国外水力压裂技术新发展
国内外水力压裂技术现状及发展趋势
国内外水力压裂技术现状及发展趋势国内外水力压裂技术现状及发展趋势1. 水力压裂技术的概述水力压裂技术是一种用于释放和采集地下岩石中储存的天然气或石油的方法。
该技术通过高压水将岩石破碎，使储层中的油气能够流动到井口并采集出来。
水力压裂技术的应用范围广泛，已经成为当今油气勘探和生产领域不可或缺的重要工艺。
2. 国内水力压裂技术的发展2.1 技术进展近年来，中国在水力压裂技术领域取得了长足的进展。
国内开展了一系列水力压裂试验和生产实践，并不断优化了水力压裂液的配方和压裂参数，提高了技术效果。
目前，国内已经具备了一定的水力压裂能力，大规模商业化的水力压裂项目也在逐渐增加。
2.2 技术挑战然而，国内水力压裂技术仍面临一些挑战。
由于我国地质条件复杂多样，水力压裂参数的优化和设计仍需进一步完善。
水力压裂过程中对水和化学药剂的需求量较大，对水资源的消耗和环境影响也需要引起重视。
国内水力压裂技术在环保、安全等方面的标准和规范也亟待完善。
3. 国外水力压裂技术的现状3.1 技术领先相比之下，国外水力压裂技术相对更为成熟和领先。
美国作为全球水力压裂技术的发源地和领导者，已经积累了丰富的经验和技术。
加拿大、澳大利亚、阿根廷等国家也在水力压裂技术领域取得了显著进展。
3.2 发展趋势在国外，水力压裂技术正朝着更高效、可持续的方向发展。
技术创新持续推动着水力压裂技术的进步，如改良水力压裂液配方、增加试验参数、提高水力压裂设备效率等。
另注重环境保护和社会责任意识也推动了水力压裂的可持续发展，包括减少用水量、降低化学品使用、加强废水处理等。
4. 对水力压裂技术的观点和理解4.1 技术应用前景广阔水力压裂技术作为一种有效的油气勘探和生产工艺，具备广阔的应用前景。
随着全球能源需求的增长和传统资源的逐渐减少，水力压裂技术有望成为我国能源领域的重要支撑。
4.2 重视技术创新和可持续发展为了更好地推动水力压裂技术在国内的应用，我们应加大技术创新力度，不断优化水力压裂方案，提高资源利用效率，并探索更环保、可持续的水力压裂技术路径。
国外页岩气水力压裂技术及工具一览
国外页岩气水力压裂技术及工具一览页岩储层具有超低孔低渗特性，钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。
国外油田服务公司最新工具达到了很高水平，水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司自膨胀封隔器最高可达302 °C ；泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为：堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞，桥塞耐压差达103.4MPa，耐温232 °C ；哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统，目前最多达到44段。
这些为国内页岩气水力压裂完井方式与压裂工具的选用打下基础。
从应用工具角度看，分段压裂工艺方面主要包括：水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术，泵送桥塞分段压裂技术，水力喷射分段压裂技术。
从压裂工具方面分析，目前页岩气压裂技术有可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂，水力喷射压裂等。
在美国的页岩气开发技术中，可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术比较成熟，使用比较广泛，可适用于较长的水平段；水力喷射压裂可实现准确定位喷射，无需机械封隔，节省作业时间，非常适合用于裸眼井、筛管井以及套管中井。
