1aa油田开发的核心技术--压裂

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三、压裂体系
油基冻胶压裂液体系
研究开发的CQX型油基压裂液属于一种新型磷酸酯类油基冻胶 压裂液，具有耐温耐剪切能力强、摩阻低、易破胶、无残渣、伤害 小、易返排等优点。由于实现了全压裂过程无水作业，减少了水敏、 水锁伤害，因此对于低压、敏感性储层具有较强的针对性。 主要技术性能指标： 原油增稠： 无残渣、伤害小、易返排 抗 剪 性 能 ： 45℃ ， 170s-1 ， 连 续 剪 切 80min ， 粘 度 218.1— 106.mPa.s 破胶性能： 45℃,9-16h，破胶粘度<10mPa.s 滤失系数： 45℃，3.5MPa下，C3=3.21- 4.51×10-4m/min1/2 伤害率： <10.7%。 应用范围：适应于储层温度小于70℃的油井压裂作业
整个裂缝扩展过程分段，每一段单独进行优化，由于每 一段的温度和裂缝扩展规律不完全一致，因此，每一段 都对应一优化的施工参数； 十变优化参数：排量、压裂液类型（黏度）、支撑剂类
型、支撑剂粒径、稠化剂浓度、交联比、破胶剂浓度、 砂液比、压后放喷油嘴尺寸、抽汲及生产期的井底流压 （考虑应力敏感后，不同时期要求不同的值）。
二、压裂设计方法
压裂施工设计计算步骤（逆设计）
a. 根据增产要求确定裂缝长度和导流能力；
b. 预选施工排量、前置液量和携砂液量；
c. 计算动态裂缝几何尺寸； d. 支撑剂在裂缝中的运移与分布，确定支撑裂缝几何尺寸； e. 计算支撑裂缝长度和导流能力以及增产倍比； f. 如果满足增产要求则结束，否则重选液量、砂量，返回
滤饼区的流动 滤饼控制过程 侵入区的流动 压裂液粘度控制过程
地层流体的压缩 地层流体粘度及压缩控 制过程
二、压裂设计方法
压裂施工设计计算步骤（正设计）
• 正设计:根据压裂施工规模预测增产倍数
a.确定前置液量、混砂液量以及砂量；
b.选择适当的施工排量、计算施工时间；
c.计算动态裂缝几何尺寸； d.支撑剂在裂缝中的运移分布，确定支撑裂缝几何尺寸； e.预测增产倍比。
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三、压裂体系
低分子环保压裂液体系
• 低分子可回收的压裂液体系 (LMF)，该压裂液和其它聚合 物压裂液相比,具有较好的耐 温抗剪切能力，同一温度下压 裂液可保持恒定的粘度而不下 降；施工过程中不需要破胶剂 就可以实现破胶返排，并能有 效降低对裂缝导流能力的伤害； 重要的是，对压裂液的返排液 进行回收后，可以作为压裂液 重新使用。
一、压裂基本原理 裂缝的形成过程
1 –开始泵入压裂液，地层破裂
2 – 裂缝延伸
3 –支撑剂随压裂液开始进入裂缝 4 – 随着泵注的继续，支撑剂进入裂缝深处
5 – 支撑剂继续进入裂缝到达裂缝端部 ，压裂液滤失
6 – 携砂液泵注完成，压裂液继续滤失
7 – 裂缝闭合，形成一定导流能力的支撑 裂缝
一、压裂基本原理 压裂液滤失的三个过程
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三、压裂体系
CO2泡沫压裂液体系
CO2泡沫压裂液是一种低损害压裂液体系，具有含水量低、粘度高、滤 失低、清洁裂缝、易返排等特点，有利于降低压裂液对油气层的伤害。 主要的性能指标：
增稠剂：采用CJ2-9
交联冻胶：pH =3～5 ，粘度η=900〜10000mPa.s
交联时间：15～20秒 、可形成明显增稠及可挑挂的凝胶 抗剪切性能：在80℃、170S-1下60min，粘度仍可达200mPa.s（泡沫质 量60%） 耐温能力：145℃ 破胶性能：80℃、1.5h，压裂液残胶粘度降为4.3 mPa.s 0.8%CJ2-9 体系的残渣含量在100mg/l
测井、录井、岩心物性分析、岩石力学等….）
一、压裂基本原理 水力压裂概念
压裂：若液体被泵入井中的速度快于液体在地层中 的扩散速度，将不可避免地使地层压力升高 并在某些点发生破裂。
一、压裂基本原理
所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂 缝的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工 艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度 的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加 入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的 渗透能力，以增加注水量(注水井)或产量(油气井)。 常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状 压裂液、泡沫压裂层状油层的改造效果
多级加砂裂缝铺砂剖面改善示意图
一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果
多级加砂裂缝铺砂剖面改善示意图
一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果 多级加砂压裂数据表
电性参数 井号 层位 厚度 电阻率 m Ω•m 时差 μs/m 岩心数据 孔隙度 渗透率 % mD / 9.99 11.34 6.97 7.70 / 0.06 1.01 0.03 0.15 油饱 % / 25.61 14.04 28.26 31.50 砂量 m3 37.2/ 32.0 40.0/ 25.0 45.0/ 35.0 30.0/ 20.0 45.0/ 35.0 压裂参数 砂比 % 35.7/ 36.2 36.0/ 35.9 35.0/ 30.1 35.9/ 35.8 32.6/ 35.4 试排结果 排量 日产油 日产水 m3/min m3/d m3/d 2.2/ 2.4 2.2/ 2.4 2.2/ 2.6 2.0/ 2.2 2.0/ 2.2 21.68 20.90 31.37 21.10 20.74 0.00 4.50 0.00 0.00 0.00
（c）重新计算。
二、压裂设计方法
常用的压裂设计软件
Shell公司的ENER FRAC， Meyer & Assocs公司MFRAC， Reservoir engineering system(RES)公 司的FRACPRO， Schlumberger公司的FRAC HIT等。 全三维压裂软件有： Trra Tek inc公司的TERRAFRAC， Marathon oil公司的GOHFER， Lekig University的HYFRAC 3D等。 FracproPT三维压裂设计软件； FracCADE三维压裂设计软件；
•醇基压裂液
•低浓度瓜胶压裂液 •稠化水压裂液
延迟胶联压裂液
速溶瓜胶压裂液 酸基压裂液....
