浅析致密油渗流机理与体积压裂技术
【压裂】体积压裂机理及3D动画演示
【压裂】体积压裂机理及3D动画演⽰体积压裂是指在⽔⼒压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩⽯产⽣剪切滑移，形成天然裂缝与⼈⼯裂缝相互交错的裂缝⽹络，从⽽增加改造体积，提⾼初始产量和最终采收率。
⼀、体积压裂机理体积压裂的作⽤机理：通过⽔⼒压裂对储层实施改造，在形成⼀条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩⽯产⽣剪切滑移，实现对天然裂缝、岩⽯层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次⽣裂缝，并在次⽣裂缝上继续分⽀形成⼆级次⽣裂缝，以此类推，形成天然裂缝与⼈⼯裂缝相互交错的裂缝⽹络。
从⽽将可以进⾏渗流的有效储层打碎，实现长、宽、⾼三维⽅向的全⾯改造，增⼤渗流⾯积及导流能⼒，提⾼初始产量和最终采收率。
体积压裂的提出，是基于体积改造这⼀全新的现代理论⽽提出。
体积改造理念的出现，颠覆了经典压裂理论，是现代压裂理论发展的基础。
常规压裂技术是建⽴在以线弹性断裂⼒学为基础的经典理论下的技术。
该技术的最⼤特点就是假设压裂⼈⼯裂缝起裂为张开型，且沿井筒射孔层段形成双翼对称裂缝。
以1条主裂缝实现对储层渗流能⼒的改善，主裂缝的垂向上仍然是基质向裂缝的“长距离”渗流，最⼤的缺点是垂向主裂缝的渗流能⼒未得到改善，主流通道⽆法改善储层的整体渗流能⼒。
后期的研究中尽管研究了裂缝的⾮平⾯扩展，但也仅限于多裂缝、弯曲裂缝、T 型缝等复杂裂缝的分析与表征，但理论上未有突破。
⽽“体积改造”依据其定义，形成的是复杂的⽹状裂缝系统，裂缝的起裂与扩展不简单是裂缝的张性破坏，⽽且还存在剪切、滑移、错断等复杂的⼒学⾏为（图1-1所⽰）。
图1-1 体积压裂⽰意图⼆、体积压裂的地层条件（1）天然裂缝发育，且天然裂缝⽅位与最⼩主地应⼒⽅位⼀致。
在此情况下，压裂裂缝⽅位与天然裂缝⽅位垂直，容易形成相互交错的⽹络裂缝。
天然裂缝的开启所需要的净压⼒较岩⽯基质破裂压⼒低50%。
同样，有模型研究复杂天然裂缝与⼈⼯裂缝的关系，以及天然裂缝开启的应⼒变化等，建⽴了天然裂缝发育与扩展模型，研究表明，在体积改造中，天然裂缝系统会更容易先于基岩开启，原⽣和次⽣裂缝的存在能够增加复杂裂缝的可能性，从⽽极⼤地增⼤改造体积。
致密油气藏体积压裂技术
致密油气藏体积压裂技术（Stimulated Reservoir Volume）致密油气藏由于其储层本身具有低孔、低渗、低压等特点，因此储层的自然产能很低，相要实现高效商业化开发，必须采用压裂技术对储层进行改造。
由于储层基质向裂缝供液能力太差，仅靠单一压裂主缝的常规压裂技术很难取得预期的增产效果，因此必须探索研究新型的压裂改造技术，“体积压裂技术”的提出具有深刻意义。
国外已将此技术成功应用于页岩气、致密砂岩气以及页岩油的开发，国内也对体积压裂开展了初步研究，部分超低渗透区块已经成功实现了体积压裂技术对储集层的改造。
体积压裂技术必将逐步成为致密油藏经济有效开发的关键技术。
体积压裂技术(Stimulated Reservoir V olume)是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。
体积压裂改造的对象是基质孔隙性储层，天然裂缝不发育，低渗、超低渗油气藏。
这类油气藏的压裂裂缝仅扩大了井控面积，但由于垂直于人工裂缝壁面方向的渗透性很差，不足以提供有效的垂向渗流能力，导致压裂产量低或者压后产量递减快等问题。
通过体积压裂在垂直于主裂缝方向形成多条人工裂缝，改善了储层的渗流特性，提高了储层改造效果和增产有效期。
作用机理：在水力压裂的过程中，当裂缝延伸净压力大于两个主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易形成分叉的裂缝，多条分叉裂缝相交就会形成一个“缝网”的系统，如图1所示，其中，以主裂缝为“缝网”系统的主干，分叉缝可能在距离主裂缝延伸一定长度后，又恢复到原来的裂缝方位上，最终形成了以主裂缝为主干的纵横“网状缝”系统。
图1 “缝网”形成示意图图2 单条裂缝形成示意图体积压裂缝网形成的影响因素：体积压裂能否形成复杂网络裂缝，取决于储集层地质和压裂施工工艺两个方面的因素。
1．地质因素（1）储集层岩石的矿物成分储集层岩石的矿物成分会影响岩石的力学性质，从而影响裂缝的起裂方式和延伸路径。
压裂技术探讨
