第四节压裂设计
《压裂分析与设计》课件
压裂泵参数、压裂液配方、压裂井位和井网设计是压裂施工中需要考虑的重点问 题。
2
设计步骤
地质分析、压裂设计参数确定和压裂施工方案制定是压裂设计的三个重要步骤。
常见压裂技术及其应用
液压压裂 爆破压裂 液氮压裂 液化气压裂
常用于缝洞油藏和各种类别的气藏、沉积岩储层 以及从重质油和稠油中开采中等稠度的烃
适合开采致密砂岩、碎屑岩以及其他天然含气、 含油储层。
压裂技术分类及应用
因地域和油气藏差异而不同，技 术应用灵活。
压裂分析与设计
了解压裂技术的概念和基本原理，理解压裂分析的重要性及方法，掌握压裂 设计的关键问题和步骤，熟悉常见的压裂技术和其应用场景。
压裂技术概述
定义
压裂技术是一种利用高压液 体将能够储藏和透过的岩石 中灌入助裂剂，使原本无法 储藏和透过的的油、气等能 源，得以开采的工艺技术。
原理
靠高压液体将岩石裂缝扩展 并保持在被液体充填的状态， 高体积效率裂缝形成使岩心 渗透率得到提高，漏失区域 减少，从而提高了原油、天 然气的产量。
多用于低渗透储层和特别致密储层的增透提效， 具有成本低、效果好、可控性好的优点。
常用于致密钙质岩、含硫储层，与同种技术中其 他油气勘探和开采方法相比，具有工程质量高、 施工效率快、经济效益好等优点。
总结
压裂技术
在油气勘探和开采中发挥重要作 用。
压裂分析和设计
基本原则和方法是确保压裂施工 效果的关键。
分类
目前国内外常见的压裂技术 可分为液压压裂、爆破压裂、 液氮压裂、液化气压裂。
压裂分析
1 概念
压裂分析是指预测岩石断裂及其扩展规律的过程。
2 目的
ห้องสมุดไป่ตู้准确分析地层力学特征，为压裂施工方案设计提供理论依据，从而提高压裂后原油、天 然气的产出量。
压 裂
压裂压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。
通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。
由于被支撑剂充填的高导流能力裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅度提高油、气井产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。
第一节压裂设备及管柱一、地面设备1、压裂井口压裂井口一般可分为两类：①用采油树压裂，采油树型号可分为250、350、600、700、1050型，250型工作压力25MPa，主要用于浅井，其它型号分别用于中深井、深井和超深井，如果单位以大气压计算，工作压力基本与型号命名相同。
②采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口，完成压裂施工，大弯管、投球器及井口球阀工作压力70MPa或100MPa。
2、压裂管汇目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不相同。
常用的有压裂管汇车和专用的地面管汇。
专用的地面管汇有8个连接头，压裂车可任选一个连接。
高压管线外径Ф76mm，内径Ф60mm，最高压力可达100MPa。
3、投球器投球器有两种，一种是前面井口装置中用于分层压裂管柱中投钢球的投球器，另一种是选压或多裂缝压裂封堵炮眼用投球器。
美国进口投球器，最大工作压力100MPa，一次装Ф22mm的堵球200个，电动旋转投球每分钟12圈，每圈投4个球。
二、压裂车组压裂设备主要包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车等。
1、压裂泵车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是产生高压，大排量的向地层注入压裂液，压开地层，并将支撑剂注入裂缝。
它是压裂施工中的关键设备，主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵等四部分组成。
压裂泵是压裂车的主机。
对压裂车技术性能要求大部分是对压裂泵提出的。
目前各油田压裂车组在产地、品牌和型号上有很多不同种类。
几种常见的压裂车性能参数见表1，S—2000型泵压力排量表见表2。
压裂工程方案
压裂工程方案一、前言随着我国石油天然气资源的逐渐枯竭，对新的油气资源的开发已成为当务之急。
而压裂技术作为一种重要的油气开采技术已经得到了广泛的应用。
本文将针对压裂工程进行详细的分析和探讨，力求为该工程提供可靠的技术支持和指导。
二、压裂工程概述压裂工程是通过高压液体将岩石层压裂，使原本不透水的岩石层形成一定规模的裂缝，以增加油气的渗透率，提高开采率的一种油气开采技术。
压裂工程的成功与否关键取决于压裂工艺、材料、设备和操作的全面配合。
压裂工程通常具有以下几个特点：1. 高压液体注入：对于高渗透率、低渗透率和硬质岩石等地层，通常需要采用高压液体进行注入。
2. 高效能液体：压裂液通常包含有助于增加压裂效率的助剂和添加剂，如助剂能够增加液体的黏度，从而减小压裂液的损失，添加剂可以增加压裂液的功能。
