水力压裂工艺介绍共47页
水力压裂
携砂液
防止井筒沉砂。
水力压裂技术
压裂液的性能要求： ①滤失少： ③摩阻低： 造长缝、宽缝 取决于它的粘度与造壁性
②悬砂能力强：取决于粘度 摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大
④稳定性好： 热稳定性和抗机械剪切稳定性 ⑤配伍性好： 不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层 ⑥低残渣： ⑦易返排： 以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率 减少压裂液的损害
1 x1 x E
x2
E
y
x3
E
z
水力压裂技术
由于存在侧向应力的约束，则：
x x1 x 2 x 3
令： x 得：
1 x y z 0 E
y
x y
1
z
考虑到构造应力等因素的影响，可以得到最大、最小水平 侧压系数 主应力为：
水力压裂技术
(二)井壁上的应力 1.井筒对地应力及其分布的影响
地层三维应力问题转化为二维方法处理
y H (1) 当 当 r ， ra a x (2) ， x y 时， (3) 随着 时， 2 2的增加， 3 H ， 2 x x y min 0 ,180 y
3
压缩并使油藏流 体流动的压差
使压裂液滤失于 储层内的压差 裂缝壁面滤 饼的压力差
水力压裂技术
（三）具有造壁性压裂液滤失系数CⅢ
滤失系数CⅢ是由实验方法测定
加压口
滤 失 量 ml
α
Vsp
tg m
筛座 （含滤纸或岩心片） 出液口 图4-4 静滤失仪示意图
0
1
2 3min 4 时间，
006—水力压裂
造缝(Fracture Initiation)机理 应力状况、裂缝形成条件 压裂液(Frac fluid) 类型、滤失性、流变性 支撑剂(Proppant) 性能要求、类型、在裂缝的分 布特性、选择 压裂设计 裂缝参数计算、压裂效果评价
高导流能力的填砂裂缝
降低流体渗流阻力 高渗透性的填砂裂缝的流动阻力很小 降低流体渗流阻力，高渗透性的填砂裂缝的流动阻力很小
第一节 造缝机理
地层应力关系
第一节 造缝机理
原始地层应力：垂向应力σz、最大水平主应力σx (σhmax ) 最小水平主应力σy (σhmin ) 原始地层应力经过简单计算便可得到，作为其它应力计算的基础 数据 对于确定的深度h，钻井后柱坐标下各应力与原始地层主应力的关 系为 为
地层钻孔后，造成地 层应力集中，改变了 地层应力分布状况， 地层应力不能再简单 地用三个主应力表示
第一节 造缝机理
第一节 造缝机理
裂缝是如何被压开的?！
一般情况：
当井筒内压力较低时，井壁周围的切向应力表
现为压应力
井筒流体压力会影响井眼附近岩石的切向应力 随着井筒流体增加（同时井眼附近地层的孔隙
(1)σx≠ σy导致σθ与θ有关 (2) r rw： min 0,180 3 y x
Zt z Pwf Pr 1
1 2 1
4
2013/12/9
水平裂缝形成条件
水平裂缝形成条件
Pwf Pr
第一节 造缝机理
井筒压力是唯一人为可控的因素，知道了破裂
(3) 随着 r 增加，切向应力 σθ 减小，井壁应力集中 地层破裂压力大于裂缝延伸压力的原因之一
水力压裂的工艺过程
水力压裂：
利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能 力的排量注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附 近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂 缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支 撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内 形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增 产增注目的工艺措施。
一、油井应力状况
(一)地应力
z
y
垂向应力：上覆层的岩石重量。
Z S gdz
0
H
x
Z Z Ps 有效垂向应力：
如果岩石处于弹性状态，可根据广义虎克定律建立岩石的 有效水平应力与有效垂向应力的关系： 在三向应力作用下，x轴方向上的应变分别为：
1 x1 x E
第六章 水力压裂技术
主要内容：
(1) 造缝机理 (2) 压裂液 (3) 支撑剂 (4) 压裂设计
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。
压裂的种类：(根据造缝介质不同)
水力压裂 高能气体压裂 利用特定的发射药或推进剂在油气井的目 的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压 的液体二氧化碳和石英砂进行压裂， 干法压裂 利用100% 裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂 无水无任何添加剂，压后压裂液几乎完全排出 缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降 地层，可避免地层伤害。其关键技术是混合砂 低表皮系数，从而达到油气井增产的目的 子进入液体二氧化碳中的二氧化碳混合器。适 的一种工艺技术。 用于对驱替液、冻胶或表面活性剂的伤害敏感 的地层，适合的储层包括渗水层、低压层及有 微粒运移的储层以及水敏性储层。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
