液氮伴注酸化压裂工艺介绍
压裂酸化技术知识
风险评估
• 压裂设备摆放，连接管线
风险1：压裂车挂倒绷绳伤人。 削减措施：摆车时专人统一指挥。 岗位责任人：压裂队队长、施工班班长 风险2：视线不良，上车时没查看车周围情况，易发碰 撞事故。 削减措施：上车前查看周边情况，在确保安全的前提下 再倒车，应有专人指挥。 岗位责任人：压裂队队长、施工班班长 风险3：敲击管线，液体或固体小颗粒飞溅伤人 削减措施：劳保齐全，榔头及管线由任上有泥时要清理 干净，砸榔头时对面不得站人 岗位责任人：压裂队队长、施工班班长
三、压裂工艺技术
压裂设计需要通过压裂现场施工来实现。随着压 裂技术的进步，压裂现场施工方法从初期的全井段笼 统压，发展到分层分段、有针对性的多种施工方法。 压裂技术没有明确的分类标准，通常按照分层方法， 液体特性及施工目的为依据进行分类。 主要介绍：分层压裂技术，重复压裂技术，水 平井压裂技术，自生热压裂技术，泡沫压裂技术，压 裂防砂一体化技术
1、水基压裂液 2、油基压裂液 3、泡沫压裂液 4、乳化压裂液
5、醇基压裂液 6、清洁压裂液
7、酸基压裂液
1、水基压裂液：危险性小，使用最广泛
2、油基压裂液：易燃，有危险性，很少使用
3、泡沫压裂液：液氮和CO2防止泄露冻伤，使用较多 4、乳化压裂液：配置过程中油相易燃，有危险性，很少使用 5、醇基压裂液：蒸汽易燃，有危险性，使用较少 6、清洁压裂液：危险性小，使用较少 7、酸基压裂液：有腐蚀性 ，使用较少
混砂车
最大排量 添加剂输入系统
15.9m3/min 最大输砂能力 3个液体 2个固体
10909kg/min
仪表车
高低压管汇
砂罐车
自 行 研 制 的 配 液 车 ， 配 液 速 度 2-3m3/min ， 供 液 速 度 45m3/min，粉料罐容积5m3，添加剂液箱容积1.5 m3×2。
压裂酸化介绍范文
压裂酸化介绍范文压裂酸化是一种常用于深层油气井的增产技术。
本文将从压裂酸化的定义、原理、工艺步骤、应用领域以及优缺点等方面进行详细介绍。
一、定义压裂酸化是通过注入一定比例的酸液进入油气井内，使岩石中存在的含石英砂等物质溶解，从而扩大油气井的有效产能的一种技术方法。
二、原理压裂酸化的原理主要有两个方面，分别是酸液的溶解作用和压裂作用。
1.酸液的溶解作用油气井地层中的石英砂、方解石等物质可以被酸液溶解，使岩石裂缝更加明显，从而扩大油气的渗流通道，提高井产能。
2.压裂作用通过注入高压液体或气体，在井筒内形成压力，使地层产生裂缝，进而通过岩石裂缝的连接，以提高油气井的产能。
三、工艺步骤压裂酸化工艺主要分为准备阶段、加酸阶段、压裂阶段和清洗阶段。
1.准备阶段包括井筒清洗、封堵固井和原油采集等步骤，确保井筒没有杂质和固化物，以及采集样品进行分析。
2.加酸阶段将酸液以一定浓度和流速注入井筒，与地层中的石英砂等物质发生反应，溶解岩石裂缝，扩大产能。
3.压裂阶段通过注入高压液体或气体，使地层形成裂缝，提高油气的渗流通道和产能。
4.清洗阶段通过注入清洗液进入井筒，清洗井筒和油管，清除沉积物和杂质。
四、应用领域压裂酸化主要适用于深层、低渗透、高阻力和低产油气井，可以显著提高油气的产量，改善井底流动条件。
五、优缺点1.优点：（1）可以有效扩大产能，提高油气的采收率；（2）适用于深层、低渗透的油气井，改善井底流动条件；（3）操作简单，工艺成熟，成本相对较低。
2.缺点：（1）存在一定的环境污染风险，酸液可能对地下水和周边环境产生影响；（2）对设备和井筒可能造成损坏，增加生产成本；（3）需要进行大量的工程设计和技术控制，操作不当可能导致不稳定的地质条件。
