第1章-水力压裂
水力压裂_精品文档
水力压裂什么是水力压裂？水力压裂（Hydraulic Fracturing，简称水压）是一种在地下岩石层中注入高压水和添加剂以制造裂缝的技术。
它被广泛用于油田和天然气开采中，旨在增加地下储层的渗透率和产量。
水力压裂是目前广泛使用的一种增产方法，可应用于各种类型的地质结构和岩石组合。
水力压裂的原理和过程压裂液的组成水力压裂过程中使用的压裂液是由水、砂和添加剂组成的混合物。
水的主要作用是传递压力，并在裂缝形成后将砂颗粒带入其中以保持裂缝的开放性。
砂颗粒的大小和形状可以根据具体的地质条件进行调整。
添加剂通常包括粘度剂、消泡剂、防菌剂和界面活性剂等，用于改善压裂效果以及保护设备。
压裂过程水力压裂通常是在千米以下的深井中进行的。
整个过程分为多个步骤：1.预处理：地下岩石的特性和地质结构分析后，会进行预处理来确定最佳注水点和压裂压力。
这一步骤通常包括孔隙度测量、浸泡实验和岩心分析等。
2.井筒注水：在进行水力压裂前，需要先在井筒中注入压裂液。
压裂液通过井筒进入地下岩石层，加压注入。
3.裂缝扩张：高压的压裂液在地下岩石层中流动，对岩石施加巨大的压力。
这个过程会导致岩石层裂缝扩张，增加油气的渗透区域。
4.砂颗粒进入：压裂液中的砂颗粒会随着液体一起进入岩石裂缝中。
这些砂颗粒的作用是防止裂缝在裂缝压力释放后重新闭合。
5.压力释放：压力释放后，压裂液从井筒中排出，油气开始从裂缝中渗出到井筒中。
水力压裂的优势和挑战优势1.提高产量：水力压裂可以显著增加地下储层的渗透率，从而提高油田和天然气田的产量。
2.提高可采储量：通过裂缝扩张和增加储层渗透性，水压可以开发以前无法利用的油气资源。
3.可针对不同地质条件：水力压裂可以适应不同类型的地质结构和岩石组合，具有一定的灵活性。
挑战1.环境影响：水力压裂过程中使用的大量水和化学添加剂可能对地下水资源和环境造成污染。
2.地震风险：水力压裂过程中产生的岩石应力释放可能导致地震活动，尤其是在地下注水压力较大的地区。
水力压裂概念与基本过程
水力压裂概念与基本过程水力压裂概念与基本过程水力压裂是油气并增产、水井增注的一项重要技术措施。
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，随即在井底附近造成高压。
此压力超过井壁附近地应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。
继续将带有支撑剂的压裂液注入缝中，此缝向前延伸，井在缝中填以支撑剂。
这样，停泵后即可在地层中形成足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。
它具有很高的渗流能力，可大大地改善油气层的渗透性，使油气畅流入并，起到增产、增注的作用。
水力压裂的基本过程如下：(1)选井选层：根据油层特性、油井开采情况选择压裂的井层。
(2)压裂设计：根据油层的基本情况进行压裂参数设计，并结合并和地面设备等情况作出施工设计书。
(3)施工前推备：主要包括油井测试、井场的平整、压裂液的配制、井口设备的更换与安全保护等。
(4)压裂施工：包括将压裂施工设备按设计要求在井场摆放，试压，打前置液、携砂液、顶替液，关井等施工，不同井有不同的设计要求。
(5)返排：返排是压裂的一项重要步骤，其主要目的是减少压裂液对油层的伤害。
水力压裂施工工程项目大，需要投入资金多，应用设备多，其主要设备包括：(1)储罐：用来制备和储存压裂液。
(2)压裂泵车：其作用是将压裂液升压并送人井中(3)混砂车：其作用是将压裂液与支撑剂混合。