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。
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、顶替液三种。
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、顶替液：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。
摩阻过高会导致井口压力高，从而降低排量，影响压裂施工。
4、稳定性：压裂液应具有热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的损失；还应具有抗剪切稳定性，不会由于流速的增加而大幅度降解。
体积压裂技术在油田开发中的适用性分析
体积压裂技术在油田开发中的适用性分析体积压裂技术是一种常用的油田开发技术，其适用性取决于多个因素，包括地质条件、油藏特征和经济因素等。
本文将从这些方面进行分析。
一、地质条件：1. 储层岩性：体积压裂技术适用于岩石疏松、孔隙度高、渗透率低的储层，如砂岩和碳酸盐岩等。
对于非疏松储层如页岩等，压裂效果较差，适用性较低。
2. 差异性储层：体积压裂技术适用于具有水平、倾斜和弯曲井筒的储层。
通过水平井和多级压裂，可以最大限度地延伸裂缝，提高油气产能。
3. 快速排水储层：体积压裂技术适用于高渗透储层和对水敏感的快速排水储层。
通过压裂，可以提高渗透率，增大流动面积，加快采油速度。
二、油藏特征：1. 气候条件：体积压裂技术适用于气候温暖、气温变化不大的地区，以确保压裂液成分和性能的稳定性。
在极端气候条件下，如极低温或高温，压裂液的稳定性会受到很大影响，降低压裂效果。
2. 油藏压力：体积压裂技术适用于压力较高的油藏，可以有效地增加裂缝面积和渗透率，提高采收率。
对于低压油田，压裂效果较差，适用性较低。
3. 油藏温度：体积压裂技术对于高温油藏适用性较低，因为高温会导致压裂液流动性下降，增加压裂施工风险。
对于常温储层，适用性较高。
三、经济因素：1. 资金投入：体积压裂技术需要大量的资金投入，涉及到设备采购、作业费用和维护成本等。
只有对于有较高开发潜力和回报的油田才具备经济可行性。
2. 油价：高油价下，体积压裂技术的适用性较高，因为可以将更多的资源开采出来，提高经济效益。
低油价下，对于一些成本较高的油田，可能并不适合使用体积压裂技术。
3. 地区基础设施：体积压裂技术对基础设施的要求较高，包括供水、输油管道和天然气处理设施等。
如果地区基础设施不完善，可能会增加开发难度和成本，降低体积压裂技术的适用性。
体积压裂技术在油田开发中具有广泛的适用性，但需要根据具体地质条件、油藏特征和经济因素等综合考虑。
在选择使用体积压裂技术时，应做好技术评估与经济评估，确保其能够实现经济效益最大化。
体积压裂
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
改造对象
数值模拟研究表明，储层改造的体积越大（以页岩气为例）， 压后增产效果越明显，储层改造体积与增产效果具有显著的正相 关性。
SRV=106ft3
1ft3=0.028m3 1ft=30.48cm=12in
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
作用机理 • 体积压裂具体作用方式为： 通过压裂的方式对储层实施改造，在形成一条或者多条主 裂缝的同时，通过分段多簇射孔、高排量、大液量、低粘 液体、以及转向材料及技术的应用，使天然裂缝不断扩张 和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的 沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生 裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推。让主裂缝 与多级次生裂缝交织形成裂缝网络系统，将可以进行渗流 的有效储层打碎，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大， 使得油气从任意方向的基质向裂缝的渗流距离最短，极大 的提高储层的整体渗透率，实现对储层在长、宽、高三维 方向的全面改造，提高初始产量和最终采收率。
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
几种压裂概念