1、水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统封隔器投球滑套多级压裂技术一般采用可膨胀封隔器或者裸眼封隔器分段封隔。
根据页岩气储层开发的需要，使用封隔器将水平井段分隔成若干段，水力压裂施工时水平段最趾端滑套为压力开启式滑套，其它滑套通过投球打开，从水平段趾端第二级开始逐级投球，进行有针对性的压裂施工。
水平裸眼井多级压裂目前已经是北美页岩气压裂开采主要技术手段，并越来越受到作业者的欢迎。
水平井多级压裂技术关键在于封隔器（压裂封隔器和可膨胀封隔器）和滑套可靠性和安全性能，尤其是管外封压裂管柱的可膨胀封隔器和开启滑套的高强度低密度球材料决定技术的成功与否。
目前国外油田服务公司都有自己成熟的工具，高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司耐高温自膨胀封隔器最高可达30 °C 。
国外水力压裂技术新发展(张士诚)
清水压裂技术
清水压裂技术的发展历程 两个砂岩地层的应用效果对比 清水压裂对致密气藏伤害评价
清水压裂增产机理及适应性
压裂液返排监测技术
清水压裂技术新进展
1986 至1987年在吉丁斯油田（澳斯汀白垩
70年代中期，在俄克拉荷马西北的密西西 石灰岩地层）进行了清水压裂，基质岩石的 1988年联合太平洋能源（UPR）公司在 比裂缝性石灰岩地层进行了有规模的清水 其第一口水平井中也进行了清水压裂， 95年以后，广泛应用于裂缝性致密砂 压裂；用大量的清水，每分钟排量为8 — 至 500英尺。压裂后，油井从平均日产油 在作业中使用了蜡珠作为分流剂。 岩气藏；提出了冻胶与滑溜水联合的 12方，砂比为1.75%，由于砂量及砂比都
裂缝诊断结果的作用
①直观显示了裂缝的长度、高度、走向等重 要信息 ②为裂缝模拟提供了标定的依据
新方法－裂缝模型的标定
标定后的模型应满足的条件：
满 足：
接近实际诊断的裂缝高度（例如用TWTM方法）
接近观察到的压裂过程的净压力值
保持原有的岩石性质 对所有井的裂缝模拟具有相容性
地应力剖面测定－净压力和三维模拟基础
新方法－水力压裂远场裂缝断方法之一（TWTM）
缝压 高裂 随过 时程 间， 的不 扩同 展位 倾置 角倾 反斜 响仪 曲测 线出 的
TWTM－应用实例
新方法－水力压裂远场裂缝断方法之二
微地震压裂成象（MFM）
目的－确定裂缝的缝高、缝长和方位 方法－在观察井井下放入检波器，监测压裂过程中产
生的地震波
实 例 分 析
裂缝模型的标定
标定前
标定后 净压力拟 合结果
２、新工艺－清水压裂技术及其进展
所谓的清水压裂，除了早期用清水不带砂外， 多数是用化学处理剂，如减阻剂、活性剂、防 低渗透油气藏高效开采的关键： 膨剂处理过的清水或线性胶，这种水也常常称 作滑溜水（slick water-frac)。 降低压裂液对地层的伤害！ 作业中带有少量砂的，但也有加砂量较多的， 砂比常为3.5%。用水量多，排量大是它们的共 降低开采成本！ 性，至于造缝导流能力的大小 与储层物性有 关。
水力压裂技术研究及发展趋势
水力压裂技术研究及发展趋势摘要：综述了目前国内外水力压裂技术发展现状，分析了新技术（高砂比压裂、重复压裂、压裂监测和裂缝检测等技术）发展状况。
及近几年国外开始研究用于高渗层和重复压裂的高砂比和端部脱砂压裂技术的技术发展、现状及未来趋势作了较详细的分析介绍。
为水力压裂技术的发展起到了一定的指导作用。
关键词：水力压裂；技术现状；发展趋势；建议一、国内外研究状况1重复压裂重复压裂包括重新张开、延伸原裂缝和压新缝重复压裂两方面。
