压裂选井层条件方法
采油工程第5章水力压裂技术
(1) 前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的 裂缝以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，它还可起 一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液 中还加入一定量的细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失 (2) 携砂液:它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂 缝内预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大 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，所以必须使用交联的压裂液 (如冻胶等)。 (3) 顶替液:中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有 预防砂卡的作用；最后顶替液是注完携砂液后将井筒中全部携 砂液顶替到裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。
乳化压裂液适用于水敏、低压地层。 其他应用的压裂液还有聚合物乳状液、酸基压裂液和醇基 压裂液等，它们都有各自的适用条件和特点，但在矿场上应用 很少。
5.3 支撑剂
支撑剂的作用在于支撑、分隔开裂缝的两个壁面，使压裂施工结束后 裂缝能够得到有效支撑，从而消除地层中大部分径向流，使井液以线性流 方式进入裂缝。水力压裂的目标是在油气层内形成足够长度的高导流能力 填砂裂缝，所以，水力压裂工程中的各个环节都是围绕这一目标选择支撑 剂类型、粒径和携砂液性能以及施工工序等。 支撑剂的性能好坏直接影响着压裂效果。填砂裂缝的导流能力是评价 压裂效果的重要指标。填砂裂缝的导流能力是在油层条件下，填砂裂缝渗 透率与裂缝宽度的乘积，导流能力也称为导流率。 5.3.1 支撑剂的性能要求 （1）粒径均匀，密度小。支撑剂的分选不好，小粒径的支撑剂会运 移到大粒径砂所形成的孔隙中，堵塞渗流通道，影响填砂裂缝导流能力， 所以对支撑剂的粒径大小和分选程度有一定的要求。 （2）强度大，破碎率小。支撑剂的强度是其性能的重要指标。水力 压裂结束后，裂缝的闭合压力作用于裂缝中的支撑剂上，当支撑剂强度比 缝壁面地层岩石的强度大时，支撑剂有可能嵌人地层里；缝壁面地层岩石
《井下作业》第四章水力压裂技术
货源广、便于配制、价钱便宜。大型压裂中，压裂液是压裂施工费用中的主要组
成部分。速溶连续配制工艺大大方便了施工，减少了对液罐及场地的要求。
二、压裂液的类型
目前常用的压裂液有水基压裂液、酸基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液及泡沫压裂液
等。具有粘度高、摩阻低及悬砂能力好等优点的水基冻胶压裂液，已成为矿场主要使用的压
裂液
81
（ 一 ）水 基 压 裂 液
水基压裂液是用水溶胀性聚合物经交联剂交联后形成的冻胶。常用的成胶剂有植物胶、
纤维素衍生物以及合成聚合物；交联剂有硼酸盐、钛、锆等有机金属盐等。在施工结束后，
为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂，常用破胶剂有过硫酸铵、高锰酸钾和酶等。
活性水压裂液
在水溶液中加入表面活性剂的低粘压裂液称为活性水压裂液。这种压裂液配制简单、成
第 四 章 水 力 压 裂 技 术