(4)运砂车：其作用是将压裂施工所需的支撑剂运到井场。
(5)管汇车：用于压裂作业时多台联机作业车辆之间的高压、低压管线连接，并可吊装运输各种配套的高压、低压管汇及连接管线，车上装有液压吊臂，吊装简单方便。
(6)仪表车(压裂指挥车)：它是压裂机组的指挥中心和数据采集、分析中心，可以同时操纵6—8台压裂车联机作业。
该车数据采集、显示、记录、分析功能齐全，配有工控微机及专业压裂数据采集分析软件，接口与压裂车、混砂车等匹配，操作安全可靠，自动化程度高。
(7)其他车辆：为了防止施工中出现意外，通常需要消防车、救护车；为了保证深井压裂的成功实施而不损坏油井，在采用油管压裂时井下装有封隔器，通常需要水泥车平衡油套环空的压力。
水力压裂
（2）低渗透油藏开发过程中的伤害问题
② 粘土矿物对低渗透油层的伤害 •粘土矿物的存在形态、类型及对油层的影响
粘土矿物对油层的伤害,主要表现为膨胀和运移两种方式。 其伤害程度和方式与粘土矿物的存在形式和类型密切相关。 •粘土矿物在地层中有两种存在形态: 一种是粘土矿物包覆在岩粒表面或附着在基岩表面呈薄膜状。 另一种是粘土矿物在岩石孔隙中以填充物的形式存在。
14
二、低渗透油气藏的地质特征及开发对策
2. 低渗透油气藏储量、产量构成比例逐年提高 低（特低、超低）渗透油气藏的有效开发和安全
环保利用，将是中国石油需要长期关注的工作重点， 更是采油采气工程的工作重点。
3. 压裂技术实现有效增储上产作用举足轻重
近10年来年压裂酸化作业超过10000井次，年增油量超过 700万吨（平均单井700吨）以上。 大庆油田每年完成压裂2000多层次。
井
20
二、低渗透油气藏的地质特征及开发对策
注 （1）建立有效的注采驱动压力体系 采
水
油
井
低渗透油藏
井
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！
21
二、低渗透油气藏的地质特征及开发对策 （2）低渗透油藏开发过程中的伤害问题 • 应力敏感性伤害 • 粘土矿物对低渗透油层的伤害 • 低孔隙压力造成低渗透油层的伤害 • 压裂过程中压裂液的伤害
15
4、全国低渗透油层综合分类评价表
类型
名称
标准范围 10－3μm2
中值半径 μm
排驱压力 MPa
驱动压力 MPa
最终采收率 ％
对比层
＞100
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
压裂基础知识讲义(精品)
5、替挤 加砂完成后，打开混砂车旁通替挤流程向井内注入 替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中；一般替挤量 小于地面管线和井下管柱容积的1.2倍；
6、关井扩散压力 压裂结束，关闭所有阀门，等待压裂液破胶滤失及 裂缝闭合，防止出砂，造成裂缝口铺砂浓度过低， 出现“包饺子”现象
7、活动管柱 符合不应超过管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5 m/min，活动行程不小于5m，达到管柱提放自如， 悬重正常
❖ 1、填砂选压 ❖ 2、单封隔器选压 ❖ 3、双封隔器选压
1、填砂选压
用填砂方法将井内非 选压层封隔开，以免压裂 时压开非选压层。此法一 般适用于封隔下层、选压 上层的压裂井。
管柱结构图
2、单封隔器选压
管柱结构图
当选压层段处于油气
层组的最上部或最下部位
选压层
置时，可采用封隔器将非
选压层分隔开，压裂时只
2、为什么要压裂？