三、压裂体系
常规压裂液体系 低温压裂液体系（临界交联）
该压裂液体系是以羟丙基瓜胶为稠化剂、以硼酸盐为交联剂， 加以低温破胶激活剂等添加剂的压裂液配方体系。具有流变性能 好、低温快速彻底破胶、残渣少、伤害小等特点。 主要技术性能指标： 延迟交联时间：3060s 稳定性： 170S-1连续剪切1h，粘度70100mPa.s 低摩阻：小于清水的50% 破胶性能：破胶时间24h，水化液粘度≤5.0mPa.s 低伤害率：岩芯伤害率小于25% 应用范围：适应于25℃〜50℃的储层。
Stimplan(F3D与P3D裂缝模拟)
西南石油学院压裂设计软件； 中石油研究院开发的拟三维压裂软件等
二、压裂设计方法
压裂施工参数的多级优化技术
理论基础：裂缝扩展的精细模拟和裂缝温度场优化结果； 优化形式：每一个优化参数，不应是恒定值，如排量， 随裂缝的扩展，滤失越来越大，只有不断地增加排量后 才能保持裂缝的稳定和恒速扩展。换言之，其实质是将
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三、压裂体系
高温压裂液体系
该压裂液体系是以羟丙基瓜胶为稠化剂、耐高温的有机 硼或有机锆为交联剂，加其它添加剂组成的压裂液配方体系。 具有延迟交联性能良好、抗剪切性能好、彻底破胶、伤害小 等特点。 主要技术性能指标： 延迟交联时间：14min可控 稳定性： 170S-1连续剪切2h，粘度≥50mPa.s 低摩阻：小于清水的50% 破胶性能：破胶时间23h，水化液粘度≤10.0mPa.s 伤害率：岩芯伤害率小于20% 应用范围：适应于80℃〜130℃的储层。
二、压裂设计方法
压裂多级优化技术示意图 ——―十变”分阶段优化参数
线性胶 深井低浓度稠化剂 压裂液类型 降低稠化剂浓度 压裂液类型 放喷油嘴尺寸
增 大 方 向
停泵后算起
稠化剂浓度 支撑剂粒径 破胶剂
砂液比 排量
交联比
时间
三、压裂体系
压裂液体体系
压裂液体系－不同地层温度系列压裂液（20°C—150°C） •瓜尔胶压裂液系列 •泡沫压裂液 •清洁压裂液 香豆胶压裂液系列 次生热及次生泡沫压裂液 低分子环保型压裂液
针对低渗厚层状砂岩储 层（砂层厚度大于20ｍ） 特点，采用多级加砂压裂 工艺技术，解决单级加砂 支撑剂沉降导致裂缝上部 导流能力较低的问题，达 到改善厚油层铺砂剖面、 提高纵向动用程度的目的。
油：20.91 t/d 水：0.00 m3/d
元XXX井长8测井解释成果图
分两级加砂： 第一级加砂40m3，砂比36％ 排量2.4m3/min 第二级加砂25m3，砂比36％排量2.2m3/min
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三、压裂体系
改善型压裂液体系
在地层敏感性研究的基础上，针对储层特点，开发研究的无 残渣酸性压裂液体系，能降低压裂液对地层的伤害，解除或部分 解除老裂缝中的无机垢，改善地层渗透率，在达到水力压裂携砂 要求的前提下，起到对地层酸化的目的，进一步提高对油层的改 造效果。 主要技术性能指标： 耐温抗剪切性：93 ℃压裂液连续剪切1hr，粘度>100mPa.s 破胶性：采用常规的APS在不同温度下，压裂液在 1～2小时 内彻底破胶 滤失系数：90℃、3.5MPa，C3=6.32×10-4m/min0.5 岩心伤害率：岩芯（延长统）伤害率小于5% 应用范围：适应于储层温度小于90℃的油气井压裂作业
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三、压裂体系
中温压裂液体系
该压裂液体系是以低浓度的羟丙基瓜胶为稠化剂、具有 一定延迟交联有机硼为交联剂，加其它添加剂组成的压裂液 配方体系。具有交联时间可调、流变性能好、彻底破胶、残 渣少、伤害小等特点。 主要技术性能指标： 延迟交联时间：3090s可调 稳定性： 170S-1连续剪切1.5h，粘度≥100mPa.s 低摩阻：小于清水的50% 破胶性能：破胶时间23h，水化液粘度≤5.0mPa.s 低伤害率：岩芯伤害率小于20% 应用范围：适应于50℃〜80℃的储层。