水力压裂

水力压裂什么是水力压裂？水力压裂（Hydraulic Fracturing，简称水压）是一种在地下岩石层中注入高压水和添加剂以制造裂缝的技术。

它被广泛用于油田和天然气开采中，旨在增加地下储层的渗透率和产量。

水力压裂是目前广泛使用的一种增产方法，可应用于各种类型的地质结构和岩石组合。

水力压裂的原理和过程压裂液的组成水力压裂过程中使用的压裂液是由水、砂和添加剂组成的混合物。

水的主要作用是传递压力，并在裂缝形成后将砂颗粒带入其中以保持裂缝的开放性。

砂颗粒的大小和形状可以根据具体的地质条件进行调整。

添加剂通常包括粘度剂、消泡剂、防菌剂和界面活性剂等，用于改善压裂效果以及保护设备。

压裂过程水力压裂通常是在千米以下的深井中进行的。

整个过程分为多个步骤：1.预处理：地下岩石的特性和地质结构分析后，会进行预处理来确定最佳注水点和压裂压力。

这一步骤通常包括孔隙度测量、浸泡实验和岩心分析等。

2.井筒注水：在进行水力压裂前，需要先在井筒中注入压裂液。

压裂液通过井筒进入地下岩石层，加压注入。

3.裂缝扩张：高压的压裂液在地下岩石层中流动，对岩石施加巨大的压力。

这个过程会导致岩石层裂缝扩张，增加油气的渗透区域。

4.砂颗粒进入：压裂液中的砂颗粒会随着液体一起进入岩石裂缝中。

这些砂颗粒的作用是防止裂缝在裂缝压力释放后重新闭合。

5.压力释放：压力释放后，压裂液从井筒中排出，油气开始从裂缝中渗出到井筒中。

水力压裂的优势和挑战优势1.提高产量：水力压裂可以显著增加地下储层的渗透率，从而提高油田和天然气田的产量。

2.提高可采储量：通过裂缝扩张和增加储层渗透性，水压可以开发以前无法利用的油气资源。

3.可针对不同地质条件：水力压裂可以适应不同类型的地质结构和岩石组合，具有一定的灵活性。

挑战1.环境影响：水力压裂过程中使用的大量水和化学添加剂可能对地下水资源和环境造成污染。

2.地震风险：水力压裂过程中产生的岩石应力释放可能导致地震活动，尤其是在地下注水压力较大的地区。

或许所有的美国人都在受益于“水力压裂法”，尽管半数以上的人可能没有听说过这个名词。

在今时今日，美国各级政府、企业对页岩油产业的发展寄予了厚望。

美国页岩油资源极其丰富，在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州，被锁在页岩之中的油存量达上万亿桶以上，而正是凭借“水力压裂法”，以前根本不可能企及的大量页岩油正在被开采。

这种技术方法，在测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，随之记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。

根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地应力的大小和方向。

该方法于20世纪50年代就被科学家在理论上进行论证，60年代加以完善，在分析了压裂液渗入的影响后，开始作出大量野外和室内实验工作。

由于水力压裂法操作简便，且无须水力压裂法知道岩石的弹性参量，而得到广泛应用。

由于页岩油在美国的战略资源地位和自身需求，美国已进行很多水力压裂法地应力测量，德国、日本和中国现在也已相继开展此项工作。

资料显示，目前利用此法已能在5000米深处进行测量。

[1]页岩气开发过程中所采用的水力压裂法要加入化学物质，在每次压裂完成后，要对水进行获取和重新利用。

水力压裂法向来存在争议，但是这种页岩气开采技术在争议中却得到迅速发展。

当越来越多水体污染案例同水力压裂法相关联时，美国众议院能源和商业委员会出手了。

2010年7月19日，能源和商业委员会主席亨利·韦克斯曼联手该机构下属的能源和环境小组组长爱德华·马基联名致信给美国10个主要页岩气开发商，要求它们提交水力压裂法应用全程中涉及到的化学物质细节。

8月6日，限期“交卷”。

这个要求出台的背景是，全球天然气需求旺盛，美国引领页岩气开发技术并努力让页岩气开采遍地开花。

/a4_50_59_01300000955595129844599646376_jpg.html?prd=zhengwenye_ left_neirong_tupian美国宾夕法尼亚州一页岩气开采现场取水处当前，美国页岩气开采的热门地点是纽约州和宾夕法尼亚州，这两个地方也是美国马塞卢斯页岩（Marcellus shale）的集中区域。