在一口井上进行压裂可能有以下三种原因： 1）穿透近井地带伤害区，使井恢复其自然产能； 2）在地层中延伸有导流的通道，使产量超过自然 水平； 3）改变在地层中的液体流动； 这三种原因常常是重叠的。
3、压裂增产原理？
压裂增产增注的原理主要是通过降低井底附近地层 中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径 向流动改变为油层与裂缝的近视单向流动和裂缝与井筒 间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量 消耗，因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。 如果水力裂缝能连通油气层深处的产层（如透镜体）和 天然裂缝，则增产的效果会更明显。另外，水力压裂对 井底附近受损害的油气层有解除堵塞的作用。
压裂知识交流
压裂分公司 王振
目录
第一章 压裂基础知识 第二章 压裂液化学和支撑剂 第三章 压裂技术
水力压裂原理ppt课件
1 9 70
1 9 73
1 9 76
Foam F lu ids
1979
1982
1985
1988
19 9 1
19 9 4
3 000
2 500
2 000
1 500
1 000
5 00
0
Av erage Injectio n Rate and HHp
HH p
Rate
Year
H y dr a u li c H or se po w e r
1 949 1 953 1 95 7 1 96 1 1 96 5 196 9 1 97 3 1 97 7 1 981 1 98 5 1 98 9 1 99 3 199 7
In je c t io n R at e (b b l/m in )
60
50
40
30
20
10
0
F lu id V o lu m e ( 1 ,0 0 0 g a llo n s ) T o ta l P r op p a n t ( 1 , 0 0 0 lb s )
当α< 0.015～0.018 MPa/m, 形成垂直裂缝; 当α> 0.022～0.025 MPa/m, 形成水平裂缝.
降低破裂压力措施 • 酸化预处理 • 高效射孔 • 密集射孔
水力压裂商业性应用开始于 1949年
1949早期, 哈里伯顿油井固井公司获得唯一的 “水力压裂”许可证
当年进行了332口井的压裂
75% 成功
1949.3在美国俄 克拉荷马州的维 尔玛进行了第一 次商业性的压裂 施工
从第一次压裂到现在 ...
早期施工使用几百磅的手筛河砂和凝胶油 现在使用成百上千吨的砂或人造支撑剂和冻胶或泡 沫压裂液 注入排量为第一次压裂施工排量的5到50倍
石油工程 第13章注水井增产 注水措施
xe xe
/ E
ye
/ E
ze
/E
(
ye
ze
)]
侧向应变为0，令
x
y
则得
xe
1
Ze
(2) 地质构造对应力的影响
如果岩石单元体是 各向同性材料，岩 石破裂时的裂缝方 向总是垂直于最小 主应力轴。
(3) 井壁上的应力
1) 井筒对地应力及其分布的影响
2) 强度高。支撑剂组成不同，其强度也不同，强度 越高，承压能力越大。
3) 杂质含量少。压裂砂中的杂质是指混在砂中的碳 酸盐、长石、铁的氧化物及粘土等矿物质。常用酸溶 解度来衡量存在于压裂砂中的碳酸盐、长石和氧化铁 含量；用浊度来衡量存在于压裂砂中的粘土、淤泥或 无机物质微粒的含量。
第十三章
第十三章 油水井增产增注措施
第一节 水力压裂 第二节 酸 化
第一节 水力压裂
