂作业井次已超过125万井次,大约完钻井数的35-40%进行了水力压裂。
美国是目前世界上油层压裂应用较多、工艺技术最先进、设备最优良的国家。
美国石油储量的25-30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。
我国已探明的低渗透地质储量约40亿吨,占全部探明储量的24.5%,这部分储量只有通过压裂改造才能具备工业开采价值。
大庆油田自1973年应用水力压裂以来,工艺技术不断创新,设备工具不断完善,下井原材料性能不断改进,应用效果不断提高,目前已达到了国内油层压裂行业的先进水平,为油田实现各阶段的开发目标,作出了巨大贡献。
1、工艺技术方面,压裂方式经历了笼统压裂、分层压裂,压裂工艺由最初的滑套式分层压裂,发展到目前适应各种井况和地层条件的选择性压裂、多裂缝压裂、限流法完井压裂、平衡限流法压裂、定位平衡压裂工艺、水平缝端部脱砂压裂、热化学压裂工艺、水平井压裂、斜直井压裂、小井眼压裂工艺、高能气体复合泡沫压裂等13套工艺技术。
压裂、CO22、设备方面,由初期的水泥车,人工加砂,发展到目前机械混砂、自动控制的K2000型及K1800型压裂车组。
压裂施工工艺培训资料一、水力压裂的基本原理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。
二、水力压裂目的和作用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。
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三、水力压裂效果评价水力压裂效果评价可以从三个方面进行评价:裂缝状况(几何尺寸、导流能力等参数)压后产量变化,经济效益。
水力压裂效果评价的意义:1.小型压裂:获取地层参数、用来指导以后的压裂设计。
2.压裂施工结束后:确定几何裂缝的尺寸,3.产量评价:计算经济指标、优化压裂规模。
评价的结果可以验证或修正水力压裂中使用的规模、选择压裂液、确定加砂量、加砂程序、采用的工艺以及开发方案等,进而降低压裂成本和提高油气采收率,达到开采油气的目的。
根据所选的模型压裂效果评价参数如下:裂缝的长宽高、裂缝的导流能力、压裂液的滤失系数、产量、计算压裂收益。
四、泵注期间压力分析4.1施工压力和时间的关系4.1.1裂缝宽度方程2.52.5缝宽剖面 (cm)330033253350255075100125裂缝中支撑剂浓度 (kg/m2)00.60 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 6.0支撑剂浓度 (kg/m2)4.1.2裂缝内压力方程裂缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、流速、缝宽。
沿缝长的压力梯度:12ninfdp k qdx hw地面施工压力计算施工时地面压力可以根据地层破裂压力、井筒摩阻、近井筒摩阻计算得到,计算公式:P地面=P破+P井筒-P净液柱4.2施工压力分析Ⅰ;较小的正斜率(0.125-0.2)裂缝正常延伸,表明裂缝在高度方向受阻。
Ⅱ:压裂不变,意义不明确。
可能注入与滤失平衡,裂缝不延伸。
Ⅲ:斜率大于1,裂缝底部受阻,缝内砂堵或端部脱砂。
Ⅳ:斜率小于0,缝高度增加、压开多条裂缝、或是遇到大规模裂缝体系。
4.2.1泵注压力的导数分析压力导数对压力变化的敏感度提高了,用于量化缝高延伸至高应力遮挡层的程度,并实现端部脱砂的及早发现。
整个压力数据无明显的变化,压力导数在五十分钟的时候显著增加。
25分钟时压力导数增加由于支撑剂加入粘度增加。
4.3泵注期间压力分析泵注压力分析五、国内外压裂液技术现状针对意欲实施增产改造措施的各类储层在温度、渗透率、岩性、孔隙压力等方面的差异,发展出了许多不同类型的压裂液体系以适应不同的储层特性。