水力压裂概念与基本过程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。

水力压裂名词解释
水力压裂（Hydraulic Fracturing）是一种地质勘探和开采技术，它通过在地层中钻孔，并在孔壁周围液压压裂地层以加大孔径，从而使原本封闭的砂岩层或者火山岩层有利于油气的运行，从而使油气主动的流向钻孔。

它是一种压裂技术，通过高压水液，将地层钻孔的墙壁压裂开，以提高水流量，从而有效地提高从地层内抽取的油气量。

一般来说，压裂阶段使用超高压水，使地层压碎，改变油气的运行方向，从而实现钻井抽取原油的目的。

水力压裂的优点是可以有效地改变孔隙形状和孔的大小，还可以有效地提高油气的产量，还可以节省很多的时间和费用，只需要在探钻之前完成，即可获得较高的产量，当然，这也增加了潜在的环境风险。

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第五章 水力压裂技术§5—1 水力压裂力学地层中形成水力裂缝的过程与液体流动特性及岩石的力学性质有关。

水力造缝的本质是岩石在液体压力作用下的破裂与变形问题，因此造缝特性与岩石的受力及力学性质有关。

一．地应力场1．地应力场概念：地应力是由于岩石变形引起的介质内部单位面积上的作用力。

地应力场：是指地应力大小和方向在地层空间位置的分布。

2．地应力剖面概念地应力剖面是指研究地应力大小在纵向上的变化。

二．地应力的类型（1）原地应力：开发之前地应力原始大小。

（2）扰动应力：开发引起的地应力改变。

（3）构造应力：由构造运动在岩体中引起的应力。

（4）残余应力：除去外力后尚残存在岩石中的应力。

（5）重力应力：由上覆岩层的质量引起的地应力。

（6）热应力：由于地层温度发生变化在其内部引起的内应力增量。

（7）分层地应力：按地层分层给出不同的地应力。

（8）古地应力和现今地应力：某地质时期或重要地质事件前的地应力称古地应力。

目前存在或正在活动的称现今地应力。

石油工程关心的是现今地应力。

3．地应力测试1）长源距声波与密度测井方法该方法通过测井取得剖面上变化的岩石的纵波速度P υ和横波速度S υ，然后求出岩石泊松比ν的纵向变化，利用下式求出最小水平主应力σh ，而取得地应力剖面。

σh ()1P P ννσααν=-+- 4—12222212P S P S υυνυυ-=- 4—2 式中：σv —上覆层压力，通过密度测井得到。

P —地层压力；α—孔隙弹性系数，通过实验测的。

2）测试压裂方法（现场常用）测试压裂：是将不含砂的压裂液注入地层，造缝后停泵侧压力降落曲线，待曲线上出现拐点后测试结束，出现拐点时相应的压力即裂缝闭合压力，其大小与岩层中垂直于裂缝面的应力值相等，也即就是地层最小主应力。

如图4—1 所示。

上图中，产生人工裂缝后停泵，裂缝停止扩展处于临界闭合状态，闭合压力为P s 。

图4—1 水力压裂测试典型压力曲线结论：可以认为，裂缝临界闭合时，裂缝内的流体压力等于裂缝闭合的最小地应力。

水力压裂技术
水力压裂技术是一种将深层油气藏岩石的裂缝或孔隙扩展的一种技术，用于提高储层
的孔隙度和渗透率，以提高油气产量。

水力压裂技术最初发展于 20 世纪 50 年代，其原
理是利用高压水在岩石中形成微米级岩石裂缝，从而使石油和天然气易于向外渗出和流动。

水力压裂技术通常用于地层测试或发现新的油田，也可以派生出油气勘探、开采、输送、
储存等一系列相关技术和工艺。

水力压裂技术一般包括三个基本步骤：一是在目标层位灌注高压水，从而在岩石中形
成裂缝；二是通过注入操作助剂，增大灌注压力，进而拓宽并扩大已有的裂缝；三是通过
注入填料、压裂液以及砂颗粒等助剂，保持裂缝扩大的状态，防止岩体被关闭，持续改善
储层的渗透性。

