缝内转向压裂技术
压裂工艺技术
（四）异常情况及处理措施
现场处理措施选择次序
⑴磁性定位校验卡点深度。深度无差错则挤 酸处理目的层，降低地层破裂压力及解除近井污 染后再压裂。
⑵深度若有差错，则调整准确后再压裂。 ⑶磁性定位测井时，根据下井仪器的遇阻深 度判断管柱是否堵塞。有堵塞则起出管柱，通油 管后重下压裂管柱再压裂。
（四）异常情况及处理措施
液体添加泵
泵1排量＝218L/min 泵2 排量＝87L/min
操作模式
手控
仪表车
大泵控制
电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警
1台
计算机
TS—80、PDU监测系统、数显器
打印机
4笔绘图器
其它
HDE现场参数校正仪、SM—A压差式砂密度计
1、大泵水功率1300马； 2、柱塞直径114.3mm； 3、冲程203.2mm.
4 压裂后套管不许放喷，以防砂卡。
5 注意文明施工与安全生产：施工过程中，非工作 人员禁止进入施工现场。
6 注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。
7 砂柱高度要求在射孔底界以下15m，否则下冲砂 管柱冲砂。
8 需刮蜡、洗井的：下刮蜡管柱：φ54mm工作筒， φ118mm刮蜡器，深度至射孔底界下10m，用45℃热水 洗井，水量为井筒容积的2.5倍。
（四）异常情况及处理措施
压窜
压窜的原因可分为两大类，一是管外窜槽， 二是管柱问题。
管外窜槽有：地层窜槽、水泥环窜槽； 管柱问题有：封隔器不坐封、封隔器胶筒破 裂、油管破裂、油管接箍断脱、管柱深度出现差 错等。
（四）异常情况及处理措施
现场处理措施选择次序
⑴停泵，套管放空，反复2～3次。 ⑵仍有窜槽显示则磁性定位校验卡点深度。 ⑶深度无差错则上提管柱至未射孔井段，验封。
体积压裂与缝网压裂技术解析
以水力压裂技术手段实施对油气储集岩
层的三维立体改造，形成人工裂缝立体网络，
实现储层内压裂裂缝波及体积的最大化，从 而极大地提高储层有效渗透率，提高采油采 气井的产量。
MI Energy Corporation
体积压裂一般应用分段多簇射孔技术和裂缝转向
技术，压裂材料一般采用低黏度压裂液和裂缝转向控制 材料，并尽可能采用较大液体用量和较高的施工排量， 在主裂缝侧向强制形成次生裂缝，并实现次生裂缝继续 分枝，形成二级乃至多级次生裂缝，最终使主裂缝与多 级次生裂缝相互交织，形成立体的裂缝网络系统，实现 储层内天然裂缝、岩石层理的大范围有效沟通。
开钻日期 完钻日期 完钻井深 m 水泥返深 m
固井质量 套管规范mm 射孔枪型 孔 密
人工井底 2373.56 m
套管头至补心 距m
套管 接箍 m
MI Energy Corporation
射孔层段数据
射孔井段(m) 序号 层号 自 2208.7 2192.7 2190.1 2181.9 2156.1 5 61 2154.1 2152.7 0.3 1.4 1.4 16 22 22 至 2204.3 2191.7 2189.1 2180.7 2154.4 11.6 1.6 7.2 24.6 夹层 厚 度(m) 射开 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 有效 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 孔 密（孔 /m） 16 16 16 16 16 孔 数 应射 70 16 16 19 27 实射 70 16 16 19 27
10.0%。
MI Energy Corporation
压裂液体系以滑溜水为主，滑溜水可以 采用阴离子聚合物，也可以用低浓度瓜胶。 水平井为了压裂形成网状裂缝、提高改 造体积，采用分簇射孔技术，每级分4～6 簇射孔，每簇长度0.46～0.77m ，簇间距 20～30m ，孔密16～20 孔/m ，孔径 13mm ，相位角60°或者180° 。
转向压裂
