水力压裂工艺介绍
压裂工艺技术
三.压裂施工过程中的作业质量
60 50
© © ¤À ¶ ¨ Ç ¶ ªÎ £ MPa£
40 30 20 10 0
小型压裂技术路线: 1、变排量施工，确定延伸压力
1 67» Î ¾ È ¾1ª¸ FG2 Ú ¿ ® ¶ ¦ æ  ¼ ä ¯ Ä Ì ú Û C ( 1) 2、经验公式计算滤失系数 0.5 3.28(t2 t1 ) A FG1 3、压后井温测井，确定压裂裂缝缝高
三.压裂施工过程中的作业质量
通过试挤可以了解地层的吸液指数、施工泵压的大小及
地层的疏通情况，而不能进行排量的优化及滤失系数等关键
参数的计算。由于试挤具有一定的局限性，得到的结果仅具
有参考性，不能深入的进行研究分析。目前我们进行探井压
裂设计时采用的压前评估手段基本上都是试挤分析。
三.压裂施工过程中的作业质量
三.压裂施工过程中的作业质量
坨149井该井试油井段为3146.1m-3151.9m，地层压力 60
40 时使用两辆700型水泥车进行试挤。 试挤排量0.18 m3 ,当试挤压
压力（MPa)
50 47.2MPa,压力系数1.57,为高压低渗透油层。该井压力较高,试挤 30 20
力达到50.8MPa,压力迅速下降，现场讨论认为可能是压力过高 导致油管破裂。当油管起出后，发现有一根油管破裂。在更新 10
大芦湖油田：
空气渗透率5.7×10-3μm2
0.6 0.8 ® ¬23¼ ° Ð È ´ £ %£ é Æ Ê Õ Å ¨ ©
动用储量1350×104t 采出程度11%
采油速度1.22%
0.4 0.2
史深100： 60
50 40 30
1995 2.0 1997 1998 1999 2000 空气渗透率9.6×10 μm21996 地质储量937¬104t
水力压裂名词解释
水力压裂名词解释
水力压裂（Hydraulic Fracturing）是一种地质勘探和开采技术，它通过在地层中钻孔，并在孔壁周围液压压裂地层以加大孔径，从而使原本封闭的砂岩层或者火山岩层有利于油气的运行，从而使油气主动的流向钻孔。
它是一种压裂技术，通过高压水液，将地层钻孔的墙壁压裂开，以提高水流量，从而有效地提高从地层内抽取的油气量。
一般来说，压裂阶段使用超高压水，使地层压碎，改变油气的运行方向，从而实现钻井抽取原油的目的。
水力压裂的优点是可以有效地改变孔隙形状和孔的大小，还可以有效地提高油气的产量，还可以节省很多的时间和费用，只需要在探钻之前完成，即可获得较高的产量，当然，这也增加了潜在的环境风险。
- 1 -。
水力压裂技术
水力压裂技术
水力压裂技术是一种将深层油气藏岩石的裂缝或孔隙扩展的一种技术，用于提高储层
的孔隙度和渗透率，以提高油气产量。
水力压裂技术最初发展于 20 世纪 50 年代，其原
理是利用高压水在岩石中形成微米级岩石裂缝，从而使石油和天然气易于向外渗出和流动。
水力压裂技术通常用于地层测试或发现新的油田，也可以派生出油气勘探、开采、输送、
储存等一系列相关技术和工艺。
水力压裂技术一般包括三个基本步骤：一是在目标层位灌注高压水，从而在岩石中形
成裂缝；二是通过注入操作助剂，增大灌注压力，进而拓宽并扩大已有的裂缝；三是通过
注入填料、压裂液以及砂颗粒等助剂，保持裂缝扩大的状态，防止岩体被关闭，持续改善
储层的渗透性。
水力压裂技术具有丰富的应用前景，可以有效提高油气储层的渗透性，从而提高产量。
它相对于其他技术来说有着较高的稳定性，可以有效提高油气藏的利用率，改善储层的渗
透性。
同时，水力压裂技术安全可控，利用广泛，可作为一种全新的技术手段来提高储层
的发掘率，在现代油气开采中发挥着不可替代的作用。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