水力压裂技术具有丰富的应用前景，可以有效提高油气储层的渗透性，从而提高产量。

它相对于其他技术来说有着较高的稳定性，可以有效提高油气藏的利用率，改善储层的渗
透性。

同时，水力压裂技术安全可控，利用广泛，可作为一种全新的技术手段来提高储层
的发掘率，在现代油气开采中发挥着不可替代的作用。

水力压裂技术分类水力压裂技术，又称水力压裂法或液压压裂法，是一种用于增强油气井产能的技术。

它通过注入高压液体，使岩石裂缝扩大并连接，从而增加油气井的渗透性和产能。

本文将从水力压裂技术的原理、应用领域、优缺点以及环境影响等方面进行详细介绍。

一、水力压裂技术的原理水力压裂技术利用高压水将岩石裂缝扩大并连接起来，以增加油气井的渗透性和产能。

具体的操作步骤包括：首先，通过钻井将管道和注水设备安装到油气井中；然后，注入高压液体（通常为水和一些化学添加剂）到井中；随着注水压力的升高，岩石裂缝开始扩大，形成通道；最后，注入的液体通过这些通道进入油气层，将其中的油气释放出来。

二、水力压裂技术的应用领域水力压裂技术主要应用于以下几个领域：1. 油气开采：水力压裂技术可以提高油气井的产能，增加油气的开采量。

特别是对于低渗透性油气层，水力压裂技术可以显著改善渗透性，提高开采效率。

2. 地热能开发：水力压裂技术也可以应用于地热能开发领域。

通过在地下注入高压水，可以扩大裂缝，提高地热井的渗透性，增加地热能的采集量。

3. 存储库容增加：水力压裂技术还可以应用于水库、储气库等储存设施的建设中。

通过扩大岩石裂缝，可以增加储存设施的库容，提高储存效率。

三、水力压裂技术的优缺点水力压裂技术具有以下优点：1. 提高产能：水力压裂技术可以显著增加油气井的产能，提高油气的开采效率。

2. 适用性广泛：水力压裂技术适用于各种类型的油气层，包括低渗透性油气层和页岩气层等。

3. 可控性强：水力压裂过程中的注入压力和液体组成可以根据实际情况进行调整，以达到最佳效果。

然而，水力压裂技术也存在一些缺点：1. 环境影响：水力压裂过程中会产生大量的废水和废液，其中可能含有有害物质。

如果处理不当，可能对地下水和环境造成污染。

2. 能源消耗：水力压裂需要消耗大量的水和能源，特别是在水资源短缺的地区，会对水资源和能源供应造成压力。

3. 地震风险：一些研究表明，水力压裂过程中产生的地下应力改变可能会导致地震活动的增加，增加地震风险。

rfpa水力压裂
RFPA水力压裂是一种新型油气勘探开发技术，其研发与应用具有重要意义。

一、RFPA水力压裂的定义和原理
RFPA水力压裂是利用RFPA数学模型对岩石固体物理力学特性进
行计算，并结合流体动力学原理，进行水力压裂。

RFPA数学模型可以
对岩石孔隙结构、裂隙分布、强度及断裂韧度等参数进行准确计算，
从而实现水力压裂操作的优化及精细管理。

二、RFPA水力压裂的应用场景
1、油气勘探开发：利用RFPA水力压裂技术可实现天然气、石油
开采中的洁净化、高效化、低成本化等多重优势，与传统压裂技术相比，RFPA水力压裂技术具有更高的采油率、更低的裂缝闭合速度以及
更好的经济效益。

2、隧道工程：RFPA水力压裂技术可以应用于隧道掘进过程中的
地面松散地质物与周围岩体间的固结与配合，从而实现隧道稳固性及
工程安全性的提升。

三、RFPA水力压裂技术的优势
1、RFPA水力压裂技术可以对岩石孔隙结构、裂隙分布、强度及
断裂韧度等参数进行计算，从而实现水力压裂操作的优化及精细管理。

2、RFPA水力压裂技术具有更高的采油率、更低的裂缝闭合速度
以及更好的经济效益。

3、RFPA水力压裂技术可以应用于隧道工程中，实现隧道稳固性
及工程安全性的提升。

综上所述，RFPA水力压裂技术的研发与应用具有重要意义，其在油气勘探开发和隧道工程中的应用，将为经济发展和社会进步做出重
要贡献。

第六章水力压裂技术一、名词解释1、水力压裂：常简称为压裂，指利用水力作用使油层形成裂缝的方法，是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，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。

2、地应力：指赋存于地壳岩石中的内应力。

3、地应力场：地应力在空间的分布。

4、破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。

5、闭合压力（应力）：使裂缝闭合的压力，理论上等于最小主应力。

6、分层压裂：分压或单独压开预定的层位，多用于射孔完成的井。

7、裂缝的方位：裂缝的延伸（扩展）方向。

8、压裂液：压裂过程中，向井内注入的全部液体。

9、水基压裂液：以水为基础介质，与各种添加剂配制而成的压裂工作液。

10、交联剂：能将溶于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接成三维网状型的结构，使聚合物水溶液形成水基交联冻胶压裂液。