体积压裂stimulated reservoir volume 缝网压裂Fracture network 同步压裂synchronous fracturing 整体压裂integral fracturing
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
同步压裂
– “分段多簇”射孔技术 – 快速可钻式桥塞工具 – 大型滑溜水压裂技术
•
提出及概念 作用机理 滑溜水压裂
应 用
SRV的应用
分段多簇射孔的特点是：一次装弹+电缆传输+液体输送+桥 塞脱离+分级引爆，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°
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》
《致密气藏体积压裂伤害机理实验研究》篇一一、引言随着油气资源的日益紧缺，致密气藏的开发成为了国内外研究的热点。
在致密气藏开发过程中，体积压裂技术作为一种有效的开采方法，已得到了广泛的应用。
然而，在实施体积压裂的过程中，可能产生的伤害问题日益受到关注。
因此，对致密气藏体积压裂伤害机理的实验研究显得尤为重要。
本文旨在通过实验研究，深入探讨致密气藏体积压裂的伤害机理，为优化体积压裂技术提供理论依据。
二、实验目的与意义本实验旨在通过对致密气藏体积压裂过程的模拟与实验，深入研究体积压裂过程中的伤害机理，揭示致密气藏体积压裂对储层的影响，为优化体积压裂技术提供理论依据。
同时，本实验研究有助于提高致密气藏的开发效率，降低开发成本，对推动致密气藏的开发具有重要意义。
三、实验原理与方法1. 实验原理：本实验基于岩石力学、渗流力学、化学工程等原理，通过模拟致密气藏体积压裂过程，研究压裂过程中产生的伤害机理。
2. 实验方法：（1）选取具有代表性的致密气藏岩心样品；（2）对岩心样品进行物理性质和化学性质的测试；（3）模拟体积压裂过程，记录压裂过程中的压力、流量等数据；（4）对压裂后的岩心样品进行物理性质和化学性质的测试，分析压裂对岩心样品的影响；（5）结合实验数据，分析致密气藏体积压裂的伤害机理。
四、实验过程与结果分析1. 实验过程：（1）准备阶段：选取合适的岩心样品，进行物理性质和化学性质的测试；（2）模拟阶段：通过高压泵等设备模拟体积压裂过程；（3）测试阶段：对压裂前后的岩心样品进行物理性质和化学性质的测试；（4）数据分析阶段：结合实验数据，分析致密气藏体积压裂的伤害机理。
2. 结果分析：（1）通过对岩心样品进行物理性质和化学性质的测试，发现致密气藏的物理性质和化学性质对体积压裂过程具有重要影响；（2）在模拟体积压裂过程中，发现随着压力的增大，岩心样品的渗透率逐渐降低，表明体积压裂过程中存在伤害现象；（3）对压裂前后的岩心样品进行对比分析，发现体积压裂后岩心样品的孔隙度和含水率均有所降低，进一步证明了体积压裂对储层的伤害；（4）结合实验数据，发现体积压裂过程中可能存在的伤害机理包括：裂缝延伸过程中产生的岩心破碎、储层敏感矿物溶解导致的孔隙坍塌、水锁效应等。
体积压裂
体积压裂1体积压裂体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。
1.1体积压裂机理体积压裂的作用机理：通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。
从而将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面积及导流能力，提高初始产量和最终采收率。
1.2体积压裂的地层条件1)天然裂缝发育，且天然裂缝方位与最小主地应力方位一致。
在此情况下，压裂裂缝方位与天然裂缝方位垂直，容易形成相互交错的网络裂缝。
天然裂缝的开启所需要的净压力较岩石基质破裂压力低50%。
同样，有模型研究复杂天然裂缝与人工裂缝的关系，以及天然裂缝开启的应力变化等，建立了天然裂缝发育与扩展模型，研究表明，在体积改造中，天然裂缝系统会更容易先于基岩开启，原生和次生裂缝的存在能够增加复杂裂缝的可能性，从而极大地增大改造体积。
2)岩石硅质含量高(大于35%)，脆性系数高。
岩石硅质(石英和长石)含量高，使得岩石在压裂过程中产生剪切破坏，不是形成单一裂缝，而是有利于形成复杂的网状缝，从而大幅度提高了裂缝体积。
3)敏感性不强，适合大型滑溜水压裂。
弱水敏地层，有利于提高压裂液用液规模，同时使用滑溜水压裂，滑溜水黏度低，可以进入天然裂缝中，迫使天然裂缝扩展到更大范围，大大扩大改造体积。