重新张开、延伸原裂缝是在油藏数值模拟的基础上根据油藏特征和重复压裂工艺特点，优选压裂材料并进行优化设计。
压新缝重复压裂裂缝方位的变化规律是：重复压裂新裂缝方向从垂直于初始裂缝缝长方向变为与初始裂缝缝长方向平行的一个渐进过程，而不是突然转向，并且为时间的函数。
同时，在应力轨迹理论的基础上得到了重定向裂缝与应力轨迹以及原裂缝关系原理图：从井眼到各向同性点的距离为Lf’，超过应力各向同性点后，新裂缝逐渐转向平行于原裂缝。
2多层、薄层压裂对于层状储层的压裂思路有3种：一是采用封隔工具隔开各层实施分层压裂，单独对每层进行设计；二是采用笼统的多层合压技术，假定只产生一条裂缝，使用单裂缝的延伸模拟方法进行设计；三是应用多产层同时进行水力压裂的多裂缝数学模型进行模拟设计。
3多裂缝压裂多裂缝的存在可能导致出现施工压力高、低砂比砂堵等情况。
目前国内外已经建立了许多有效的直接或间接的多裂缝检测手段，检测结果与大量室内实验证实了多裂缝存在的客观事实。
多裂缝的形成主要与破裂压力、射孔方式与方位、井斜、裸眼或套管井等有关。
为了防治多裂缝的形成，分别从固井质量、射孔方案、射孔段长度、井斜、排量、黏度、支撑剂段塞技术等的一个或多个方面结合现场实例进行了研究。
即可以封堵缝宽较小的裂缝，随着井底压力的升高，增大的段塞颗粒可以堵塞较大的裂缝，因而有利于创造主缝。
二、水力压裂技术发展趋势随着人们对水力压裂技术研究日益深入，计算机运用日益推广，卫星联网加速发展，水力压裂技术与设备具有吃速发展的趋势。
水力压裂技术
水力压裂技术摘要：介绍了清水压裂液的优缺点，加砂压裂降滤失技术及采用的降滤失剂进行了探讨，同时对水力压力新技术（端部脱砂压裂、重复压裂、裂缝检测）进行了一些介绍。
关键词：水力压裂发展清水压裂一、引言水力压裂就是通过高压流体使地层裂开，生成自井筒延伸开来、导流能力强的流体通道，以提高产量。
支撑剂被充填到裂缝里，确保施工压力释放后，能继续支撑流体通道。
水力压裂源于19世纪40年代末期，并在不断地创新。
油气工业一直依靠压裂技术开发边际经济油田。
德克萨斯州西部的Permian盆地就是压裂增产的一个成功例子。
在过去的二十年里，技术发展的重点在研究更为清洁高效的压裂液上，如交联聚合物体系，而支撑剂没有得到同等程度的重视和发展（树脂涂层和陶粒技术除外）。
因为任一特定裂缝的形态都会限制支撑剂的置入量，这样就产生了支撑剂充填层的最终导流能力的上限。
多年来，人们一直在寻找“完美的”压裂液，使携带支撑剂能力最优化，对地层的伤害和对最后的支撑剂充填层导流能力的影响最小化。
二者同时成立是很难的，因此还在不断的研究和发展中。
二、清水压裂液优点未稠化的水一直被认为是最清洁也是最有效的压裂液。
如果地层适应性好，流体滤失小，就可用未稠化的水作为主要的压裂液。
一般采取的措施是清水压裂、降阻压裂。
这些压裂作业要在高排量下泵入大量的水，里面加有降阻剂和少量支撑剂。
这些措施所需成本要比用传统凝胶少，所以清水压裂比凝胶压裂更经济可行。
这一技术的关键在于选井，即选择适合该技术优点的地层。
清水压裂的优点包括：1.操作方便；2.生成的裂缝长；3.初产量与传统凝胶压裂不相上下；4.成本比凝胶压裂低。
清水压裂也有一些缺点，例如：1.加砂浓度低；2.脱砂过快；3.裂缝有效长度较短；4.产量递减的要比凝胶压裂快；5.下方的水层具有一定的风险。
事实上，所有清水压裂中出现的问题都是因为携砂能力差引起的。
所以，如果支撑剂能随水有效充填裂缝，这些问题就可以减少，甚至完全消除。
国内外水力压裂技术现状及发展趋势
国内外水力压裂技术现状及发展趋势
水力压裂技术是一种利用水压强制将深层岩石 fracture 整合成
连通通道从而提高油气开采效率的技术。
水力压裂技术自
