重复压裂介绍教材
浅析低产井重复压裂技术应用
一、重复压裂技术的基本原理与主要问题对低产油气井实施压裂改造可提升产能，但初次压裂完成后，外界环境和地层压力等因素会破坏储层原有的地应力环境，特别是在重复压裂作业中，首次压裂的裂缝周边会出现程度不一的诱导应力场，加上之前的储层地应力共同作用，造成储层压裂区域内形成协同应力场。
在协同应力场中，井筒会再次定向，随着地层压力逐步减小，应力方向也会相应改变，特别是原来水平地应力较大储层压力的会出现明显下降。
地应力环境改变后，初期水平方向最小的主应力不断增大，会进一步改变重复压裂裂缝的方向，反复实施压裂作业后强制性的裂缝会逐步向重复裂缝方向发展。
面对这种情况，对初期裂缝的最佳处理方式就是借助化学转向剂辅助作业，在裂缝内静压高于水平方向压力值后，裂缝方向会发生偏移而形成一条新的裂缝，从而在储层中打开一条新的油气流通道。
为持续提升油井产能，在新裂缝的压裂中，可以有效利用油气富集区进行裂缝转向压裂作业，促使形成新的有效产能接替区。
当前，随着压裂作业技术的进步，裂缝转向技术也得到长足发展，特别是多缝转向压裂、暂堵体积压裂和暂堵酸压裂等，均能实现低产油井增产的目的。
但是，裂缝转向压裂对加入转向剂的时间要求较高，不能过快或过慢的加入，否则均会对压裂作业产生不良影响。
二、强制裂缝转向压裂技术1.压裂原理根据岩石力学原理，人工裂缝是沿着水平方向上的最大主应力方向延伸的，因为压裂中储层存在着首次压裂裂缝、邻井裂缝影响以及地层的压力的复杂性，都对压裂裂缝的方向产生不同影响。
重复压裂有利于通过开启新的油气流通道提升产能，通过裂缝转向达到增加压裂改造体积和延伸到储层更大面积的目的，能更好地疏导储层、增加油气流导流性。
对强制性裂缝实施压裂转向中，为确保压裂作业顺利实施并达到裂缝转向的最高限压，必须在压裂作业前分析重复压裂的作业目的，坚持目标导向对重复压裂层的最大和最小主应力差值进行科学计算。
压裂作业中，前置液环节中第一次压裂作业时，必须确保及时将水溶性转向剂添加到裂缝中，辅助裂缝周边出现升压状况，井口压力无法承担后会出现停泵，重启压裂泵后就能明显增强裂缝内部压力，在达到新裂缝产生的压力条件后，强制裂缝就会出现转向，也就压裂出了新的油气通道。
压裂基础培训
压裂基础培训
第一节:压裂基础知识
压裂的基本概念 压裂的过程 压裂液和支撑剂
第一节:压裂基础知识 1、压裂的基本概念
1. 什么是压裂？
答：压裂是应用水力传压原理
，从地面泵入高压工作液剂，使 地层形成并保持裂缝，改变油层
物性，提高油层渗透率的工艺。
水力压裂示意图
第一节:压裂基础知识
第一节:压裂基础知识
裂缝长度（m）
对比 理论 实际
穿透比 33%-50% 28%-34%
人工裂缝长度 115-175m 100-120m
第二节压裂设计参数及裂缝几何形状 油气井参数
如：井筒套管、井下工具、射孔位置、射孔数、固井质量等。
油气层参数
如：储层岩石力学性质，如泊松比、杨氏模量、抗压强度；储层地
应力的垂向分布及最小水平主应力的方位;遮挡层的岩性、厚度与地
形成
压裂设计思路
结合
裂缝半长 裂缝导导流能力
前置液 加砂强度 平均砂比
H1135 H1148 H1117 H1147 H1174 H1161 H1173 H1182 H1116 H1117
H1135
H1148 H1174 H1161 H1173 H1182
H1147
H1116 H1124 H1133 H1146 H1123 H1132 H1122 H1131 H1144 H1159
吸入压力：36psi
第一节:压裂基础知识
3、压裂液和支撑剂
• 压裂液是由多种添加剂按一定配比形 成的非均质不稳定化学体系； • 它可概括的分为：
•水基压裂液 •油基压裂液 •乳化压裂液 •泡沫压裂液 •醇基压裂液 •气体压裂液
第一节:压裂基础知识
3、压裂液和支撑剂
重复压裂技术
重复压裂技术
重复压裂技术是指在初始压裂无效，或者现有支撑剂性能下降情况下，在同层不同方向上进行2次或者2 次以上的压裂，诱导产生新的裂缝，从而增加裂缝网格，提高生产能力。
要使重复压裂获得成功，必须评估重复压裂前后的平均储层压力、渗透率厚度乘积和有效裂缝长度与导流能力等，以确定初始压裂产能不好的原因以及影响重复压裂效果的因素。
