支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺_沈建国
作者简介:沈建国,1969年生,工程师;1993年毕业于西安石油学院石油工程系,现从事压裂酸化工作。地址:(642150)四川省隆昌县。电话:(0832)3919147。
支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺
沈建国1 陆灯云1 刘同斌2
(1.四川石油管理局井下作业处 2.四川石油管理局)
沈建国等.支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺.天然气工业,2003;23(增刊):92~94
摘 要 水力压裂是一项高投入、高产出、高风险的复杂系统工程,其高风险体现在施工成功和施工效果上。从人工裂缝的形成来看,有三大因素制约施工:1近井裂缝扭曲;o主体裂缝宽度不够;?液体滤失过大,动态缝的空间不足。而近井裂缝扭曲对施工成功的影响最大,需要在实践中探索和创新一种工艺,从而消除或降低近井裂缝扭曲,确保施工成功。通过近年来不断摸索、总结和借鉴,我们已初步形成了一种新的压裂工艺)))支撑剂段塞冲刷,该工艺根据测试压裂分析的近井裂缝摩阻数据,科学合理地进行段塞冲刷设计,并实时分析评价段塞冲刷的效果,合理调整携砂液阶段的砂浓度和砂量,并最大限度地提高施工砂浓度,确保施工成功和施工效果。文章介绍了近井裂缝扭曲摩阻的成因、判别和解决办法,并举例说明段塞冲刷工艺在水力压裂中的应用情况以及支撑剂段塞冲刷对压裂施工效果的影响。
主题词 水力压裂 近井裂缝 扭曲 摩阻 支撑剂段塞 工艺
最近在湖北、广西、四川油气田的压裂作业中,遇到最突出的问题是压裂施工不能按设计顺利完成,主要表现在携砂液进入储层困难,即使是低浓度的携砂液也如此。笔者最近参加了几口井的压裂作业,通过理论分析和现场实践,发现造成问题的根本原因在于近井裂缝宽度过窄,并提出了解决这一突出问题的工艺和方法,通过实践取得了较好的效果。
近井裂缝扭曲摩阻的成因
根据Griffith 准则可知,水力压裂人工裂缝的启裂机理是弱面破裂,而人工裂缝的拓展机理是人工裂缝方向垂直于最小主应力方向。因此,在人工裂缝启裂机理和拓展机理的双重作用下,人工裂缝在射孔孔眼附近和近井筒地区极易发生弯曲或扭曲,我们将这种现象称为近井裂缝扭曲。当流体通过孔眼进入主体裂缝之前,由于近井裂缝扭曲,流体的方向必然发生改变,流体方向的改变必然引起能量的损耗,这种能量的损耗是由近井裂缝扭曲所引起,称之为近井裂缝扭曲摩阻。导致近井裂缝扭曲摩阻的原因有4种:1天然裂缝与人工裂缝在近井筒附近的交汇;o多裂缝竞争缝宽;?射孔方位不当;?固井质量较差。相对而言,消除或降低由前两种原因
所引起的近井裂缝扭曲摩阻,其难度要大于由后两种原因所引起的近井裂缝扭曲摩阻。
近井裂缝扭曲摩阻的判别
判别近井裂缝扭曲摩阻的工艺方法是降排量测试分析。降排量测试分析实施简易,主要用于鉴别井筒和主体裂缝之间的近井筒连接特性;通过降排量测试,量化分析孔眼摩阻P pf 和近井裂缝扭曲摩阻P nwb 的大小,从而采用不同的工艺措施确保施工成功和施工有效。
(1)降排量测试分析的理论基础。裂缝进入摩阻典型地表征为孔眼摩阻P pf 和近井裂缝扭曲摩阻P nwb 的综合。孔眼摩阻P pf 是流体以高速度流动通过一小孔时作用于流体上的动能损失。因此孔眼摩阻P pf 与施工排量Q 的平方呈正比:
$P pf μK pf Q 2
上式中的比例常数K pf 由流体密度Q ,孔眼直径D p ,射孔数N 和流出系数C 按英制油田单位决定。
K pf =0.237
Q
N 2
D p 2C 2
而近井裂缝扭曲摩阻P nwb 粗略地与施工排量Q <1的指数成正比,由于流体在近井筒压力敏感的
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92#钻井工程 天 然 气 工 业 2004年4月
区域层流通过窄的通道,则有:
$P nwbμK nwb Q B
其中:K nwb为比例常数,幂律指数B就是幂流液体的流态指数,介于0.25到1之间,对于大多数工程应用中其值取0.5是合适的。由于孔眼摩阻P pf和近井裂缝扭曲摩阻P nwb与泵注排量的差异,在降排量测试中可清楚地区分开。
(2)降排量测试过程及分析:1在压裂注入或测试施工之后,以每步按1/5~1/3的施工排量逐渐降低施工排量直至降为0。在每一步中保持施工排量为常数大约15~20s到压力稳定,记录在每一稳定排量下稳定的施工压力,排量变化至少3次;o确定每次泵注排量变化时井底压力的变化,然后绘制裂缝进入摩阻P entry与施工排量Q的关系图,使用: $P entry=K pf@Q2+K nwb@Q0.5
方程拟合求出最佳的拟合值K pf和K nwb,从而量化出孔眼摩阻P pf和近井裂缝扭曲摩阻P nwb的大小。
近井裂缝扭曲摩阻的解决办法
通过降排量测试分析量化出近井裂缝扭曲摩阻的大小后,我们需要评价其值是否在水力压裂工程许可的范围内。当其值过大时,有3种方法来消除或降低近井裂缝扭曲摩阻,现介绍如下:
(1)提高施工排量和压裂液粘度。对于非牛顿幂律流体来说,人工裂缝的缝宽可表示为:
w U K Q n L
EH n-1
1/(2n+2)
由上式可知,压裂液的粘度越大,施工排量越大,人工裂缝的宽度就越大。因此,提高施工排量和压裂液粘度,可提高近井扭曲裂缝的宽度,但对于携砂液,特别是高浓度的携砂液顺利进入裂缝来说,裂缝宽度的有效性较差。该方法在工程和工艺条件许可的情况下,实施简易,但效果较差。
