压裂课件

水力压压裂施工作业简业简 要指南 辽宁华孚石油高科技股份有限公司 压裂项目部 目录 1、水力压裂基本概念 2、国外水力压裂技术发 展史 3、国内目前水力压裂技术研究热点 4、水力压裂施工方法和施工工艺 5、水力压裂造缝机理 6、现场 施工作业指导书 1、水力压裂基本概念 水力压压裂是利用地面高压泵组压泵组 （压压裂车车 组组），以超过过地层层吸收能力的排量将高粘液 体（压压裂液）泵泵入井内，而在井底憋起高压压 ，当该压该压 力克服井壁附近地应应力达到岩石抗 张张强度后，就在井底产产生裂缝缝。继续继续 将带带有 支撑剂剂的携砂液注入裂缝缝，裂缝继续缝继续 延伸并 在裂缝缝中充填支撑剂剂。停泵泵后，由于支撑剂剂 对对裂缝缝的支撑作用，可在地层层中形成足够长够长 、有一定导导流能力的填砂裂缝缝。 水力压裂基本概念 2、国外水力压裂技术发 展史 第一代压裂(1940-1970)：小型压裂 加砂量较小，在10方左右，主要是解 除近井地带污染 第二代压裂(1970-1980)：中型压裂 加砂量迅速增加，主要是增加地层深 部油流通道，提高低渗透油层导流能力 第三代压裂(1980-1990)：端部脱砂压裂将压裂增 产措施应用到中、高渗储层，双倍缝宽，主要是 大幅度提高储层导 流能力 第四代压裂(1990- 2010)：大型压裂、开发压裂将 压裂作为一种开发方式，从油藏系统出发，应用 压裂技术 3、国内目前水力压裂技术研究热点 新型压裂材料的开发，包括清洁压裂液、低分子 瓜胶、羧甲基压裂液、超低密度支撑剂等； 高度精密的压裂数据监测与解释技术的开发，包 括可实时传输压 力、流量和流体流变参数的井下 仪表； 大型压裂技术及相应的硬件设备； 深井、超深井压裂工艺、工具、压裂材料的研 究； 深层火山岩气藏压裂技术； 碳酸盐岩加砂压裂技术； 地面交联酸携砂酸压技术； 水平井、大斜度井压裂配套工艺技术的研究。 4、水力压裂施工方法和施工工艺 1、油管注入 (1)优点：有利于保护套管，相对于套管注入和油 套混注方式，在相同排量下，能保持较高的流速， 减少或避免在井筒内脱砂，便于压后井下作业。 (2)缺点：产生的高沿程摩阻将增加地面泵压，使 泵注排量受到限制且要消耗大部分设备功率，以致 降低压裂净收益。因此，油管的尺寸、规范、钢 级、抗拉强度、抗内压、抗外挤等性能是确定泵 注排量、地面泵压、井口装置、需用功率以及安全 作业必须考虑的重要因素。 注意事项：一般不宜选用管径过小或过大的油管作压裂管 柱。前者沿程摩阻过大，地面泵压高，过多地浪费设备 功 率；后者管柱粗重，给起下作业带来很大困难。 水力压裂施工方法和施工工艺 2、油套环空注入/油套混合注入 (1)优点：沿程摩阻小，地面泵压低，泵注排量大 ，在相同的地层条件下，同一排量可节约设备 功率 ，降低施工成本。 (2)缺点：套管的每一部分均需要承受最高的施工压 力，因此，泵注排量的极限与地面泵压的极限取决 于套管允许的抗内压强度及固井质量。 注意事项：压裂设计必须以套管抗内压强度来选择 排量、确定地面压力。如井下有封隔器，压裂时套 管平衡压力一般采用地面泵压的1/3-1/5。 水力压裂施工方法和施工工艺 常规压裂 分层压裂 投球法压裂 限流法压裂 水力压裂施工方法和施工工艺 管柱结构简单，施工比较安全，不 易砂卡； 适用于较浅且上部无射开井段的储 层压裂； 水力压裂施工方法和施工工艺 单封单卡分层压裂工艺 双封单卡分层压裂工艺 封隔器+桥塞分层压裂工艺 封隔器+填砂分层压裂工艺 多级滑套封隔器分层压裂工艺 水力压裂施工方法和施工工艺 管柱结构简单，施工比较安全，不易 砂卡； 适用于各类油气层，特别是深井和大 型压裂； 水力锚的啮合力必须大于施工时作用 于封隔器上的上顶力，以免顶弯油 管； 施工时作用于封隔器上下的压差必须 小于封隔器允许的最大压差； 水力压裂施工方法和施工工艺 控制压裂层位准确、可靠； 施工中两个封隔器之间拉力较大，对深 井和破裂压力高的地层，不宜采用； 两个封隔器之间的所有井下工具、短节 的本体和螺纹抗拉强度必须大于施工时 的最大拉力； 喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施 工时封隔器上形成沉砂； 起管柱前，应先反循环将下封隔器上部 沉砂冲净，起管柱时，应先上下活动， 不得猛提。 