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，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层 产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，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导流能力的填砂裂缝，使井达到 增产、增注的目的。
施工资料统计出来的，破裂压力梯度值为：
。可以用各地区的破裂压力梯度的
大小估计裂缝的形态，一般认为 小于
时形成垂直裂缝，而大于
时
则是水平裂缝。因此深地层出现的多为垂直裂缝，浅地层出现水平裂缝的几率大。这是由于
浅地层的垂向应力相对比较小，近地表地层中构造运动也较多，水平应力大于垂应力的几率
也大。有时会碰到破裂压力梯度特高的地层，这可能是由于构造关系或岩石抗张强度特别大
重复压裂技术及选井选层的原则
重复压裂技术及选井选层的原则摘要：给出了目前国内外实施的重复压裂三种方式，分析了影响重复压裂效果的因素，确定了重复压裂选井选层的原则。
同时对重复压裂技术综合评价提出了认识，即重复压裂的水力裂缝方位可能与第一次形成的裂缝方位有所不同，重复压裂可能产生新的水力裂缝和重新优选压裂材料；对于致密气藏，重复压裂设计的原则是增加裂缝长度，对于高渗透性气藏，则应提高裂缝的导流能力。
重复压裂技术是改造失效井和产量已处于经济生产线以下的压裂井的有效措施。
关键词：重复压裂机理；压裂主要方式重复压裂是指在同一口井进行两次或两次以上的压裂。
这主要是压裂后随着生产时间的延长，导致油(气) 产能在一段时间后下降，或者是该井压裂后经过一段时间，又发现了其它层位上有更大的开发潜力，于是又对其进行压裂。
通过部分重复压裂井初次压裂瞬时停泵和重复压裂瞬时停泵所测，初次压裂施工瞬时停泵压力普遍高于重复压裂时的瞬时停泵压力，即重复压裂的破裂压力要低于初次压裂的破裂压力，分析可能是由于重复压裂裂缝重合于初次压裂裂缝所致。
由于初次压裂岩石的抗张强度要高于重复压裂时岩石的抗张强度，因此，重复压裂时的破裂压力要低于初次压裂时的破裂压力。
1国内外实施的重复压裂主要方式（1）层内压出新裂缝。
由于厚油层在纵向上的非均质性，油层内见效程度不同，层内矛盾突出而影响开发效果。
可以通过补射非主力油层或对非均质厚油层重复压裂、或者压裂同井新层等措施改善出油剖面，从而取得很好的效果。
（2）延伸原有裂缝。
油田开发过程中，由于压力、温度等环境条件的改变，引起原有压裂裂缝失效。
这类井需要加砂重新撑开原有裂缝，穿透堵塞带就可以获得不同程度的效果。
（3）改向重复压裂。
油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量。
这时最好的办法是将原有裂缝堵死，重新压裂，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，这样既可堵水，又可增加采油量。
分层及选择性压裂技术
三、蜡球选择性压裂
在同一开发层系中，由于油层的非均质性而存 在高渗与低渗的差别时，为了压开低渗层段，可采 用油溶性蜡球选择性压裂。 • （一）工作原理和作用 • 蜡球选择性压裂是利用问渗层与低渗层吸水能力不 同，在压裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从 而压开低渗层。油井投产后，蜡球被原油逐渐溶解， 而使堵塞解除。 • 采用蜡球选择性压裂可以使低渗层得到改造，改善 油井产油剖面，提高单井产量。若高渗层为高含水 层，还可封堵产水层段降低油井含水率。 •
1 9
感谢各位领导批评指正
2 0
8
• 1．管柱结构图
