水力压裂原理1

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。

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。

水力压裂增产机理
水力压裂增产机理是指通过注入高压水来创造和扩大裂缝，从而增加油气储层的流动性和渗透性，进而提高油气产能。

水力压裂增产主要有以下几个机理：
1. 裂缝形成机理：在注入高压水的作用下，岩石受到应力作用而发生破裂，产生裂缝。

高压水会沿着裂缝扩展并迅速膨胀，推动裂缝进一步扩展和延伸，形成有利于油气流动的通道。

2. 高渗透性通道形成机理：水力压裂过程中，高压水会沿着裂缝进入岩层孔隙内，破坏岩层颗粒，排挤孔隙中的天然气或石油，同时降低颗粒之间的接触面积，增加岩层的渗透性。

这样，油气可以更容易地从储层中流出。

3. 水力压裂液引起的岩石吸附力降低机理：水力压裂液中添加的一些化学物质能够降低岩石表面的吸附力，使得岩石颗粒上的油气分子能够更容易地从岩石表面脱附，增加油气产能。

总之，水力压裂增产通过形成和扩大裂缝，增加储层的渗透性和流动性，以及降低岩石吸附力等机理，有效提高油气产能，实现更高的产油效益。

水力压裂概述水力压裂增加原油产量的机理概述水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。

这项技术在10年中在美国被大范围推广，但美国人正在担忧这项技术将污染水源,从而威胁当地生态环境和居民身体健康。

并认为这种技术给环境带来了极大的伤害，包括使自来水自燃，引发小幅地震等。

但目前它仍是使用较为广泛的一种增产措施。

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，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导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。

该项技术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。

水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层与裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗，因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。

如果水力裂缝能连通油气层深处的产层(如透镜体)和天然裂缝，则增产的效果会更明显。

另外，水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞作用。

一、水力压裂造缝机理（一）应力分析在水力压裂中，了解造缝的形成条件、裂缝的形态(垂直或水平)、方位等，对有效地发挥压裂在增产、增注中的作用都是很重要的。

在区块整体压裂改造和单井压裂设计中，了解裂缝的方位对确定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要，这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以提高开采速度，而且还可以提高最终采收率，相反，则可能会出现生产井过早水窜，降低最终采收率。

一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态，作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向主应力和水平主应力。

文献综述前言水力压裂是油田增产一项重要技术措施。

由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。

随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。

由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。

为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。

这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。

同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。

在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。

这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。

水力压裂技术的发展过程水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。

它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段:60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。

60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。

已达成解堵和增产的目的。

这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。

70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。

我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合技术。

80 年代 ,逐步进入了低渗油藏改造时期，并开始了优化水力压裂设计。