1949 年以来获得了长足的发展，特别是近年来，其在美国页
岩气和页岩油等非常规油气资源开采中的应用取得了重大突破。
国内，由于国内油气资源开采技术相对滞后，水力压裂技术的发展较为缓慢。
但是，在近几年的油气勘探与开发中，水力压裂技术日益受到关注和重视，不断地得到了改进和提升。
目前，国内的水力压裂技术主要应用在 shale gas 和 tight oil 开采领域。
国际上，水力压裂技术的应用范围不断拓展，不仅在页岩气和页岩油等非常规油气开采中得到广泛应用，还在加拿大油砂、澳大利亚煤层气等领域得到应用并取得了良好的效果。
同时，随着环保意识的不断提高，加强水力压裂技术的环境友好型也成为国际上水力压裂技术发展的一个重要趋势。
未来，水力压裂技术将在探索各类非常规能源资源时得到广泛应用。
同时，技术将继续发展，应用范围将会更加广泛，同时，技术的环境友好型和安全性也将会不断得到提升和改进。
页岩气开发水力压裂技术综述
页岩气开发水力压裂技术综述一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源，正逐渐受到广泛关注。
作为页岩气开发中的核心技术之一，水力压裂技术在提升页岩气开采效率和产量方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在全面综述页岩气开发水力压裂技术的最新研究进展、应用现状以及未来发展趋势，以期为相关领域的科研人员、工程技术人员和政策制定者提供有益的参考和借鉴。
文章首先介绍了页岩气及其开发背景，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要性和意义。
接着，文章对水力压裂技术的基本原理和流程进行了详细阐述，包括压裂液的选择、压裂设备的设计与选型、压裂施工过程中的关键参数控制等方面。
在此基础上，文章重点综述了水力压裂技术在页岩气开发中的应用现状，包括压裂工艺的优化、压裂液体系的改进、压裂效果的评估等方面。
文章还对水力压裂技术面临的挑战和问题进行了深入分析，如环境保护、水资源利用、技术创新等方面的挑战。
文章展望了水力压裂技术在页岩气开发中的未来发展趋势，提出了加强技术研发、优化压裂工艺、提高压裂效率、强化环境保护等方面的建议。
通过本文的综述，旨在推动水力压裂技术在页岩气开发中的进一步发展，为实现清洁、高效的能源利用和可持续发展做出积极贡献。
二、页岩气开发概述页岩气，作为一种重要的非传统天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注。
它主要赋存于页岩地层中，以游离态或吸附态存在，具有开采难度大、技术要求高的特点。
页岩气的开发对于满足全球能源需求、优化能源结构、减少环境污染等方面具有重要意义。
页岩气的开发过程主要包括勘探、钻井、完井、压裂、采气等阶段。
其中，水力压裂技术是页岩气开发中的核心技术之一。
通过向井筒内注入高压、大流量的压裂液，使页岩层形成裂缝，进而增大页岩气的渗流通道，提高采收率。
水力压裂技术的成功与否，直接关系到页岩气开发的效益和成本。
在全球范围内，北美地区的页岩气开发起步较早，技术成熟，产量稳居世界前列。
水力压裂新技术
Flow rate Prop conc
7
6 – 停止注入后，液体不断滤失 到渗透性地层 7 – 裂缝闭合在支撑剂上，形成了 一条导流通道
一、概述
2、水力压裂的目的
提高油井的产能－－产的更多、更快。 压开了一条或多条有导流能力的裂缝通道通 过近井地带的伤害区。
延伸了裂缝的通道，使其有足够的深度进入
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 5- 5- 5- 5- 5- 5- 5- 5- 5- 5- 5-