第一章概述 (2)第二章技术原理 (4)一、暂堵转向重复压裂技术原理： (4)二、破裂机理研究 (5)三、重复压裂裂缝延伸方式 (8)第三章重复转向压裂时机研究 (11)1、影响重复压裂效果因素 (11)2、选井选层原则 (11)3、压裂时机确定 (12)第四章暂堵剂（转向剂） (12)1、堵剂性能要求： (12)2、堵剂体系 (12)3、水溶性高分子材料堵剂 (13)4、配套的压裂液 (15)第五章转向压裂配套工艺技术 (16)1、缝内转向压裂工艺技术 (16)2. 缝口转向压裂工艺技术 (18)3、控制缝高压裂技术 (19)4、端部脱砂压裂技术 (20)第六章工艺评价 (21)1.裂缝监测 (21)2.施工压力 (21)3.产能变化 (21)第一章概述我国发现的油气藏中60%以上为低渗透油气藏，往往具有非连续、非均质、各向异性的特点。
低渗油藏必须进行压裂改造，才能获得较好的效果。
随着开采程度的深入，老裂缝控制的原油已近全部采出，传统的平面水力裂缝设计方法和压裂技术已不能满足这类油藏开采的需求。
可以实施暂堵转向重复压裂，在纵向和平面上开启新层，开采出老裂缝控制区以外的原油,有效的稳油控水、提高原油产量和油田采收率，实现油田的可持续发展。
目前,国内外的重复压裂实践主要有以下三种方式:①层内压出新裂缝;②继续延伸原有裂缝;③转向重复压裂。
对于重复压裂中出现的裂缝转向,目前认为主要有三种不同方式:①地应力反转;②定向射孔诱导;③桥堵转向压裂工艺。
对于低渗储层,由于出现地应力场反转的难度较大,而采用定向射孔压裂造成裂缝转向,对储层伤害较大。
近些年,利用桥堵作用堵塞裂缝,形成转向的新裂缝的压裂工艺(缝内转向与缝口转向),经过现场实践,增产显著,逐步成为低渗储层重复改造的首选工艺。
在大规模试验研究的基础上，经过工艺优化配套，建立了以缝内转向压裂工艺为主导的低渗透重复压裂新模式。
它有效地在疏通原有人工主裂缝基础上形成了新的支裂缝，沟通了“死油区”，扩大油井泄油面积。
转向压裂在吴起长2油藏中的应用
着 高 渗 层 段 或 老 裂 缝 注 水 ， 井 普 遍 高 含 水 。 吴 起 油 ②
长 ２油 层 储 量 丰 富 ， 其 物 性 差 ， 质 含 量 高 、 层 但 泥 地
２ 转 向压 裂技 术分 析 ２ １ 转 向 压 裂 机 理 及 特 点 ． 重 复 压 裂 能 否 形 成 新 裂 缝 ， 要 取 决 于 储 层 压 主 力 、 造 压力 变 化 等 多种 因 素综 合 引 起 的 地 应 力场 构 变 化 的 结 果 。 只 有 满 足 ａ ｎｏ 诱 导 ＞ － 诱 导 ， ｍｉ ＋ ＋ － 才 能形成 新 的人 工裂 缝 。 就 是 说 ， 存 在 人工 裂缝 也 在 和 油 气采 出 （ 隙压力 下 降 ） 件下 ， 果 原 始水 平 孔 条 如 最 大 主 应 力 和 最 小 主 应 力 差 值 （ △Ｏ— ｄ １ ｄ ｈ Ｏ— ａ ２ ） 较 小 ， 地 应 力 场 越 容 易 转 向［－ ｈ０） 则 ｚ。
１２ ． 开 发 特 征
物 。 验表 明 ， 种残 留 的压 裂液 胶质 很难 被 单一 实 这 酸液完 全溶 解 。 １３ ４ 有 机残 留物及 膨胀 粘土 堵 塞 ： 油 中含有 ．． 原 胶 质 、 青 质及 石 蜡等 大分 子 有机 物 在温 度 、 力 沥 压 降及 油层 大 量 脱 气 时析 出 ， 集 在 炮 眼 和 油 层 表 聚
形 成堵 塞 。
的 的 下 面
吴 起 油 田经 过 ３ ０多 年 的 开 发 ， 后 经 历 了 自 然 先 能 量 开 发 — — 高 产 — — 稳 产 的 开 发 阶 段 。 随 着 采 出 程 度 的 增 大 ， 筒 状 况 恶 化 ， 前 长 ２油 藏 开 发 特 征 井 目 表 现 在 ： 注 水 压 力 高 （５ Ｏ ① １ ． ＭＰａ以 上 ）， 入 水 沿 注
压裂技术理论及应用
0.10
0.20 50
0.30 75
0.40
0.50
0.60 125
0.70 150
0.80
0.90
1.0 200
100
175
7
压裂工艺是一个复杂的系统工程，要设计
一次压裂施工并达到预期的效果，与地质分析
（控制着区块的含油分布）、岩石力学（控制
着裂缝几何形态）、流体力学（控制着液体流 动与支撑剂在裂缝中的铺置）、化学（控制着 施工的材料性能）以及机械、材料力学等多学 科有着密切的联系。
清洁压裂液
常规聚合物压裂液（植物胶）由于存在较多的残渣，仅有