(2)支撑剂段塞冲刷。支撑剂段塞冲刷,就是在主压裂的前置液阶段,间断地泵注低浓度的支撑剂,以消除或降低近井裂缝扭曲摩阻。其目的是近井缝宽最大化,流体流向改变最小化,近井能耗最小化,施工砂浓度最优化,施工效果最大化。支撑剂段塞冲刷主要用于近井裂缝扭曲发生在离井筒相对较近的地方,通过10多井次的现场应用来看,支撑剂段塞冲刷不仅是实践性很强的工艺,而且是消除或降低近井裂缝扭曲摩阻的理想方法。评价支撑剂段塞冲刷的效果有两种,其一,在施工排量稳定不变时,通过支撑剂段塞冲刷,泵注压力不断下降,表明冲刷效果明显。当然最理想的效果是泵注压力下降到施工排量所对应下的预测理想值;其二,当某一浓度的支撑剂段塞通过近井裂缝时,通过数学模型计算近井裂缝的宽度,并估算近井缝宽所能允许通过的最大砂浓度。如果近井缝宽越来越大,表明冲刷效果越来越明显。另外,对于使用小粒径的支撑剂段塞冲刷来说,它还有堵塞储层中的微细天然裂缝,降低液体滤失,提高液体效率的效果。
(3)定向压裂。人工裂缝启裂于储层岩石的微小裂缝处,垂直于最小水平主应力方向,由此造成近井地区人工裂缝的形成异常复杂,表现为多裂缝和近井裂缝扭转。为避免近井裂缝形成的复杂性,选择定向压裂。所谓定向压裂,就是沿着主体裂缝方向进行射孔完井的水力压裂,而主体裂缝垂直于最小水平主应力方向,平行于最大水平主应力方向,因此又可以说,沿着最大水平主应力方向进行射孔完井的水力压裂,就是定向压裂。定向压裂主要用于近井裂缝扭曲发生在离井筒相对较远的地方,也即支撑剂段塞冲刷难凑效的井;定向压裂实施的难度在于地应力大小和方向的测定和确认。实施定向压裂需要具备的两个条件:1建立地质力学模型。集成油藏和岩石力学数据、应力剖面、裂缝方位确定、产量分析及压力瞬时分析,通过整合所有的这些信息,定向压裂才可成为一种易于实施的完井优化方案;o选择射孔优化方案。而射孔优化方案的选择基于:A定向射孔工具;B近井裂缝扭曲程度及离井筒的远近;C近井裂缝对产量和作业规模的影响;D 最佳射孔/压裂工艺方案的经济分析和选择标准。
支撑剂段塞冲刷的应用实例
水力压裂设计的目标是优化投入产出比,合理配置人工裂缝的导流能力和支撑缝长,确保施工效果。当近井裂缝扭曲摩阻严重,施工成功受到影响时,如何采用支撑剂段塞冲刷工艺,降低或消除近井裂缝扭曲摩阻,将是水力压裂设计的核心环节之一。下面举例说明支撑剂段塞冲刷在实际压裂工程中的应用。
(1)基本井况。No.1井的作业井段3050~3060 m,储层岩性为长石石英砂岩,储层孔隙度12%,储层温度85e,储层压力51.7M Pa,含水饱和度
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第23卷增刊天然气工业钻井工程
40%,射孔密度20孔/m。
(2)测试压裂分析。测试压裂注入地层胶联压裂液34m3,施工排量6.4m3/min,记压降35min,地面压力54.1M Pa降至40.0M Pa。
根据前面介绍的降排量测试分析数学方程和该井实际降排量数据,拟合分析的摩阻数据见表1。
表1摩阻数据分析表
排量(m3/min)总摩阻
(M Pa)
流程摩阻和孔眼摩阻
(M Pa)
近井摩阻
(M Pa)
1.9 5.30.55 5.34
3.49.4 1.787.14
5.012.7 3.828.64
6.415.9 6.309.80
摩阻损失主要以近井裂缝扭曲摩阻为主,且其值远远超过预期值,严重制约施工成功,进而制约施工效果。该井压裂施工是否成功取决于支撑剂段塞冲刷工艺的合理性和有效性。
(3)段塞冲刷工艺的设计及实施。为最大限度地降低近井裂缝的扭曲摩阻,在主压裂的前置液阶段设计了(表2)支撑剂段塞。
从施工情况看,支撑剂段塞冲刷的效果异常明显,段塞冲刷近井扭曲裂缝后,施工压力不断下降,最终在该井成功地加入了199.0t(102.0m3)16/30
表2段塞冲刷施工设计表
名称
排量
(m3/min)
砂浓度
(kg/m3)
支撑剂
类型
液量
(m3)
阶段砂量
(t)前置液7.15072.00
段塞7.156010015.00.9
前置液7.15026.50
段塞7.1518010015.0 2.72
前置液7.15030.00
段塞7.156016/3011.50.68
前置液7.15011.50
段塞7.1512016/3011.5 1.36
前置液7.15011.50
段塞7.1536016/3011.5 4.08
目的支撑剂,最高施工砂浓度960kg/m3,压裂施工取得圆满成功。
(4)从支撑剂段塞冲刷的现场应用可以得出:1No.1井的压裂成功从工艺角度来说,主要取决于支撑剂段塞冲刷工艺的成功运用。该井压后效果明显,产量从压前的21.3@104m3/d增至压后的38.7 @104m3/d。o支撑剂段塞冲刷工艺是一种可靠而实用的水力压裂新工艺。在近井裂缝扭曲摩阻严重的压裂井中,采用了支撑剂段塞冲刷工艺的井,施工均取得了成功,而没有采用支撑剂段塞冲刷工艺的井,压裂施工绝大部分都失败了。
(收稿日期2003-08-26编辑钟水清)
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钻井工程天然气工业2004年4月
t he tool is40M Pa.Its max imum flow rate is16L/s.T he tool can conduct both the jet hydraulic sand washing and the milling operation for bigger and harder https://www.360docs.net/doc/cd3121829.html,par ing the test well w ith the relative well,it i s found the tool greatly shorten the sand w ashing t ime,improv e the sand washing rate and save the cost of well rehabilitation.
