压裂基础知识讲义(精品)
压裂知识与难点讲义
水力压裂工艺培训讲义前言：水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。
它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。
停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。
水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。
一、压裂液压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。
其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。
（一）压裂液的作用压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。
按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。
1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。
在高温井层中，还具有一定的降温作用。
2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的液体。
和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。
由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。
3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。
组成与前置液一致。
（二）压裂液的性能为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。
添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。
2、携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。
主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。
3、降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。
压裂基础知识ppt课件
No
Pump Minifrac
with Proppant Slugs
Pump Minifrac
Real Time Data Modelling
No
Pressure
Yes
Rise due to Prop.
Slugs?
Pump Proppant Slugs as per SPE 25892
75
Frac Job Flow Chart
72
Example Treatments
Frac Job Flow Chart
Input Speculative Fracture Geometry into Production
Simulator
Run Production Simulation with Fracture
Optimum
No
Fracture
FCD > 1 Fracture More Conductive FCD < 1 Fracture Less Conductive
FCD > 20 “Infinite Conductivity” 11
Advanced Concepts
Dimensionless Fracture Conductivity
则附加压降越大
66
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
67
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
68
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.
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂工艺定义及重要性 (3)2. 压裂工艺发展历程 (3)3. 压裂工艺应用领域 (4)二、压裂原理与基本流程 (5)1. 压裂原理简介 (6)（1）岩石破裂理论 (7)（2）水力压裂基本原理 (8)2. 压裂基本流程 (9)（1）前期准备 (10)（2）压裂施工 (11)（3）后期评估 (13)三、压裂设备与技术参数 (14)1. 压裂设备组成 (15)（1）压裂泵 (15)（2）高压管汇 (17)（3）地面设备 (18)（4）井下工具 (19)2. 技术参数介绍 (20)（1）压力参数 (22)（2）流量参数 (23)（3）化学药剂参数 (24)四、压裂液与支撑剂 (25)1. 压裂液介绍 (27)（1）压裂液种类与特性 (28)（2）压裂液性能要求 (30)2. 支撑剂介绍 (31)（1）支撑剂种类与特性 (32)（2）支撑剂作用及选择要求 (33)五、压裂工艺优化与新技术发展 (34)一、压裂工艺概述压裂工艺是一种用于开采石油和天然气资源的地质工程技术，它通过在地层中注入高压水，使岩石发生裂缝和破碎，从而释放出地下的石油和天然气资源。