定义：当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力 的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层 的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形 成裂缝。随带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前 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。 从地层 裂缝 增产原理：径向流 从裂缝 井底 由径向流变为两个单相流，节约了能耗。 作用 连通地层深处 解除近井地带污染
ze
t
v
Z z ( p iwf p p )
1 2 1
1）存在滤失时： p
iw f
z ( p iw f p p )
pf p p
1 2 1
ze
t
水力压裂力学PPT课件
w(r) 8 pR(1 2 ) 1 (r R)2 E
▪ 椭圆裂缝的体积为：
பைடு நூலகம்
（6.1）
V
1（6 1 2）R3
3E
pnet
▪ 半径为R的裂缝扩展的压力：
（6.2）
pnet
F E 2 1 2 R
第3页/共94页
（6.3）
▪ 对于缝高hf不变和无限大（即平面应变）裂 缝其最大宽度为：
w 2 pnethf 1 2 E
▪ KGD模型假设缝高远大于缝长，包括了缝端动态过程
控制裂缝延伸的假设
第19页/共94页
6.3 三维和拟三维模型
前面简单模型的局限性： 需要给定缝高或假设产生的是径向缝
原因： 不能断定裂缝是否被限制在某一特定的地层中 由井筒（压力最高处）至缝端的过程中缝高是 变化的
解决办法： 利用平面三维3D和拟三维（P3D）模型来弥补
▪ 在缝长远大于缝高的条件下成立 ▪ 没有考虑断裂力学和缝端的影响，而主要考虑了缝内
流体的流动以及相应的压力梯度的影响
第6页/共94页
KGD模型
▪ 假设每一水平截面独立作用，即假设裂缝面任一点处裂
缝宽度沿垂向变化远比水平方向的变化慢。
▪ 在缝高远大于缝长或者储积层边界产生完全滑移的条件
下成立
▪ 缝端区域起着很重要的作用，而缝内压力可以估算
（6.35） （6.36） （6.37） （6.38）
6F 水力压裂中的动量守恒
方程（6.34）实矢量方程，其分量形式可以写为：
dui dt
p xi
xi
x
yi
y
zi
z
gi
（6F.1）
上式的左边为物质导数，它可与偏导数建立关系：
水力压裂概述
⽔⼒压裂概述⽔⼒压裂概述⼀、单井⽔⼒压裂的增产作⽤及其效果预测⽅法从油藏⼯程观点看，⽔⼒裂缝是油层中带有⽅向性的具有⼀定长、宽、⾼的⼏何形状的⾼渗带。
单井压裂后，⽔⼒裂缝与井筒所组成的系统，与油层连通的⾯积远⼤于⽆⽔⼒裂缝时井筒的⾯积，显著地降低了单井⽣产时地层的渗流阻⼒，这是压裂改造后单井的基本增产机制。
当钻开油层后，井底附近地带因受钻井液等伤害⽽使产量下降，通过压裂使⽔⼒裂缝穿过伤害地带（⼀般伤害带⼩于2m）进⼊未受伤害的油层，使未伤害油层中的油流通过⽔⼒裂缝进⼊井筒，恢复并提⾼了井的⾃然产能。
在单井压裂时，往往两种机制都起作⽤。
⼀般来说，在相对较⾼的渗透率油藏，由于⽣产井压后投产很快就进⼊拟稳态流状况，所以产量预测求解可以⽤径向流动⽅程，通常，这可⽤Prats 与McGuire 和Sikora ⽅法来求解。
相反地，在渗透率相对较低的油藏，⽣产井压后投产，油层中液体将长时间保持⾮稳态流状况，所以对裂缝的影响应在⾮稳态条件下求解，可应⽤⾮稳态流的单相油藏数值模拟或Agarwal 等⼈或Holditch 等⼈的典型曲线图版。
若油藏处于注⽔开发期并进⾏了整体压裂，其产量预测需使⽤三维三相油藏数值模拟。