重复压裂的另一个重要因素是裂缝转向。
在Barnett 页岩气重复压裂历史中，通过对远近地应力研究，了解到重复压裂裂缝刚开始沿着原先的裂缝延伸，很短的一段距离后裂缝开始转向。
这是因为初始压裂后的井，由于多年生产，会引起初始裂缝椭圆形区域的局部空间应力重新分布，储层压力减小，储层应力状态改变。
由于裂缝周围应力干扰区域延伸形状，最大和最小水平主应力有时会发生倒转，如果水平应力的倒转足够大或初始压裂产生的裂缝被有效封堵了，就形成重复压裂在转向上的适宜条件。
此时，新裂缝可在90°方向传播到初始裂缝，直到达到应力紊乱区。
在水平应力相等以外部分，新裂缝的方向与原始裂缝方向相同或在其原始裂缝平面上发展。
如果渗透性是各向异性的，那么裂缝附近的区域，应力的衰减规律将更加复杂。
图7 显示了重复压裂的再取向过程。
重复压裂技术讲座2017 精品
复
压
裂
技
术
张士诚 王鸿勋 石油大学复压裂技术的进展
重复压裂的定义
已压裂过的层段，由于油藏或工艺方 面原因，产量递减到需要进行二次或更 多次压裂，才能维持设计产量，这种压 裂作业称为重复压裂。或者说同井同层 再次压裂就是重复压裂（以下简称复 压）。
国外重复压裂技术的发展
（1）首先分析前次压裂的具体情况及压后生 产动态； （2）如果还有可能通过措施改善油气井的生 产情况，针对先前压裂所出现的问题加以改进； （3）现场工程师应保证设计的压裂液的流变 性，实时地对工艺措施进行有效地修正。 审查某井能否成为复压对象，必须考虑几个因素， 目的是对前次增产措施进行批判地学习，以免重 蹈过去的错误：
注意事项：
（1）对上次压裂措施中的电子仪器与作业数据， 进行全方位的复查，做一次完整的净压力分析，不 仅包括与压裂软件在理论上的拟合，也是对管线阻 力损失与不同流变性质、支撑剂阶段进入缝口时的 压力评估。 （2）油气井的井况对复压措施是很重要的，固 井情况应于复查。老井进行措施前，消除作业中的 风险是最基本的工作。
并行运用三个方法的流程图
各种方法所需资料数据汇总表
实 选 对绿河盆地恩罗昂油气公司经营的约300口开 例 井 采弗兰蒂尔地层进行复压选井。
储层性质见下表：
三种选井方法结果比较：
结果表明：
选出来的候选井并不一致，每种方法选出 来的井，只是用这种方法挑选出来属于较好的， 对于其他方法，这些井就不是较好的候选井，各 有自己选择的着重点。生产动态法选出的是产量 较低的井，构成认定法选出的是次好的井，生产 样板曲线拟合法选出的是最有潜力的井。 对复压井真接获利的是那些累积产量非常高 及进行过大型压裂的井。
重复压裂
重复压裂技术综述一重复压裂技术的发展历程1.1 20实际50年代受当时技术与认识水平的限制，一般认为，重复压裂是原有水力裂缝的进一步延伸或重新张开已经闭合的水力裂缝，且施工规模必须大于第一次压裂作业的2-4 倍，才能获得与前次持平的产量，否则重复压裂是无效的。
这一时期重复压裂只是简单的增加施工规模，并未从机理方面深入研究，而且开展的并不多。
1.2 20实际80年代随着油气价格的变化和现代水力压裂技术的发展，国外( 主要是美国) 又将重复压裂作为一项重要的技术研究课题，从重复压裂机制、油藏数值模拟、压裂材料、压裂设计、施工等方面进行研究攻关，获得的主要认识有：重复压裂的水力裂缝方位可能与第一次形成的裂缝方位有所不同，即重复压裂可能产生出新的水力裂缝；重复压裂应重新优选压裂材料；对于致密油气藏，重复压裂设计的原则是增加裂缝长度；对于高渗透性油气藏，则应提高裂缝的导流能力。
1.3 20实际90年代因认识到转向重复压裂会接触到储层的剩余油区或未衰竭区而极大地提高产量和可采储量，这就更加激发了各国学者对转向重复压裂的研究。
因为重复压裂裂缝延伸方式依然取决于储层应力状态，不以人们的主观意志为转移而受客观应力条件控制，因此最先发展起来的是重复压裂前储层就地应力场变化的预测技术，在这时期国外研制出可预测在多井( 包括油井和水井) 和变产量条件下就地应力场的变化模型。
研究结果表明，就地应力场的变化主要取决于距油水井的距离、整个油气田投人开发的时间、注采井别、原始水平主应力差、渗透率的各向异性和产注量等。