水力压裂工艺技术
水力压裂工艺技术汇报人：目录•水力压裂工艺技术概述•水力压裂工艺技术流程•水力压裂工艺技术要点与注意事项•水力压裂工艺技术案例与实践•水力压裂工艺技术前景与展望01水力压裂工艺技术概述定义及工作原理水力压裂工艺技术是一种利用高压水流将岩石层压裂，以释放天然气或石油等资源的开采技术。
工作原理通过在地表钻井，将高压水流注入地下岩层，使岩层产生裂缝。
随后，将砂子或其他支撑剂注入裂缝，防止裂缝闭合，从而提高岩层渗透性，便于油气资源流向井口，实现开采。
技术革新随着技术的不断发展，20世纪中后期，水力压裂工艺技术逐渐成熟，并引入了水平钻井技术，提高了开采效率。
初始阶段水力压裂工艺技术在20世纪初开始应用于石油工业，当时技术尚未成熟，应用范围有限。
现代化阶段进入21世纪，水力压裂工艺技术进一步完善，开始采用更精确的定向钻井技术和高性能支撑剂，降低了环境污染，并提高了资源开采率。
技术发展历程水力压裂工艺技术是石油工业中最重要的开采技术之一，尤其适用于低渗透油藏的开采。
石油工业水力压裂工艺技术也广泛应用于天然气领域，通过压裂岩层提高天然气产能。
天然气工业随着非常规油气资源（如页岩气、致密油等）的开采价值日益凸显，水力压裂工艺技术成为实现这些资源商业化开采的关键技术。
非常规资源开采技术应用领域02水力压裂工艺技术流程在施工前，需要对目标地层进行详细的地质评估，包括地层厚度、岩性、孔隙度、渗透率等参数，以确定最佳的水力压裂方案。
地质评估准备水力压裂所需的设备，包括压裂泵、高压管线、喷嘴、砂子输送系统等，确保设备完好、可靠。
设备准备对井口进行清理，确保井口无杂物、无阻碍，为水力压裂施工提供安全的作业环境。
井口准备施工前准备通过压裂泵将大量清水注入地层，使地层压力升高，为后续的压裂创造条件。
注水当地层压力达到一定程度时，通过喷嘴将携带有砂子的高压水射入地层，使地层产生裂缝。
压裂随着高压水的不断注入，砂子被携带进入裂缝，支撑裂缝保持开启状态，提高地层的渗透性。
水力压裂工艺流程
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水力压裂技术 分类
水力压裂技术分类水力压裂技术，又称水力压裂法或液压压裂法，是一种用于增强油气井产能的技术。
它通过注入高压液体，使岩石裂缝扩大并连接，从而增加油气井的渗透性和产能。
本文将从水力压裂技术的原理、应用领域、优缺点以及环境影响等方面进行详细介绍。
一、水力压裂技术的原理水力压裂技术利用高压水将岩石裂缝扩大并连接起来，以增加油气井的渗透性和产能。
具体的操作步骤包括：首先，通过钻井将管道和注水设备安装到油气井中；然后，注入高压液体（通常为水和一些化学添加剂）到井中；随着注水压力的升高，岩石裂缝开始扩大，形成通道；最后，注入的液体通过这些通道进入油气层，将其中的油气释放出来。
二、水力压裂技术的应用领域水力压裂技术主要应用于以下几个领域：1. 油气开采：水力压裂技术可以提高油气井的产能，增加油气的开采量。
特别是对于低渗透性油气层，水力压裂技术可以显著改善渗透性，提高开采效率。
2. 地热能开发：水力压裂技术也可以应用于地热能开发领域。
通过在地下注入高压水，可以扩大裂缝，提高地热井的渗透性，增加地热能的采集量。
3. 存储库容增加：水力压裂技术还可以应用于水库、储气库等储存设施的建设中。
通过扩大岩石裂缝，可以增加储存设施的库容，提高储存效率。
三、水力压裂技术的优缺点水力压裂技术具有以下优点：1. 提高产能：水力压裂技术可以显著增加油气井的产能，提高油气的开采效率。
2. 适用性广泛：水力压裂技术适用于各种类型的油气层，包括低渗透性油气层和页岩气层等。
3. 可控性强：水力压裂过程中的注入压力和液体组成可以根据实际情况进行调整，以达到最佳效果。
