压裂方法分类及选择条件

压裂方法分类及选择条件一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。

压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。

二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。

其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。

2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。

其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。

2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。

它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。

2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。

施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。

其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。

因此，这种压裂适宜于中深井压裂。

2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。

这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。

对于射孔井，可用尼龙球，随压裂液进入井内并坐在高渗透层部位的炮眼上，以堵塞炮眼，即可将井内压力憋起，从而压开低渗透层的裂缝，此法可在一次压裂中多次重复使用，施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。

2.2.2 选择性压裂在同一开发层系中，由于地质上的非均质性，也存再高渗和低渗层段的差别。

在几米厚的油层中也存在高低渗透层的交互层，这种情况下就可使用这种方法，使压裂液导至低渗透层以便压开尚有生产潜力或未动的低渗透层。

如大庆油田的几个内部油田曾广泛使用固体暂堵剂进行选择性压裂，获得好的效果，具体做法是在向井内挤入压裂液的同时混入暂堵剂因为液体首先被吸入高渗层，暂堵剂随即将高渗层部位起缝。

油溶性与水溶性的暂堵剂可分别用于油水井的选择性压裂上。

使用选择性压裂的井最好具有一定的厚度，如4m以上，水平裂缝，这样易于控制裂缝产生的部位。

如果地油水下层清楚，有可能堵住含水高渗层，压开含油低渗层。

选择性压裂也可用于重复压裂上，利用小蜡球井层中裂缝堵住，在其它油层层部位压开新裂缝，以达到增产目的，如果不选用选择性压裂的方法，很可能使原裂缝延伸。

采用这种方法也会见到一定的增产效果，但也有可能会造成大量出水而效果不好的情况。

2.2.3 限流法分层压裂在分层压裂中，桥塞与封隔器在分层上有效，但作业成本高，球堵法也可能因为井况原因无法使用，如套管外窜漏或因赌球破裂或损伤，使液体旁流失去封堵作用。

限流法分层压裂适用于多层而各层之间的破裂压力有一定差别的井，该方法通过控制各层的射孔孔眼数及孔眼直径的方法，限制各层的吸水能力以及达到压开的目的。

2.2.4 封隔器卡分法分层压裂这是使用较方便的分层方法。

使用于压裂层渗透层差异不大，上下夹层具有一定的厚度，且射口层段套管完好无损的分层压裂井。

常用水力扩张式封隔器或双水力扩张式封隔器分层选压。

2.2.5 填砂发分层压裂这是一种自上而下的压裂方式，即自上而下的压一层、填一层砂，压完后冲砂投产。

2.3一次分压多层2.3.1投球法压裂它是利用水力扩张式封隔器将各个压裂层段封隔开，相邻两压裂层之间的封隔器可共用，目前这种方法一趟管柱可压四层。

除最下一级喷砂器外，其余喷砂器都装相应规格的滑管。

施工时，由上而下压裂。

先压完最下面的一层后，从油管里投入钢球并加液压憋掉下数第二层喷砂器里的滑套，打开该喷砂器，同时关闭最下层喷砂器，压下数第二层。

以此类推，自上而下压开各个层。

投球法压裂工艺比较简单，但是压每一层时各级封隔器同时工作，在高压下封隔器容易产生疲劳，而且有层间窜通或压不易发现等缺点。

2.3.2 上提封隔器法压裂这种方法仅用两级封隔器，中间夹一个喷砂器，两封隔器之间卡距应根据各选压层间距离预先配好。

施工时用两封隔器卡住压裂层段，先压最下层，压完后上提到第二层，依次压完各层。

此法岁可观察压窜显示，但压层段大小，夹层厚度不均时，选配封隔器卡距较困难，且施工速度慢。

所以，此法仅适用于选压层段均匀、层较少的井。

2.3.3滑套压裂目前较好的一次分压多层的方法是滑套封隔器压裂法。

该法使用带滑套的封隔器、带滑套的喷嘴以及特殊接箍，施工一次可以分压四个层段，它的优点是封隔器在高压下并不同时工作，只有被压层位上下两个封隔器工作，延长了封隔器的使用寿命，并且对层间串通和封隔器的不密封性易发现，及时避免砂卡事故的发生。

2.3.4深层压裂深井压裂时管路长、水力损失大，而且压裂液具有悬浮性能好，而且对支撑剂在强度、密度、形状及耐酸碱性等方面都比中深井有更高的要求。

一般用陶粒来作为深井压裂的支撑剂。

2.4 压裂液类型稠化水压裂液，水基冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液，稠化水包油压裂液2.4.1 稠化水压裂液稠化水压裂液是以水为溶剂或分散介质将稠化剂溶于水中配成。

常用的稠化剂主要是水溶性聚合物，如合成高分子（HPAM），改性天然高分子，生物高分子（黄包胶），配制稠化水压裂液时可以利用协同效应。

这种压裂液比活性压裂液粘度有所提高，携砂能力强，降滤失性好，主要用于低温、浅井和低沙比的小型压裂。

2.4.2 水基冻胶压裂液水基冻胶压裂液用交联剂将溶于水的稠化剂高分子进行不完全交联，使具有线性结构的高分子水溶液变成线型和网状体型结构混存的高分子水冻胶，其主要添加剂有稠化剂和交联剂。