正确地使⽤压后产量的模型与计算⽅法，是进⾏压裂经济优化设计的基础。
（⼀）稳态与拟稳态条件下⽔⼒裂缝的增产作⽤与效果预测⽅法相对渗透率较⾼的油藏中的井，压后投产可较早出现稳态与拟稳态渗流情况，其最通⽤的两种增产预测⽅法是Prats 法与McGure 和Sikora 法。
1．Prats 法Prats 提出⽤井径扩⼤的概念来评估井被压裂后垂直裂缝对油层改造的作⽤，即“有效井筒半径r′w。
这是⽤于确定增产倍数最简易的⽅法。
假设条件为稳态流动（产量恒定，外边界压⼒恒定），圆形泄流⾯积，不可压缩流体，单相渗流，⽆限裂缝导流能⼒（在r′w范围内渗流阻⼒为零），⽀撑缝⾼等于油层厚度，⽆油层伤害。
（⼆）在稳态与拟稳态下，对于油层受伤害的⽣产井压后的增产预测当受伤害井压裂后，在稳态与拟稳态条件下的增产倍数将⼤⼤超过McGuire—Sikora 曲线预测的结果。
压裂酸化作业监督
8、浊度
在规定体积的蒸馏水中加入一定体积的支 撑剂，然后搅拌，液体的浑浊程度称为支 撑剂的浊度。
9、视密度 单位质量的支撑剂与其颗粒体积之比。 10、体密度 单位质量的支撑剂与其堆积体积之比。
11、酸溶解度
在规定的酸溶液及酸溶时间内，确定一定 质量支撑剂被酸溶解的质量与总支撑剂质 量的百分比。
及
8
初滤失量
评
9
滤失速率
10
破胶时间
价
11
破胶液粘度
方
12
破胶液表面张力
13
破胶液与煤油界面张力
法
14
破乳率
15
降阻率
16
残渣含量
17
岩心渗透率损害率
18
压裂液滤液与地层水配伍性
基液表观粘度测定
将制备好的基液用VT550粘度计或RS100 粘度计测其粘度，程序设定为控制速率 （CR）的时间曲线，测定温度为30℃， 剪切速率170s-1，时间1min，取20个数 据点。
2、球度
支撑剂球度指支撑剂颗粒接近球形的程度。
3、圆度
Sp dn dc
支撑剂的圆度指其棱角的相对锐度或曲率 的量度，实际测定可用图版法。
4、表面光滑度
表面光滑度指支撑剂表面的光滑程度。
5、平均单颗粒直径 支撑剂的平均粒径大小。 6、单颗粒抗压强度 支撑剂在被压碎时所能承受的最大压力。 7、酸蚀后单颗粒抗压强度 酸浸泡后的支撑剂在被压碎时所能承受的 最大压力。
树脂薄膜可将压碎了的砂粒小块、粉砂包裹 起来，减少了微粒的运移与堵塞孔道的机会， 从而改善了导流能力。
树脂包层砂总的体积密度比上述中强度与高 强度人造支撑剂要低许多，因此便于悬浮，降 低了对携砂液的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
作用: Ø传递压力； Ø起裂和延伸裂缝； Ø携砂。
前置液
起缝、延伸裂缝、冷却
按
作
携砂液
延伸裂缝、悬砂
用
分
顶替液
顶替砂浆
对压裂液的要求: Ø与地层配伍； Ø有效悬浮和输送支撑剂； Ø滤失少； Ø摩阻低； Ø低残渣； Ø易返排； Ø热稳定性； Ø抗剪切稳定性。
一、压裂液类型
各种压裂液所占的比例
增能气 体, 25%
第一章 水力压裂
内容提要
Ø水力压裂造缝机理 Ø压裂液 Ø支撑剂 Ø水力压裂延伸模拟 Ø支撑剂输送 Ø水力压裂评价与设计 Ø压裂工艺技术
压裂:
hydraulic
分类: fracturing
水力压裂:利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力 的排量将高粘压裂泵入井内而在井底产生高压，当 压力克服井壁附近地应力并达到岩石抗张强度时， 就在地层产生裂缝。继续泵注带有支撑剂的压裂液， 使裂缝继续延伸并在其中充填支撑剂。停泵后，由 于支撑剂对裂缝的支撑作用，在地层中形成足够长 的、有一定导流能力的填砂裂缝，从而实现油气井 增产和水井增注。
