页岩气藏水力压裂ppt

• 考虑到储层岩石的脆性 不足，选择了线性胶作 为高支撑剂浓度的携砂 液。
滑溜水组成及配比
添加剂名称
产品代号
使用浓度‰ 备注
杀菌剂
BE-9
0.7
配液加入
防水锁剂
Gasperm 1100 0.5-2.0 配液加入
降阻剂
FR-66
0.75
在线加入
降阻剂的破胶剂 Optikleen WF 0.09
在线加入
• 延页平1井使用的清洁压裂液为成品，使用时按1% 比例在线加入。
井号 涪页HF-1 彭页HF-1 延页平1
各井其它压裂配制统计
名称 凝胶基液 线性胶 清洁压裂液
数量(m3) 2150 3400 636.1
备注 除在线加入添加剂之外此时加入
在线加入
第18页/共30页
6 压裂准备
支撑剂
各井支撑剂准备统计
• 延长石油研究院的滑溜水和清洁压裂液。 • 清洁压裂液为成品，施工时按1%的比例在线加入，同
时加入0.01%的过硫酸铵作为破胶剂。
滑溜水组成及配比
添加剂名称
杀菌剂 粘土稳定剂 破乳剂 降阻剂 助排剂
产品代号 KCL PAM
使用浓度（‰） 备注
0.5
配液加入
20
配液加入
2.0
配液加入
0.5
配液加入
4.0
3 压裂液
涪页HF-1井：贝克休斯公司化学剂
• 滑溜水降阻率达70-80%，且具有较好的防膨效果。
• Viking D，延迟交联压裂液， 适用温度65.5-149℃，交联 时 间 0.5-10min 可 控 。 具 有 低摩阻、抗剪切、携砂能力 强、低伤害等特点。
滑溜水组成及配比

环境保护法规的限制
随着全球对环境保护意识的提高，许多国家对压裂技术中的用水 、废弃物处理等方面提出了更严格的法规和限制。
技术更新换代的压力
随着油气开采难度的增加，对压裂技术的要求也越来越高，需要不 断更新技术和设备来满足开采需求。
高成本与低效益的矛盾
压裂技术的实施成本较高，而油气价格受市场波动影响大，导致压 裂技术的经济效益不稳定。
压裂技术的发展经历了从传统水力压裂到新型复合压裂的演变，技术不断进步和创新。
详细描述
自20世纪50年代以来，压裂技术经历了多个发展阶段。最初的传统水力压裂技术使用 单一的液体或气体来施加压力。随着技术的进步，复合压裂技术开始出现，结合了多种 液体和支撑剂来提高压裂效果。如今，新型的复合压裂技术已经成为主流，能够更有效
《压裂基础培训》ppt课件
• 压裂技术概述 • 压裂技术的基本原理 • 压裂技术的主要设备 • 压裂技术的实际应用案例 • 压裂技术的挑战与未来发展
01 压裂技术概述
压裂技术的定义
总结词
压裂技术是一种通过施加压力将岩石破碎，从而释放和增加油气井产量的技术 。
详细描述
压裂技术是一种广泛应用于油气开采领域的增产技术。通过使用高压力将岩石 破碎，形成裂缝，使油气在井筒内流动更加顺畅，从而提高油气的产量。
04 压裂技术的实际应用案例
油田开发中的应用案例
案例一
某油田采用压裂技术提高采收率 ，通过压裂改造，单井产量提高
30%，最终实现增产目标。
案例二
某油田针对低渗透油藏，采用压裂 技术实现有效开发，通过优化压裂 参数和工艺，提高了储层渗透率和 产能。
案例三
某油田在老油田二次开发中，利用 压裂技术对老井进行改造，成功挖 掘出剩余油藏潜力，提高了采收率 。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 9 70
1 9 73
1 9 76
Foam F lu ids
1979
1982
1985
1988
19 9 1
19 9 4
3 000
2 500
2 000
1 500
1 000
5 00
0
Av erage Injectio n Rate and HHp
HH p
Rate
Year
H y dr a u li c H or se po w e r
1 949 1 953 1 95 7 1 96 1 1 96 5 196 9 1 97 3 1 97 7 1 981 1 98 5 1 98 9 1 99 3 199 7
In je c t io n R at e (b b l/m in )
60
50
40
30
20
10
0
F lu id V o lu m e ( 1 ,0 0 0 g a llo n s ) T o ta l P r op p a n t ( 1 , 0 0 0 lb s )
当α< 0.015～0.018 MPa/m, 形成垂直裂缝; 当α> 0.022～0.025 MPa/m, 形成水平裂缝.
降低破裂压力措施 • 酸化预处理 • 高效射孔 • 密集射孔
水力压裂商业性应用开始于 1949年
1949早期, 哈里伯顿油井固井公司获得唯一的 “水力压裂”许可证
当年进行了332口井的压裂
75% 成功
1949.3在美国俄 克拉荷马州的维 尔玛进行了第一 次商业性的压裂 施工
从第一次压裂到现在 ...
早期施工使用几百磅的手筛河砂和凝胶油 现在使用成百上千吨的砂或人造支撑剂和冻胶或泡 沫压裂液 注入排量为第一次压裂施工排量的5到50倍