然而，水力压裂技术也存在一些缺点：1. 环境影响：水力压裂过程中会产生大量的废水和废液，其中可能含有有害物质。
如果处理不当，可能对地下水和环境造成污染。
2. 能源消耗：水力压裂需要消耗大量的水和能源，特别是在水资源短缺的地区，会对水资源和能源供应造成压力。
3. 地震风险：一些研究表明，水力压裂过程中产生的地下应力改变可能会导致地震活动的增加，增加地震风险。
水力压裂工艺技术
降低压裂液成本方法研究
新型低成本压裂液开发
01Biblioteka 研究开发新型低成本、高性能的压裂液体系，降低压裂液成本
。
重复利用压裂液
02
通过有效的压裂液回收和再利用技术，降低压裂液成本。
优化施工参数
03
通过优化施工参数，减少压裂液的消耗量，降低压裂液成本。
新型支撑剂材料开发与应用前景展望
高强度支撑剂材料
研究开发高强度、低密度的支撑 剂材料，提高裂缝的支撑能力和
重要性及应用领域
重要性
水力压裂技术对于提高油气藏的 采收率和产能具有重要意义，是 实现油田高效开发的关键技术之 一。
应用领域
水力压裂技术广泛应用于石油、 天然气、煤层气等矿产资源的开 采领域，同时也应用于地质工程 、岩土工程等领域。
02
水力压裂工艺技术原理
裂缝产生机理
01
02
03
岩石破裂
水力压裂通过高压流体作 用在岩石上，克服岩石的 抗拉强度，使其产生破裂 。
应力集中
水力压裂过程中，流体在 岩石中形成应力集中，促 使岩石产生裂缝。
裂缝扩展
一旦岩石产生裂缝，高压 流体将裂缝进一步扩展， 形成更长的裂缝。
裂缝扩展与控制方法
裂缝扩展方向控制
裂缝网络构建
通过调整压裂液的流速、压力等参数 ，控制裂缝的扩展方向。
通过多次压裂，形成复杂的裂缝网络 ，提高储层的渗透性。
03
水力压裂工艺设备与工具
压裂车组设备组成及功能
01
压裂车
用于向地下层注入高压、大排量的 压裂液，使地层产生裂缝。
仪表车
用于监测和控制压裂过程中的各项 参数，如压力、排量等。
03
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限流法压裂技术
采取低密度射孔，大排量施工，依靠压裂液通
过射孔炮眼时产生的摩阻，大幅度提高井底压
力，从而使压裂液自动转向，以相继压开破裂 压力相近的各个目的层 这项技术的关键是，根据目的地层的物性，砂 岩厚度、纵向相邻油层情况及平面上的连通关
系，确定合理的布孔方案，确定每个目的层所
射孔炮眼数量及直径，以此来控制不同油层的 处理强度，获得所需要的产液剖面
缝延伸和支撑剂运移等动态过程进行模拟，可
较准确地预见施工过程及结果
（2）压裂井的产量预测 在知道影响产能因素（如渗透率、裂缝几何尺寸等）的条件
下，可进行压裂井的生产动态模拟，以预测产量，为优化施
工设计提供依据。对垂直裂缝，缝高对压裂增产效果也有很 大影响。总缝高增加合理，可以提高增产效果，这主要是由
早 期 压 裂 优 化 设 计
主要分为两大步骤： 1、裂缝参数优化
该步骤应用油藏模拟水力压裂平台优化出单层不同裂
缝长度以及不同导流能力参数下的产能，从而确定出合 理的裂缝长度、导流能力 2、施工参数优化 该步骤应用三维压裂模型软件结合施工不同工艺特点
及地应力剖面、录井测井解释资料，模拟出不同规模、
一、滑套式分层压裂工艺技术
滑套式分层压裂管柱由投球器、井口球阀、工作
筒和堵塞器、水力压差式封隔器、滑套喷砂器组 成。其原理是利用不压井、不放喷井口装置、井
下工作筒和堵塞器，可使压裂管柱实现不压井、
不放喷起下作业。利用井下滑套喷砂器多级开关， 自下而上实现多层压裂。当每压完一层时，从井 口投入不同直径的钢球，将滑套憋到已压开层的 喷吵器上将其水眼堵死，同时打开上一层喷砂器 的水眼，开始对上一层进行压裂，从而实现不动 管柱一次连续压多层。