5、水力压裂造缝机理 在水力压裂中，了解裂缝的形成条件、裂缝形 态、方向对有效地发挥压 裂在增产、增注中的作用 十分重要。 在地层中造缝，形成裂缝的条件与地应力及其 分布、岩石力学性质、压裂液性质、注入方式等都 有密切关系。 5、水力压裂造缝机理 （1）应力概念 就地应力是指存在于地壳内部的应力，是由 于重力、地壳内部的垂直和水平运动及其他因 素综合作用引起介质内部单位面积上的作用力 ，对控制水力裂缝起着很重要的作用。 x（x） y（y） z（z） 水力压裂造缝机理 （2）产生的裂缝是垂直于储层段最小主应力的方 向，并且沿着该方向延伸。 x y z （a）垂直裂缝zH（x或y）； （b）水平裂缝zH（x和y） y x z 在现场实际 中，很少有绝对的水平或垂直裂缝 产生。由于三向主应力的相对大小，在大多数情况 下，会产生不同程度的偏离水平或垂直方向的高角 度裂缝。 水力压裂造缝机理 应力剖面决定缝高延伸，特别是产、隔层间的应 力差值； 一般缝宽为 支撑剂粒径的4-10倍； 缝长与液量、砂量、砂比、排量有关，相对而言 人为设计 的空间较大，为控制合理的缝高设计排 量一般不超过3.5方/min； 岩性对裂缝尺寸影响较大。 6、现场 施工作业指导书 提 纲 6.1.目 的 6.2.范 围 6.3.总 则 6.4.作业程序 6.1、目的 规定了水力压裂作业过程中的 作业规程和技术要求。 6.2、范围围 适用于水力加砂压裂施工作业。 6.3、总则总则 综合分析压裂层位地层特性。 保证压裂施工的安全和环保。 取全、取准各项压裂施工资料。 6.4、作业业程序 6.4.1、施工准备 6.4.2、施工过程 6.4.3、施工记录 6.4.4、施工验收 6.4.1、施工准备备 （1）井下施工队伍负责人领取施工设计，认真阅读 、分析设计，根据设计内容要求并结合队伍作业实 际情况及时编制施工组织方案，并向全体施工人员 进行技术交底。 （2）技术人员在配液前检查水质是否达到设计要求 ，如水质达不到要求，应及时协调 、解决，水质合 格后方可进行配液。 （3）配液人员根据设计要求配制压裂液 6.4.1、施工准备备 （4）现场安全监督巡查员负责组织进 行路线踏勘， 掌 握道路及井场准备情况，及时整改应急预案。 （5）技术人员带齐 施工设计、各种检查表格、实验仪 器。 （6）安全巡查员按照施工井的特点准备相应的应急预 案所需的防护用品，包括工衣、工鞋、手套、口罩、眼 镜、衣服、空气呼吸器，含硫油气井需准备专门 的硫 化氢检测仪 、警报器以及其他相关的防护用品。 6.4.1、施工准备备 （7）施工人员、材料、设备按计划安排进入井场，按 井场实际 情况布置施工车辆。 （8）安全巡查员督促施工方设置安全环保标识，标 明逃生路线。含硫油气井还需要确定硫化氢的浓度， 设置 风向标，和高压区警戒标。 6.4.2、水力压压裂施工过过程 循环、试压 低替 前置液 携砂液 顶替 残液处理 1、循环环、试压试压 循环：压裂车排量由小到大，逐台循环，为了鉴定 各种设备性能，检查管线是否畅通，各台泵的进出 水情况； 试压：检查井口总闸门 以上设备承压情况，试验压 力为1.2-1.5倍预测泵压 ，35min不刺不漏、压力 不降为合格； 2、低替 2、低替井口闸门倒好后，施工指挥通知混砂车操作 员开始供原胶液，并开始低替。 仪表车操作员严格按设计进 行低替，严密监控泵压 、排量等施工参数。 3、前置液 3、低替结束后，施工指挥通知混砂车操作员准备加 入交联液。 施工指挥通知混砂车操作员开始供原胶液。 施工指挥通知仪表车操作员按设计开始注前置液。 仪表车操作员在压力允许的情况下快速提高泵注排 量和交联排量；在施工排量达到设计排量并稳定后 ，施工指挥通知技术员监测 小样。 技术员根据小样结果通知混砂车操作员调整交联液 排量直到交联性能良好。 在注前置液过程中，根据施工设计的要求，调整施 工参数。 4、携砂液 4、注完前置液后，施工指挥按设计加砂程序通知混 砂车操作员加砂。 在加砂过程中应严密监控施工参数的变化情况，若 井底压力上升速度较快，应降低砂比施工；若压力 仍然上升较快，应立即停止加砂，并向我方指挥请 示是否开始顶替或洗井冲砂。 在加砂过程中若出现压力过高超过限压或砂堵应立 即停止加砂，按现场应 急措施进行处理。 加砂结束后，施工指挥通知混砂车操作员开始供顶 替液并停止供交联液。 5、顶顶替 5、在顶替过程中，若出现压力超压，则停