距井的距离越小、投产投注的时间越长、原始水平主应力差越小、渗透率各向异性程度越小、产注量越大,则越容易发生就地应力方位的变化。
1.4 21世纪至今进人21 世纪转向重复压裂技术进一步发展，有人提出了一种迫使裂缝转向的新技术，即堵老裂缝压新裂缝重复压裂技术：经过一段时间的开采，油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量，这时如果采取延伸原有裂缝的常规重复压裂肯定不会有好的效果。
重复压裂工艺实用性概述与分析
呈 一定 角 度 ， 与缝 内转 向类 似 ， 随诱 导 应 力场 的影 响
逐 渐减 小 。 裂缝 将 向初 始 裂 缝方 向偏 移 ， 终 与 之 新 最 基 本平行 ． 图 ２ 见 。 在缝 口转 向压裂 施工 中 ， 常采 用桥 堵剂 或蜡 球 通
（） ４ 支撑剂 的圆球度 ；
在缝 内转 向压 裂施 工 中 ． 桥堵 剂 的加入 采取 通 过 ｝ 砂 池 中加入 。通过 主压 车高 压柱 塞 泵 注入地 层 ， 昆 整 个压 裂施 工基 本 为连 续施 工 ． 不需 对 目前 的压 裂方 式 进行 修改 ． 因此降低 了施 工难 度 。
求， 因此 必须 要考 虑 以下 因素 ： （） １ 支撑 剂 在压裂 液 中 的沉 降 ， 即选 择 合适 的支
。
可有 效提 高低 产 压 裂 井的 产量 否成 功 的进 行 重复 压 裂具有 重要 的现 实意 义 。综述 了重复 压 裂裂缝 的 形 能
成 方式 及压 裂液 和 支撑 剂 的选 用 重点 ， 细致 分析 了重复 压 裂 的选 井选层 原 则 ， 并 对从 事 重复 压裂 设计 与施 工 的
选择 ， 配 以适 当 的工 艺措 施 ， 并 才能 实现 预期 的效 果 ；
（ ） 复压 裂更 要 重 视压 裂 液 和 支撑 剂 的选 择 ， ４ 重 要 选 用 与底 层 配 伍 性好 的压 裂 液 和 强 度更 高 的 支撑
剂。
（ ） 裂 层 段 具 有 足 够 的 剩 余 可 采 储 量 和 地层 １压 能量 ， 剩余 可 采 储 量 是压 裂 增 产 的 物质 基 础 ， 地 层 而
① 作者简介 ： 助理工程师 ，０ ５ ０ ２０ — ６毕业于长江大学石 油工程 专业。现 中国石油大学（ 北京 ） 在读硕士研究生
重复压裂
School of Petroleum Engineering
3 影响重复压裂成败的重要因素
重复压裂施工工艺水平
重复压裂是在初次人工裂缝失败或失效后进新的压裂作业， 裂缝、井身，以及地层流体情况都发生了变化，生产条件恶化了， 重新改造的难度就更大更复杂，必须针对处理井段的地质情况、 岩石力学性质、初压裂缝的状态、初压工艺存在的问题制定相应 的重复压裂工艺措施。
4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
2 模型建立
无限大储层中含有一条对称双翼 的垂直裂缝可以简化为下图的物理模 型：无限大平板中央一直线状裂纹(可 以当作短半轴趋于0的椭圆的极限情 形)，长为2a，裂纹穿透板厚，作用于
物理模ool of Petroleum Engineering
School of Petroleum Engineering
4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
2 模型建立
ε 物理方程为： ε γ
x
=
y
xy
1 (1 − µ 2 )σ E 1 (1 − µ 2 )σ = E 1+ µ = σ xy E
[
x
− µ (1 + µ )σ − µ (1 + µ )σ
y
] ]
[
y
x
边界条件为：
在 在 在
处， 处， 处，
School of Petroleum Engineering
4 重复压裂地应力研究
初次人工裂缝诱导应力场计算
3 模型求解
根据弹性力学知识可知，求解平面应变问题有两种途径（1）位移 法（2）应力法。这里根据应力法采用半逆解法求解，流程图如下：
重复压裂技术2
注意事项：