二、水力压裂工艺技术
重复转向压裂技术（新技术）
4.现场实施及效果分析
增产情况： 新杨11－2井 该井于2002年1月投产，初期日产油1.0t，含水55%；2002年3月压裂改造， 初期日产油6.1t，含水32.5%。后来日产油1.3t，含水84.7%。为了提高单井
二、水力压裂工艺技术
重复转向压裂技术（新技术）
4.现场实施及效果分析
2005年江苏油田选择了两口井实施重复转向压裂，转向和增产效果都 很明显：
转向情况：
沙19－14井小型压裂测得人工裂缝方位为 北东向105.8度，加转向剂后，主压裂测得裂缝
方向为北东向54.9度，裂缝转向50.9゜
新杨11－2井小型压裂测得人工裂缝方位 为北东向79.5度，加转向剂后，主压裂测得裂
二、水力压裂工艺技术
2、压裂材料
（1）压裂液
1）作用：
压裂液的基本作用为：压开裂缝并使之延伸、降低地层温度、 输送并铺置支撑剂、压裂后液体能最大限度的破胶与返排，减少 对裂缝及油层的伤害。 2）分类： 前置液（压开油层、降温）、携砂液（携带砂子）、顶替液（ 将井筒中的砂浆顶入地层）
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主要内容
制约低渗透油藏高效开采的关键因素 国外水力压裂技术的新进展
制约低渗透油藏高效开采的关键因素
建立有效的注采驱动压力体系 （井网类型、井网与裂缝方位匹配、井距、 注采压力、启动压力等）
水力压裂增产与伤害的协调
常规油藏
采油井 注水井
采油井 注水井
低渗油藏
1、基质伤害：滤液的伤害
乌审旗岩心水基压裂液伤害结果
井号
岩心号
伤害前气渗(md) 伤害后气渗(md)
伤害率（%）
145
5-67-16
0.221
0.0449
79.67
148
3-62-6
0.3999
0.018
95.49
145
4-67-23
0.458
0.011
97.59
148
1-30-4
0.234
0.059
时间（小时）
4.支撑剂嵌入实验研究
10 Kg/m2铺砂浓度实验结
贵阳林海30/60目陶粒嵌入果实验
导流能力μm2-cm
贵阳林海（30/60）嵌入实验
180
钢板
160
岩心
140
120
100
80
60
40
20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
压力（MPa）
国外水力压裂技术的新进展
主要内容
新工艺
0.1
1
10
100
1000
Pore Throat Diameter,um
0.0
0.1
1
10
100
1000
颗粒直径，um
Particle D粒ia度m分ete布r频of率U曲nb线r图oken Gel, um
Davg=11.59um D50=0.109um Davg=103.70umD50=101.30um
由于渗透率低和启动压力的作用，导 致注采井间无法建立有效的水动力系 统，致使注水压力上升，采油井压力
下降－－注不进、采不出！
安塞油田坪桥区井位图
裂缝导致方向性见水
裂缝方向
N E
breakthrough direction
水力压裂增产与伤害的协调
压裂过程中压裂液的伤害：
地层 天然裂缝 填砂裂缝的伤害
罗纪博西尔砂层
储层情在况工：艺实践中发现，对某些储层清水压裂导 流博能西力尔得砂不层到位于保棉证花，谷采砂用岩了之混下，合是清黑水灰压色裂页工岩艺间夹：有 细用砂清、水粉造细一泥定质的砂岩缝的长大及厚缝层宽后，继以硼交链的 3.6粘—土的4.主2 公要成斤分/方是的绿胍泥石胶与压伊裂利液石，带有20/40、
支渗撑透剂率0.001至0.05毫达西 无排论量纵为1向.6上方和到1横3方向，上用都水非量常约不为均64方质到，3纵18向0方上，