30%~45%瓜尔胶聚合物返排。聚合物残留在岩石裂缝表面和支撑 裂缝内，将明显影响支撑裂缝的导流能力，阻碍流体流动，从而降 低压裂改造效果。 理想的压裂液是在满足压裂造缝和携砂能力的同时，要求压裂 液实现快速彻底破胶，降低对储层的伤害，减少储层污染。在20世 纪90年代后期，新一代的压裂液体系被开发成功，在一定程度上，
• 10 > k > 0.001 md (Gas)
• 100 > k > 0.1 md (Oil) • 储层厚，含油性好 • 隔层遮挡性好 • 泄油面积大
复杂的压裂储层特性
• • • • • • k ≥ 100mD或 k ≤ 0.1 mD (Oil) k ≤0.001 mD (Gas) 储层薄，含油性差 隔层遮挡性差 透镜体油气藏 敏感性储层
0099
001
002
003
设计软件处于世界领先技术水平
19
2.压裂液和支撑剂
在压裂施工中，压裂液的主要作用是：造缝和携砂。压裂液 与地层岩石和油藏流体要配伍并且对支撑剂渗透率伤害最小。 一般来说，压裂液体系主要包括：水基压裂液（羟丙基瓜尔 胶）、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液（CO2或N2）以 及相应的交联剂、破胶剂和添加剂，目前胜利油田主要使用 水基压裂液。 目前胜利油田应用的压裂液以羟丙基瓜尔胶（HPG）为主，其 水不溶物含量在6.5～8%，国外羟丙基瓜尔胶（HPG）水不溶 物含量在2～4%。支撑剂包括石英砂和陶粒，目前胜利油田主 要采用陶粒支撑剂。
关于压裂的20个常识
关于压裂的20个常识1、水力压裂水力压裂简称压裂，是油气井增产、注入井增注的一项重要技术措施。
它是利用地面高压泵组，将压裂液以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底造成高压，并超过井壁处的地层闭合应力及岩石的抗张强度，使地层破裂，形成裂缝，然后，继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使此缝向外延伸，并在缝内填以支撑剂，停泵后地层中即形成有足够长度和一定宽度及高度的填砂裂缝。
2、笼统压裂笼统压裂是在已射孔炮眼部位的上部下入封隔器、喷砂器等下井工具，对射孔部位进行压裂，达到对目的层的解堵或改造。
3、封隔器分层压裂封隔器分层压裂是通过封隔器分层压裂管柱来实现的，适用于非均质程度小，层间含水率差异小，且已按常规射孔的高中低渗透、多油层的改造。
4、限流法压裂限流法压裂是通过低密度射孔、大排量供液，形成足够的炮眼摩阻，使井筒内保持较高的压力，从而达到连续压开一些破裂压力相近层的目的。
5、复合压裂复合压裂是指高能气体压裂技术、热化学工艺技术、酸化工艺技术与水力压裂技术相结合的技术。
该技术适用于低温、欠压、稠油、含蜡量高的储层的改造。
6、CO2泡沫压裂CO2泡沫压裂是把液态二氧化碳和水基压裂液形成的混合液泵入井中，实施压裂，达到增产增注的目的。
该技术适用于低压低产气井、水敏性地层、特低渗透油层和稠油井。
7、同步压裂同步压裂是指对2口或2口以上的配对井进行同时压裂。
同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积，利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝。
8、水力喷射压裂水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量，从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术。
9、压裂车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是给压裂液加压，并大排量地注向地层，压开地层，并将支撑剂注入裂缝。
主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵四部分组成。
转向压裂
控制剂主要性能 承受压差：10—15Mpa
转向剂样品
压裂液中溶解性
a、80℃时,1小时微 溶,1.5小时全溶,滤饼 4.5小时全溶 b、100℃时,0.5小时 微溶,1小时全溶，滤 饼3小时全溶