3. 复杂的开采环境：压裂作业通常需要在较复杂的地层条件下进行，如高温高压、高硫等。
4. 工艺精细化：压裂技术要求操作工艺流程精细化，保证操作过程稳定的运行。
三、压裂工程方案设计1. 压裂工艺设计压裂工艺设计是压裂工程实施的基础。
通过对地质构造、井筒地层、地质裂缝等情况的详细分析，并结合岩石的物理力学性质和岩石断裂机制，确定压裂设计参数。
一般来说，压裂设计需要考虑以下几个方面的因素：1) 岩石地层：地质构造、岩石物理力学性质、强度及地层性质等。
2) 裂缝模型：根据地质调查资料和井筒测试资料，确定裂缝的规模、位置和形状。
3) 压裂设计参数：确定压裂液的性质、注入量、压裂液性能的优化设计；确定压裂工艺的操作流程、排量、注入压力、压裂液的选择；确定压裂液的配方及使用方式等。
2. 压裂液设计压裂液是实施压裂作业的关键。
压裂液设计要考虑地层条件、地质构造、液压力、地温、地质压力等因素。
压裂液设计需要满足以下基本要求：1) 流变性要求：压裂液要有足够的流变性，能够承受高强度输送和高速排放的要求。
2) 稳定性要求：压裂液稳定性要好，能够适应不同地温地压的要求。
压裂设计步骤PPT课件
4
学生常见病预防知识
(5)确定压裂所需功率
水马力: 在单位时间内将一定量的液体 提升或泵送一定距离所需要的功率.
HP 16.7Pb Q
HP---(水马力)KW，Pb---MPa，Q---M3/min
(6) 确定压裂车台数
n1
HP
hp
5
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6．顶替液：
采用油管压裂液时
井筒体积=
m3
取顶替液10M3 （为防止产0.生06缩22颈现25象00，顶7替.5液5 体积，一般不得超过井筒体积
4
的1.5倍）
前置液：131-61=70M3
检验前置液用量： t=V/Q=70/1.8=38.9 min
L 1 1.8 38.9 73
(二) 确定压裂液用量及加砂量 1.压裂液滤失系度: 由流态指数n=1可知
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f K 0.03pa s
C1
0.171
K
P
f
0.171
2.5 103
(45.0 0.03
26.2)
0.5
0.1
2.17103
m / min
C2
0.136P
K
Cf
0.5
2.25103
m / min
C 9.8103 m / min
2.求泵注时间: 设动态缝长为110M(比有效缝多10m)
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由公式
L
1得: 2
压裂设计
缝长恒定，优化CfD：
CfD的优化范围是10~30
定缝长，变导流能力
支撑剂优选
设计考虑
支撑剂优选主要是优化支撑剂渗透率或导流能力以及与此 有关的费用和效益。
渗透率最高的支撑剂并不总是优化的，还应考虑其数量、 费用及其导流能力。
支撑剂优选
设计考虑
支撑剂的相对Leabharlann 积表示获得一定导流能力所需的支撑剂 数量。表达式如下：
NPV的设计
简介
固定费用已定条件下的各种压裂用量与砂浓度的NPV值如下：
NPV的设计
简介
图中曲线说明：中强度支撑剂总是最优的。在130000lbm以下，最大砂浓度 10ppg最优；超过130000lbm,当砂浓度为14ppg时，经济效益最好。
压裂设计
设计考虑
经济优化
设计考虑
压裂施工费用包括各种可变费用和与施工规模无直接关系的 固定费用： （1）液体费用=美元/单位×单位液体。
裂缝导流能力
设计考虑
20/40目石英砂在裂缝中支撑剂铺置浓度与支撑裂缝宽度的关系
无量纲裂缝导流能力
设计考虑
不同无量纲裂缝导流能力CfD 下与产量倒数1/qD的关系曲 线，容易比较裂缝导流能力对产量的影响
无量纲裂缝导流能力
在特殊情况下导流能力的选择：
设计考虑
支撑剂量恒定，优化CfD：
渗透率大于1mD时，优化的CfD为1.26； 渗透率小于0.1mD时，优化的CfD为3。
支撑剂优选
设计考虑
RPV值、每种支撑剂的费用与闭合压力的关系如下：
压裂规模
设计考虑
通过考虑支撑剂输送、液体滤失、水马力与限压等因素， 压裂液与泵注排量已选定，那么设计中主要考虑的其它因素就是 施工规模、支撑剂类型和泵注程序。
水力压裂设计PPT课件
Khristianovich、
Geertsma、Deklerk
L(t)
Daneshy
2 假设条件
(1)岩石为均质各向同性。
(2)岩石变形服从线弹性应力应变关系。 (3)流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向
裂缝呈矩形。 (4)缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动
能和势能影响。 (5)裂缝高度和施工排量恒定。
清孔液、前垫液、预前置液）