砂前－置页液岩占交40替效果比较
棉花谷泰勒砂层A气田大型清水压裂与常规压裂的比较
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
74.78
水基压裂液：
渗透率伤害率为74.8～97.6%。
压裂液进行添加剂优化后：渗透率伤害率为63.0～88.0%。
破胶液残渣粒度与孔喉直径对比
20
0.03%NH
Percentage,%
体积百分含量，％
15
破胶液残渣1粒0.0
度大于孔喉直8.0
10
径，无颗粒侵6.0
5
入伤害！ 4.0
2.0
0
0.01
泰勒砂层Ｂ气藏清水压裂与常规压裂产量对比
新工艺－清水压裂与冻胶压裂效果比较
造缝后导流能力不足！ 所以要根据地层物性 设计合理的导流能力、
选择施工工艺
泰勒砂层C气田清水压裂与常规压裂产量的比较
清水压裂技术应用实例2－混合清水压裂
9工0 艺年代技中术期－安混纳合达清柯水石油压公裂司法－：东得克萨斯棉花谷上侏
Dmax=10~100um
Dmax=116.00um
2、天然裂缝伤害：残渣、冻胶
残渣堵塞天然裂缝，降低裂缝渗透率；破胶剂难 以进入天然裂缝，冻胶破胶不彻底，增加油气渗流 阻力。
3、填砂裂缝伤害：滤饼、残渣
支撑剂嵌入滤饼降低填砂裂缝导流能力； 残渣堵塞裂缝孔隙。
压裂液残渣伤害实验研究
压裂液浓度伤害对比：Carbo Pro 20/40支撑剂
关。
清水压裂技术
清水压裂技术的发展历程 两个砂岩地层的应用效果对比 清水压裂对致密气藏伤害评价 清水压裂增产机理及适应性 压裂液返排监测技术
清水压裂技术新进展
7比压1较1石渗 至 0清209.年裂裂 方低灰透 水861在裂9岩混564590，代缝；，岩率 ，方年气合其，8至0英8砂中性用 难地为排增以藏1清在第年9尺层0量加比期石大 以8后；水作一联.7。0）平至为，灰量长年0提压，业口合压5进均61在岩的期在至出裂广中.太水.裂7行74俄地清支吉了技泛05方方使平平后.了%2丁克层水撑，。冻术应洋用井毫，清，斯拉进，形平压胶。用达油能了中水由油荷行每成均裂与于西井源蜡也压于田马了分的用规滑裂，从（珠进裂（砂浓模西有钟裂地平溜缝U作，行澳量度平北规排缝层均P水性基为了斯及R7均的量 。模厚日联致质.分清）汀砂52密为的产度密合岩至4流白水公比0油为西8清石10砂的垩剂压司5方都—5西水的%0。
的盐酸500方。
清水压裂技术应用实例1
1压99裂5年工U艺P：R公司－东得克萨斯盆地棉花谷致密、
低渗采砂用岩大地量层清水与少量的化学剂（降阻剂、活性剂、
防膨剂等）
施的13工清62吨0概水/4之压况0目间裂：的泰O勒t段taw砂a岩砂子，，对总15砂0口用井量进在行22了732公50斤次到 储层砂情比况3.5：%，少数作业中使用砂比达到15%的尾随
—清水压裂及其进展
新材料
—高强度超低密度支撑剂（ULW）
２、新工艺－清水压裂技术及其进展
所谓的清水压裂，除了早期用清水不带砂外，
低多数渗是透用油化学气处藏理剂高，效如减开阻采剂的、活关性键剂、：防
膨剂处理过的清水或线性胶，这种水也常常称
作滑作降业溜低中水压（带有s裂l少ic液量k 砂w对a的te地，r-层但fr也a的c有)。伤加砂害量！较多的， 砂性比 ，常 至降为 于低3造.缝5开%导。采流用能水成力量本的多！大，小排量与大储是层它物们性的有共
导流能力μm2-cm
压裂液浓度伤害对比
46
250ml（0.5%压裂液残渣）
44
250ml（0.4%压裂液残渣）
多项式 (250ml（0.4%压裂液残渣）)
42
多项式 (250ml（0.5%压裂液残渣）)
40
38
36
34
32
30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26