六、结论压裂酸化是一种常用的增产技术，通过注入酸液溶解岩石裂缝和施加压力形成裂缝，可以显著提高油气井的产能和采收率。
然而，其应用依然面临环境污染风险和设备损坏的问题，需要加强技术控制和环境保护措施。
压裂酸化介绍
目录
一 、压裂现场工艺技术简介
二、 酸化现场工艺技术简介
压裂基础知识
压裂：依靠地面注入设备，以高于储层吸收能力
的排量向地层注入流体，在储层中产生裂缝，在裂 缝中填入一定量的支撑剂，形成高导流能力的流动 通道。
压裂的目的： 加快石油流体的产率
压裂的增产机理：减少流体流动的阻力，改善
砂岩酸化
砂岩储层的酸化通常不进行酸压： 砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致
使岩石松散，引起油井过早出砂； 酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地 层能量亏空和过早见水、见气； 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压 后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于 用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。 砂岩一般只做解堵酸化。
煤层气压裂配套技术
*煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的天然气。 *是我国尚待开发的重要天然气资源。 *煤层气在煤田开采中，一直被视为灾害气体。 *以美国为代表的煤层气开发已形成工业开采，年产量超过2000亿m3， *我国是一个煤碳大国，目前正在进行勘探和开以应用研究，但最关 键的技术之一就是煤层改造工艺技术。 *煤层特点： ①煤层的原始渗透性一般都比较差，主要导流能力的主要是煤层的原 生和次生裂隙。 ②这些裂隙的连通性受多种因素响很难相互沟通，这注需要改造。 ③最常用的改造方法，是压裂和洞穴应力释入法。
第二部分：
酸化工作概况及其配套工艺技术
一、酸化基础知识 二、灰岩酸化技术 三、砂岩酸化技术
基质酸化(孔隙酸化，常规酸化)
原理：
不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙(晶 间，孔穴或裂缝)的工艺。利用酸液溶解砂岩孔隙 及喉道中胶结物和堵塞物,改善储层渗流条件,提高 油气产能。
压裂酸化工艺技术简介
压裂酸化工艺技术一、泡沫酸酸化1.泡沫酸的基本组成泡沫酸是一种由气相、液相和起泡剂组成的混合物，其中气相的含量为52～90%，其余部分是液相，起泡剂的浓度约为总液量的1%。
泡沫酸的类型主要有以下三种：增能型：泡沫质量在52%以下； 泡沫型：泡沫质量在52～90%； 雾化酸：泡沫质量在96%以上。
2.泡沫酸的性能(1)泡沫质量 指在一定的压力和温度下，泡沫中气体体积与总体积之比。
式中：Γ—泡沫质量，%； V S —气体体积；V f —泡沫总体积； V l —液体体积。
实践证明：75～80%质量的泡沫酸效果最好，质量大于80%的泡沫酸，没有足够的酸液来充分溶解岩石。
泡沫质量要受温度和压力的影响。
(2) 粘度在65～95%质量范围内的泡沫粘度取决于泡沫的质量和剪切速度。
泡沫粘度的变化范围一般在10～100厘泊之间。
