压裂基础知识

水基压裂液
pH值调节剂
高 pH
-
BF-7, -7L, BF-9, BF-1 BF-3, 烧碱
低 pH
-
醋酸 (BF-10L), BF-2
水基压裂液
聚合物浓度
聚合物浓度取决于胶体的用途: 1.5 % 至 8.0% 降低摩阻 压裂液，防砂液
水基压裂液
交联冻胶
在线性胶中加入交联剂，使其分子间 产生化学链接，从而粘度大大提高
Load Proppant & Additives. Mix Fluids
Pre-Job Safety Meeting
Pump Treatment
Real Time Data Modelling
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
No Premature Screenout? Yes
• • • • • 压裂液破胶后有残渣 残渣会堵塞支撑剂孔道 渗透率恢复一般为 30% to 95% 压裂液质量 破胶剂效率
支撑剂
6. 闭合应力
闭合应力越大，渗透率越低， 通常是支撑剂产生的粉末造成的
闭合应力越大，需要的材料强度越高
支撑剂
7. 非达西流
在高流速下发现附加压降 圆球度越低、颗粒尺寸分布越不均匀 则附加压降越大
Run Production Simulation with Fracture
Optimum Fracture Geometry?
No
Yes
Design Treatment for Optimum Fracture Geometry Using Fracture Simulator
Preliminary Treatment Schedule
根据测试数据计算
表皮系数
S=0 S>0 S<0 理想井 真实 (被伤害的) 井 增产井（采取增产措施后）
大多数井的表皮系数在2~50之间， 尽管有的高渗井可能高达200
裂缝导流能力, FC
描述裂缝让流体通过能力的参数
或者说能有多少流体通过裂缝产出
类似于油井测试得到的kh
裂缝导流能力, FC
FC =
油基压裂液体系
基液
-
柴油、煤油、原油或 其他“压裂用油”
总需要试验，特别是原油
油基压裂液体系
-
所有组分都可现场添加
ห้องสมุดไป่ตู้
-
使用方便
缺点 – 费用和HSE问题
油基压裂液体系
聚合物乳化液
- 两份油（一般为柴油）加一份水基胶体 - 水基胶体用标准稠化剂和破胶剂配制 乳化剂加在水相中
油基压裂液体系
聚合物乳化液
w kp
式中 ：w = 平均支撑缝宽 kp = 支撑渗透率 注意： kp 不是常数
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
Also called FCD, or Relative Fracture Conductivity FCD is a Measure of How Conductive A Fracture is Compared to the Formation FCD > 1 Fracture More Conductive FCD < 1 Fracture Less Conductive FCD > 20 “Infinite Conductivity”
SRT Schedule Minifrac Schedule
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Mobilise Equipment, Materials and Personnel
Rig Up, Mix Fluids, Pressure Test
Pre-Job Safety Meeting
图8－16 垂缝扩展及其有关的压力、应力和岩石性质
压裂：
流体在大排量、 高压下被泵注入地层 井筒两翼均形成 裂缝 裂缝形成后， 泵入支撑剂
裂缝基本参数
缝长
缝宽
缝高
加砂压裂：
裂缝形成后，用支撑剂使其保持张开状态， 成为导流通道
酸压
前置液造缝，酸溶解缝壁周围地层。 裂缝闭合后，留下高渗油流通道
支撑剂
8. 多相流
相对渗透率影响 与非达西流一样，降低有效渗透率
支撑剂
支撑剂的选择
根据井况对渗透率的要求进行支撑剂的优选 用厂方提供的一定闭合应力下的渗透率值
记住闭合应力可能增加 考虑非达西流和多相流情况
支撑剂
支撑剂的选择
一般人造支撑剂的渗透率是天然压裂砂的2-3倍，
即使在低闭合应力下也如此.