w(r) 8 pR(1 2 ) 1 (r R)2 E
▪ 椭圆裂缝的体积为：
பைடு நூலகம்
（6.1）
V
1（6 1 2）R3
3E
pnet
▪ 半径为R的裂缝扩展的压力：
（6.2）
pnet
F E 2 1 2 R
第3页/共94页
（6.3）
▪ 对于缝高hf不变和无限大（即平面应变）裂 缝其最大宽度为：
w 2 pnethf 1 2 E
▪ KGD模型假设缝高远大于缝长，包括了缝端动态过程
控制裂缝延伸的假设
第19页/共94页
6.3 三维和拟三维模型
前面简单模型的局限性： 需要给定缝高或假设产生的是径向缝
原因： 不能断定裂缝是否被限制在某一特定的地层中 由井筒（压力最高处）至缝端的过程中缝高是 变化的
解决办法： 利用平面三维3D和拟三维（P3D）模型来弥补
▪ 在缝长远大于缝高的条件下成立 ▪ 没有考虑断裂力学和缝端的影响，而主要考虑了缝内
流体的流动以及相应的压力梯度的影响
第6页/共94页
KGD模型
▪ 假设每一水平截面独立作用，即假设裂缝面任一点处裂
缝宽度沿垂向变化远比水平方向的变化慢。
▪ 在缝高远大于缝长或者储积层边界产生完全滑移的条件
下成立
▪ 缝端区域起着很重要的作用，而缝内压力可以估算
（6.35） （6.36） （6.37） （6.38）
6F 水力压裂中的动量守恒
方程（6.34）实矢量方程，其分量形式可以写为：
dui dt
p xi
xi
x
yi
y
zi
z
gi
（6F.1）
上式的左边为物质导数，它可与偏导数建立关系：

当破裂时,Pi=PF
P F3yxthP s
<2> 形成水平缝
岩石破坏条件
tv
最大有效周向应力大于垂直方向抗拉强度
有液体渗滤
zz(Pi Ps)11 2
有效总垂向应力为：
z z－Pi
z
Pi
( Pi
Ps
)
1 2 1
z
(Pi
Ps
)
1 2 1
tv
当破裂时,Pi=PF
PF
z 1
tv 1 2
Ps
1
应变
压力 行为
PKN模型与GDK模型特征比较
PKN模型
GDK模型
垂直剖面为椭园形
垂直剖面为矩形
水平剖面为(2n+2)次抛物线形
水平剖面为椭园形
裂缝长而窄
裂缝短而宽
平面应变发生于垂直剖面，层间无滑动 平面应变主要发生于水平剖面，层间有滑动
裂缝张开在垂直剖面求解
裂缝张开在水平剖面求解
井底压力随时间增加而升高，随缝长增加 井底压力随施工时间逐渐降低，随缝长增加而
Daneshy
2 假设条件
<1>岩石为均质各向同性. <2>岩石变形服从线弹性应力应变关系. <3>流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向裂缝呈
矩形. <4>缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动能和势
能影响. <5>裂缝高度和施工排量恒定.
3 理论基础
• 运用了体积平衡方程; • 压降与宽度关系由泊稷叶理论导出; • 用England和Green公式求缝宽时, 还运用了裂缝
逆断层
<3> 热应力
✓原因：地层温度变化引起的内应力增量. ✓计算方法

1 Cr
Cb
4.井壁上的最小总周向应力
在地层破裂前，井壁上的最小总周向应力 应为地应力、井筒内压及液体渗滤所引起的
周向应力 之 和3 ：y x . P i P i P s1 1 2 25
二、造缝条件
（一）形成垂直裂缝的条件
当井壁上存在的周向应力超过井壁岩 石的水平方向的抗拉强度时，岩石将在 垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂， 即在与周向应力相垂直的方向上产生垂 直裂缝。造缝条件为：
th
.
26
1）当有滤失时：
x x ps x x ps
y y ps y y ps
当产生裂 缝时，井 筒内注入 流体的压 力等于地 层的破裂 压力：
pi pi
3 y x P i P i P s1 1 2
3 y x(p ip s) 2 1 1 2
h t
PF
.
PS
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。 .
2
压裂材料
压
支
裂
撑
液
剂
.
3
水力压裂的工艺过程：
憋压 造逢
裂缝延伸 充填支撑剂
裂缝闭合
压力/砂比/(MPa/%) 排量/(方/分)
80
4
70
3.5
60
3
50
2.5
1.裂缝形成条件
2.裂缝形态(垂直、水平缝)
3.裂缝方位
造缝条件及裂缝形态、方位等与井底附近地
层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂
液的渗滤性质及注入方式. 有密切关系。

