搜索
石油工程概论(GeneralIntroductionofPetroleumEngineering)第五章油水井增产增注技术第一节水力压裂技术一、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。第一节水力压裂技术利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过油层吸收能力的排量泵入井中，随即在井底附近憋起高压，当该压力大于井壁附近的地应力及岩石的抗张强度时，在井底附近地层将产生裂缝，再将带有支撑剂的携砂液挤入裂缝中，支撑剂沿裂缝分布，从而在井底附近形成一条具有一定长度、宽度和高度的高导流能力的填砂裂缝，供油气流入井内或注入水进入地层。二.水力压裂的工艺过程：注入高压前置液起裂扩展注入携砂液（石英砂，陶粒）压裂液返排裂缝部分闭合高导流的人工裂缝第一节水力压裂技术三.水力压裂增产增注的原理:（1）由于压裂在井底附近形成了具有一定规模高导流能力的裂缝，改善了油层的导流能力，从而降低井底附近地层中流体的渗流阻力;（2）改变了流体的渗流状态，由径向流变成双线性流（地层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒），消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗。四.造缝条件1、裂缝形成条件：井底压力大于岩石的抗张强度第一节水力压裂技术2、破裂压力梯度：为了比较和预测各油田（油井）的破裂压力，而引入破裂压力梯度。它是指：地层破裂压力与地层深度的比值。五、压裂液压裂液任务破裂地层、造缝、降温作用。携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂。前置液携砂液顶替液中间顶替液：携砂液、防砂卡；第一节水力压裂技术1、定义压裂液是压裂施工过程中所使用全部液体的总称，是造缝和携砂的介质，压裂液性能的好坏是压裂成功的关键。压裂液包括三部分：前置液、携砂液和顶替液。2.压裂液的性能性能要求（1）滤失量少：(造长缝、宽缝条件）（2）悬砂性强：粘度高。（3）摩阻低：消耗动力少，排量大。（4）稳定性：温度，抗剪切。（5）残渣低：清洁压裂液。（6）易返排：破胶（水化）。（7）货源广，价格低。（8）配伍性好。第一节水力压裂技术六、支撑剂填砂裂缝的导流能力：在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，导流能力也称为导流率。第一节水力压裂技术FRCD＝Wf˙Kf＝（KW）f指用来支撑已压开的裂缝，使裂缝不再重新闭合，并使裂缝具有较高导流能力的固体颗粒。六、支撑剂支撑剂的性能要求：(1)粒径均匀，密度小(2)强度大，破碎率小(3)园度和球度高(4)杂质含量少(5)来源广，价廉第一节水力压裂技术（1）低渗透油气藏：空气渗透率50md（低渗油藏）（2）中高渗油气藏：增产、压裂防砂七、水力压裂增产适用条件：（3）油田整体压裂（开发措施）2、影响压裂井增产幅度的因素油层特性：裂缝几何参数：指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力第一节水力压裂技术水力压裂施工现场水力压裂施工现场水力压裂施工现场第二节油层酸化工艺技术油层酸化处理是利用酸液能溶解岩石中所含盐类物质（岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等）的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油、气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施。一、定义通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。按照工艺不同分为：●酸洗●基质酸化●压裂酸化将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。第二节油层酸化工艺技术二、碳酸盐岩地层盐酸处理技术碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石1、目的：解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性。2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。第二节油层酸化工艺技术2、原理：第二节油层酸化工艺技术3、酸-岩反应速度：单位时间内酸浓度降低值，或单位时间内岩石单位面积的溶蚀量。酸岩反应是复相反应，其特点是反应只在酸岩界面上进行，三个步骤：（1）酸液中的氢离子传递到碳酸盐岩表面（2）氢离子在岩面和碳酸盐进行反应（3）反应生成物钙离子、镁离子和CO2气泡离开岩面4、酸-岩反应过程：(1)面容比面容比越大，单位体积酸液中的H+传递到岩石表面的数量就越多，反应速度也越快。(2)酸液的流速酸液流动增加，流体的渗流作用加强，酸液穿透深度增加。5、影响酸岩反应速度的因素第二节油层酸化工艺技术盐酸在微小孔道中的流动，一般仅几十秒，最多不超过1～2分钟，酸的活性就基本耗尽，活性酸的穿入深度仅为几十厘米。因此，如何延缓盐酸在地层中的反应速度，是酸化工作中的重要课题；为此，需要研究影响盐酸与碳酸盐岩反应速度的因素。(5)温度温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快。(6)压力压力增加，反应速度减慢。(7)其它因素岩石的化学组分物理化学性质酸液粘度等第二节油层酸化工艺技术(3)酸液的类型强酸反应速度快，弱酸反应速度慢。(4)盐酸的质量分数高浓度有利于延长作用距离。6、提高酸化效果的措施：降低面容比提高酸液流速使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸降低井底温度等第二节油层酸化工艺技术面容比越大，反应速度也越快酸液流动增加，流体的渗流作用加强，酸液穿透深度增加强酸反应速度快，弱酸反应速度慢；高浓度有利于延长作用距离温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快三、酸化压裂技术1、定义：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂称为酸化压裂（简称酸压）。2、作用原理：(1)靠水力作用形成裂缝；(2)靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。第二节油层酸化工艺技术三、酸化压裂技术3、酸压与水力压裂相比：相同点：（基本原理和目的均相同）不同点：实现其导流性的方式不同第二节油层酸化工艺技术目标均是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气水渗流阻力。水力压裂：裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合；酸压：一般不适用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀溶蚀产生一定的导流能力。复习提要一、水力压裂技术1、水力压裂的工艺过程2、水力压裂增产增注原理二、油层酸化工艺技术酸洗基质酸化压裂酸化三、碳酸盐岩地层盐酸处理技术1、酸-岩反应过程：2、酸-岩反应速度及其影响因素：3、提高酸化效果的措施：四、酸化压裂技术1、概念2、原理3、酸化压裂与水力压裂区别