压裂工艺在全球范围内得到了广泛的应用，尤其是在美国、加拿大、中国等国家的油气田开发中发挥了重要作用。
压裂工艺的主要目的是提高油气井的产量，延长油气井的使用寿命，降低生产成本。
随着科技的发展，压裂工艺也在不断地改进和完善，以适应不同类型的油气藏和地层条件。
压裂工艺主要包括水力压裂、化学压裂和生物压裂等多种类型。
水力压裂是最早的一种压裂方法，主要利用高压水流产生的压力差来破碎岩石。
随着技术的进步，化学压裂逐渐成为主流技术，它通过向地层中注入特殊的化学剂，使岩石发生化学反应，从而产生裂缝和破碎。
生物压裂则是近年来发展起来的一种新型压裂技术，它利用微生物降解有机物的过程来产生裂缝和破碎。
压裂工艺作为一种重要的地质工程技术，为石油和天然气资源的开发提供了有效的手段。
压裂基础知识讲义(精品)
❖ 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
优点：施工简单，可以最大限度的降低 管道摩阻，相应提高了泵的排量和降低了泵 的工作压力。
缺点：携砂能力低，一旦造成砂堵无法 利用循环法解堵，并且在套管损坏或腐蚀的 井中使用受到了限制。
合层压裂
3、油、套管环行空间压裂
压裂液在油、套管环行空间，在高压下 泵入目的层。
优点：与油管压裂相比较，在同样的排 量条件下其摩阻损失小。
（一）压裂液对储层的伤害类型
1.压裂液在地层中滞留产生液堵 2.地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
的伤害 粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立 即产生膨胀，使流动孔隙减小。松散粘 附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触 时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿 裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵， 降低渗透率，从而引起伤害。
暂堵剂是一种具有临时 性堵塞作用的物质。它主要 有两个方面的作用：一是堵
。 塞已压裂的层段，实现分压
多层的目的；二是保护（或 隔离开）非压裂层，实现选 择性压裂的目的。
分层压裂 施工时，将封隔器卡在欲压裂层 顶部，泵入压裂液。当压开第一 条裂缝后就往压裂液内加入暂堵 球，封堵住压开的裂缝后使泵压 升高。当泵压升至高于第一层的 破裂压力后，便压裂第二层。
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；
压裂基础知识详细资料版
压裂基础知识一、水力压裂原理（一）大体原理水力压裂是利用地面高压泵组，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，当此压力大于井壁周围的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底周围地层产生裂痕；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂痕向前延伸并填以支撑剂，关井后裂痕闭合在支撑剂上，从而在井底周围地层内形成具有必然几何尺寸和高导流能力的填砂裂痕，使井达到增产增注的目的。
（二）增产原理1、形成的填砂裂痕的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原先渗流阻力大的径向流渗流方式转变成单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂痕系统，增加新的油源;4、裂痕穿透井底周围地层的污染堵塞带，解除堵塞，因此能够显著增加产量。
二、压裂材料（一）压裂液在压裂进程中注入的液体统称为压裂液，依照压裂进程中注入井内的压裂液在不同施工时期所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、依照作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成必然几何尺寸的裂痕，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起必然的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入必然量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂痕中并将支撑剂填在裂痕内预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部份比例专门大。
携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必需利用交联的压裂液(如等)。
顶替液：顶替液是在加砂程序终止后，用来将携砂液全数替人裂痕中，以提高携砂液的效率和避免井筒沉砂。
2、依照类型不同分类依照压裂液类型不同，能够将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。