稠化剂：稠化剂是水基冻胶压裂液的主体，用以提高水溶液的粘度，降低液体滤失，悬浮和携带支撑剂，常用的稠化剂有植物胶，纤维素及合成聚合物等。

交联剂：交联剂能与聚合物线型大分子链形成新的化学键，使其联结成网状体型结构的化学剂，聚合物水溶液因交联作用形成冻胶。

交联剂的选用由聚合物可交联的官能团和聚合物水溶液的PH值决定。

2.4.3液活性水压裂液活性水压裂是在水溶液中加入表面活性剂的低粘压裂液。

这种压裂液配制简单、成本低廉、粘度低滤失量大，但携砂能力弱，适用于浅井低沙量、低沙比的小型解堵压裂和煤层气井压裂。

2.5压裂的任务压裂液是为造缝与携砂使用的液体，是水力压裂的关键组成部分。

压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为前置液、携砂液和顶替液。

前置液的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，在温度较高的地层里，它还起到一定的降温作用。

有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂(粒径0.105～0.147 mm，即140～100目；砂与液体的体积比，即砂比10%左右)，以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。

携砂液的作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。

在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。

携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。

顶替液的作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。

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。

2.6 压裂液的优选选择压裂液应考虑的五个技术因素是粘度、液体摩阻损失、滤失、返排及其与储层岩石和流体的配伍性，另需考虑的两个因素是费用和来源。

不同的压裂液保持导流能力的百分数是不同的。

生物聚合物与泡沫压裂液对导流能力保持的效果最好，分别为95%和80%～90%，其次为聚合物乳化液(65%～85%)，而水基交联的羟丙基胍胶保持的效果最差(10%～15%)。

在设计中，应根据具体情况选择使用满足压裂施工工艺要求的压裂液，尽可能减少地层损害，特别是对支撑裂缝的损害。

对支持剂选择的最基本要求是要能得到高导流能力。

国内常用的支撑剂有石英砂和陶粒，可按压裂设计要求选择。

2.7 压裂参数确定2.7.1裂缝几何参数及产量预测裂缝几何参数是影响压裂增产幅度的主要因素。

油气井产能的预测是进行压裂优化设计的基础。

2.7.2 油层破裂压力的计算油层破裂压力是指油层被压开时的瞬间被压裂层位所受的压力。

它取决于油层深度、岩石强度、渗透率、油层原始发育情况及压裂所使用的液体性质等。

它目前使用的经验公式: P破=B·HP破—油层的破裂压力, MpaB —压裂油层中部深度, mH —油层破裂压力梯度,Mpa／m2.7.3 压裂时排量的确定要是压裂是形成的裂缝处于张开状态，就必须使压裂时的注入排量大于底层吸入量，要得到是底层张开裂缝的足够压差，首先应在设备许可的条件下，最大限度的提高排量；其次还可以采取降低压裂液的滤失性，缩小压裂井段的方法。

2.7.4 地面泵压的计算确定地面泵压的目的是为了在满足裂缝需要的压力和排量的基础上，充分发挥设备的能力，减少设备的台数。

地面泵压的估算公式:P泵压=P井口=P破+P摩阻+P局损-P液柱P泵压—地面泵压，MPa；P井口—井口压力，MPa；P摩阻—压裂液在管柱内流动时的摩阻压力降，MPa；P局损—井下工具对流体局部阻力损失，MPa；P液柱—井筒里液柱压力，MPa。

2.7.5 压裂车台数的确定由压裂时的泵压与排量计算出所需要的总功率，然后用总功率除以压裂车的发动机功率，即可得到压裂车的台数。

其计算公式：Pp=P泵压= P泵压·Q∕η1η2η3 = 1∕η·P泵压·QN=Pp∕P＇pη——总效率，小数；η1————发动机工作功率；0η2—————泵的上水效率，取60％～80％；Q————压裂时泵的排量，m3∕s；η3————发动机工作时受海拔高度影响后的效率，％；N——所需压裂车的台数。

P＇p——每台压裂车的发动机功率，W;Pp——压裂时所需的总功率W;2.7.6支撑剂用量的确定支撑剂用量与压裂效果有直接关系，它主要取决于所形成裂缝的长度与宽度，还与油层情况、压裂次数、油井生产历史有关。

由于目前对裂缝还无法实际测量，所以支撑剂用量只能从油层结构和物性、压裂次数、历史施工经验来估计。

一般在压裂疏松油层时，其支撑剂用量越大；可以适当逐次增加支撑剂的用量，一边达到延伸裂缝或增加新裂缝的目的。

合理的支撑剂用量应根据现场试验来确定，大约每米油层加入1.5～3m32.7.7含砂比的计算含砂比是指单位体积压裂液内所含支撑剂的数量。

含砂比的大小关系到砂粒在裂缝的分布方式，直接影响裂缝的导流能力。

含砂比的确定，主要是根据支撑剂的直径、携砂液的性能、裂缝的滤失性及液体的流速而定。