SUBJEC T HEADINGS:Deep well,W ell rehabilitation, Sand washing,Sand washing tool,East Sichuan
Y uan Qiyi(associate p rof essor)was born in1964.Add: X indu,Chengdu,Sichuan(610500),China T el:(028) 83033027
NEW TEC HNOLOGY OF HYDRAULIC FRAC-TURING WITH PROPPANT SLUG FLUSHING1) Shen Jianguo,Lu Deng yun(Down-hole Service Department,SPA)and Liu Tongbin(Sichuan Petroleum Administration).NAT UR.GA S IND. v.23,supplem entary issue,pp.92~94,4/30/2004. (ISSN1000-0976;In C hinese)
ABSTRAC T:Hydraulic fr actur ing is a systemic eng ineering w ith high input,output and r isk.T he risk depends on the suc-cess and results of the job.T here ar e3major factors to curb the r esults of the job:1T he fractures near the well-bore are dis-torted;oT he main fr actures are not wide enough;?T he fluid loss is too much,and t he space of dynamic fr actur es is not e-nough.And distor tion of near-w el-l bore fractures has the bigg est influence on the job success.It is necessary to develop a new technology to eliminate or decrease t he distor tion of near-w ell-bor e fractur es and ensure t he successful operation.With continuous study in r esent y ears,we have developed a new frac-turing technolo gy-Pro ppant Slug Flushing.Based on the fr ic-tion resistance data of near-w el-l bore fractures obtained from t est fracturing analysis,t he technology can make the design of slug flushing scientifically and reaso nably,ev aluate the results of slug flushing at r eal time,adjust the sand content of the sand carrier properly and maximum to increase the sand content,and ensur e job success.T he article introduces the for ming r easons and the identify ing and handling methods of the distor tion fr ic-tion resistance of near-wel-l bo re fractures.Also,w ith examples, t he article describes t he application of slug flushing technolo gy in hydr aulic fracturing and the effects of proppant slug flushing to t he results of fr actur ing jobs.
SUBJEC T HEADINGS:Hydraulic fractur ing,N ear-w el-l bore fracture,Distor tion,Friction resistance,Pro ppant slug, T echnolog y
Shen Jianguo(engineer)w as born in1969.Add:Lo ngchang,Sichuan(642150),China T el:(0832)3919147
DEVELOPMENT AND APPLICATION OF C T FLUID LOSS ACID1)
Huang Liming,Cheng Gengliang,Du Guobin (Natural Gas Institute of Southw est Branch,PCL). N AT UR.GA S IND.v.23,supplementary issue, pp.95~97,4/30/2004.(ISSN1000-0976;In Ch-i nese)
ABSTRACT:CT fluid loss acid is a new acid liquid system developed by the N atural Gas Institute of PCL Southw est Br anch in the resent y ears.T he system is char acterized by con-trolling acid liquid loss and further solves t he problem o f acid liq-uid loss dur ing acidizing tr eatment.With the system,good re-sults hav e been achieved for the acidizing treatment of new wells or the repeat acidizing treatment o f old w ells.T he effective rate of acidizing treatment reached to83%in the6w ells that had been tr eated.And the gas productiv ity of the w ell head increas-es about30@104m3/d.T he art icle introduces t he proper ty and field application of CT fluid loss acid briefly.
SUBJEC T HEAD INGS:F luid loss acid,Development,A p-plication
Huang Liming(senior engineer),graduated from Beijing Chemical Engineer ing U niversity in1986,is the director of nat-ural gas institute.Add:Cheng du,Sichuan(610213),China
T el:(028)85604668
APPLIC ATION OF SEPARATE LAYER FRAC-TURING TECHNIQUES IN XINC HANG GAS FIELD1)
H uang H ui,T an M ingw en and Zhang Shaobin (Southwest Petroleum Administration,Sinopec). N AT UR.GA S IND.v.23,supplementary issue, pp.98~100,4/30/2004.(ISSN1000-0976;In Chinese)