5 – 支撑剂在缝中向更远处前进， 随着压裂液继续向渗透性地层的 滤失 ，可到达水力裂缝的端部。
6 –停止泵注压裂液/携砂液，缝 内压裂液继续向渗透性地层滤失 。
7 – 裂缝闭合在支撑剂上，在地层 留下一条导流通道。
1 2
3
地面泵压 5
4
6
排量 砂比
理想的地面施工压力变化示意图
1 –开始泵注压裂液，地层破裂 2 – 裂缝随压裂液的泵注而延伸
18
Mfrac可实现多层压裂裂缝三维几何尺寸、并实现多裂缝的可视
化的显示和复杂裂缝的模拟。
19
Gohfer基于离散方法论、采用全三维模型、考虑各种复杂的地层因素，能
模拟非对称裂缝、复杂裂缝形状。
20
5、实施水力压裂基本条件
施工设备与管柱
基
施工工艺
本
施工参数
条
件
施工材料
配套措施
满足特定施工工艺条件下的地 层改造需要。
胜利油田压裂技术应用现 状
2013.11
1
提纲
一、压裂技术发展概况 二、大型压裂技术 三、机械分层压裂技术 四、非常规储层压裂技术
一、压裂技术发展概况
1、水力压裂的定义 2、水力裂缝延伸过程及关联的物理机理 3、水力压裂工艺技术分类 4、水力压裂设计方法 5、实施水力压裂的基本条件 6、水力压裂技术系列
3 – 支撑剂以悬浮状态进入水力裂缝
4 – 支撑剂随着泵注的继续向更远处
运移
5 –支撑剂在缝中向更远处前进，
7
随着压裂液继续向渗透性地层的滤
失 ，可到达水力裂缝的端部。
6 –停止泵注压裂液/携砂液，缝 内压裂液继续向渗透性地层滤失 。
7 –裂缝闭合在支撑剂上，在地层 留下一条导流通道。

注入前置液
起扩 裂展
注入携砂液
（石英、陶粒）
压 裂 液 返 排
裂 缝 闭 合
高导流的人 工裂缝
15
水力压裂分类（按油藏工程观点）：
⑴ 单井压裂：以单井为工作单元，以研究单井渗流方 式与渗流阻力的变化来实现单井产能提高； ⑵ 整体压裂：以低渗透油藏（或区块）为工作单元，以 建立的油藏注水开发井网与水力裂缝优化组合的渗流系 统，实现单井产能与扫油效率的提高。
水力压裂技术
医路顺风
1
压裂方法简介：Introduction of Fracturing
1.压裂的定义： 用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直
的裂缝，并用（或不用支撑剂）将裂缝支撑起来， 减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的 流动通道，从而达到增产增注的效果。 2.压裂增产增注的原理: (1)改变流体的渗流状态； (2)降低了井底附近地层中流体的渗流阻力。
20
一、油井应力状况 Stress status
(一)地应力
z
⑴垂向应力：上覆层的岩石重量。
H
Z 0 Sgdz
y
有效垂向应力： Z ZPs
x
在三向应力作用下，x轴方向上的应变分别为：
x1
1 E
x
x2
E
y
x3
E
z
岩石弹性模量：岩石纵向应力与纵向应变的比例常数。
泊松比：横向应变与纵向应变比值，反映材料横向变形的 弹性系数。
3
水力压裂特点 技术成熟度高，是低渗透油气藏开发的主要技术。 形成单一裂缝，裂缝方向受地应力控制。对特低渗 油藏，远离裂缝处的油气难以流向裂缝。 技术还在不断完善，以适应油气田开发的需要，如超 深井压裂、重复压裂以及与其他技术的组合应用。