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2．用途 （1）可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层； （2）对多层进行逐层压裂和求产。 3．特点 （1）对油气层伤害小，有利于保护油气层； （2）由于受管柱内径限制，一般最多只能用三级滑套，一次分注四 层； （3）如果一次压多层，必须起钻换管柱，才能对下部层位进行排液 求产。 4．技术要求 （1）滑套内径自上而下要逐级减小，压裂时自下而上逐层压裂； （2）为保证封隔器有较好的坐封位置，每个射孔段之间的距离一般 不能小于5m； （3）用于深井，为保证封隔器坐封位置准确，应对油管进行测井校 深； （4）因这套管柱结构复杂，容易造成砂卡，施工完后应立即起出管 柱； （5）滑套外径应小于所通过的管柱最小内径，并与滑套坐落短节密 封良好。
108.0 144.0
0
180.0
1 8
• 二是应用高强化学堵剂永久性封堵原人工裂缝 (高含水层位) ，然后 应用氧化剂对射孔炮眼进行解堵后 ，再实施压裂、产生新的人工裂 缝。
如朝76-118井
该井压前产液13.5t，产油0.7t，含水98%。压后起抽初期产油5t， 增油4.3t，含水下降30%。目前产油4.2t，含水13%，已累计增油630t。
石油工程技术 井下作业 油田井下压裂技术要点分析
油田井下压裂技术要点分析1油田井下压裂施工技术工艺分析1.1分隔分层压裂工艺作为油田井下压裂施工中较为常用的压裂施工技术，分隔分层压裂工艺的工艺成本较高且工艺流程相对复杂。
封隔器作为该工艺重要设备主要由单封隔型、双封隔型以及滑套型三种。
其中，单封隔型多用于大型油井与中型油井中，主要应用在油井的最下层。
而双封隔型的应用较为广泛，可以适应任何种类的油井，同时，压裂施工受到油井层限制较小。
对于滑套性封隔器来说，则可以用于反复压裂、较深的油井中。
在应用滑套性封隔器压裂过程中，首先应保证压裂机喷砂仪上有滑套，其原因在于能够确保内部压力、压裂较大，能够实现迅速喷射。
现阶段，该项技术应用在国内油田中应用较为广泛。
1.2限流分层压裂工艺当压裂施工技术要求较高且较为复杂时，多采用限流分层压裂工艺。
主要应用于压开层数多、压裂所需压力差异性较强的施工中。
限流分层压裂工艺在实际的应用过程中需要针对具体情况进行高速喷射口的改变，也就是利用随时改变高速喷射口直径的方式有效改变喷射压力，从而进一步提升单位时间内的注入量。
施工时，首先需要采用直径相对较小的喷射口，逐渐提高井下的压力，直到压力高于油井所能承受的最大负荷后，再进行直径的改变，采用较大直径口径的喷射口。
针对不同油井层的压力，确保油井层产生裂缝能够顺利流出原油。
除此之外，对于水平油井来说，限流分层压裂工艺的应用能够依据油层厚度的不同，采取施加不同压力的方式，使得压裂能够纵向产生裂缝，进而提高工艺水平。
但同时，需要注意的是，限流分层压裂工艺往往对高速喷射井口的直径与密度有着较高的要求，所以仅适合满足其条件的油井。
由于局限性较强，在实际应用中受到了制约。
1.3注蜡球选择型压裂工艺在进行油田井下压裂时，注蜡球选择型压裂工艺的施工原理在于改变原有的堵塞剂，并将其更换为注蜡球进行后续的压裂。
一般来说，最先受压的为具有高渗透层的油井，随着蜡球不断封堵高渗透层，会导致井下压力不断增强，一旦压力到达相应程度时，油层便会随之产生裂缝。
煤层气井压裂技术
专题研讨
压裂
S1 S2
S3
6
图1 压裂过程示意
专题研讨
✓压裂材料：压 裂液和支撑剂
✓施工参数：排 量和压力
图2 压裂施工现场
✓压裂设备：泵 车(组)、液罐、
砂车、仪表车7来自三 压裂液专题研讨
3.1 种类
水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液、乳化压裂液 清洁压裂液，纯气体压裂液（液化）。
3.2 发展
憋压 造逢
裂缝延伸 充填支撑剂
裂缝闭合
4
专题研讨
2.2 压裂的一般流程
原始煤层压裂井的施工主要经过3个阶段:完井阶段、储 层改造阶段(即射孔、压裂阶段)、排水采气阶段。 （1）压裂方案设计：（裂缝几何参数优选及设计；压裂液类