ABSTRA CT:Xinchang Gas F ield is a typical repr esentat ive of close sand g as r eservo irs with multiple layers in the w est Sichuan.T here is active gas appear ance fro m the shallow layer of350m.to the deep layer of5000m.T he number of gas-bearing layers reaches up to25in Penglaizhen g roup,and at least10in Shaximiao group.U sually the productivity of a sing le sand layer is limited.T o improve the production of a single well and the recov er y rate of a gas r eservo ir,and to decr ease the op-er ation times and the dow n-hole service cost,it is necessar y to
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N AT URAL GA S IND USTR Y/Supplementary issue.,2003
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究 摘要：水力压裂技术已经广泛应用于页岩储层以显著提高产量。然而，据钻井人员汇报大量压裂液流失于地下不能回收，滞留压裂液对页岩组成的影响机制尚不清晰，滞留压裂液可被页岩基质、微裂缝和裂缝表面吸收，本文旨在研究渗吸作用对页岩基质渗透性、微裂缝渗透性和裂缝渗透性的影响，首次探究页岩渗透性变化与页岩渗吸作用二者之关系，并提供大量水力压裂过程中页岩伴随渗吸作用渗透性增减结果。 本文实验采用压力恢复法测定岩样渗透率，采用失重法进行渗吸实验，样品来源于Niobrara、HornRiver及Woodford地区页岩地层。 实验结果表明，滞留压裂液会损害页岩基质渗透性，使其渗透率大为降低，样品吸收液体越多，基质渗透率降低越显著，渗吸作用造成张开裂缝渗透率减小，但减小量不及基质渗透率，此外，润滑作用使页岩样品微裂缝再次张开，导致渗吸作用过程中微裂缝渗透率提升。 渗透率这一指标决定着页岩地层长期产气量，本文研究水力压裂过程中渗吸作用影响下页岩渗透率变化情况，观察得到渗吸作用不仅损害页岩组成，还会通过张开闭合或密封天然裂缝增加渗透率而对页岩组成造成潜在影响。 1.简介 随着水力压裂技术在页岩和其他非常规地层的成功应用，预计到2020年，美国原油的产量将从2008年的5百万桶/日增加至10.6百万桶/日；同时页岩和其他低渗储层的石油产量将增长到全国原油总产量的一半。从2008年开始美国页岩气产量预计将增长近9倍（EIA，2015）。 水力压裂技术的一般程序主要分为5个步骤，包括垫注，凝胶浆注射，冲洗注射，注井和水回收。水回收是该井投入生产前水力压裂处理的最后一步。这一步在水力压裂过程中很重要和必要，因为它可以控制和最小化压裂液的损伤。不过，很多操作人员报道注入页岩储层的压裂液只有不到50％可以回收（Alkouh和Wattenbarger，2013）。这个可能是因为水力压裂后页岩储层系统能量较低。一般来说，裂缝较为常规、较不复杂时系统能量较高。能量越高，会导致回收液体流流量越大、流速越高。但是页岩储层的裂缝很复杂，导致裂缝回收液体占比很少，需要花费几周来完成回流，比常规页岩储层长得多（King，2010；Wu等，2010）。在页岩中，如此大量的剩余液体对产量的影响成为一
石油压裂支撑剂行业情况
二、市场情况 1、产品的市场体量 （1）使用量：陶粒砂市场在2014年度过了一段冷却期，在2015年复苏回暖，中石油年度网络公示显示：陶粒砂使用量已从2008年的21万吨上升至2015年的50度万吨； （2）市场规模：国内石油需求量继续增加,石油对外依存度继续增大。为了满足国内日益增加的石油需求,石油开采业发展迅速。与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。 我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,发展比较迅速,市场规模增速达到20%。 2、产品的市场销售情况
3、国内市场需求量 （1）随着石油天然气工业的发展，石油天然气井的深度越来越大，开采的难度越来越大。例如，塔里木油田的深度达到了6500 米以上。据资料介绍，中国低渗透型矿床占中国未开采总量的55%以上，因此国内对高强度陶粒产品的需求量必将增大。目前我国石油压裂支撑剂年总需求量约为70 万吨。其中，大庆、塔里木、长庆、中原等几大油田，约需45 万吨以上；随着油价的升高、开采力度的加大，对支撑剂的需求量还在快速增长。2012需求将达120万吨，年均增长率约15%。 4、进出口及国际市场需求量 （1）总体而言，出口量小于进口量。我国的陶粒砂产品占据整个北美市场的13%，平均每年的业务总量达30亿美元； （2）目前国际市场对石油压裂支撑剂的年需求量约300 万吨，对高强度压裂支撑剂的需求量约60 万吨。资料显示：世界第一产油国俄罗斯石油支撑剂年需求量60 万吨。南美、北美、苏丹、委内瑞拉、印尼、哈萨克斯坦、澳大利亚等国的年需求量250 万吨。 三、行业现状 1、发展速度 该行业发展较慢，市场规模年均增长率约为15%。企业总产能年均增速约为12%。 2、企业现状 企业数量众多，大多数是小型企业，产量低，技术含量低。 3、行业增长速度 我国石油压裂支撑剂行业的增长速度约为10%。 4、对该行业的投资 四、行业竞争情况 1、竞争要素 （1）技术水平、企业规模、研发能力、营销渠道、原材料的获得。 （2011-2016 年中国石油压裂支撑剂行业市场运营格局及投资商机研究报告） 2、竞争手段 （1）主要集中在产品价格上。
石油压裂支撑剂行业情况
二、市场情况、产品的市场体量1年复苏回暖，中石油在2015年度过了一段冷却期，陶粒砂市场在）（1使用量：2014 年度网络公示显示：陶粒砂使用量已从年的50度万吨；2015212008年的万吨上升至石油对外依存度继续增大。为了满足国内日2（）市场规模：国内石油需求量继续增加,与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。,益增加的石油需求石油开采业发展迅速。发展比较迅速我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,,20%市场规模增速达到。、产品的市场销售情况2（单位：亿元）
3、国内市场需求量 （1）随着石油天然气工业的发展，石油天然气井的深度越来越大，开采的难度越来越大。例如，塔里木油田的深度达到了6500 米以上。据资料介绍，中国低渗透型矿床占中国未开采总量的55%以上，因此国内对高强度陶粒产品的需求量必将增大。目前我国石油压裂支撑剂年总需求量约为70 万吨。其中，大庆、塔里木、长庆、中原等几大油田，约需45 万吨以上；随着油价的升高、开采力度的加大，对支撑剂的需求量还在快速增长。2012需求将达120万吨，年均增长率约15%。 4、进出口及国际市场需求量 （1）总体而言，出口量小于进口量。我国的陶粒砂产品占据整个北美市场的13%，平均每年的业务总量达30亿美元； （2）目前国际市场对石油压裂支撑剂的年需求量约300 万吨，对高强度压裂支撑剂的需求量约60 万吨。资料显示：世界第一产油国俄罗斯石油支撑剂年需求量60 万吨。南美、北美、苏丹、委内瑞拉、印尼、哈萨克斯坦、澳大利亚等国的年需求量250 万吨。 三、行业现状 1、发展速度 该行业发展较慢，市场规模年均增长率约为15%。企业总产能年均增速约为12%。 2、企业现状 企业数量众多，大多数是小型企业，产量低，技术含量低。 3、行业增长速度 我国石油压裂支撑剂行业的增长速度约为10%。 4、对该行业的投资 （单位：亿元） 年度投资金额增长率 年2009 4.7 2011 年32% 6.2 年201213% 7 四、行业竞争情况、竞争要素1（1）技术水平、企业规模、研发能力、营销渠道、原材料的获得。 （2011-2016 年中国石油压裂支撑剂行业市场运营格局及投资商机研究报告）