（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。
压裂基础知识
压裂材料选择
第四章
支撑剂类型与性能
石英砂：成本低适用于浅层压 裂
陶粒：强度高适用于深层压裂
树脂覆膜砂：耐高温适用于高 温地层压裂
制定安全操作 规程：确保员 工熟悉并遵守 压裂作业的安 全规定和操作
流程。
定期培训：对 员工进行压裂 作业安全培训 提高员工的安 全意识和操作
技能。
设备维护保养： 定期对压裂设 备进行维护保 养确保设备正 常运行防止事
故发生。
安全检查：对 压裂作业场所 进行定期安全 检查及时发现 并消除安全隐
患。
环保要求与合规性
压裂基础知识
,
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 02 压裂定义与目的 03 压裂技术原理 04 压裂材料选择 05 压裂效果评价
06 压裂安全与环保
单击添加章节标题
第一章
压裂定义与目的
第二章
压裂定义
压裂是利用地面高压泵组通过井口向油层挤注高压液体使油层产生裂缝或扩大裂缝将油层中原 始油流通道扩大达到增产增注的目的。
添加剂作用与选择
降低压裂液粘度提高携砂能力 稳定支撑剂防止破碎和沉降 降低摩擦阻力减少压裂液的滤失 调节压裂液的稠化剂和交联剂控制压裂液的流变性和稳定性
压裂材料成本分析
支撑剂：选择不同类型和规格的支撑剂其成本也不同
压裂液：根据不同的压裂工艺和地层条件需要选择不同类型的压裂液其成本也相应不 同
添加剂：为了提高压裂液的性能需要添加一些添加剂这些添加剂的成本也需要考虑
压裂工艺基础知识介绍
前置液
• 作用
– – – – 造缝 降温 减少 携砂液滤失 防砂卡
• 要求
– 一定粘度 – 足够用量
携砂液
• 作用
– 将支撑剂代入裂缝 – 继续扩张裂缝 – 冷却地层
• 要求
– 粘度高 – 携砂能力强
顶替液
• 作用
– 中间顶替液 – 尾注顶替液
• 要求
– 用量适当，避免过量顶替
（二） 压裂液性能要求
水基压裂液种类A
• 田箐胶水基压裂液
– 成胶剂：田箐 – 交链剂：硼砂、硼酸、重金属盐类 – 破胶剂：淀粉酶、氧化剂 – 特点 A、丰富、配制方便 B、摩阻低 C、悬砂性能较好，砂比可达20～25％ D、滤失低 E、不溶物较多，水溶液易变质
水基压裂液种类B
• 羧甲基田箐胶水基压裂液
– 成胶剂：羧甲基田箐 – 特点 与前相比，不溶物较少，残渣含量由20～ 30％下降到5～10％
压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害
在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂缝 的流动，并且由于裂缝闭合，支撑剂嵌入，滤 饼占据了部分以至整个支撑剂颗粒之间的孔隙， 导致裂缝导流能力大大降低。压裂施工和裂缝 闭合过程的压裂液滤失要导致交联聚合物在裂 缝中的浓度升高即浓缩。对高度浓缩的压裂液， 常规破胶剂用量不可能实现破胶降解，将会形 成大量残胶，严重影响裂缝导流能力。
压裂工艺及设计简介
采油工艺研究所
一、前言
油气井增产方法 水力压裂的历史 各类储层中增产方法的使用 压裂在勘探开发中的作用
油气井增产方法
• • • • • 油气井产量低的主要原因 油气井增产途径 水力压裂 酸化 新工艺、新技术
油气井产量低的主要原因
• • • • 近井地带受伤害，导致渗透率严重下降 油气层渗透性差 地层压力低，油气层剩余能量不足 地层原油粘度高
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂的定义与目的 (2)2. 压裂技术的发展历程 (3)3. 压裂工艺的重要性 (5)二、压裂工艺基本原理 (6)1. 压裂液的组成及作用 (7)（1）主要成分 (8)（2）添加剂的功能 (9)2. 压裂液的流动性与黏度控制 (10)3. 岩石的破裂机理 (11)（1）应力与应变的关系 (12)（2）岩石的破裂条件 (13)三、压裂工艺操作流程 (14)1. 井场准备与设备配置 (16)（1）井场选址与布局 (17)（2）设备选择与配置 (18)2. 施工前的准备工作 (19)（1）井筒处理 (21)（2）压裂液的准备 (21)3. 压裂施工流程 (23)（1）压裂液的注入 (24)（2）压力控制 (25)（3）裂缝的扩展与控制 (26)4. 施工后的工作 (28)（1）井场清理 (29)（2）数据分析与评估 (30)四、压裂工艺的关键技术 (31)一、压裂工艺概述压裂技术是一种常用的油气藏开发技术，是指通过将高压介质注入油气藏缝中，以增加缝隙的有效面积，从而提高油气采收率的一种工艺。
压裂就是利用外力的强大冲击，使岩石裂缝变大或者新形成裂缝，从而扩大油气藏的产能。
评价及设计:对油气藏进行详细的测井、物理模型模拟等，确定压裂的适宜性及最佳工艺参数，例如压裂液种类、压裂泵送量、压裂压力等。
压裂泵送:通过压裂泵等设备，将压裂液以高压泵入油气藏中，使岩石裂开。
压裂液选择:压裂液种类多样，常见的有水基粉体系、水基酸体系、油基体系等，其选择要考虑油气藏特征和压裂目标。
控压处理:压裂完成后，需要通过控压处理，稳定油气藏，防止裂缝过早闭合。
压裂技术在油气田开发中得到广泛应用，特别是对低渗透或岩性和天然裂缝发育不良的油气藏，其效果显著，能够有效提高油气产能。