（1）对上次压裂措施中的电子仪器与作业数据 ，进行全方位的复查，做一次完整的净压力分析， 不仅包括与压裂软件在理论上的拟合，也是对管线 阻力损失与不同流变性质、支撑剂阶段进入缝口时 的压力评估。 （2）油气井的井况对复压措施是很重要的，固 井情况应于复查。老井进行措施前，消除作业中的 风险是最基本的工作。
二.前期压裂井失效原因
针对低渗透油气藏的地质特点，一般采用水力压裂来提高油井产量。当油 井在采油的中后期第一次采用水力压裂后，其效果可能有两种： (1)水力压裂失效，油井不能增产或增产不明显； (2)水力压裂后，油井增产明显，但到采油后期，油井产量又明显减少。而导 致这种结果的原因通常主要有以下几种： ①压裂液大量滤失造成早期脱砂；②压裂规模太小，裂缝长度太短，对产层 穿透率低；③压裂液残渣和破胶不彻底，对裂缝造成伤害，或者在生产过程 中粘土或岩石颗粒的运移造成裂缝堵塞，从而降低地层的渗透率；④化学结 垢和沉积引起堵塞。地层水中存在结垢离子，如Ca2+、HCO3-等，在油井生 产过程中由于压力降低而结垢；⑤随着开采时间增加，支撑剂在较高的闭合 应力作用下破碎率增加或者嵌入到裂缝壁面，从而减小裂缝宽度，降低了裂 缝导流能力。
-ft （距离-ft）
裂缝转向
生产诱生的应力场
初始应力差较小时，极易发生垂向延伸。
复压的最佳时间，应该是初次缝很长，复压缝进入地区的
孔隙压力仍然很高的时期。 初压缝长，将能获得复压转向的极大利益。 两个水平应力基本上相等，复压裂缝无疑将会出现转向。
裂缝转向
填砂裂缝诱生的应力场
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1.5
40
1.5
排量，m3/min
压力，MPa
压力，MPa
30
1
30
1
20
开始为正0.常5 的老20 缝延伸，
0.5
10
0
10
0
0
加入暂堵剂后裂缝延伸压 0
-0.5
-0.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0
20
40
60
80
100
120
时间，min
时间，min
力明显提高，表明有新支
7.地层温度 50℃
射开油层数据
层位
C62
射孔井段 m 1344.0-1353.0
厚度 m 9
结论 油层
2001.6.21压裂，总液量112.7m3，平均排量 1.4 m3/min， 0.5-0.8mm石英砂30 m3，平均砂 比34.5%，破裂压力 23.0MPa，加砂：油压 15.9MPa ，停泵压力 7.0MPa。
裂缝后加入暂堵剂，使裂缝停止延伸，随着压力的上升，将
会产生新的支裂缝和沟通部分天然微裂缝，使泄油面积大大
增加。
模拟图
P42平台P27-93暂堵压裂压裂曲线
PX2平台P58-84井堵压施工曲线
油压 MPa
砂比 ％
排量 m3/分
油压 MPa 砂比 ％ 排量 m3/分
60
2.5
60
2.5
50
2
50
2
40
重复压裂的工艺手段
3、 暂堵（转向）压裂工艺
三向应力值
区块 层位
凯塞效应法 水平最 水平最
差应变法 水平最 水平最
平均 水平最 水平最
垂29.66 23.28 21.87 29 21.5 20.5 29.3 22.4 21.29
区块B 长6 28.26 22.67 20.19 27 23.3
压裂技术的系统理论和配套
工艺。在现场应用取得了良
好的增油效果。
重复压裂的工艺手段
1 加大施工规模，提高施工砂比
特点：
重复压裂不产生新缝，突破原有施工规模，提高老裂缝 导流能力，
优化裂缝参数、施工材料，延长有效期；
多数重复压裂井采用，技术较成熟。
江汉油田潜江组低渗透油藏王广区、王场和广华油田 等区块，油层埋深大于3000m；渗透率0.1-5mD，多数 井进行重复压裂改造，有效率达到80%以上，见到较好 的增油效果。
坪北油田属于低渗、酸敏储层，在措施增 产工艺上属于酸化解堵的禁区。但该油田开发 中油井结垢现象严重，极大的影响了油井的产 能。结合坪北油田的实际情况，从地质、开发 等多方面进行分析，确立了一套综合解堵技术， 在坪北油田使用获得成功，打破了低渗、酸敏 储层不适于酸化解堵的常规认识，为该类特殊 油藏摸索了一条新的增产工艺途径。
P70-70-84压后产液图
日产油
日产水