带裂缝胶结岩心的封堵试验结果(50℃) 4ty80-1 参数 20 岩心长度（cm） 3.5×3.5 岩心截面尺寸（cm） 25.74 孔隙度（%） 38.45 孔隙体积（ml） 0.09 基质渗透率Km(μm2) 注水压力与流量关 系 (cm水柱—ml/min) 裂缝渗透率 Kf(μm2) 滤饼阻力系数(Fr’) 突破压力梯度 (MPa/cm) 封堵率/% 9.16x + 0.08 30 79.6 0.12 99.2
同层中堵老缝造新缝典型案例
堵老缝造新缝重复压裂技术在中原油田、大 庆油田、吉林油田进行了40多口井施工实验 ， 从压力变化、产量变化并参考微地震测试结 果分析，转向压裂效果是令人鼓舞的。
裂缝转向的判断，国内目前没有好的办法，争 议较大。国内只能通过几方面综合判断。判断 方法：施工压力变化曲线、产量变化、全过程 的微地震监测。进行测试压裂，目的是为了观 测原裂缝方向和该层的破裂压力值。待余波消 失后加入控制剂进行主压裂。取差值
13-10
递减快，几年来陆续转 注4口井（共对应7口水
13-19 13-24
-3 42 5
N13-15 13-609
N13-15
13-25
-3425
13-22
13-601 13-43
13-41
13-17
13-609
-3 40 0
井），油井仍不见效， 虽然后期进行过重复压 裂，但措施有效期短， 油井处于低液量、高含
110-30本次是第4次压裂,前2次无效,本次压裂日增液6.4吨,日增油 5.7吨,与其初产水平相当. 朝110-30井第三层初次压力19兆帕：第二次压力35兆帕，相 对第一次压裂，压力有明显增高 ,微地震方位由71.2度转向变化 86.0度.
转向压裂
04
05 06
5.0
5.0 5.0
2.54
1.60 1.60
0.153
随着有机单体的增加，室温下2.5h溶解速度从0.75到全溶，并且通过 实验现象观察，转向剂强度逐渐变小，韧性逐渐增强，有机原料加量为
100g-150g时，80℃2.5h的效果较好，说明有机单体能提供较好的溶解能
力及韧性，但影响转向剂强度。
抗温材料加量的影响
抗温材料，g 40 室温2.5h溶解速度 溶解 80℃2.5h溶解速度 溶解
先监测了前置压裂，该压 裂的目的是打开老缝。加 入暂堵剂堵住老缝后，再 次压裂，以压开新缝.
人工裂缝监测结果
卫357施工曲线
100 90
沙 三 中 3 沙 三 中 4
80 70 60 50 40 30 20 10 0 14:08:56 14:25:35
油压,(0-100)MPa 套压,(0-100)MPa 排量,(0-10)m3/min 密度,(0-2000)kg/m3 液量,(0-300)m3
(6) 垂向地应力为中间主应力物模实验
射孔孔眼1个，平行于水平最小地应力
初始裂缝垂直于垂向地应力方位，即水平裂缝 随着裂缝的延伸，裂缝发生转向，最终垂直于最小地应力方位
(7) 射孔孔眼方位夹角为45°物模实验
垂向地应力为中间主应力，孔眼方位与水平最小地应力方向夹角45°
初始裂缝为即有水平分量、也有垂直分量的斜缝 随着裂缝的延伸，裂缝发生转向，最终垂直于最小地应力方位
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二、缝内转向压裂技术
1、机理
重复压裂裂缝转向技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂时可以暂堵老缝或已加砂缝,使重复压裂的平面上的裂缝转向或纵向剖面的新层开启。
缝内转向技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值，使后续工作液不能向原裂缝、高渗透带或较低地应力带进入，从而使压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生。
施工过程中产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。
近几年来，随着主力油藏开发程度的提高，越来越多的低渗区块成为最大潜力油藏或主力油藏，压裂是这类油藏的主导措施，而随着现代压裂技术的发展，单一的加大规模、提高砂比的压裂和重复技术已不能适应老油田及低渗区块开发增产稳油的需要。