清洁压裂液
压裂液: 地层水: 配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。风险大 水力压裂改造技术主要机理为： 通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。 这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题： ①由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响； ②由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。 ③对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点：强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差 清洁压裂液（ClearFRAC） 清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。VES压裂液
石油压裂支撑剂性能和分类
【石油压裂支撑剂性能和分类】 陶粒压裂支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主 要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量， 属环保产品。此产品利用优质铝矾土、煤等多 种原材料，用陶瓷烧结而成，是天然石英砂、玻璃 球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用高铝支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用高铝支撑剂压裂的油井可提高产量３０－５０％，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采：施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。 52MPa、69MPa、86MPa低、中、高强度陶粒支撑剂，是一种高技术含量的产品。利用河南省得天独厚的优质铝矾土原料，经过独特的粉磨、制粒和高温烧结而成，具有耐高温、高压、强度高、导流能力强、及耐腐蚀等特点，是开采石油、天然气压裂施工中不可缺少的好帮手。产品经中国石油勘探开发研究院廊坊分院支撑评价实验室检测，各项性能指标完全达到SY／T5108／2006标准，目前在国内处于领先
水平，公司产品经过美国STIM-LAB实验室检验，检验结果完全符合APl标准，已达到国际先进水平。 功能型镀膜支撑剂（详细参数) 基质为石英砂或陶粒颗粒，在颗粒表面涂镀多层高强壳体。在高强壳体外层镀上不同的功能层。不但具有普通型的特点，而且赋予特殊的性能。 1. 超低密度镀膜支撑剂：公司新开发的超低密高强支撑剂，体密度小于1.20g.cm-3，视密度小于 2.0 g.cm-3，69MPa破碎率小于3%，为国内首创。 2.软粘结防沙支撑剂：公司在开发防沙型支撑剂的前提下，通过自主创新，独创研制出具有软粘结的防沙支撑剂，有效地解决因地层运动造成树脂防沙层破坏而引起重新出沙的难题，受到油田方面的高度认可，为国内首创。 3. 减磨型：添加表面润滑剂和特殊材料，使颗粒表面更加光滑和消除静电荷聚集，从而减少压裂设备和管道的磨损 4. 阻水型：改变涂镀表面材料的性能，使颗粒表面具有阻碍水流通过，加速油液通过的能力。在常压下水不能通过，油能顺利通过；在加压下，阻碍水的通过，加速油液的通过。 5. 高透型：根据气体吸附特性，改变颗粒表面涂镀性能，加速气体顺利通过。
延长油田用压裂液的优点与不足讲解
延安职业技术学院 毕业论文 题目：延长油田用压裂液的优点与不足所属系部：石油工程系 专业：应用化工生产技术（油田化学）年级班级：07应用化工（4）班 作者：李阿莹 学号： 指导老师： 评阅人： 2010年月日
目录 第一章绪论…………………………………………………………………（）第二章延长油田地质情况……………………………………………（）第三章压裂液概述………………………………………………………（）3.1 概述………………………………………………….……………………（）3.2 分类……………………………………………………………….………（）3.3 压裂液的国内外研究与应用状况…………………………….….（）第四章延长油田用压裂液…………………………………..………（）4.1 胍尔胶压裂液……………………………………………………………（）4.2 清洁压裂液………………………………………………………………（）4.3清洁压裂液与胍胶压裂液的应用对比…………………………………（）结论…………………………………………………………..…………….………（）参考文献…………………………………………………………….……………（）致谢………………………………………………………………………………（）
摘要：经过几十年的开发,延长油田已进入中后期开发阶段,为了达到稳产、增产进而合理利用资源的目的,油田企业会对部分井实施措施作业。本论文以此为出发点,就油田常用的两种压裂液体系用外加剂、工艺、施工效果等方面做了概述并由对两种压裂液体系的应用对比,总结出各自的有优点与不足. 关键词：水力压裂延长油田胍胶压裂液清洁压裂液
[员工岗位培训体系]水力压裂工艺培训教材
（培训体系）水力压裂工艺 培训教材
水力压裂工艺培训讲义 第一采油一厂工程技术大队 2004年6月
前言： 水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。 一、压裂液 压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。 （一）压裂液的作用 压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。 1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。在高温井层中，还具有一定的降温作用。 2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的
液体。和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。 3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。组成与前置液一致。 （二）压裂液的性能 为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点 1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。 2、携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。 3、降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。摩阻过高会导致井口压力高，从而降低排量，影响压裂施工。 4、稳定性：压裂液应具有热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的损失；还应具有抗剪切稳定性，不会由于流速的增加而大幅度降解。 5、配伍性：压裂液进入地层后与各种岩石矿物及地层流体相接触，不应产生不利于油气渗流的物理—化学反应，例如不会引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层。 6、低残渣：要尽量降低压裂液中水不溶物的数量，以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率。 7、易返排：施工结束后大部分注入液体应能返排出井筒，减少
石油压裂支撑剂