1. 压裂的定义与目的压裂技术是油气井增产及煤层气、页岩气等非常规油气资源高效开发的一种关键工艺。
在地下油气井实施过程之中，由于岩石的密实性和高渗透层间的限制，油气井的生产能力受到自然渗透率的束缚，进而导致产能低下。
- 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)。
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
第一章 压裂基础知识
目录
1、什么是压裂？ 2、为什么要压裂？ 3、压裂增产原理 4、压裂施工工序 5、压裂方式
1、什么是压裂？
水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技 术措施，不仅广泛应用于低渗透油气藏，而且在中高渗 透油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。它是利用 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，便在井底附近地层 产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前伸 展并填以支撑剂，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高导流能力的 填砂裂缝，使井达到增产增注目的。
合层压裂
1、油管压裂
压裂液从油管泵入欲压裂的目的层。 优点：施工工艺简单，对自喷井更为方便； 油管内截面积小，高压压裂液流速大，携砂能 力强。 缺点：液流阻力大，增加设备负荷，降低 了有效功率。深井作业时，应在油层以上卡封 隔器，必要时，需带水力锚及套管加压平衡。
合层压裂
2、套管压裂
井内不下油管，座好井口后从套管闸门 泵入压裂液进行压裂。
优点：施工简单，可以最大限度的降低 管道摩阻，相应提高了泵的排量和降低了泵 的工作压力。
缺点：携砂能力低，一旦造成砂堵无法 利用循环法解堵，并且在套管损坏或腐蚀的 井中使用受到了限制。
合层压裂
3、油、套管环行空间压裂
压裂液在油、套管环行空间，在高压下 泵入目的层。
优点：与油管压裂相比较，在同样的排 量条件下其摩阻损失小。
缺点：流速低，携砂能力相应减弱，只 适用于抽油井的压裂。
合层压裂
4、油、套管同时压裂
先在井内下入油管，油管连接一部压裂车， 套管连接多部压裂车。然后，从油管和套管同 时泵入压裂液。油管内只泵入不含支撑剂的压 裂液，携砂液从套管泵入。
优点：此法压裂成功率较高，适合于深井 压裂。
单层选压
根据需要，采取一定的方法和 措施，对一个油气层中的某一小层 或一层段进行压裂。
4、压裂施工工序
1、循环 检查压裂车组性能，保证通道畅通。循环单车排量 不少于1 m3/min；
2、试压 对井口阀门以上级地面管线进行承压性能试验；
3、试挤 逐台启动压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层； 主要检查管柱工具及压裂层位的吸液能力；
4、 压裂加砂 利用携砂液将支撑剂带入地层，达到支撑地层，防止 裂缝闭合；
5、 压裂方式
、合层压裂
➢油管压裂 ➢套管压裂 ➢油、套管环行空间压裂 ➢油、套管同时压裂
、单层选压
➢填砂选压 ➢单封隔器选压 ➢双封隔器选压
、分层压裂
➢多级滑套喷砂器压裂 ➢多级滑套封隔器压裂 ➢封隔器桥塞分层压裂 ➢利用堵球分层压裂 ➢暂堵剂分层压裂
合层压裂
是大井段多层同时压裂，只适用于各储层岩性 与特性（特别是渗透率）相近、差异不大的油气井。 如果各层差异大，采用合层压裂，一般只能压开岩 性强度低、渗透率好的地层，起不到改造中、低渗 透层的目的，甚至扩大层间矛盾，导致某些小层过 早见水和水淹。
❖ 5、暂堵剂分层压裂
1、多级滑套喷砂器压裂
此种压裂管柱主要由封隔器、多级喷砂器组 成；
工作过程是按照施工设计要求将封隔器下入 欲压裂层段的夹层位置。座好施工井口，连接好 管线在向井内泵注压裂液时，因油管底部有丝堵 堵塞油管通道，各级封隔器开始工作，将各层分 隔开。又由于其余各级喷砂器均有滑套堵住，迫 使压裂液从最下一级喷砂器进入压裂层，对该层 进行压裂。当最下层压裂完后，从井口投相应尺 寸的钢球至上一级喷砂器滑套上，将油管通道堵 塞。当压力达到一定程度后，便将滑套打入最下 一级喷砂器内，将此喷砂器通道打开并堵住最下 一级喷砂器通道。继续打入压裂液，便可以对第 二次进行压裂。以此类推，直至压完该井所有压 裂层位。
选压层
压开欲选压层。
3、双封隔器选压
使用两级封隔器，分别卡 在欲压裂层的上夹层和下夹 层。压裂时，使压裂液仅进 入欲压裂层，避免压开其它 非选压层。
此种压裂方式的技术要 求是：选压层上、下必须有 足够厚度的良好（压不穿） 夹层。夹层厚度至少能卡住 封隔器，要求管柱下入深度 准确，封隔器密封可靠等。
管柱结构图
选压层
分层压裂
主要对大面积进行压裂。特点是，不管 一口井内压裂几个层段只需下一次压裂管柱。
。 这样，既可以达到分层压开各所需压裂层段，
又大大减少起下作业管柱的次数，缩短了施 工周期，还减少了发生作业事故的机会。
❖ 1、多级滑套喷砂器压裂 ❖ 2、多级滑套封隔器压裂 ❖ 3、封隔器桥塞分层压裂 ❖ 4、利用堵塞球分层压裂