h
24
➢腐蚀 ➢破碎 ➢镶嵌
➢支撑挤下沉
➢破胶不彻底，胶质残余物堵塞
h
5
水力压裂的现场实施 压裂施工设备
h
6
水力压裂的现场实施 压裂施工设备
h
7
HQ2000型压裂车
外型尺寸： 11.78m×2.5m×3.97m 总 重：31.9t
前后桥距：8.7m
转弯半径：18m 离地间隙：260mm 离 去 角：24° 最高工作压力：103.4MPa 最高工作压力下排量：
h
15
几种压裂工艺
分层压裂工艺技术
油田开发进入中后期以后，层间矛盾加剧，水窜严重， 有针对性的分层压裂技术是挖潜的重要手段。
h
16
压裂防砂技术
A、树脂防砂机理
Байду номын сангаас
覆膜砂是在筛选好的石
英砂表面，涂敷一层能够耐
高温的树脂粘合剂，制成常
温下呈分散粒状的树脂覆膜
砂，施工时在泵入石英砂后
期将树脂覆膜砂尾追泵入油
层，在油层温度和压力下，
树脂粘合剂交联固化，在井
底附近形成一个渗透率较好
且具有一定强度的挡砂屏障
以达到防止地层出砂的目的
。
h
17
压裂防砂技术
树脂砂提高导流能力的机理主要体现在两方面： 1、树脂砂外层的树脂薄膜可以防止破碎砂粒的运动。 2、树脂砂达到一定温度后，将会胶结，使裂缝内的支撑 剂固结，这样可以进一步防止碎屑运移。
h
9
施工准备
井场准备 压裂液准备 支撑挤准备 应急方案
压裂施工
设备运转情况检查 施工监测
h
压裂液 支撑挤 管汇泵车 采油树 采油树保护器 安全会议 施工会议

效果分析
对选择的压裂液进行效果分析，包括性能评估、增产效果等 方面的评估。
油田开发方案中压裂液的配制及应用效果
配制方法
详细介绍所选择的压裂液的配制方法，包括配方、配比等方面的信息。
应用效果
介绍该压裂液在油田现场应用的效果，包括提高产量、降低伤害等方面的效 果。
05
压裂工艺的优势与不足
压裂工艺的优势
2
压裂工艺也可用于改造老油田或气田，提高采 收率。
3
压裂工艺还可应用于开发非常规能源，如煤层 气、天然气水合物等。
02
压裂工艺基本原理
压裂液的组成及作用
总结词
由多种化学剂复配而成，主要 作用为支撑裂缝、清洁裂缝以
及传递压力。
组成
由稠用
压裂液在地层中产生支撑裂缝 ，增大储层渗透率；同时清洁 裂缝，使地层中的流体流动更 加顺畅；并通过传递压力，形
压裂工艺发展历程
压裂工艺起源于20世纪40年代，经历了传统压裂、水力喷 射压裂、多段压裂、水平井压裂等多个阶段，目前正在向 无砂支撑剂和重复压裂方向发展。
中国自20世纪50年代开始应用压裂工艺，目前在该领域的 技术水平已经达到国际先进水平。
压裂工艺应用场景
1
压裂工艺广泛应用于低渗透油田或气田开发中 ，如页岩气、致密气等。
压裂液的配制及使用
总结词
根据实际需求进行配制，使用过程中需严格控制质量。
配制
根据不同的配方和比例，将化学剂和水混合搅拌均匀，制成压裂液。
使用
将配制好的压裂液通过泵送系统注入地层，在高压作用下压开地层并形成裂缝，同时通过清洁和支撑作用提高地层渗透率 。使用过程中需严格控制压裂液的质量和注入速度，以保证压裂效果和安全性。

概述
直井 + 泡沫压裂
1981~1985
直井 + 交联冻胶压裂
1985~1997
直井 + 清水压裂
1997~现今
清水压裂 + 重复压裂
Barnett页岩 开发基本方式
1999~现今
水平井+清水压裂+同步压裂
2006~现今
ห้องสมุดไป่ตู้
汇报提纲
概述
页岩气井水力压裂技术 水力压裂技术应用分析
结论
概述
页岩气（Shale gas）是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离
应用分析：水力喷射压裂在国内油气开发中的应用时间不长，主要依靠国外公司提
供技术服务，压裂成本高。由于页岩井眼井壁坍塌情况严重 ，一般使用套管完井 ， 再加上水力喷射压裂技术在国内的应用并不成熟 ，且成本较高。因此该技术在 我国页岩气开发起步时期适用性不强 ，日后的推广有待于技术的进步和经验的成熟 。
也是气体储集的空间。
(A) (B) 图5 渝页1井岩心天然裂缝照片
A：开启裂缝 B：充填裂缝
水力压裂储层因素
A
B
渝页1井岩心天然裂缝照片
A：开启裂缝 B：充填裂缝
水力压裂储层因素
微孔缝
125.3m 微孔缝1×10μ
324.9m 微孔缝2×25μ、微孔隙5μ
结构致密，见少量微孔隙，多在1-3μ，少量4-5μ
页岩气井水力压裂技术 及其应用分析
报 告 人：唐颖 指导教师：张金川 教授 时 间：2010年11月
汇报提纲
概述
页岩气井水力压裂技术 水力压裂技术应用分析
结论
概述
页岩气（Shale gas）是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离