2太沙基有效应力原理太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效应力原理的基本概念，阐明了粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别，从而使土力学成为一门独立学科的重要标志。
σσ+μ=’式中σ为平面上法向总应力, kPa; σ′为平面上有效法向应力, kPa; μ为孔隙水压力, kPa。
泵送桥塞分段体积压裂技术的研究及现场应用
泵送桥塞分段体积压裂技术的研究及现场应用摘要：泵送桥塞是一种近年来发展的压裂改造新工具，在致密性油气藏中应用广泛。
致密性油气藏具有低孔、低渗、天然裂缝不发育等特征，完井方式通常以水平井完井为主。
在致密性水平井体积压裂改造中，泵送桥塞工艺有着很大的优势，其分隔、射孔一体技术满足了致密性油气藏水平井改造所需要的大排量、大液量等施工参数。
为该种油气藏的改造开发提供了一套完备的方式方法。
关键词：致密油泵送桥塞体积压裂水平井引言随着我国油气田勘探开发的深入，常规油气产量有逐步递减的趋势。
美国致密油的突破性进展给我国的致密性（低渗透）油气藏开发给予了重要启示。
我国油气勘探开发也将逐步向致密性油气藏方向发展。
2013年2月完钻的任密1H井是华北油田公司一口致密性油藏水平井。
其地质特点为储层岩性复杂，以泥质粉砂岩，砂岩为主。
储层低孔、低渗，天然裂缝不发育，总体属低孔、低渗致密油储层。
任密1H井多段改造提高裂缝长度，体积改造是该井获得突破的关键。
该井采用泵送桥塞，分段改造工艺，压裂过程中采取先进行酸化处理，后添加转向剂的体积压裂技术，实现体积改造最大化和低成本经济开发的目标，为国内致密性油气藏开发提供了可借鉴的成功案例。
一、泵送桥塞工艺1.泵送桥塞泵送桥塞是一种近年来发展的压裂改造新工具，在国外致密性油气藏中广泛应用，哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福等公司都有该工具的研发与使用。
尤其是在致密油气藏水平井压裂上具有很大优势，逐步替代了传统的封隔工具，为水平井压分层改造提供了更好的选择。
泵送桥塞工具主体由电缆、射孔枪、坐封工具、封隔器构成。
桥塞中心具有球碗结构，坐封完毕投球封堵，如图1所示。
泵送桥塞投放前预置在井口防喷管串内，开启井口后，尾部拖带电缆投入光套管。
当到达一定井斜位置，靠其自身重力无法克服外部阻力时，与地面泵车配合，采用泵送方式，泵送到设计位置，进行点火作业，炸药推动坐封工具内液压缸坐封，坐封后坐封工具与桥塞脱离。
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浅析致密油渗流机理与体积压裂技术
致密油是指储层孔隙度低、渗透率低、含油饱和度高，使得原油不能自然流出的油藏。
为了提高致密油的开发效率，可以采用体积压裂技术来增强其渗透性。
本文将从致密油的
渗流机理和体积压裂技术的原理和应用进行浅析。
致密油渗流机理主要是由于储层的孔隙度低和岩石渗透率低的限制，导致原油无法自
然流出。
致密油的渗流主要依赖原油原地压力差和岩石渗透率的增加来实现。
在储层中，
原油通过孔隙和裂缝的连接进行渗流，但由于孔隙度低和渗透率低，油在岩石中的流动速
度较慢，形成了低渗透原油的特点。
压裂能够改变油藏中的应力分布，使其形成新的裂缝
和孔隙，从而增加储层的渗透率，促进致密油的产出。
体积压裂技术是一种通过泵送压裂液体积增加储层破裂面积和网络连接性的方法。
它
主要包括注水压裂、液体压裂和气体压裂等。
注水压裂是将高压水注入储层中，通过压力
差使岩石破裂，从而增加渗透率；液体压裂是将压裂液体注入储层中，通过压力差使压裂
液进一步扩展储层破裂面积，形成连通网络；气体压裂则是将高压气体注入储层中，通过
气体的膨胀和突破岩石的能力来扩展破裂面积。
体积压裂技术的核心是提高储层中破裂面
积和连接程度，从而改善渗透率和增加致密油的产能。
致密油渗流机理与体积压裂技术是相互关联的。
致密油的渗流机理限制了原油的产出，而体积压裂技术则通过增加储层破裂面积和连接程度来提高渗透率，从而增加致密油的产出。
体积压裂技术能够改变储层的物理性质，促使原油在岩石中形成相互连接的通道，使
原油能够更容易地流出储层。
体积压裂技术还可以改变储层的应力分布，使其产生新的裂
缝和孔隙，进一步提高渗透率。
致密油的渗流机理与体积压裂技术是密切相关的。
了解致密油的渗流机理，可以为体
积压裂技术的应用提供理论指导，以提高致密油的开发效率。
通过合理地应用体积压裂技术，可以增加致密油的渗透率和产能，进一步推动致密油的开发与利用。