11、闭合压力：使裂缝闭合的压力，理论上等于最小主应力。

二、叙述题1、简述岩石的破坏及破坏准则。

答案要点：脆性与塑性岩石：在外力作用下破坏前总应变小于3%的岩石叫脆性岩石，总应变大于5%的岩石叫塑性岩石，总应变介于3～5%的岩石叫半脆性岩石。

岩石的破坏类型：拉伸破坏；剪切破坏；塑性流动。

其中拉伸破坏与剪切破坏主要发生在脆性岩石。

塑性流动主要发生在塑性岩石。

2、简述压裂液的作用。

答案要点：按泵注顺序和作用，压裂液可分前置液、携砂液和顶替液。

其中，携砂液是压裂液的主体液。

○1前置液的作用：造缝、降温；○2携砂液的作用：携带支撑剂、延伸造缝、冷却地层；○3顶替液的作用：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。

3、简述压裂液的性能及要求。

答案要点：滤失少；悬砂能力强；摩阻低；稳定性；配伍性；低残渣；易返排；货源广、便于配制、价钱便宜。

4、压裂液有哪几种类型？答案要点：水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液、胶束压裂液。

水力压裂法
水力压裂法，又称“水力破裂法”，是能改善油气钻井工程体系性能的一种重要技术
和手段。

水力压裂是指以水为媒介，结合压裂剂，利用压力使岩石发生微裂纹，从而提高油气
井吸积能力和作用机理的工程技术。

压裂介质水由压裂头中以特殊形式喷涌出，将岩石破裂，建立裂缝系统存在，从而改善油气井产出条件，从而达到增产改造的目的。

压裂液的
流动、压裂的面积大小等参数，需要经过科学的计算，并且就水力压力选择合理的范围。

通过根据每个油气井油层的相对性参数，做出合理的水力压裂工程设计是实现“水力破裂法”有效作用的关键。

压裂技术在油气井工程改造中的施工形式有开敞式和帜状型两种，以及组合式和水力
颗粒增效式等几种。

油气井压裂时，应考虑压裂液压力、喷涌速度、喷涌面积、水流量等参数，以充分发
挥水、压裂剂等起壁材料和反勾结材料的作用，控制裂缝大小，实现井眼增产增收的目的。

油气钻井中水力压裂法的强大作用，不仅改变了传统的油气开采技术，而且在油气开
采中发挥了不可替代的作用。

水力压裂法在油气井开井改造中发挥了历史性的作用，大大
提高了油气采收率和经济效益，实现了油气资源的有效利用，为世界各国经济建设作出了
巨大贡献。

水力压裂技术
水力压裂技术是一种能够有效提高油气产量的地质勘探辅助技术。

一、水力压裂技术简介
1.水力压裂技术是一种通过用大量液体以高压施加压力，将储层岩石纵向、横向或斜向地分裂，使油气储层内孔、构造释放效果良好的施工技术。

2.水力压裂技术以其技术效果显著、成本低廉、对地质环境影响小等特点，已成为油气工业中比较流行的勘探技术和钻井施工技术之一。

二、水力压裂技术的原理
1.原理一：岩石的压强特性是在真空条件下的极限吸水压强；
2.原理二：液体介质的施压作用比岩石压强体积力作用大；
3.原理三：射流压力随着注液速率的改变和液面的变化而改变。

三、水力压裂技术的操作步骤
1.准备：改变井口状态，将井内的液体抽掉，并由准备顶管和裂缝钢管完成井内准备工作；
2.打液：使用高压液压器，向井内注入高压水和外加剂；
3.关停：施工完成后将井口关闭；
4.返液：经过一段时间的流体停留后，逐步抽出返液；
5.解堵：在抽出液体后，通常还需要使用特殊器材进行清堵；
6.注气：施工完毕解堵后，将井内注入低温压缩空气，催流伤油气到井口。

四、水力压裂技术的应用
1.水力压裂技术以延伸释放原有储层压力、增大渗透率和改善分布状态等，有
效提高油气产量，拓宽油气可采范围；
2.水力压裂技术可以在油藏上把缝体内的水冻结下来限流，抑制油藏的水蔓延，阻断有害水的扩散；
3.水力压裂技术应用于井盖层上可以促使井内孔隙发育，增加原有油气藏储层
底板井段压裂柱面积，提高油气密度和油气产量；
4.水力压裂技术也可以解决管网供水受污染的问题，把被污染的水更新后用于
工业和农业生活用水等。