型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设 计；压裂效果预测和经济分析等。 ） （2）压前准备：配制压裂液，压裂车组、设备调试完毕。 （3）施工过程： ①前期：注入前置液，降低滤失，破裂地层，造缝， 降温，压开裂缝后前期加入细砂。 ②中期：注入携砂液，携带支撑剂（先中砂后粗砂）、 充填裂缝、造缝。 ③后期：注入顶替液，中间顶替液：携砂液、防砂卡； 末尾顶替液：提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 5
另一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进入 地层深部，堵塞孔隙喉道。 (4) 粘土矿物膨胀，煤粉运移堵塞裂隙，引起压裂压力增 大，裂缝方向改变。 (5) 压裂液与储层不配伍造成的伤害，可能发生化学反应。
12
专题研讨
表1 国内外压裂液类型及使用现状
压裂 液类型
优点
缺点
适用范围
使用比例
国外 国内
水基 压裂液
9
专题研讨
前置液
携砂液
顶替液
6.裸眼封隔器水平井分段压裂技术介绍-付永强
第五步：投球转层，进行第二段压裂； 第六步：…………………………； 第七步：压裂施工完成，合层排液、求产。
（二）裸眼封隔器分段压裂工艺
2、裸眼封隔器分段压裂工序
施工工序比较
裸眼封隔器完井
下套管固井射孔完井
时间(天)
工作项目
时间(天)
工作项目
1
刮管通井
1
钻头通井
1
钻头通井
1
扶正器通井
1
单磨鞋通井
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下套管
一、水平井压裂完井特点 二、水平井压裂裂缝延伸机理 三、水平井裸眼封隔器压裂工艺及设计方法 四、水平井裸眼封隔器压裂配套工具 五、水平井裸眼封隔器压裂应用实例
（一）水平井完井特点
1、水平井的优点
• 产层暴露多 • 导流能力高 • 与天然裂缝接触的几率高 • 渗流特征以线性流为主，降低水锥
（一）水平井完井特点
裸眼井分段压裂完井管柱系列
①套管9 5/8″，裸眼8 1/2″－8 3/4″
分段完井工具 标准管柱系列
②套管7″， 裸眼57/8″－6 1/2″ ③套管5 1/2″，裸眼4 1/2″－4 3/4″
④套管4 1/2″，裸眼3 7/8″－4 1/4″
分段数：最高 12段（2-7/8 ”油管压裂） 16段（ 3-1/2 ”油管压裂） 24段（ 4-1/2 ”油管压裂）
Pbh
pbh = ∆pperf + ∆pnw + pnet + σhmin
NWPL Shut-in Pressure
Pump rate Time
（三）裸眼封隔器分段压裂设计方法
5、近井筒裂缝复杂性诊断技术
诊断技术——阶梯降排量法
薄层压裂设计原则与思路
二、薄层压裂设计的原则和思路
1、施工排量的确定 根据软件模拟优化结果，针对4－5m的储层，排量可设计在3.5－
4.0m3/min；2－3m的储层，排量设计在3.0-3.5m3/min。
2、平均砂比的确定 薄层物性往往较差，且地应力较高。主要应贯彻饱填砂，保证缝长。
相当于让血液从心脏出来后眼主动脉流动，而不是沿毛细血管流动
三、结论与认识
1、薄层压裂是油田中后期挖潜上产的重要措施。
2、平面上砂体展布广，属主力产层的薄层是压裂的首选目标。
3、薄层压裂要采取中砂比压裂措施，尽量造长缝为原则（长段塞）， 如果不能造长缝的井，可采取二次加砂压裂技术。 4、薄层压裂控缝高要坚持低排量、低粘度的原则。 5、因天然裂缝较发育，不提倡低前置液量原则，可根据施工中积累
经验，逐步降低前置液量，减少压裂液对地层的伤害。
汇报完毕
不妥之处敬请批评指正
条件下粘度80mpa.s左右。
二、薄层压裂设计的原则和思路
4、采用长段塞或二次加砂压裂技术 ①裂缝发育，对压裂产生两方面影响：一是裂缝开启使压裂液滤失 加大，二是形成多裂缝系统，缝宽小，施工压力高。 ②压裂采取措施：因天然裂缝造成的滤失，用基质降滤的方法效果 甚微，加段塞砂封堵微裂缝或采用二次加砂的方法优化裂缝，根据施工 经验，第一次用3m3左右陶粒封堵多裂缝，形成主裂缝，第二次加大砂量 施工。