3.二、抗石膏酸酸化抗石膏酸的主要作用对石膏含量高的碳酸岩盐储层，在常规酸液中加入一定比例的抗石膏剂，抑制石膏在活酸中的溶解，以及90%抑制其在废酸中的二次沉淀。
该酸液具有缓蚀、缓速、残酸比表面张力低等优点。
抗石膏酸酸液成分为：CL+SD 1-3+SD 2-9+SD 1-11+SD 1-12+GY （GY 为抗石膏剂）。
抗石膏酸性能参数%100⨯+==ΓlS Sf S V V V V V三、胶凝酸酸化胶凝酸又被称为稠化酸，具有较好的缓速性能，与常规酸相比，胶凝酸具有粘度高、滤失低、摩阻小、作用距离和刻蚀能力较强的特点。
该工艺主要用于中、低渗储层的改造，它既可采用单一的胶凝酸注入法，又可采用注前置液加胶凝酸的施工方法。
胶凝酸性能参数四、降阻酸酸化降阻酸是在酸液中加入降阻剂（如聚丙烯酰胺类的高分子聚合物）配制而成。
它在管道中的流动摩阻比普通盐酸液低50%~80%，这种工艺适用于投产后储层表皮污染仍未解除的老井改造。
施工中应注意的是，由于降阻剂的热稳定性，在酸中受热会逐渐降解，可能会对储层造成损害。
压裂酸化技术
2、酸化的机理简述：
分为孔隙酸化和前置液压裂酸化两种。 空隙酸化是以低于油层破裂压力的速度，向 井筒中泵注酸液。进入地层孔隙或天然裂缝 中的酸能溶解地层矿物及钻井或修井作业时， 漏入地层的泥浆等外来物质，使油层解除污 染堵塞，恢复原有的渗透率，从而达到增产 的目的。这种酸化一般称为常规酸化，又称 孔隙酸化，酸与地层中岩石化学反应式是：
现场应用该封隔器 11 口井，与原 Y341—114 压裂封隔器相比， 具有如下优点：
1.压裂后不动管柱用原压裂管柱排液求产，同时还可以用该管柱 直接测压后井温剖面，节省了起下一次管柱的费用；
2.改善了压裂井工人顶喷起下的作业环境，大大降低了工人的劳 动强度，减少了环境污染程度，符合 HSE 标准； 3.压裂后压力液放喷量计量准确，使起压裂管柱无法计量放喷量 成为历史； 4.压裂后排液比以前更及时、更准确，大大缩短了试油周期；
与堵球配合清洗射 油层孔隙体积的3-5倍 孔孔眼 用于水敏性地层
此工序可根据情况省 略
冻胶前置液的1/3， 2000m内的浅井可省略。
预前置液
未胶联的原胶
冷却地层，预造缝
前置液
冻胶液
压开地层，冷却地 保持裂缝效率在80%层，延伸裂缝 90%来计算用量。 携砂入裂缝，铺设 根据压裂设计要求， 高导流能力的砂床 主要是看缝长的需要 将携砂液顶入裂缝 按井筒容积计算不超 过井筒容积
酸与地层中岩石化学反应式
盐酸与碳酸盐反应式： 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 4HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2 氢氟酸与二氧化硅反应式：
SiO2+HF----SiF4+2H2O
酸化压裂
酸化是油、气、水井增产的措施之一。其原理是 利用酸液能溶解岩层中某种矿物质或地层孔隙、 裂缝内堵塞物的特征，达到提高近井地带油层的
渗透率，增加油、气井的产量和水井的注入量为
目的的工艺措施。
酸液与砂岩作用形成的孔道
酸压腐蚀裂隙
酸化基于处理地层的不同而有所差别。主要分为：
砂岩基质酸化和碳酸盐岩酸化。 砂岩基质酸化主要是溶解解堵或桥塞在地层基质孔隙 吼道的污染，因此酸化后的理想情况是恢复原始地层 渗透率。 碳酸盐岩酸化还可溶解污染周围的地层矿物，提高储 层渗透率。
造成砂岩储层低产或不产的原因
1）砂岩储层本身渗透性差；
2）钻井液、完井液浸入产层，堵塞渗流通道， 降低了井筒附近的渗流性。