国外广泛使用的压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液。
从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主,而在60年代初,以瓜尔胶稠化剂的问世,标志着现代压裂液化学的诞生。
70年代,由于瓜尔胶化学改性(如羟丙基瓜尔胶HPG,羟基羧甲基瓜尔胶CMHPG)的成功,以及交联体系的完善(由硼、锑发展到有机钛、有机锆),水基压裂液迅速发展,在压裂液类型占主导作用;随着致密气藏的开采和部分低压油井压后返排困难等因素,在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用,取代了部分水基压裂液。
90年代,在国外压裂液体系中仍是以水基压裂液为主(占65%),泡沫(占30% )、油基、乳化压裂液(占5%)共存的局面。
其中,在水基压裂液中,硼交联压裂液占40% ,钛、锆交联压裂液占10%,未交联线性胶占15%。
水基压裂液由聚合物稠化剂(植物胶,如瓜尔胶、香豆胶等)、交联剂、破胶剂、pH值调节剂、杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成。
水基压裂液可以分为稠化水压裂液和水冻胶压裂液,前者是水溶性聚合物配制成在环境温度下能悬浮支撑剂的粘稠液体,但是随着温度的增加,这类溶液将明显地变得稀薄。
增加聚合物浓度可以减缓温度的影响,但此法费用昂贵。
用交联剂取而代之的压裂液体系即水冻胶压裂液,可显著地增加聚合物的有效相对分子质量,具有粘度高、摩阻低、滤失量小、能在指定的时间内破胶排液和配制简便的优点,是水基压裂液中应用较广泛的类型。
胍胶是最初用于水基压裂液稠化剂的高分子聚合物之一,但在过程中并不能将胍胶与其它不溶于水的植物成份完全分离,因此在胍胶溶液中仍有6%~10%的不溶残余物。
羟丙基胍胶(HPG)是胍胶的一种非离子型衍生物,通过反应改变了部分OH的位置,在胍胶的分子结构中引入了极性亲水基团羟丙基,使得稠化剂水溶速度加快且水合温度低、稠化能力增强、耐生物降解,不溶残余物含量仅为2%~4%。
由于羟丙基的取代作用使HPG在高温下比胍胶更稳定,因此HPG更适用于高温井(150℃)中。
目前,羟丙基胍胶已普遍应用于常规水基压裂液体系。
总之,水基压裂液体系具有价廉、安全、可操作性强、综合性能较好、运用范围广等特点,但潜在的问题是损害水敏性储层,以及由于残渣、未破胶的浓缩胶和滤饼造成的导流能力损害。
减少伤害、降低成本是其发展方向。
泡沫压裂液具有易返排、伤害小、携砂能力强等特点。
油基压裂液通常由烃类(原油、柴油)、稠化剂(有机磷酸盐)、交联剂(偏铝酸盐)和破胶剂(强碱弱酸盐)组成。
通过两步交联法,提高了其现场可操作性和耐温能力(达130℃)。
它具有与油藏配伍性好,易返排、低伤害,适合于强水敏、低压储层,同时也存在安全性差、成本高、耐温能力较弱、滤失量大等特点。
改善施工安全的可操作性,使用高效液体破胶剂是油基压裂液的发展方向。
乳化压裂液是介于水基与油基之间的压裂液流体。
国内压裂液技术发展前期主要引进和借鉴国外技术,其发展经历了从引进到自主研发的阶段,特别是水基压裂液技术广泛应用以来,结合国内油田的特点和前期经验,制订了一系列水基压裂的标准,发展了一系列自主知识产权的添加剂产品,形成了适合国内油气田储层措施改造的水基压裂液体系。
目前,国内压裂液类型以水基压裂液为主(占90%以上),泡沫压裂液有一定的发展(占10%左右),其他类型的压裂液由于国内技术条件不成熟,还处于试验研究阶段。
六、压裂液体系选择根据压裂不同阶段对液体性能的要求,压裂液在一次施工中可能使用一种以上性能不同的液体,其中还加有不同使用目的的添加剂。
