1aa油田开发的核心技术--压裂.

油田增产核心技术—压裂水力压裂主要涉及的学科（HydraulicFracturing)—水力压裂力学—水力压裂材料性能与评价—水力压裂裂缝延伸模拟—支撑剂在裂缝中运移分布—水力压裂效果分析—水力压裂工艺技术—水力压裂诊断评估技术一、压裂基本原理—压裂地质学（对储层的认识、储层保护、测井、录井、岩心物性分析、岩石力学等….）水力压裂概念压裂：若液体被泵入井中的速度快于液体在地层中的扩散速度，将不可避免地使地层压力升高并在某些点发生破裂。一、压裂基本原理所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产量(油气井)。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液多种基本类型。一、压裂基本原理压裂井场地面布置流程1.作业机；2.油井；3.排污池4.平衡车5.消防车6.压裂车7.拉砂车8.混砂车9.大罐10.仪表车一、压裂基本原理水力压裂作用开发阶段–油气井增产–水井增注–调整层间矛盾改善吸水剖面–提高采收率勘探阶段增加工业可采储量，扩大勘探成果；其它方面：井网结构调整三种原因：1、穿透近井地带的伤害，使井恢复其自然产能；2、在地层中延伸有高导流的通道，使产量超过自然水平；3、改变在地层中的液体流动。一、压裂基本原理1–开始泵入压裂液，地层破裂2–裂缝延伸3–支撑剂随压裂液开始进入裂缝4–随着泵注的继续，支撑剂进入裂缝深处5–支撑剂继续进入裂缝到达裂缝端部，压裂液滤失6–携砂液泵注完成，压裂液继续滤失7–裂缝闭合，形成一定导流能力的支撑裂缝裂缝的形成过程一、压裂基本原理压裂液滤失的三个过程滤饼区的流动滤饼控制过程侵入区的流动压裂液粘度控制过程地层流体的压缩地层流体粘度及压缩控制过程一、压裂基本原理压裂施工设计计算步骤（正设计）•正设计:根据压裂施工规模预测增产倍数a.确定前置液量、混砂液量以及砂量；b.选择适当的施工排量、计算施工时间；c.计算动态裂缝几何尺寸；d.支撑剂在裂缝中的运移分布，确定支撑裂缝几何尺寸；e.预测增产倍比。二、压裂设计方法压裂施工设计计算步骤（逆设计）a.根据增产要求确定裂缝长度和导流能力；b.预选施工排量、前置液量和携砂液量；c.计算动态裂缝几何尺寸；d.支撑剂在裂缝中的运移与分布，确定支撑裂缝几何尺寸；e.计算支撑裂缝长度和导流能力以及增产倍比；f.如果满足增产要求则结束，否则重选液量、砂量，返回（c）重新计算。二、压裂设计方法Shell公司的ENERFRAC，Meyer&Assocs公司MFRAC，Reservoirengineeringsystem(RES)公司的FRACPRO，Schlumberger公司的FRACHIT等。全三维压裂软件有：TrraTekinc公司的TERRAFRAC，Marathonoil公司的GOHFER，LekigUniversity的HYFRAC3D等。FracproPT三维压裂设计软件；FracCADE三维压裂设计软件；Stimplan(F3D与P3D裂缝模拟)西南石油学院压裂设计软件；中石油研究院开发的拟三维压裂软件等常用的压裂设计软件二、压裂设计方法压裂施工参数的多级优化技术理论基础：裂缝扩展的精细模拟和裂缝温度场优化结果；优化形式：每一个优化参数，不应是恒定值，如排量，随裂缝的扩展，滤失越来越大，只有不断地增加排量后才能保持裂缝的稳定和恒速扩展。换言之，其实质是将整个裂缝扩展过程分段，每一段单独进行优化，由于每一段的温度和裂缝扩展规律不完全一致，因此，每一段都对应一优化的施工参数；十变优化参数：排量、压裂液类型（黏度）、支撑剂类型、支撑剂粒径、稠化剂浓度、交联比、破胶剂浓度、砂液比、压后放喷油嘴尺寸、抽汲及生产期的井底流压（考虑应力敏感后，不同时期要求不同的值）。