' w
0.5m A
修正：
cw
cw'
p f pa
1 2
用途:静态滤失系数 用于筛选评价压裂液
用途:动态滤 失系数为压裂 设计提供参数
2.受压裂液粘度控制的滤失系数
假设条件: Ø侵入符合达西定律； Ø活塞驱动
压裂液的实际滤失速度：
va
dL0.058Kp
dt
f L
积分求L，回代达西定律
12
v0.05K 8 f Lp0.17K ftp
牛顿型：
圆管稠度系数：
Kp
K
3n
1n
4n
非牛顿型
裂缝稠度系数：
幂律型： Kn
Kp
K
2n 1n
3n
宾汉型：
视粘度： a Kn1
y
2.压裂液流变性的测定方法
3.压裂液的摩阻计算
管路摩阻
射孔孔眼摩阻
Esso公司公式：
pper2.25109
fQ2
Np2Dp4Cd2
Amoco公司公式：
地应力场
原地应力场 扰动应力场
重力应力 构造应力 热应力 孔隙流体压力
（一） 地应力场
1. 重力应力场
H
上覆岩层重力：
10 6 (h)gdh
z
r
0
p 有效垂向应力：
zz
s
水平主应力分量：
1
v( )
x Ex
y
z
1 v( )
y Ey
z
x
因岩体水平方向上应变收到限制，εx=0，εy=0。则 泊松效应引起的水平主应力场为。
2.杀菌剂 3.粘土稳定剂
KCl 稳定机理:通过阳离子防止阳离子交换阻止粘土颗粒 扩散。
特点:效果好，但有效期短。
季胺 稳定机理:带正电的基吸附在带负电的粘土质点，其 烃链从质点向外伸展形成“有机屏障”保持粘土颗 粒呈不分散状态。
阳离子型 稳定机理:吸附粘土表面，束缚微粒迁移和膨胀。
特点:作用时间长。
适用性:
3.乳化压裂液
组成:油+水+表面活性剂等
水
原油
优点:
盐水
油 相
成品油 ü地层伤害小；
水
稠化水
凝析油 ü摩阻较高；
相
水冻胶
酸类
乳 化
油包水 ü抗温性较差；
醇类
类 型
ü成本高； 水包油
4.泡沫压裂液
定义:气体分散于液体的分散体系。
组成:水相+气相+气泡剂
稠化水
水
水冻胶
气 相
相 酸液
CO2
泡沫干度
15 62 22 75
6 29
-
-
-
-
φ0.5~φ1.25石英砂
甘肃兰州砂 湖南岳阳砂
FECD
K
FECD
K
106 353 179 553
59 211 69 225
与裂缝形态的关系: <0.015~0.018MPa/m，垂直缝； ＞0.022~0.025MPa/18m，水平缝
三、降低破裂压力的途径
主要途径
改善射孔参数 高能气体压裂 酸化预处理
解除射孔污染 溶解胶结物成分 增加孔眼有效深度
&2 压裂液
fracturing fluid
压裂液：压裂施工过程中所用的工作液的总称。
油基, 5%
水基, 70%
1.水基压裂液
水
类 型
稠化水
清水+稠化剂等
水基冻胶
清水+稠化剂+交联剂+破胶剂等
稠化剂
作用: ü增加粘度； ü降低滤失； ü悬浮和携带支撑剂。
种类: ü植物胶； ü植物胶衍生物； ü纤维素衍生物； ü工业合成聚合物。
交联剂 作用:交联聚合物线性大分子，形成网状体型结构 种类:两性金属、含氧金属 破胶剂 作用:使冻胶压裂液降解（化水） 种类:氧化破胶剂、生物酶体系、有机弱酸 油基压裂液:碳酸铵盐、氧化钙、氨水
如图所示：当σz最小时，形成水平裂缝 当σy最小时，形成垂直裂缝
第一大节
二、破裂压力
（一）井壁最终应力分布
1.井筒应力分布
r r r
r r r r
x 2 y 1 2 w 2 x 2 y 1 42 2 w 34 4 w co 2s
r r rr
x
2
y 12 w 2