砂岩基质酸化设计
土酸是盐酸与氢 氟酸的混合液 砂岩储层常用的酸液是土酸。
土酸应用于碳酸盐含量较低、泥质成分较高的砂岩地层酸化处理。
反应机理：盐酸溶解地层中的碳酸盐类胶结物和部分铁质、铝质；
CaF2、 MgF2沉淀，若不进行处理，会对地层形成二次伤害 在土酸处理前，预先进行盐酸处理，生产CaCl2、 MgCl2
3、磷酸（H3PO4）
磷酸可解除腐蚀产物的堵塞。
4、硫酸（H2SO4）
硫酸是注水井酸化的一种特殊用酸。
硫酸是通过溶解渗滤面和近井地带的堵塞物或碳
酸盐岩起增注作用。
5、碳酸（H2CO3） 碳酸与地层中的碳酸盐反应生产水溶的重碳酸盐，
盐酸对石灰岩反应式：
CaCO3 2HCL CaCl 2 CO2 H 2O
盐酸对白云岩反应式：
CaMg (CO3)2 4HCL CaCl2 MgCl2 2CO2 2H 2O
2、氢氟酸（HF）
氢氟酸是一种中等强度的酸液。它是一种能灼伤皮肤和指 甲的有毒液体，使用时应特别小心，若不慎被烧伤，应迅 速用冷水长时间冲洗，然后盖上津有20%氧化镁悬浮体的甘
液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究
液氮预注后页岩压裂的损伤破裂机理研究
液氮预注技术是一种增强页岩储层稳定性，以提高页岩气开发效果的技术。
然而，液氮预注对页岩储层的影响仍然不明确。
本文旨在研究液氮预注对页岩压裂的损伤破裂机理。
首先，液氮预注可以改善页岩储层的物理性质，如抗裂强度、韧性和脆性指数等，从而影响页岩的破裂特征。
研究表明，液氮预注后的页岩，其抗裂强度显著提高，矩形压裂实验中断裂压力和弹性模量也明显增加。
同时，液氮预注还可以提高页岩的韧性，使其具有较强的抗拉伸性能。
其次，液氮预注还可以改变页岩储层的孔隙结构和渗透性，从而影响页岩破裂的扩展方式。
液氮注入页岩孔隙中可以填充孔隙，使页岩储层中的裂缝更难以扩展。
这可能导致页岩在压裂过程中出现更多的微观破裂，同时减少整体裂缝比例。
因此，液氮预注可以更好地控制页岩破裂扩展路径，从而提高页岩的压裂效果。
综上所述，液氮预注可以改善页岩储层的物理特性，包括抗裂强度、韧性和脆性指数等，从而影响页岩的破裂特征。
液氮预注还可以控制页岩破裂扩展路径，从而提高页岩的压裂效果。
但是，液氮预注对页岩储层的影响仍然需要进一步研究。
未来的工作应该进一步研究液氮预注对页岩储层的孔隙结构和物理化学性质的影响，以更好地理解页岩的破裂机理和提高页岩气地质储量。
酸化压裂相关工艺技术
盐酸-氢氟酸(土酸)
化工界大批生产的氢氟酸(HF) 是氟化氢的水溶液，有无水纯酸，或酸的浓缩(40～70%)水溶液。氟化氢是一种无色、恶臭有毒气体，氟化氢的溶点为－83℃，工业氢氟酸浓度为40％，比重在1.11到1.13之间。
氢氟酸工业标准
PART 1
氢氟酸浓度与密度的关系表
土酸密度与混合酸浓度的关系表
配置酸液所需的清水量则为 V清水＝Vm－VHF－VHCl－Vadi
甲酸和乙酸
甲酸又名蚁酸(HCOOH)，是无色透明的液体，熔点8.4℃，有刺激性气味。易溶于水，水溶液呈弱酸性。我国的工业甲酸浓度为90％以上。 乙酸又名醋酸(CH3OOH)，我国工业乙酸的浓度为93％以上，因为乙酸在低温时会凝成象冰一样的固态，故俗称为冰醋酸。
常用盐酸体系－泡沫酸
单击此处可添加副标题
优点： 液体含量低（20－40％），对地层污染小，处理水敏性地层尤为优越； 酸液漏失量小，酸穿距离长； 粘度高，酸压时可获得较宽的裂缝； 泡沫酸中的高压气体有助于排液，悬浮力强，可带出固体颗粒，一般无需抽吸排液 主要存在问题是成本高，优化设计困难，深井使用受到限制；地层压力高时，不能用泡沫酸处理，地面施工压力高 尤其适用于低压、低渗、水敏性强的地层的酸化施工，