二、压裂设计方法压裂多级优化技术示意图——“十变”分阶段优化参数排量砂液比破胶剂交联比支撑剂粒径稠化剂浓度放喷油嘴尺寸压裂液类型线性胶深井低浓度稠化剂压裂液类型降低稠化剂浓度时间停泵后算起增大方向二、压裂设计方法压裂液体体系压裂液体系－不同地层温度系列压裂液（20°C—150°C）•瓜尔胶压裂液系列香豆胶压裂液系列•泡沫压裂液次生热及次生泡沫压裂液•清洁压裂液低分子环保型压裂液•醇基压裂液延迟胶联压裂液•低浓度瓜胶压裂液速溶瓜胶压裂液•稠化水压裂液酸基压裂液....三、压裂体系低温压裂液体系（临界交联）该压裂液体系是以羟丙基瓜胶为稠化剂、以硼酸盐为交联剂，加以低温破胶激活剂等添加剂的压裂液配方体系。具有流变性能好、低温快速彻底破胶、残渣少、伤害小等特点。主要技术性能指标：延迟交联时间：3060s稳定性：170S-1连续剪切1h，粘度70100mPa.s低摩阻：小于清水的50%破胶性能：破胶时间24h，水化液粘度≤5.0mPa.s低伤害率：岩芯伤害率小于25%应用范围：适应于25℃〜50℃的储层。中国.西安常规压裂液体系三、压裂体系中温压裂液体系该压裂液体系是以低浓度的羟丙基瓜胶为稠化剂、具有一定延迟交联有机硼为交联剂，加其它添加剂组成的压裂液配方体系。具有交联时间可调、流变性能好、彻底破胶、残渣少、伤害小等特点。主要技术性能指标：延迟交联时间：3090s可调稳定性：170S-1连续剪切1.5h，粘度≥100mPa.s低摩阻：小于清水的50%破胶性能：破胶时间23h，水化液粘度≤5.0mPa.s低伤害率：岩芯伤害率小于20%应用范围：适应于50℃〜80℃的储层。中国.西安三、压裂体系高温压裂液体系该压裂液体系是以羟丙基瓜胶为稠化剂、耐高温的有机硼或有机锆为交联剂，加其它添加剂组成的压裂液配方体系。具有延迟交联性能良好、抗剪切性能好、彻底破胶、伤害小等特点。主要技术性能指标：延迟交联时间：14min可控稳定性：170S-1连续剪切2h，粘度≥50mPa.s低摩阻：小于清水的50%破胶性能：破胶时间23h，水化液粘度≤10.0mPa.s伤害率：岩芯伤害率小于20%应用范围：适应于80℃〜130℃的储层。中国.西安三、压裂体系改善型压裂液体系在地层敏感性研究的基础上，针对储层特点，开发研究的无残渣酸性压裂液体系，能降低压裂液对地层的伤害，解除或部分解除老裂缝中的无机垢，改善地层渗透率，在达到水力压裂携砂要求的前提下，起到对地层酸化的目的，进一步提高对油层的改造效果。主要技术性能指标：耐温抗剪切性：93℃压裂液连续剪切1hr，粘度100mPa.s破胶性：采用常规的APS在不同温度下，压裂液在1～2小时内彻底破胶滤失系数：90℃、3.5MPa，C3=6.32×10-4m/min0.5岩心伤害率：岩芯（延长统）伤害率小于5%应用范围：适应于储层温度小于90℃的油气井压裂作业中国.西安三、压裂体系清洁压裂液体系清洁压裂液是一种由粘弹性表面活性剂（VES）为主组成的水基压裂液。其最大特点是不含残渣，不污染环境，携砂能力强，压裂效果好，配制容易，易于泵送，不需要特殊设备，操作方便。当这种粘弹性表面活性剂压裂液和地层中烃类相遇或被地层水稀释时，它会自动破胶，不会留下任何残渣，因此和瓜胶类水基压裂液不同，它不需要交联剂、破胶剂等添加剂。主要技术性能指标：耐温性：耐温55℃破胶性：压裂液遇原油、淡水、破乳剂、酸等均可彻底破胶滤失系数：90℃、3.5MPa，C3=6.32×10-4m/min0.5岩心伤害率：岩芯伤害率小于18.2%应用范围：适应于储层温度小于60℃的油井压裂作业中国.西安三、压裂体系油基冻胶压裂液体系研究开发的CQX型油基压裂液属于一种新型磷酸酯类油基冻胶压裂液，具有耐温耐剪切能力强、摩阻低、易破胶、无残渣、伤害小、易返排等优点。由于实现了全压裂过程无水作业，减少了水敏、水锁伤害，因此对于低压、敏感性储层具有较强的针对性。主要技术性能指标：原油增稠：无残渣、伤害小、易返排抗剪性能：45℃，170s-1，连续剪切80min，粘度218.1—106.mPa.s破胶性能：45℃,9-16h，破胶粘度10mPa.s滤失系数：45℃，3.5MPa下，C3=3.21-4.51×10-4m/min1/2伤害率：10.7%。