v 1 v
ppp 周向应力值近视为：
,t 3yx
v i i s 1 v
（二）水力压裂造缝条件
准则:最小主应力达到物体的抗张强度σt就会破坏。
t
1.形成垂直裂缝
最大张应力准则:当井壁岩石的有效周向应力达到井
壁岩石水平方向的最小抗张强度σht， th
存在压裂液滤失 有效周向应力： ,t ,t pi
4.破乳剂 5.降滤剂
类型:硅粉、乳状液、油溶性树脂。
5.其它添加剂
抗温剂、气泡剂、减阻剂、转向剂等
第二大节
三、压裂液流变性 rheological property
压裂液流变性:指压裂液在外力作用下产生运动和变
形特性的关系。
冻胶、粘弹性 聚合物、泡沫
压裂液
泡沫压裂液
水、活性水、 稠化水、油
1.压裂液的流变性
pper1.791
04
f Q
Np2Dp
缝流摩阻
四、压裂液的滤失性
滤失过程:压裂液造壁性控 制的压裂液经过滤饼向地 层滤失（滤饼区），然后 是压裂液粘度控制的滤液 侵入地层过程（侵入区）， 最后是受地层流体压缩性 和流动控制的第三个区域 （压缩区）。
1.压裂液的造壁性滤失系数
静态造壁性滤失系数：
c
水基压裂液的适用性: ü大多数储层； ü不适宜于低压储层； ü不宜用于油湿地层； ü不能用于强水敏地层。
优点: ü成本低； ü安全；
缺点:伤害（水敏、油水乳化、残渣）；
2.油基压裂液
组成:油+增稠剂+交联剂等
油:原油、柴油、煤油及凝析油
优点: ü避免水敏； ü自动破胶；
缺点: Ø摩阻高； Ø风险大； Ø高温稳定性差；
石英： 应用比重: 组成:
石英砂的特点: Ø破碎后仍具有一定的导流能力； Ø密度相对较低； Ø可作为降滤剂； Ø适合于低闭合应力地层； Ø价格便宜。
产地:新疆、兰州、福州、岳阳、内蒙
中强度陶粒：
制造:铝矾土或铝质陶土
组成:铝质+硅质+其它氧化物 产地:宜兴 高强度陶粒： 制造:铝矾土或氧化铝 组成:氧化铝+氧化硅+氧化铁+氧化钛 产地:成都、唐山
破裂压力：
pF
3y x th 212
ps
1
无压裂液滤失 有效周向应力： ,t ,t ps
破裂压力： pF3yythps
2.形成水平裂缝
条件:井壁岩石的有效垂向应力达到井壁岩石垂直方 向的最小抗张强度σVt,形成水平缝。
有压裂液滤失
z,t tV
有效垂向应力： ZZpips1 1 2 pi
破裂压力：
地层流体粘度μR=2mPa∙s，综合压缩系数cf=6×103MPa-1，压裂液粘度μf=2mPa∙s，压裂液造壁性滤失系 数cw=1.8×10-3m∙min0.5，裂缝壁面内外压差 △p=18MPa。求综合滤失系数c。
五、压裂液对储层的伤害与保护
液体污染:
ü粘土水化和微粒运移； ü压裂液滞留； ü润湿性。
3.支撑剂在闭合应力
撑剂性能 下的状态 嵌入岩层
Ø浊度； Ø密度；
真密度、视密 度
破碎 受压变形
Ø酸溶度； Ø抗压强度。
2.支撑剂导流能力
FRCD,fracture conductivity
定义:支撑剂在储层闭合压力下通过或输送储层流体
的能力，表示为Kf∙w，单位μm2∙cm。
短期导流能力 分 类
气体体积 泡沫液总体积
N2
醇液
空气
特点:地层伤害小，摩阻小，
效率高，抗温性差。
二、压裂液添加剂 additive
1.pH调节剂
作用: ü控制交联剂和交联时间所要求的pH值； ü加速/延缓聚合物的水合作用； ü保证压裂液处于破胶剂的有效作用范围。
常用pH调节剂:氢氧化纳、碳酸氢纳、磷酸氢钠、醋 酸钠、甲酸、醋酸等
将油气藏边界视为无穷大，考虑其侧 向应变收到约束，温度变化引起的水平 应力增量σx，σz为。
ET
T x y 1v
（二）地应力场的确定