对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少 ； (4) 低摩阻 ； (5) 低残渣、易返排 ； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
压裂液对储层的伤害
✓压裂液在地层中滞留产生液堵 ✓地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
浮 力阻 颗粒 力 重力
概念
— 自由沉降 — 干扰沉降
受力分析
— 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力
浮 力阻 颗粒 力 重力
重力 浮力 阻力
Fg
6
d
3 P
P
g
Fb
6
d
3 P
f
g
Fd
CD
1 2
f
U
2 P
A
CD
8
f
d
P2U
2 P
F=Fg-Fb 当F＝Fd时
UP
[ 4d p (P f 3CD f
— 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度
支撑剂在幂律液体中的沉降
用视粘度a代替
a KD n1
UP
d
2 P
(
P
压裂设计
压裂设计系部石油工程系年级专业班08油气开采学生姓名郭福奎学号 081395002011215指导教师燕伟摘要压裂是施工的指导性文件，它根据地质条件和设备能力优选出经济可行的增产方案；对压裂层的正确认识，包括：油层特性、渗透性、岩石抗张强度等。
以它们为基础，设计裂缝几何参数，确定压裂规模以及压裂液类型等，原则要求压裂井的有效期和稳产气长，达到最大产量和最大效率。
关键词：压裂、压裂液一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。
压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。
二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。
其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。
2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。
其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。
2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。
它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。
2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。
施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。
其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。
因此，这种压裂适宜于中深井压裂。
2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。
压裂设计步骤概要
压裂设计步骤概要压裂设计是一项非常重要的工作，对于能够采出更多的油气具有至关重要的意义。
下面是压裂设计的大致步骤概要：第一步：收集地质资料首先，需要收集该油气井的地质相关资料，包括地层岩性、孔隙度、渗透率、岩石韧度等信息，通过对地质资料的分析，确定需要进行压裂的目的和预期产出。
第二步：确定压裂参数接下来，需要确定压裂参数，包括压裂液配方、压裂流量、压裂压力、压裂液粘度等。
根据地质资料和初步分析的结果，结合工程实际情况，制定合理的压裂参数方案。
第三步：进行数值模拟在确定了压裂参数之后，需要进行数值模拟，通过计算机模拟技术对压裂作业进行预测和优化。
利用数值模拟软件，可以模拟出不同压裂参数下的流体扩展、裂缝发育情况，并通过反馈机制进行优化。
数值模拟的结果可以为实际操作提供参考和指导。
第四步：制定作业方案根据数值模拟结果和分析，制定合理的压裂作业方案，包括压裂设备的布置、压裂时间、压裂流程、施工工艺等。
作业方案要考虑到地质条件、设备能力、经济效益等因素，确保作业的顺利进行和预期产出的实现。
第五步：现场实施在确定了作业方案之后，需要组织压裂作业的现场实施。
这包括对设备和压裂液的准备、钻井作业和压裂作业的协调、及时调整作业参数等方面。
在实施中，要按照作业方案进行操作，并及时跟踪和监测作业效果，根据情况进行调整和优化。
第六步：分析评价压裂作业结束后，需要对作业效果进行分析评价。
通过观察生产数据、分析产能变化、学习作业过程中出现的问题，总结经验教训，为今后的压裂作业提供参考和改进。
第七步：持续优化压裂设计是一个持续优化的过程，通过不断地收集和分析地质、工程、生产数据，结合压裂作业效果的评价，不断优化压裂设计和作业方案，提高产能和经济效益。
综上所述，压裂设计是一个复杂而细致的工作，需要综合考虑地质、工程、生产等多个因素，在不断优化中不断提高产能和经济效益。