应用范围：适应于储层温度小于70℃的油井压裂作业中国.西安三、压裂体系CO2泡沫压裂液体系CO2泡沫压裂液是一种低损害压裂液体系，具有含水量低、粘度高、滤失低、清洁裂缝、易返排等特点，有利于降低压裂液对油气层的伤害。主要的性能指标：增稠剂：采用CJ2-9交联冻胶：pH=3～5，粘度η=900〜10000mPa.s交联时间：15～20秒、可形成明显增稠及可挑挂的凝胶抗剪切性能：在80℃、170S-1下60min，粘度仍可达200mPa.s（泡沫质量60%）耐温能力：145℃破胶性能：80℃、1.5h，压裂液残胶粘度降为4.3mPa.s0.8%CJ2-9体系的残渣含量在100mg/l中国.西安三、压裂体系低分子环保压裂液体系•低分子可回收的压裂液体系(LMF)，该压裂液和其它聚合物压裂液相比,具有较好的耐温抗剪切能力，同一温度下压裂液可保持恒定的粘度而不下降；施工过程中不需要破胶剂就可以实现破胶返排，并能有效降低对裂缝导流能力的伤害；重要的是，对压裂液的返排液进行回收后，可以作为压裂液重新使用。三、压裂体系低分子环保型压裂液的原理采用低分子增稠剂CJ2-3,该分子链比传统瓜尔胶及HPG要小25--30倍。在低分子化合物中引入强亲水基团，使它们的水溶性大大增强而提高了聚合物的溶解性。实现低分子的络合屏蔽与二次交联，提高了交联液体的粘度和效率。利用一种暂时性的链接反应，以便能动态地改变化学链结构，使液体具有较高的弹性，并因此而改善了其携砂能力通过对液体pH值的控制，可使链的连接变得可逆三、压裂体系低分子环保型压裂液的性能特点增稠液的粘度低压裂液的残渣含量低压裂液流变性能受温度影响小压裂液的破胶与交联可逆液体的滤失低且对地层伤害小填砂裂缝导流能力高HPGF压裂液LMF压裂液LMF和HPGF压裂液外观三、压裂体系低渗透油层压裂新工艺技术元XXX井长8测井解释成果图油：20.91t/d水：0.00m3/d分两级加砂：第一级加砂40m3，砂比36％排量2.4m3/min第二级加砂25m3，砂比36％排量2.2m3/min一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果针对低渗厚层状砂岩储层（砂层厚度大于20ｍ）特点，采用多级加砂压裂工艺技术，解决单级加砂支撑剂沉降导致裂缝上部导流能力较低的问题，达到改善厚油层铺砂剖面、提高纵向动用程度的目的。多级加砂裂缝铺砂剖面改善示意图一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果多级加砂裂缝铺砂剖面改善示意图一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果多级加砂压裂数据表井号层位电性参数岩心数据压裂参数试排结果厚度m电阻率Ω•m时差μs/m孔隙度%渗透率mD油饱%砂量m3砂比%排量m3/min日产油m3/d日产水m3/d白XXX长640.430.29231.56///37.2/32.035.7/36.22.2/2.421.680.00元XXX长8132.042.7232.49.990.0625.6140.0/25.036.0/35.92.2/2.420.904.50白XXX长6329.437.51226.6411.341.0114.0445.0/35.035.0/30.12.2/2.631.370.00里XXX长7216.449.15224.866.970.0328.2630.0/20.035.9/35.82.0/2.221.100.00黄XXX长640.125.82218.617.700.1531.5045.0/35.032.6/35.42.0/2.220.740.00从试油结果来看，产液量较高，均取得了较好的效果。一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果槐3井油层测井解释资料层位层号解释井段(m)厚度(m)