和开发规模的大油气田
八十年代，水力压裂已不再仅仅被孤立地作为单井的增产、 增注措施来考虑，而是与油藏工程紧密结合起来，用于调
整层间矛盾（调整产液剖面）、改善驱油效率，成为提高
动用储量、原油采收率和油田开发效益的有力技术措施 进入九十年代以后，水力压裂逐渐成为决定低渗透油田开 发方案的主导因素。在研究制定低渗透油田开发方案时， 按水力裂缝处于有利方位确定井排方位；通过研究分析不 同井网、布井密度及裂缝匹配对各项开发指标的影响，以 提高油田整体开发效果和经济效益为目标，确定井网类型、 布井密度和压裂施工规模，使水力压裂与油藏工程结合的 更加紧密，使低渗透油田的高效开发成为可能
不同排量以及不同加砂程序下的施工参数，从而达到优 化出的裂缝参数，给出合理的施工参数结果
15Ì ² Í µ Á Ü Á Ï µ ¾ È ² Á Ó ²³ × Ï Ç Ï ì » ¬ ¼ ÷Ä ¥  ¤ ® Õ ú ¿ ë ì ¤¹ µ ú ß 7 6 5 4 3 2 1 0 50 100 150 200 250 300 350 Ñ ì ¤¶ ¨Ã £ Á ²³ È £ ³¦ 15dc*cm 20dc*cm 25dc*cm 30dc*cm 35dc*cm 40dc*cm
3
6
9
12
15
该目的层的闭合压力为29.1MPa，平均铺砂浓度大于 5Kg/m2时，支撑缝内的导流能力为121.3DC.cm,通常 取短期导流能力值的1/3作为实际应用值,支撑缝内的
及费用和来源。对于支撑剂要考虑一定应力下支撑剂的渗
透率及与储层渗透率的比较，通过孔眼和裂缝时支撑剂的 可输运性，也要考虑费用及来源
（4） 优化施工设计
施工设计的优化就是指用最少的投入获得最大的经济 效益。一般从三个方面来考虑： ① 以油井生产期间加速开采为目的； ② 在最低费用下，施工方法和施工过程的改进和实现； ③ 对于长期开采，以获得最高采收率。
剂将已压开层的炮眼堵住，提高泵压压开第二层，然后再
堵第二层再压第三层，这样可在一个层段内形成多条裂缝， 达到一井压多段，一段压多层，提高油井产能
定位平衡压裂技术
首先建立在水平裂缝的前提下，在常规射孔井进 行水力压裂时，在一定的排量下通过节流产生压 差，使定位压裂封隔器坐封。利用定位平衡压裂 封隔器上的长胶筒和喷砂体的组合来控制压裂目 的层的裂缝形成的位置和吸液炮眼的数量，达到 裂缝定位和使目的层产生水平裂缝的目的。在需
于获得与井筒相连通的新的产层而引起的。否则，缝高过大
进入非产层，使有效支撑缝长减小而降低增产效果。甚至缝 高延伸失控，可能会导致不希望的气或水产出
（3）施工材料的选择
压裂液、添加剂和支撑剂的选择是压裂设计的一个重要环
节。它们的特性将直接影响压裂增产效果。对于压裂液应 考虑其粘度、液体滤失摩阻、返排、与储层岩石的配伍性
水力裂缝模型
形 ， 水模 平型 剖： 面宽 为度 椭剖 圆面 形为 矩 GDK
水力裂缝模型
问缝 按 在 题内 三 三 进液 维 维 行体 弹 模 处流 性 型 理动 问 中 按题， 两进裂 维行缝 流考启 动虑裂 ，
压裂施工过程中
净压力与时间关系
压裂工艺技术
大庆油田有限责任公司采油工艺研究院
3、克服井底附近地层的污染
压裂后的裂缝可以解决井底污染所造成的低产后果。为
此目的所进行的压裂可以是小规模的，只要穿过堵塞区 的深度即可。但是对裂缝的导流能力却要求很高。因为 井底附近裂缝的渗透率在油气生产中是个关键
水力裂缝模型
为剖 矩面 形均 模 ，为 型 裂一 ： 缝椭 宽 高圆 度 度， 剖 恒垂 面 定直 及 剖水 面平 PKN
施工参数优化
编制压裂施工设计
油藏地质概况
构造位置、特征、沉积特征
储层分布、物性特征、流体特征 储层深度、厚度及其展布 压力、温度 岩性特征：长石含量、石英含量、岩屑含量等 胶结类型 含油面积、储量