第6章 水力压裂技术(20130325)
（2）破裂压力计算方法
裂缝方位： 水力裂缝总是沿着垂直于最小主应力方向延伸。 （1）σz=min(σx ,σy ,σz) 水平缝 垂直缝
（2）σx(σy)=min(σx ,σy ,σz) 方向：取决于最小主应力方向
4.破裂压力梯度
破裂压力梯度用下式表示：
地层破裂压力 油层中部深度
浅层：水平缝
2）粒径及其分布 3）支撑剂类型与铺砂浓度 4）其它因素 如支撑剂的质量、密度以及颗粒园球度等
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第四节
压裂设计的任务：
压裂设计
优选出经济可行的增产方案
压裂设计的原则：
最大限度发挥油层潜能和裂缝的作用 使压裂后油气井和注入井达到最佳状态
压裂井的有效期和稳产期长
压裂设计的方法：
根据油层特性和设备能力，以获取最大产量或经济效 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。
FRCD＝Wf˙Kf＝（KW）f
裂缝参数：Lf，FRCD，是最关键的因素； 最大缝宽： Wmax， Wf
4 Wmax
动态缝宽：施工过程中的裂缝宽度；～10mm 支撑缝宽：裂缝闭合后的宽度 W支；3～5mm。
一、支撑剂的要求 1.粒径均匀；
2.强度大，破碎率小； 3.圆度和球度高；
4.密度小； 5.杂质少。
(2)受地层流体压缩性控制CⅡ ：
当压裂液粘度接近油藏流体粘度时，控制压 裂液滤失的是储层岩石和流体的压缩性，这是因 为储层岩石和流体受到压缩，让出一部分空间压 裂液才得以滤失进去。
C
kCf 4.3 10 P r
3
1/ 2
s 式中： μr－地层流体粘度，mPa· ；
1 C
水力压裂工艺流程
水力压裂工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!深度解析：水力压裂工艺流程水力压裂，也被称为压裂或液压破碎，是一种在石油、天然气和页岩气开采中广泛应用的技术。
水力压裂工艺方法与流程
水力压裂工艺方法与流程水力压裂工艺是目前油气勘探生产领域中常见的一种技术手段，其能够有效提高油气开采的效果和产量。
下面将简述水力压裂的工艺方法和流程。
1. 施工前准备水力压裂施工前需要进行充分的准备工作，包括选址、测量、标识、检查等。
首先需要选择适合水力压裂施工的岩层。
在选址前需要对该地段的地质情形进行认真勘探和分析，确定岩层力学性质和渗透性等关键参数。
必要时需要进行钻探等探测工作，取得更认真的地质结构和情况。
2. 井口准备施工前需要对钻井进行检查和清洗。
清洁井口是保证水力压裂施工效果的紧要条件之一、井口下方需要安装钢管、集水器等设备，油管和液压管道等需要与阀门相连接。
接线板需要安装，以保证现场电信号的稳定传输。
3. 井下压力测试进行井下压力测试可以对井下井筒的情形进行评估，确认井筒出口本领，以便在施工时进行充分的材料和液压参数计算，为水力压裂施工供给必要的数据支持。
4. 施工过程（1）注水造孔：在水力压裂施工中，首先需要向目标岩层注入大量的水。
通常情况下，注水压力要低于岩层分裂压力，同时注水量要充足保证岩层浸润饱和，同时不能太高避开损伤钻孔。
（2）排水造孔：一般在注水后实行排水造孔，排出多余的水，使岩层中的自然裂缝渐渐暴露出来，加强水力压裂的效果。
（3）压裂造孔：在岩层中自然裂缝浸润饱和后，施工人员向岩层注入压裂液，并依据现场岩层力学参数进行液压压力的计算和调整，以保证压力在岩层中形成水力裂缝。
（4）保压和排污：水力压裂效果保持时间很短，需要施工人员在岩层中形成裂缝后适时停止注液，用压力器对压裂液进行保压，形成有效的裂缝压力，同时要适时排出岩层中多余的液体和固体颗粒，以便对岩层进行更有效的采油采气工作。
5. 施工后处理调整液压压力和注入的压裂液量以及通过监测等手段对施工过程中各项参数进行严格的掌控，以评估施工的成效和提高施工质量。
同时还需要对施工场地进行清理和整理，紧密关注油气井的生产情况，并开展相关线上和线下评估和监测工作，确保油气生产平稳和恢复的效果。
6 水力压裂共155页
x y 0 x y 1z
(2) 构造应力
定义与来源 特点
—构造应力属于水平的平面应力状态 —挤压构造力引起挤压构造应力 —张性构造力引起拉张构造应力 —构造运动的边界影响使其在传播过程中逐渐衰减。 在断层和裂缝发育区是应力释放区。 — 正断层，水平应力x可能只有垂向应力z的1/3， — 逆断层或褶皱带的水平应力可大到 z的3倍。
➢ 水力压裂力学 ➢ 水力压裂材料性能与评价 ➢ 水力压裂裂缝延伸模拟 ➢ 支撑剂在裂缝中运移分布 ➢ 水力压裂效果分析 ➢ 水力压裂工艺技术 ➢ 水力压裂诊断评估技术
水力压裂概念
水力压裂作用
(1) 勘探阶段 增加工业可采储量
(2) 开发阶段 油气井增产 水井增注 调整层间矛盾改善吸水剖面 提高采收率
• 随r增加， 迅速降低(平方次) • 应力集中
• PF > PE
（2）向井筒注液产生的应力分布
弹性力学拉梅公式(拉应力为负)
r re e2 2//r rw 2 2 1 1pi1 1 r rw w 2 2//r re2 2pe
当 re， Pe =0 于是 r= rw时，＝ - Pi
(3) 压裂液渗入地层引起的井壁应力
PE —延伸压力 P井底>= PF时
一、地应力分析
1 地应力场
应力状态： 主应力: x ， y， z ; 应变: x， y， z
(1) 重力应力
z 1 06 0Hr(h)g d h
z zPs —孔隙弹性常数
注意： 的物理意义
由广义虎克定律计算总应变
x x1x2x3 E 1[x(y z)]
x
（1）井筒处应力分布
x 2y( 1 r r w 2 2 )x 2y( 1 3 r r 4 w 4 )c2 os