薄层物性相对较差，地层系数小，压裂规模小,使裂缝在岩性尖灭带 延伸受阻，容易形成单翼尖灭缝,并且裂缝宽度较窄，使高浓、压裂容易形成窄缝
薄层力学参数受薄层性质影响，薄层岩石力学参数比厚层大，导致
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重复压裂技术—选井层的原则
重复压裂的选井选层应该符合以下几种情况 和条件：
1）所选井层有充足的剩余可采储量，它是重 复压裂后提高油井产量的物质基础，没有剩 余可采储量的井，就没有重复压裂的必要。
2）所选井层有充分的地层能量，它是重复压 裂后油井生产时间长短的关键。如果没有充 分的地层能量，即使进行重复压裂，油井的 产量也不会提高。
重复压裂技术—影响因素分析
地质因素
目前地层压力 剩余可采储量 有效渗透率 相渗曲线类别 地下原油粘度 含水率
有效厚度
重复压裂工艺 对应注水井的配套注水
工程因素
重复压裂技术—选井层的原则
重复压裂与第一次压裂有一个重要的区别， 就是重复压裂必须对前次压裂所形成的裂缝 有充分的认识。因此，重复压裂之前，必须 考虑：所选择重复压裂井目前的状况；前次 压裂所形成裂缝的状况；前次压裂的工艺技 术水平等。通过这些认识，确定所选择的井 是否具备重复压裂的条件，前次压裂失效的 原因，原来压裂工艺的不足，提出重复压裂 的潜在能力，采用新的技术路线和途径。
地面条件：井场要能保证压裂设备的进出和摆
放。
选井（层）的一般原则
可作为压裂的对象
有足够的地层压力和含油饱和度 井底污染，试油中产量小的井 合适的地层系数（kh） 低渗透的注水井或为扩大吸水段的注水井 井况好。
选井（层）的一般原则
不宜可作为压裂的对象
井况不好 油水边界、油气边界附近的井 油层能量枯竭的井
选井（层）的方法
模糊理论 神经网络
综合评判法 多层次模糊聚类
模糊神经网络 人工神经网络 神经网络专家系统
分层压裂技术
对于多油层或厚油层，需要分层（段） 压裂，以保证压开需要造缝层（段）。
暂时堵塞剂（堵裂缝） 堵球（填炮眼） 封隔器卡分法 填砂选压 分流法
重复压裂技术
所谓重复压裂，是指油井或水井经过第一 次压裂失效后，对其同井同层进行第二次或更 多次的压裂，提高油气井产量。早在50年代， 国内外就已经开始进行重复压裂，由于受当时 技术和认识水平的限制，一般认为，重复压裂 是原有水力裂缝的进一步延伸，或者是使已经 闭合的水力裂缝重新张开。到了80年代中后期， 国内外又符重复压裂作为一项重要的技术课题 进行了全面的研究，获得了一些新的认识，形 成了一些新的理论。
选井（层）的一般原则
压裂选井（层）应考虑的条件
油层条件：油层应具有工业开采价值；油相渗
透率在（0.1~20）×10-3µm2，对解堵压裂可大于 20×10-3µm2；油层与气层、水层间的隔层厚度应 大于10m；压裂找油的探井可不受以上条件的限制。
井身条件：油层套管抗内压值高于地层破裂压
力1MPa以上且无损坏；2）油层上下各30m内固井 质量为良好级。
选井（层）的一般原则
酸处理的选井（层）原则
优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差 的井层 优先选择邻井高产而本井低产的井层 对于多产层位的井，应进行选择性（分层）处理 靠近油气、油水边界的井，或存在气水夹层的井， 不宜酸压 对套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的 井，应先进行修复待井况改善后再处理
重复压裂技术—选井层的原则
重复压裂的选井选层应该符合以下几种情况 和条件：
3）前次压裂的规模不够，裂缝的导流能力低， 油井的产量下降快。
4）前次压裂所使用支撑剂的强度不够，Байду номын сангаас撑 剂破损严重，或者支撑剂的铺置不合理，或 者使用的压裂液与地层不匹配，导致地层受 到严重伤害，影响产量。