所以重复压裂作为老油气田综合治理、控水稳油的重要组成部分，所面临的任务更重，急需以技术进步来扭转我国重复压裂成功率低、增产量低、有效期短、科研落后于现场施工等被动局面。
对于处于高含水期开采阶段的井，由于老裂缝控制的原油已接近全部采出，必须实施压开新缝的改向重复压裂，才能有效开采出老裂缝控制区以外的油气，提高油气产量和油气田最终采收率。
因此，开展转向重复压裂技术理论的研究，尤其是加强重复压裂新裂缝造缝机理、延伸规律的研究，对于指导大量的重复压裂施工，提高其工艺可行性和经济可行性，进一步提高低渗透油气藏开发水平，具有重要的现实意义和长远意义。
2、转向控制机理
重复压裂裂缝延伸控制技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂中可以暂堵老缝或已加砂缝,从而造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,主要作用有：纵向剖面的新层启动；重复压裂的平面上的裂缝转向；裂缝单向延伸的控制。
此技术可广泛应用于重复压裂、细分层压裂、套变井及落物井压裂。
近年来在裂缝转向技术、多裂缝压裂、有效缝长控制领域中得到了广泛的应用。
控制技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值,使后续工作液不能向裂缝和高渗透带进入，从而压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生和支撑剂的铺置变化。
产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。
在一定的用量范围内(相对小剂量),可以使支撑剂均匀分布在裂缝中；
在一定的用量范围内(相对中剂量),可以控制裂缝的有效缝长；
在一定的用量范围内(相对大剂量),在加砂中或二次加砂前,可以形成多裂缝；
在一定的用量范围内(相对大剂量),可以形成新的裂缝,在地应力决定条件下,可以使裂缝方向发生变化。
裂缝延伸控制具有如下的技术特点：
强度高：具有很高的承压能力；
形成滤饼：在地层可以形成滤饼，封堵率高，封堵效果好；
可溶性好：在压裂液中可以完全溶解，不造成新的伤害；
有利于返排：内含含F表面活性剂，有利于助排；
时间可控：所需的压力和封堵时间，可以通过应用量剂大小、成分组成、颗粒大小控制。
3、对裂缝方向的控制
水力裂缝的延伸方向取决于地层应力状态，其几何形状还受地层岩石力学性质及施工参数控制。
随着油田的开发原始应力场将而发生变化，这对重复压裂新裂缝方向将产生较大的影响。
因此，重复压裂产生的裂缝方向取决于地应力状态以及对原缝的封堵情况。
一般来说，地下受到三个主应力的作用：垂向主应力，两个水平主应力，对于形成垂直裂缝的压裂作业，新的压开裂缝方位总是垂直于最小水平主应力。
那么，重复压裂的所形成的裂缝可能是在原有裂缝延伸，如果把原裂缝封堵后，是否还是产生新的水力裂缝？
油藏中形成一条水力裂缝，将导致一个椭圆形压降区。
裂缝的椭圆形区域将产生双向附加应力，沿裂缝延伸方向附加应力远小于垂直
裂缝壁面的附加应力。
附加应力的增大将改变原应力场的状态。
重复压裂形成的裂缝将会偏离于原来压裂所产生的裂缝方向。
沟通了油层中非泄油区或低压降区。
如果重复压裂裂缝超过椭圆形泄油区的边界，裂缝延伸就可能顺应最初原始应力方向。
然而，由于受裂缝生长惯性的影响，裂缝也可能仍然沿着已经改变的裂缝方向继续生长较远。
近期J.L.Elbel等人研究了此问题,他们根据实验室研究结果,以及模拟地层应力变化后认为:地层中已存在的支撑裂缝和压裂井因生产造成地层存在孔隙压力梯度这两个变量因素,改变了井眼附近的地应力分布,使得原来最大的水平主应力变为最小,这种局部地应力的变化,使得在重复压裂时,裂缝起裂的方位将垂直于初次裂缝方位。
在离开井眼一定范围以后，其方位发生转向，以平行于初次裂缝方位延伸。
用二维模拟器对两水平主应力差与时间、距离的关系进行模拟计算，结果表明，初始地层中任何一点处的两水平主应力差为5.5MPa，在距井眼30.5m处，由于该井压裂后生产了110d，两水平主应力差由原来的5.5MPa变为-5.5MPa，两水平主应力相对大小发生了变化，这表明此时进行重复压裂，裂缝将以垂直于初次裂缝方位延伸。