水基压裂液
交联冻胶
线性胶
冻胶
水基压裂液
pH值调节剂 大多数交联剂都只在一定pH值范围内 起作用，所以需要用pH值调节剂 通常胶体需要调节两次pH值， 分别在稠化剂水化和交联时进行
水基压裂液
破胶剂
氧化剂：可用于任一种聚合物 过硫酸铵
-
过硫酸铵胶囊
其他
水基压裂液
破胶剂
酶类： 用于特定的聚合物 比氧化剂更“清洁” 应用温度和pH值范围有限
Is NWF Significant? No
Yes
Pump Minifrac with Proppant Slugs
Pump Minifrac
Real Time Data Modelling
No
Pressure Rise due to Prop. Slugs?
Yes
Pump Proppant Slugs as per SPE 25892
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
FC w kp
FCD =
xf k
=
xf k
where xf = fracture half length k = formation permeability
Advanced Concepts
a b c
可以交联增粘 石油馏份、柴油、煤油、原油。 常用胍胶或羟丙基胍胶
水基压裂液体系
线性胶（基液） 将各种聚合物水化后， 获得一定粘度的胶体 交联冻胶 将线性胶交联，以获得 可在较高温度下应用的 高粘度胶体
水基压裂液体系
线性胶 瓜胶 羟丙基瓜胶 羧甲基羟丙基瓜胶
Guar HPG CMHPG
-
采油工艺培训班
油井水力压裂基础
中石化胜利采油院 2009年5月
油井压裂的目的： 在地层和井筒之间形成高导流能力 的通道，使油气流更容易通过，从 而达到增产的效果。
地层伤害及表皮系数
地层伤害通常由钻井过程造成， 但之后的各种作业也都可能造成地层伤害
表皮系数 描述井筒周围地层伤害程度的参数
表皮系数
流体滤失
当压裂液泵注进裂缝时， 其中一部分会通过裂缝面滤失进地层
裂缝体积等于泵入流体总体积 减去滤失流体体积
流体滤失
与压力无关
VL = p Ceff A t 与压力相关
用3个系数描述:CI CII CIII 粘度控制 压缩系数控制 造壁性控制
流体滤失
与压力相关
CI = 0.0469 k f DP 2m k cf f m
支撑剂
支撑剂的选择 典型的粒径范围:
8/12, 12/20, 16/30, 20/40, 40/60 等
数字代表筛眼孔径 20/40 目的颗粒可通过20目的筛子， 但会被40目的筛子挡住
压裂设计及施工流程
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Obtain Well data: Logs, DST’s, Mud Logs, Production History (if any), PVT Data, Completion Diagram, Previous Treatments
井筒
伤害带
渗透率 高
低
表皮系数
它会在井筒周围造成附加压降
DPskin =
141.2 q m
kh
S
式中S为表皮系数
表皮系数
渗透率降低
P
DPskin
表皮系数
API 表皮系数计算公式:S = 1.151 P1hr - Pwf m
k
- log10 fmcTrw
2
+ 3.23
162.6 qm 式中： m = kh
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Pressure Match Simulator Output to Minifrac Data E, n, Klc, Cl,ll, lll Pnet, Pclosure, hfrac
Re-Design Treatment Final Treatment Design
Pump Step Rate Test (Step Up and Step Down)
Real Time Data Modelling
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Analyze SRT Data Fracture Extension Pressure, Near Wellbore Friction
水基压裂液体系
线性胶 纤维素 羟乙基纤维素 (HEC) 羧甲基羟乙基纤维素 (CMHEC)
黄原胶 -
水基压裂液体系
线性胶
Guar HPG CMHPG HEC CMHEC Xanthan
残渣 含量
成本
水基压裂液
pH值调节剂 所有稠化剂的水化过程都只在一定的pH值 范围内进行，超出此范围则水化很缓慢 pH值调节剂用于调节水的pH值 (一般为6.5~8.0），以满足胶体的需 要 pH值调节一般在稠化剂在水中分散均 匀后进行，以避免产生“鱼眼”