HCl =1+C/2
盐酸百分浓度Wt和当量浓度关系： Wt％=( )×100％
C―盐酸浓度
配置
配置稀酸液所需的清水量
V清水＝V1－V2 －V3
比重
盐酸比重及配制
降低盐酸液浓度需加清水量计算
Q1―清水用量，kg； Q0―已配酸液量，kg； X―已配酸液浓度重量百分比，％； Z―施工用酸液浓度重量百分比，％
常用盐酸体系－常规盐酸
适用条件：碳酸盐岩类油气层的解堵酸化。 典型配方：15%~28% HCl+2%~3%缓蚀剂+1%~3%表面活性剂+1%~3%铁离子稳定剂
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液氮伴注酸化压裂工艺介绍
酸压( 对于裂缝性储层, 酸压的主要目的是沟通地层的天然裂缝,提高储层的渗流能力) 是解除地层堵塞、沟通天然裂缝系统的有效措施之一, 但在实施过程中常常由于对地层客观认识不足, 对酸液、添加剂选择不当或是设计欠妥, 造成作业后非但不能解除原有堵塞, 反而更进一步加深对储层的伤害。
如果储层中粘土矿物中敏感性成分含量较高, 加之埋藏较深,酸压后残酸中溶解有大量的CaCl2, 使得残酸密度增大, 仅靠地层能量难以达到顺利返排, 残酸滞留于地层引起二次污染的问题比较突出。
为解决这一矛盾, 除在酸液配方上进行优选外, 还采用混注氮气的方法, 来提高残酸自身的返排能力, 降低酸液在裂缝、孔隙中的滞留程度, 实践表明:混气酸化后的自喷返排率比常规酸化有了很大程度的提高, 排液周期明显缩短, 是低渗层酸化助排的理想手段。
1.混注氮气酸压技术
1.1 氮气的性质
常温常压下, 氮气是一种无色、无味的惰性气体, 不能燃烧, 微溶于液体。
在常压下, 当温度降至- 195.78℃时, 氮气将变为无色透明的液体, 液氮密度为808.23kg/m3, 液氮的体积膨胀比为600: 1, 1m3 液氮可转化为646m3 标准状况下的氮气。
当温度降至- 210℃时, 氮气凝固成雪状的固体。
1.2 混注氮气酸压机理
( 1) 保护油层作用酸液与地层流体的不配伍性主要表现在两个方面:
与储层中原油接触形成乳化液或酸渣; 与地层水反应生成沉淀,堵塞渗流孔道。
混氮气酸压中注入的前置氮气在一定程度上将地层流体与酸液隔离开来, 避免了原油与酸液形成乳状液, 能够有效避免和减缓酸液与地层流体不配伍所产生的伤害。
(2)降滤失作用混气酸液进入储层后, 由于层内垂向渗透率的非均质差异或多层系统中各层损害程度不一, 前置氮气的转向作用会使氮气优先进入裂缝相对发育的高渗透带, 降低了后续酸液沿高渗带滤失; 分散的气泡在部分裂缝口、喉道、孔隙处聚集, 叠加的贾敏效应大大减小了酸液的滤失; 混注氮气分散于酸液中形成气泡使混合流体的粘度有所增加, 也可提高酸液自身的降滤失能力; 气液两相流动使得液相渗透率降低, 在一定程度上也抑制了酸液滤失。
( 3) 助排作用施工结束后放喷, 依靠压缩氮气所蓄积的弹性能在卸压后体积发生膨胀, 克服微细裂缝、小孔隙中毛管力对残酸液的约束, 推动残酸流入井筒, 并携带出部分酸化过程中出现的不溶物、悬浮物和沉淀物, 减轻酸液在地层中的滞留损害; 同时氮气与残酸液混合, 降低了井筒中流体的密度, 有利于酸液自喷返排, 激励地层供液,残酸可在较短时间内比较彻底地排出, 减少了地层对酸液添加剂的吸附、缩短了酸液对地层的浸泡时间, 减轻了粘土膨胀等不利因素, 有效防止了残酸的二次污染。