对于占总液量绝大多数的前置液及携砂液,都应具备一定的造缝能力并使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。
因此,为了获得好的水力压裂效果,对压裂液的总体性能要求为:1)滤失少;2)悬砂能力强;3)摩阻低;4)耐温耐剪切性好;5)配伍性好;6)低残渣;7)易返排;8)货源广、便于配制、价钱便宜。
6.1增稠剂羟丙基胍胶作为水基压裂液体系中一种常用的增稠剂,在国内外应用较为成熟普遍,特别适合于中高温储层压裂施工。
室内根据行业标准SY/T5764-2007《压裂用植物胶通用技术要求》对目前国内常用的几种羟丙基胍胶产品进行了对比评价,结果见表4-1。
表4-1 羟丙基瓜胶检测结果6.2高效粘土防膨剂常用的粘土稳定剂或防膨剂分为两类:一类是无机型,一类为有机型。
它们都是为了保持一定的阳离子交换能力使粘土稳定,其中无机型防膨剂作用明显但有效期短,而有机型防膨剂可吸附在粘土表面具有耐冲刷和有效期长的特点。
6.3助排剂压裂施工结束后要求破胶液能够快速返排,助排剂的加入能够降低液体表面张力,从而降低流体的毛管阻力,提高排液效率。
6.4杀菌剂杀菌剂是用于抑制和杀死微生物,使配制的基液性质稳定,防止聚合物降解,同时阻止储集层内的细菌生长。
交联剂是水基冻胶压裂液的主要添加剂,它与高聚物形成高粘度凝胶体,使压裂液具有优良的造缝和携砂能力。
水基压裂液用交联剂经过了从硼酸盐、金属锑、铝、钛、锆等有机金属交联剂到目前广泛使用的有机硼交联剂。
有机钛、有机锆等交联剂耐温耐剪切性能好,但大多数有毒,对地层有不同程度的伤害,而硼交联剂对剪切不敏感,且具有价廉、清洁、无毒等优点,因此,在水基压裂液硼交联剂具有广泛的应用前景。
无机硼交联荆的交联机理无机硼在上世纪60年代后期成为植物胶类水基压裂液的主要交联剂,它主要是以硼酸盐为主,有硼砂、硼酸和四硼酸钠等,硼砂是最早使用的交联剂。
从以上分析得出,溶液的酸碱度和硼酸根离子浓度是无机硼交联植物胶反应的主要影响因素,决定了反应速率。
同时,无机硼交联的冻胶结构中,每个交联点上只有一个硼,交联强度较差,故耐温性能差,且易受剪切作用而发生破坏,剪切速率降低则重新形成和恢复原有的交联结构。
因此,该类交联剂只能用于低温浅井层中。
为了克服无机硼交联剂瞬时交联产生高摩阻的缺点,从控制溶液的酸碱度和硼酸根离子浓度研究延缓交联技术。
对无机硼交联压裂液在延迟交联作用方面,有较多的研究成果。
其主要成果有:(1)通过向无机硼压裂液体系中添加一定的活化剂来控制交联速度,制成了延缓交联无机硼压裂体系。
这些活化剂的作用机理是缓慢释故碱性物质,使水解反应向有利方向进行,即逐步增加硼酸根离子浓度,以达到延迟交联的作用。
这种方式克服了用NaOH调节pH值不易控制的缺点。
如Mg0在水解的过程中会不断的释放}H",能达到延缓交联的目的。
(2)利用缓溶性硼矿物作为延缓交联体系。
主要有硬硼钙石、钠硼解石、水方硼石等,因这些溯矿物具有较小的溶解度,降低了硼酸根离子的降放速率,故有效地延迟交联作用。
6.6破胶剂破胶剂是压裂液的一种重要添加剂,其主要作用是使压裂液冻胶发生化学降解,由大分子变为小分子,有利于压后返排,减少对储集层的伤害。
常用的破胶剂包括酶、氧化剂和潜在酸。
由于潜在酸可控性和配伍性均不好,应用不普遍;酶是一种较理想的破胶剂,具有破胶持续时间长,破胶彻底的优点,但受到使用温度和pH值环境的制约,且成本较昂贵,所以在高温井中应用受到限制;目前,国内普遍使用的是氧化型破胶剂,高温深井作业常选用过硫酸铵及其胶囊作为冻胶破胶剂,且技术比较成熟。
因此,选择过硫酸铵及其胶囊作为压裂液体系中的破胶剂。
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。