8 7 6 5 4 3 2 1 0
3.19 3.21 3.23 3.25 3.27 3.29 3.31 4.2 4.4 4.6 4.8
近井带产生了转向新裂缝，因有注水井补充能 量，该井重复压裂后产量(4.2t)还远高于首次压 裂后产量(1.2t)。
坪北综合解堵技术
重复压裂系统工程研究内容
重复压裂机理的研究 重复压裂井选井选层技术研究
重复改造井的优化设计技术
江汉油田早在1999年就开 重复改造井配套工艺技术研究
展了重复压裂井应力场、堵
老缝压新缝机理和工艺、重
重复改造过程中的油层保护
复压裂井的储层综合评估技
术等各方面的研究。经过几 年的努力，形成了一套重复
材料的评价与评选
重复压裂的工艺手段
2、堵老裂缝压新裂缝 采用一种高强度的裂缝堵剂有选择性地进入并有
效封堵原有压裂裂缝，但不能进入地层孔隙而堵塞岩 石孔隙；堵剂强度要高于产层破裂压力。以保证重复 压裂时使裂缝改向，在不同于老裂缝的方位，形成新 的裂缝；
在黄场等油田高含水井应用，取得了较好的增油 效果，提升了油井采出程度。
20 27.6 23 20.08
区块C 长6 28.93 23.83 21.11 27.5 23
20 28.3 23.4 20.56
区块D 长6 32.76 23.81 21.23 34 26.5
24 33.4 25.2 22.67
根据坪北油区水平应力差值小（1－3MPa）、微裂缝较发育
的特点，研究了缝内暂堵重复压裂技术： 施工时加砂疏通老
P70-70-84压裂施工曲线 油压 砂比 排量
油压/砂比， MPa/%
排量，m3/min
100 80 60 40 20 0 0
50
100
时间，min
2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 150
为了有效延伸新支缝长度，多沟通地层天然 裂缝，加入暂堵剂后实施降排量施工，排量从 1.9m3/min降至1.3m3/min。
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0
P70－70－84
日产油，t
日产水，t
01.6 01.9 01.12 02.3 02.6 02.9 02.12 03.3 03.6 03.9 03.12 04.3 04.6 04.9 04.12 05.3 05.6 05.9 05.12
前次改造已达到一定规模，因对应注水井P69-83位于压裂裂缝侧向位 置，该井目前未见注水效果，能量得不到及时补充，一直低产低液。重复 压裂采用暂堵方式进行压裂：一方面扩大原有裂缝长度，增大裂缝的导流 能力，充分挖掘储层潜力；另一方面采用暂堵剂封堵原有裂缝，促使近井 带产生转向新裂缝，以注水引效，同时扩大沟通微裂缝范围，增大油层泄 油面积。
重复压裂简介
重复压裂可有效提高原油产量和油田的最终采 收率。对进一步提高油田开发开采效益具有重大意 义。在80年代中后期，国外从重复压裂造新缝的可 能性、重复压裂设计与施工等方面进行了大量的理 论研究和现场试验分析，使重复压裂技术取得了重 大突破。美国阿拉斯加Kuparuk River油田的385口 生产井中重复压裂185口后采油指数平均提高2倍。 国内的各个油田也相继在重复压裂理论和实践上作 了诸多的探索，取得了一定的经验和认识。
50
2
40 30
1.5
20
1
10
0.5
0
0
0 20 40 60 80 100 120
时间，min
典型井例：P70-84
1.地理位置 陕西安塞
2.开钻日期 01 年 4 月 29 日
油
3.完井日期 01 年 5 月 6 日
井 原
4.完钻井深 1386m
始
5.人工井底 1383.2m
数 据
6.固井质量 合格
P70-70-84压裂施工曲线
p72－69－85压裂施工曲线
排量，m3/min
油压/砂比， MPa/%
100 80 60 40 20 0
0
油压 砂比 排缝量 产生。 2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
50
100
150
时间，min
排量，m3/min 压力/砂比，
MPa/%
油压 砂比 排量
70
3
60
2.5