1.3 混注氮气技术关键
根据现场施工经验泵酸时的压力、排量曲线, 酸液在地层中的滤失存在着“低→高→低”的三阶段现象: 即酸液初始注入阶段,滤失量
相对较小; 随着酸压时间的延长, 酸蚀裂缝、蚓孔的形成和天然裂缝系统的沟通, 滤失量也急剧增大; 当酸岩反应到一定程度后, 酸液活性降低, 酸溶解能力下降, 加之酸可溶解的矿物减少, 滤失量又呈平缓下降趋势。
根据以上特征, 现场混注液氮应以施工中酸液滤失最快的中段做为重点。
前置液中一般不混注液氮, 避免在施工过程中造成过高的施工压力; 随后的酸液中开始混注液氮, 主体酸处理阶段应加大混注液氮力度, 保证液氮混注量; 后置液阶段一般也不混注液氮。
但是, 为了发挥氮气的更多的功能( 隔离保护油层、降滤失等) 和残酸更快、更彻底的返排, 最有效的方式是将液氮分两部分注入, 即前置注入和主体酸混注。
目前在国内油田有三种注入方式, 混注、前置注入和前置注入加混注。
最为理想的注入方式为最后一种方法, 因为单纯的前置注入容易在地层和井筒中憋起高压, 造成过高的施工压力,单纯的混注也不利于发挥氮气的多重功能。
1.4 工艺流程
目前国内油田复杂岩性储层通过应用多级注入胶凝酸/乳化酸酸压+闭合土酸酸化工艺并混注液氮来进行大型酸压改造, 成功地降低了酸岩反应速度和酸液的滤失, 从而达到了解除污染、沟通裂缝、获得较长的酸蚀裂缝和较高导流能力的目的。
其工艺流程一般为: 挤前置盐酸→挤注前置氮气→与主体酸液混注氮气→清水顶替→停泵闭合裂缝→关井→等待酸岩反应→放喷。
2.混气酸压设计
混气酸压设计包括酸压设计与注气设计两部分, 前者在设计中
需考虑混入氮气后静液柱压力、酸液体积与溶蚀速度所发生的变化, 其它方面遵从常规设计方法。
注气设计主要采用两种方法。
2.1 从理论计算出发, 假定注入氮气全部返出, 并忽略摩阻与滑脱, 井筒中酸液实现自喷返排的条件必须满足静液柱压力低于返排压差(可通过调整混合流体中气相比例来改变其视密度达到)。
根据酸化用液量,实际应用中液氮用量为总液量的2.5%—8%，根据地层能量和施工过程中压力变化，调整注入量。
2.2 从设备能力出发, 首先测定液氮泵车单机注入能力, 建立起泵速与排量的关系, 确定单机最大混注能力, 再由液氮实际储运能力、泵注能力、理论用量及所发生的费用确定施工液氮用量, 按照酸化设计提供的时间, 把液氮量分为前置和混注两部分, 制定出各阶段注气排量和变化率, 优化液氮转罐方案, 使参与施工的各台液氮泵车保持均衡运转。
相对而言, 这一方法更符合现场实际, 操作性更强一些。
具体设计中把以上两种方法结合起来, 先从设备能力出发进行设计, 然后再从理论方面进行校核。
3.液氮伴注酸压施工优点：
(1) 混气酸压的解堵增产、保护储层的机理在于注入氮气的隔离、降滤失和助排等作用, 其中助排最为重要。
(2) 混氮气酸压技术的优越性在于增强了酸液的返排能力, 提高了残酸的返排速度和返出程度, 大大减轻了酸液滞留于地层引起的二次伤害, 尤其适用于地层压力低、敏感性强的地层, 但由于液氮价格昂贵, 在一定程度上限制了该技术应用。
(3) 由于混合流体比重比酸液低、气体的膨胀, 使得施工压力高于常规酸压10- 20Mpa。
(4) 将液氮分前置和混注两部分注入更有利于施工和残酸的返排。
(5) 与同类常规酸化井比较, 混氮气酸压可缩短排液周期4～15d。
长城中哈压裂酸化技术服务队
孙刚
2009年7月1日。