石油压裂支撑剂 一、使用压裂开采方式 1、埋藏深 2、致密性强岩层 二、性能：增强石油裂缝导流能力 1、短期导流（用于评价和选择） 2、长期导流（用于压裂效果评价） 三、压裂支撑剂的类型 1、从类别分类 硬脆性陶粒支撑剂 韧性支撑剂 2、从材质分类 石英砂、金属铝球、核桃壳、玻璃珠、塑料球、钢球、陶粒、树脂覆膜砂等，目前使用量为：石英砂占市场份额50%，树脂覆膜砂约占市场份额15%，陶粒以硬度高，成本低正广泛应用。 四、陶粒支撑剂（烧结铝矾土支撑剂、陶粒砂） 成份 主材：铝矾土（含三氧化二铝需达到72%以上，磨粉要求：超细磨粉40）辅料：锰粉，钛 生产方式： 回转窑（成本低,主推） 隧道窑 生产流程：原材料采集-------超细磨粉（精细要求程度400目）制粒-----烘干（230摄氏度-300摄氏度）-----筛析-----入窑----出窑 五、性能 1强度高 2 粒径均匀、圆球度好 3 杂质少杂质构成：铁的氧化物、长石、碳酸盐（以上测试判定酸溶解度）粘土、无机盐（以上测试判定浊度） 4 密度低平均小于 2.09G/CM3 (低<1.6/CM3；中<1.75G/CM3—1.9G/CM3；高<1.9G/cm3—2.09g/cm3) 5 化学惰性高 6 货源充足 六性能指标 圆度 球度 体积密度 视密度 浊度 酸溶解度 筛析 抗破碎能力 七检测标准
API RP60 高强度支撑剂检测方法（美国） ISO13503-2压力支撑剂测试评价方法（世界） SY/T5108—2006 （行业标准，高于国际标准） Q/SY5018—2007 （企业标准，高于行业标准） 知识点： 一、压力测质 1千克/m2 m2 = （100cm）2 = 10000 cm2 所以，1千克/m2 = 1 千克/10000 cm2 = 0.0001 千克/cm2 Pa 为压强单位，1 Pa = 1 N/m2 如果取重力加速度为9.8 m/s2 那么1 千克物体的重量为 1 * 9.8 = 9.8 N 1 千克/m 2 = 9.8 N/m2 = 9.8 Pa = 9.8 x 10^(-6) MPa 二、市场占有率 三、原材料要求铝矾土中三氧化二铝含量在72%以上 四、产品规格20/40 30/50 单位为目（目是筛网网孔大小）
ABAQUS水力压裂模拟-XEFM-COHESIVE-交叉缝-复杂缝-转向缝-体积缝
ABAQUS水力压裂模拟|XFEM和Cohesive方法关键字：单缝、多缝、交叉缝、体积缝、转向缝、缝间干扰、储隔层 我是星辰北极星，水力压裂，对于石油工程的朋友并不陌生，它是石油开采和增产的重要手段；也广泛应用于地热开采、地基处理等领域。由于毕业于石油大学，所以有很多机会接触这方面的问题，也关注着ABAQUS在压裂领域的应用。这个专题将分享自己在水力压裂仿真中的一些积累，希望大家喜欢。 【主要内容】 一、内容概述 二、仿真要点介绍 2.1 ABAQUS水力压裂模拟常用仿真方法 2.2 地应力平衡分析（Geostatic） 2.3 渗流-位移耦合分析（Soils） 2.4 材料与单位制讲解 2.5 特殊的输出需求与定义 2.6 交叉裂缝处理 三、实例讲解 3.1 基于Cohesive单元的二维水力压裂模拟 3.2 基于Cohesive单元的三维水力压裂模拟 3.3 水力裂缝与天然裂缝相交模拟-Cohesive单元法 3.4 裂缝发育地层的水力压裂模拟-Cohesive单元法 3.5 基于XFEM的水力裂缝转向模拟 3.6 基于XFEM的水平井多段压裂裂缝的缝间干扰问题研究 【二维水力压裂模拟（Cohesive）】 通过这个简单的案例讲述采用Cohesive单元模拟水力压裂的基本技巧，让大家掌握注液、停泵憋压等基本设置，以及前后处理的一些技巧。
【三维水力压裂模拟（Cohesive）】 三维模型计算量较大，但可以模拟储隔层压裂过程中，水力裂缝限制在储层中扩展的形态，当然，下图中的裂缝形态主要受储隔层的材料性质和地应力状态影响；不合适的地层条件将导致水力裂缝窜层现象的发生。 【水力裂缝与天然裂缝相交模拟】 本例中采用Cohesive单元模拟水力裂缝交叉，并可通过该模型分析不同地应力情况下水力裂缝遇到天然裂缝后的扩展轨迹。应力差较小时，易促使天然裂缝张开；应力差较大时，水力裂缝可穿过天然裂缝。
2250压裂车培训教材(新版)
目录 一、概述 (1) 二、运载汽车 (1) 三、台上发动机 (2) 四、变速箱 (4) 五、万向轴 (9) 六、泵内减速器 (9) 七、卧式三缸泵 (9) 八、润滑系统 (16) 九、控制系统 (17) 十、操作与注意事项 (18) 十一、备件明细表 (22) 十二、专用工装明细表 (24) 十三、附图 (25)
一、概述： LTJ 5310T YL250型压裂车是移运式设备，能胜任各种工况下的高压液体施工为油田压裂，水力喷砂等作业，煤矿高压、水力采煤、船舶高压水力除锈等。 采用北方奔驰汽车底盘带有轮间和轴间闭锁机构越野性好，性能可靠，适合油田路况工作要求，装载重量只有汽车能力的64％～86％载重余量大，并能跨越一米多宽深沟，适合草原无正式公路的油田使用。 台上设备包括具有2250HP的MTU/DDC12V-4000型柴油机，原装艾里逊S9810M型液力变矩器、5ZB105/1630卧式三缸柱塞泵、高低压管线和活动弯头等其他附属设备，能进行单机或联合施工作业。台上柴油机的起动、加速、减速、正常停车和紧急停车、变速箱的换挡、压裂施工参数的检测等均能在远离压裂车30米外的地面操作，操作安全可靠。 本设备装有自动超压保护装置，当压裂泵工作压力超过设定压力时，超压保护系统自动断开动力，但柴油机并不熄火，而在低怠速下运转。因此在超压排除后，可以很快重新启动泵工作。 LTJ5310TYL250型压裂车选用北方奔驰ND13101D47J/8×4汽车底盘。 本设备外形尺寸：（L×H×B）11130×2500×3800 mm 总质量：30980 kg 整备质量：30850kg 二、运载汽车 型号：北方奔驰ND13101D47J /8×4 额定功率：276 kw（2200 r/min）
陶粒砂石油压裂支撑剂系列产品说明书
陶粒砂石油压裂支撑剂系列产品说明书 目录 第一章：产品说明。。。。。。。。。。第2页第二章：产品种类。。。。。。。。。。第2页第三章：产品规格。。。。。。。。。。第3页第四章：产品结构。。。。。。。。。。第5页第五章：产品性能。。。。。。。。。。第5页第六章：产品用途。。。。。。。。。。第6页第七章：产品营销。。。。。。。。。。第6页
第一章产品说明 陶粒砂石油压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井开采压裂施工的关键材料。我公司开发生产的52MPa 、69MPa 、86MPa 、102 Mpa 的高强度石油压裂支撑剂，是一种高技术含量的产品。是利用山西得天独厚的铝矾土原料，经过独特的粉末制粒和烧结而成，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流能力、低破碎率等特点，是开采石油压裂施工中不可缺少的固体材料。 陶粒支撑剂产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。 产品经中国石油勘探开发研究院廊坊分院支撑评价实验室检测，各项性能指标完全达到ISO13503-2 标准，目前在国内处于领先水平。公司已在美国STIM-LAB 实验室进行API 标准分析检验，检验结果完全符合API 标准。 第二章产品种类 1.低密度高强度石油支撑剂 2.中密度高强度石油支撑剂 3.高密度高强度石油支撑剂
各油（气）田可根据裂缝的具体深度和宽度选择相适的石油支撑剂品种。 第三章产品规格 1. 低密度高强度石油支撑剂52MPa 规格 指标名称 40/70 20/40 30/50 16/30 低密度g/cm3 体密≦1.60 ≦1.60 ≦1.60 ≦1.60 视密≦2.75 ≦2.75 ≦2.75 ≦2.75 圆度0.9 0.9 0.9 0.9 球度0.9 0.9 0.9 0.9 破碎率52MPa ≦5% ≦7% ≦7% ≦10% 耐酸度≦4.5 ≦4.5 ≦4.5 ≦4.5 长期导流能力/ / / / 浊度≦50 ≦50 ≦50 ≦50
水力压裂综述
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
石油压裂支撑剂
摘要
Abstract