（1）压裂施工过程模拟
裂缝几何尺寸是产量预测所必须的数据，通常 采用施工模拟来估算。利用计算机技术，对裂
二、前缘脱砂压裂工艺技术
通过控制前置液用量和施工排量，使携砂液达到动态
缝尖端附近时，前置液完全滤失，前置液脱砂形成砂 堵，阻止裂缝进一步延伸。当地面继续加砂时，裂缝
长度不再增加，但宽度不断增大，从而形成短而宽的
高导流能力裂缝
三、复合压裂工艺技术
复合压裂技术是指对同一油层在较短时间内，先后采
取高能气体压裂和水力压裂技术进行改造
井中，起到增产增注的作用
水力压裂原理
水力压裂造缝机理
形成水力裂缝的条件：
地应力的大小及其分布 岩石力学性质
压裂液性能
注入方式
三向主应力： σ X、σ Y、σ
Z
裂缝垂直于最小主应力
水力裂缝形态：
σ Z>σ
H Z
垂直裂缝 水平裂缝
σ H >σ
水力压裂增产机理
1、改变流型 在压裂前，地层中的流体是径向地流向井底，压裂后由 于地层中形成了一条高导流能力的填砂裂缝，从井底延 伸至地层深处，所以流体就先单向地进入裂缝中，然后 单向地流入井底。从原来的径向流改变为单向流，就节 省了大量的能量
15Ì ² Í µ Á Ü Á Ï µ ¾ È ² Á Ó ²³ × Ï Ç Ï ì » ¬ ¼ ÷Ä ¥  ¤ ® Õ ú ¿ ë ì ¤¹ µ ú ß
原始地层压力 15.66 Mpa 压裂层段厚度 5.6 m 地层孔隙度 10.9％ 原油粘度 0.26 mPa*s 地层渗透率 0.56mdc 地层原油密度 801.5kg/m3 地层温度 64.8℃ 原油压缩系数0.000256 1/Mpa 原油体积系数 1.54
¤ ® Û Æ ú ¿ ¨¶ ì ¦ µ ¾ À ¼ ² Á £ Ö /Ì £
¤ ® ú ¿ ¨¶ ì ¦ µ ¾ ² Á £ Ö /Ì £
140 120 100 80 60 40 20 0 50 100 150 200 250 Á ²³ È ¨³¦ Ñ ì ¤¶ £ à £ 300 350
15dc*cm 20dc*cm 25dc*cm 30dc*cm 35dc*cm 40dc*cm
我国在五十年代起已开始进行水力压裂技术的研究，迄
今为止已取得了很好的技术成就与较高的经济效益 大庆油田1973年开始采用水力压裂作为油田增产增注的 一项重要技术措施，至今已有30年的历史。随着油田的 开发进程，针对不同时期不同对象及其对于改造技术的
不同要求，压裂工艺技术不断发展、完善和提高
水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术
要保护的薄夹层的邻近高含水部位装有平衡装置，
该装置只进液不进砂，使高含水层与压裂目的层 处于同一压力系统中，夹层上下压力平衡而得到 保护。通过大排量施工，依靠压裂液通过吸液炮 眼所产生的摩阻，大幅度提高井底压力，从而相 继压开破裂压力相近的各个目的层，一次施工可 压开3-5个目的层。
其它压裂工艺技术
建议支撑裂缝长度范 围在280-320m之间， 裂缝导流能力在3540dc*cm
根据以往测试资料，拟合出该区闭合压力与 深度的经验公式： 0.0203*D--3.1219 得出了该深度的闭合压力为29.1MPa，确定
使用0.9-1.25mm中强度陶粒做为支撑剂。应用
FracproPT压裂模拟软件进行优化，结果如下：
施效益 合理性是指压裂设计确定的人工裂缝与储层相匹配，
在相同的规模下有利于获得最佳的增产效果
它应在油层参数和设备现有条件下选择出既经济又有 效的压裂增产方案
压裂方案设计整体思路：
地质资料、测井、录井、岩心资料 小型压裂测试 油藏模拟 滤 失 分 析 摩 阻 分 析 应 力 校 正 设 计 完 善 支压 撑裂 剂液 优优 选化 裂缝参数优化 地应力研究 射孔方案