压裂基础知识讲义

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。

压裂讲座第一节压裂设备1．压裂车：压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。

压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。

压裂泵是压裂车的工作主机。

现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。

2．混砂车：混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。

它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。

3．平衡车：平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。

另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。

4．仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。

5．管汇车：管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。

第二节压裂施工基本程序1．循环：将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。

循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。

循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。

2．试压：关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。

3．试挤：试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。

目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。

4．压裂：在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。

5．支撑剂：开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。

6．替挤：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡。

7．反洗或活动管柱顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。

压裂基础知识一、水力压裂原理（一）基本原理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，便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高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。

（二）增产原理1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源;4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。

二、压裂材料（一）压裂液在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。

1、根据作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。

有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。

携砂液：它起到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。

在压裂液的总量中，这部分比例很大。

携砂液和其他压裂液一样，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，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。

顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。

2、根据类型不同分类根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。

（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。

一、压裂管柱活动困难的原因分析活动管柱是压裂作业中的一项重要工序，它的快慢直接影响到作业和压裂的进度，同时也关系到施工的效益，所以如何预防和处理管柱活动不开是非常关键的。

在压裂施工过程中，经常会发生管柱活动困难的现象，原因很多，但主要分为以下六种类型：1、封隔器质量不好在高压作用下胶筒不收缩，而导致封隔器不解封封隔器质量的好坏直接影响到活动管柱的难易程度。

正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套压明显上升，这说明封隔器已经解封，压裂层位的压力已经传到井口，这时候管柱就很容易活动开。

如果封隔器的质量不好或在压裂结束后封隔器的胶筒不收缩，这样会给活动管柱带来很大的困难。

出现这种情况，如果屡次活动不开，我们应采取平衡套压的方法，使封隔器胶筒上下压力趋于相近，迫使封隔器收缩。

2、封隔器的水嘴被堵死，导致封隔器不收在施工时曾遇到过这种情况。

在压完两层后，准备上提管柱压第三层时，上提管柱过程中遇到困难，当时套压也比拟高，可是封隔器就是不收缩。

后来，重新连接好了压裂管柱，正向大排量向地层注入压裂液，然后停泵，瞬间憋放，再活动管柱，结果很快就活动开了。

这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中排出，使胶筒内的压力释放，封隔器收缩。

3、地层窜槽导致管柱活动不开压裂施工中由于地层窜槽或封隔器坏，携砂液从油套环形空间上窜，使支撑剂沉落到最上级封隔器上，导致上封隔器被砂埋，而使管柱活动不开。

目前薄夹层井压裂施工很多，在加砂过程中，发现套压持续升高，翻开套管闸门，套管溢流越来越大，此时判断是地层窜槽，应立刻停砂替挤，当套管内无压裂砂后，活动并上提管柱。

如果地层上窜，没能得到正确及时的处理，管柱被沉砂埋死，将给施工带来极大的不便，严重的可能发生工程事故。

在施工过程中一旦确认是地层窜槽，那么应立即停砂，进行替挤，防止出现更大的经济损失。

4、封隔器发生塑性变形，管柱活动不开普通封隔器的承受压力一般在40MPa左右，当压力持续偏高或在瞬间压力过高时，有可能使封隔器内部结构发生变化，产生塑性变形，使其活动受阻。

压裂基础知识一、基本概念1、闭合压力使裂缝恰好保持不致于闭合所需的流体压力。

它小于开始形成裂缝所需的破裂压力，并始终小于裂缝的延伸压力，且与地层中垂直于裂缝面上的最小主应力大小相等、方向相反。

二、压裂井（层）的选择1.压裂选井选层的一般原则压裂主要解决有一定储量的低渗透层的产量问题，对于井底堵塞而影响生产的井，压裂同样有很好的效果。

对于下列情况的井，应选作压裂的对象。

（1）压裂层具有足够的油源，具备增产的可能。

（2）地层参数要求：A.地层系数（kh）对压裂效果有很大的影响。

地层系数过低，从地层向裂缝供油能力太弱，得不到好效果，一般的经验是：（kh）为（0.5~100）×10-3μm2.m的油层可以压裂。

B.地层孔隙度一般应大于10%（对于砂岩）。

C.地层有效渗透率一般应小于10×10-3μm2（3）对岩性及胶结度。

对石灰岩、白云岩、砂岩、砾岩产层都有能取得有效的压裂效果。

（4）对于已经进行过各项措施井。

对已进行过酸化及其它各种增产措施的井压后都能获高产。

2.不宜压裂的几种情况（1）高含水层；（2）对于靠近边水，注水井或见水效果明显的井；（3）高渗透层、地下亏空大的井；（4）固井质量不高，有管外串槽的以及套管损坏的井。

一、压裂方式（一）、合层压裂1、油管压裂在深井中，应在油层以上坐封隔器，必要时带水力锚及套管加压平衡，以避免套管受到高压而破坏。

但是，由于油管截面积小，会增加液注以阻力和设备负荷，降低有效功率。

2、环形空间压裂其优点是阻力损失小。

缺点是流速较低，携砂能力弱。

3、油、套管合压裂压裂时油管接一部压裂车，套管接加砂压裂车。

施工时，油管、套管同时泵入粹体，从套管加砂。

其优点是利用油管泵入的液体，从油管鞋出来时流向改变，可防止压裂砂下沉。

一但发生砂堵，进行反循环洗井也比较方便。

因此，油管、套管同时压裂适合于深井压裂。

4、套管压裂其优点是施工简单，可以最大限度地降低管路摩阻。

压裂的基础知识1、什么叫油层水力压裂？利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。

2、油层水力压裂的基本原理是什么？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。

3、油层水力压裂的目的是什么？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。

4、油层水力压裂有哪些作用?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。

5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。

与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。

6、压裂液有几种类型？在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。

压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。

油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。

1、什么叫油层水力压裂？利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。

2、油层水力压裂的基本原理是什么？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。

3、油层水力压裂的目的是什么？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。

4、油层水力压裂有哪些作用?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。

5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。

与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。

6、压裂液有几种类型？在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。

压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。

油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。

7、压裂液应具有哪些基本性质?压裂液要直到传压、劈开裂缝，携带支撑剂进入油层的作用。