目录 摘要.................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 目录............................................................................................................................................... III 第一章文章综述. (1) 1.1 前言 (1) 1.2 石油压裂支撑剂简介 (1) 1.2.1高密度石油压裂支撑剂 (2) 1.2.2 中密度石油压裂支撑剂 (2) 1.2.3 低密度石油压裂支撑剂 (2) 1.2.4 辅料 (3) 1.3 制备方法 (4) 1.3.1 熔融喷吹制备法 (4) 1.3.2 烧结制备法 (4) 1.4 工艺流程 (5) 1.4.1 制粒 (5) 1.4.2 煅烧 (6) 1.5 性能 (6) 1.5.1 性能要求 (6) 1.5.2 技术指标 (6) 1.6 工业废料在陶粒压裂支撑剂制备中的应用 (7) 1.6.1 粉煤灰的应用 (7) 1.6.2 赤泥的应用 (8) 1.6.3 陶瓷辊棒废料的应用 (8) 1.7 陶粒石油压裂支撑剂发展 (8) 第二章实验 (11) 2.1原料 (11) 2.2 原料破碎 (11) 第三章 (12) 3.1 (12)
压裂液性能评价-粘土稳定剂
压裂液总结 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。 压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。特别适于低渗透油气藏的整体改造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。 一、压裂液对油气层的损害 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。 1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害 1）压裂液滤液对油层的损害 在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人
中国石油压裂支撑剂行业发展研究与投资价值报告(2013版)
深圳市深福源信息咨询有限公司石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。 近几年，随着国内石油压裂支撑剂生产的发展，石油压裂支撑剂产品出口量逐渐从无到有，从少到多。不过，总体而言，出口量仍小于进口量。而且产品主要集中在附加值较低的中低端产品上，进口的则是附加值高的高端产品，如性能优秀的高强度石油压裂支撑剂产品。我国石油压裂支撑剂行业发展并不快,市场规模年均增长率在15%左右,企业总产能年均增速在12%左右。企业数量众多,但大多数是小型企业,产量低,技术含量低,竞争手段也主要集中在产品价格上面,并没有占据市场较大份额的特大规模企业产生。国内石油需求量继续增加,石油对外依存度继续增大。为了满足国内日益增加的石油需求,石油开采业发展迅速。与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,发展比较迅速,市场规模增速达到20%。2009 年，中国石油压裂支撑剂行业投资金额4.7 亿元，2011 年增长到6.2亿元，年均增长率在13%以上。 预计今后几年，我国石油压裂支撑剂行业市场规模将快速扩大，企业总产能也快速增加。石油压裂支撑剂产品向着高强度的方向发展。而且，产品还会向着更加细分的趋势发展，产品系列将进一步丰富。我国石油压裂支撑剂产品市场规模将获得快速发展，年增长率在27%以上。预计2012年石油压裂支撑剂产品市场规模增速在29.23%，市场规模在274万吨左右。 第一章中国石油压裂支撑剂概述 一、行业定义 二、行业发展历程 第二章国外石油压裂支撑剂市场发展概况 第一节全球石油压裂支撑剂市场分析 第二节亚洲地区主要国家市场概况 第三节欧洲地区主要国家市场概况 第四节美洲地区主要国家市场概况 第三章中国石油压裂支撑剂环境分析 第一节我国经济发展环境分析 第二节行业相关政策、标准
石油压裂支撑剂
◆石油压裂支撑剂 金刚新材料股份有限公司自主研发生产的陶粒砂石油压裂支撑剂系列产品，以低品位 铝矾土及工业固体废料为主要原料经破碎细磨成微粉后，配以各种添加剂，反复混练、制粒、 抛光、高温烧结而成。产品具有耐腐蚀性强、耐压强度高、表面光滑、形状规则等特点，是 中深层低渗透油气井压裂的理想材料。 石油天然气深井开采压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压 裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能 力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限，是开采石油、天然气压裂施工中 不可缺少的好帮手。 本公司的石油压裂支撑剂系列产品具有降低对水力压裂液流变性又能提高岩层裂缝内 的输送性能和增加岩缝支撑剂部面的特性，在压裂工艺实践中取得了明显效果，为油（气） 田压裂增产获得了较好的硕果，成为油（气）田开采首选的压裂支撑材料。 ◆低密度高强度石油压裂支撑剂 ◆低密度高强度支撑剂产品用途 为油气井增产提供所需的高流动能力 为中等深度的油气井提供高裂缝导流能力 体积密度与比重和石英砂相近 在油气井中被普遍使用的理想高性能支撑剂 三种筛析标准粒径范围产品-20/40、30/50、40/70 同时提供其它多种粒径范围的产品-16/20、16/30 典型粒径分布 [保留的重量%] 美国筛 [目] 微米20/40 30/50 40/70 -16+20 目-1180+850 2 0 0 -20+30 目-850+600 60 1 0 -30+40 目-600+425 37 75 2 -40+50 目-425+300 1 23 45 -50+60 目-300+250 0 1 48 -60+70 目-250+212 0 0 4 -70目-212 0 0 1 颗粒中值粒径 [微米] 635 450 340
压裂液性能及分类.doc
压裂液提供了水力压裂施工作业的手段，但在影响压裂成败的诸因素中，压裂液及其性能极为重要。对大型压裂来说，这个因素就更为突出。使用压裂液的目的有两方面：一是提供足够的粘度，使用水力尖 劈作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝沿程输送及铺设压裂支撑剂；再者压裂完成后，压裂液迅速化学分解 破胶到低粘度，保证大部分压裂液返排到地面以净化裂缝。 压裂液是一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为： (1) 前置液：其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，同时还起到一定的降温作用。为提高 其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶( 粒径100~320 目，砂比10% 左右) 或5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。 (2) 携砂液：它起到将支撑剂( 一般是陶粒或石英砂)带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作 用。在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。 (3)顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。 根据不同的设计工艺要求及压裂的不同阶段，压裂液在一次施工中可使用一种液体，其中含有不同的添加剂。对于占总液量绝大多数的前置液及携砂液，都应具备一定的造缝力并使压裂后的裂缝壁面及填砂 裂缝有足够的导流能力。这样它们必须具备如下性能： ①滤失小。这是造长缝、宽缝的重要性能。压裂液的滤失性，主要取决于它的粘度，地层流体性质 与压裂液的造壁性，粘度高则滤失小。在压裂液中添加降滤失剂能改善造壁性大大，减少滤失量。在压裂 施工时，要求前置液、携砂液的综合滤失系数≤1 ×10 -3 m/min 1/2 。 ②悬砂能力强。压裂液的悬砂能力主要取决于其粘度。压裂液只要有较高的粘度，砂子即可悬浮于 其中，这对砂子在缝中的分布是非常有利的。但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。一般认为压裂液的粘度为50~150mP·a s较合适。由表3-1 可见液体粘度大小 直接影响砂子的沉降速度。 表3-1 粘度对悬砂的影响 粘度，mPa·s 150 砂沉降速度,m/min ③摩阻低。压裂液在管道中的摩阻越大，则用来造缝的有效水马力就越小。摩阻过高，将会大大提 高井口压力，降低施工排量，甚至造成施工失败。 ④稳定性好。压裂液稳定性包括热稳定性和剪切稳定性。即压裂液在温度升高、机械剪切下粘度不 发生大幅度降低，这对施工成败起关键性作用。 ⑤配伍性好，压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、 化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。这些要求是非常重要的，往往有些井压裂后无效果就是由 于配伍性不好造成的。
水力压裂报告
南桐矿业公司鱼田堡煤矿穿层钻孔定向水力压裂煤层增透 技 术 报 告 （初稿） 二〇一一年三月
防止煤与瓦斯突出在煤矿安全上一直是世界性的难题。在近年来重庆发生的煤矿安全重大事故中，瓦斯突出占了很高的比例。随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力在不断增加，瓦斯问题日益凸显。为解决重庆地区瓦斯治理难题，重庆能源投资集团科技有限公司联合重庆大学开展了定向水力压裂增透技术相关研究，并在松藻煤电有限责任公司逢春煤矿和南桐矿业有限责任公司鱼田堡煤矿进行了应用研究。在理论研究和实验室实验研究的基础上，在南桐矿业公司鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道实施了水力压裂并取得了以下成果： 通过2011-1-8日的实验得出，在鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道5#煤层起裂压力为23MPa，延伸压力为19MPa。实验共进行了40min，注水量为6.9m3。经现场查看，发现压裂孔东侧10m考察孔出口处压力表读数为15.6MPa，上方、西侧考察孔压力均超过压力表量程（10MPa），下方压力表没有读数，但有水流出。可以判断，鱼田堡5#煤层在40分钟以内其有效压裂范围能够达到10m以上。 分别在在4个考察孔附近钻进4个抽放孔进行瓦斯抽放考察压裂后瓦斯抽放参数。并于2011-01-26开始接抽，截止到2011-02-17，压裂孔平均抽放浓度为95.4%，平均抽放纯量为0.0673m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔2#平均抽放浓度为33.1%，平均抽放纯量为0.02m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔3#平均抽放浓度为33.4%，平均抽放纯量为0.0177m3/min；抽放孔4#平均抽放浓度为36.1%，平均抽放纯量为0.0192m3/min。压裂范围内平均抽放浓度为44.72%，平均抽放纯量为0.1389m3/min；相比同一抽放道普通钻孔抽放浓度（13.28571%）提高了 3.37倍，抽放纯量（0.00796 m3/min）提高了17.45倍。共抽放23天，5个孔共抽放瓦斯纯量为4725m3，相比同一抽放道5个钻孔瓦斯抽放纯量（368m3）提高了12.83倍。
高强石油压裂支撑剂的研制
?高炉渣综合利用? 高强石油压裂支撑剂的研制 高海利 游天才 吴洪祥 娄元涛 四川省高钛型高炉渣工程技术研究中心 摘 要 利用攀枝花本地二滩轻烧铝矾土、铝矾土生料及高钛型高炉渣为主要原料,配以特殊的辅料,经超细粉磨、特殊的成球及热处理等工艺过程研制成高强石油压裂支撑剂,为中深油井压裂提供性能较好的压裂材料。 关键词 压裂支撑剂 破碎率 高强 铝矾土 辅料 前 言 压裂工艺技术对石油、天然气开采起着非常重要的作用,而石油压裂支撑剂是石油压裂工艺技术能否获得成功的关键。石油压裂支撑剂,是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物。在使用过程中,把支撑剂混入压裂液中,利用高压手段注入深层岩石裂缝中支撑岩层,以提高导油率,增加原油产量。 目前,国内采用的压裂陶粒强度普遍较低,只能用于浅层油井开采。若将这些支撑剂使用在中深井,将难以承受岩层巨大的压力及地层环境中的各种腐蚀,会大量破碎,20～40目69MPa破碎率一般在4%—8%,难以满足油井的要求。国际上(如美国)多采用烧结刚玉制品,但这种制品虽然在理化性能上可以满足要求,可是原料来源困难,加工工艺复杂,且能耗大、成本高[1]。 国内关于支撑剂研究方面的报道较少,以矾土生料作为生产支撑剂的主要原料之一,尚未见报道。我们利用攀枝花二滩铝矾土矿资源,创新提出矾土生料和熟料为生产支撑剂的主要原料,配以特殊的辅料,通过实验室小试,得到的高强度低破碎率支撑剂达到了预期目的。 1 原材料 111 主料 主要采用铝矾土矿。攀枝花二滩地区有丰富铝矾土矿资源,且相对价格低廉。为我公司支撑剂生产提供了很好的攀枝花本地原料。试验用铝矾土矿的化学成份见表1、表2。 表1铝矾土生料化学成分% Al2O3S iO2Fe2O3MgO CaO LOSS 68—73713—1114115—215<110<1101210～1410 表2轻烧铝矾土矿化学成分% Al2O3S iO2Fe2O3MgO CaO LOSS 81—85512—915114—213<110<110<110 112 辅料 为使成品达到预期效果,我们选择了白云石、磷铁矿、锰粉、膨润土等辅料配合使用。 白云石:能大大降低制品的烧结温度,提高液相表面张力,提高烧结程度,拓宽其烧结范围。同时由于其在1000℃与Al2O3形成尖晶石,它包裹在外,处于晶界处,当Al2O3晶粒长大时它受到晶界处异物阻碍,
国内石油压裂支撑剂行业发展简述
国内石油压裂支撑剂行业发展简述 1、石油压裂支撑剂行业发展历程 随着世界石油工业的迅猛发展，石油、天然气开采难度正在逐步加大，石油、天然气井的深度越来越深，低渗透型矿床也越来越多，国内外对高强度压裂支撑剂产品的需求量也越来越大。目前国内大多数厂家只能生产中、低强度的产品，而且品质不稳定，仅贵州和江苏等地的少数企业能够生产少量的高强度产品，且产品技术性能较低，主要体现在渗透性和长期导流能力在高压下快速衰减，难以 满足深井石油、天然气开采的需要。 2、石油压裂支撑剂行业面临的问题 目前国内大多数厂家只能生产中、低强度的产品，而且品质不稳定，仅贵州 和江苏等地的少数企业能够生产少量的高强度产品，且产品技术性能较低，主要体现在渗透性和长期导流能力在高压下快速衰减，难以满足深井石油、天然气开 采的需要。 我国高强度产品主要依赖进口。目前，国际市场在生产高强度压裂支撑剂处 于领先水平的是美国CARBO 公司，其产品在69Mpa 压力下破碎率≤5%，而我 公司产品质量已能达到≤5%，与其处于同一水平，86Mpa 压力下破碎率≤9%，技术水平达到国内领先，接近国际先进水平。 3、2005-2008 年行业发展回顾 2005 到2008 年之间,我国石油压裂支撑剂行业发展并不快,市场规模年均增 长率在15%左右,企业总产能年均增速在12%左右。企业数量众多,但大多数是小型企业,产量低,技术含量低,竞争手段也主要集中在产品价格上面,并没有占据 市场较大份额的特大规模企业产生。 2011-2016 年中国石油压裂支撑剂行业市场运营格局及投资商机研究报告 41 4、2008-2009 年行业发展情况 2008 年及2009 年,国内石油需求量继续增加,石油对外依存度继续增大。为 了满足国内日益增加的石油需求,石油开采业发展迅速。与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,发展比较迅速,市场 规模增速达到20%。 5、技术发展现状 低渗透油气藏的有效开发已成为国内外油田开发的重大课题之一，70 年代 压裂技术应用于低渗油藏储层改造，迄今为止，低渗透油藏油层压裂技术在各个 方面得到了发展。 虽然,近几年来,我国石油压裂支撑剂生产技术有了很大的提高。但是与国外 大型生产企业相比,仍存在着不小的技术差距。主要集中在产品的技术含量不高, 研发投入金额有限。 目前,国内高强度压裂支撑剂很大程度上还依赖进口。