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通过水力压裂提高产量水力压裂的原因 在自然状态下，多数石油和天然气井不是自己的最佳生产水平，但水力压裂可以使其在各种挑战下高效的生产。从油藏的径向流进入井筒，不是一个高效的流态，当流体流向井口时他将相继通过越来越小的区域。这将导致流体的“干扰”减少流量。如果有一口井将径向流的变化为近线性流，那么在流态变化将提高油井产能。一个适当的设计和执行的水力压裂可以将流态变为近乎线性流（如图1）靠近井筒大多数地层的渗透率是进过钻探，固井，完井作业以后降低的。从理论上可以证明，这种渗透率减少导致产量大幅度减少（图2）。水力压裂可以扩大井筒与受损区域的接触从而减轻其对生产的负面影响。水力压裂延伸井筒的接触范围，使井筒更好的接触地层。因此通过水力压裂使油藏各处属性平均，而不是井口处小得多。净效应是减少风险钻或非生产性区。 当地层潜在沙生成时，在较高的井底流动压力下通过水里压裂提高采收率在财政上是可行的。这远距离地层和近井口地层压力差减小，使地层有出沙的趋势。大多数井的产率终下降到生产是不经济的水平。水力压裂提高最终采收率相对应的延长了有经济效益的生产时间。基于以上和其他原因，水力压裂是一种在石油和天然气藏最常见的成熟的操作。从理论上讲，所有的井都可以从水力压裂中受益。然而，这种做法是在采油中期和低渗透地层更为常见。事实上，在许多低渗透油藏，井生产前破裂，更加需要这种技术资源。水力压裂为什么和怎么样帮助生产 断口可以改变流态使得远处的流体进入油藏从而提高产量。参照图1，如果储层流体流入断裂，断口内压力将会接近井筒压力。这意味着，水力压裂本身应该提供很少流动阻力。换句话说，它应该有很高的渗透率。在油藏工程，这是衡量“无因次的渗透性，”这被定义为：Cd=Kf*Wf/Ko*Xf。在这里 Cd是无因次裂缝导流能力Ko是地层渗透率Kf是裂缝渗透率Wf是支撑裂缝宽度Xf 是从井筒到断口的支撑裂缝长度一个合理的范围内的无因次电导率是1Cd10。例如，假设ko=1 md,Wf=0.25 in., X=500 ft,，CD=5它可以计算出所需裂缝的渗透率k=120达西。因此，要创建高渗透的率的裂缝需要一个成功的处理。这并不是说，低渗透裂缝将效果不佳，而是大幅的产量的增加需要一个高渗透的裂缝。由于地层渗透率的增加，裂缝渗透率需要实现显着的生产改进从而变得非常大。另一方面，在高渗透油藏，甚至在适度增加生产能的情况下得到相当可观的财政收益。例如在年产1000 BOPD的情况下增加了10，意味着100 BOPD增加，而一口井生产10 BOPD则要求一个更大的增加比例才能使生产成为财政上可行的。因此，金融和技术水力压裂成功需要分别根据不同的标准进行审查。目前，使用水力压裂更为普遍的是在低收入和超低渗透油藏。事实上，这些油藏大多正在考虑甚至是不会开发，不需要压裂。这一点尤其是在非常规储层，其中水平钻井和沿着井的方向创立多个水平裂缝已经成为资源技术开发局的可使用技术水力压裂力学 在高压力下流体注入导致水力裂缝延伸，裂纹萌生所需的压力取决于三个原位主应力值地层的力学性能，地层的拉伸强度。现场的主要压力是控制裂缝延伸所需的主要压力。断裂的方向是垂直于相同主应力方向。在注液过程中，裂缝内流体压力较高，至少比在地层破裂压力搞，这使裂缝打开。但是，在注液停止后，并且压力开始下降下降，裂缝则开始关闭。进过一系列处理后保持断口打开和渗透率恒定。一种支撑剂混合流体注入裂缝内保持裂缝生产过程中打开。（图3）显示了一个标志着各个阶段的处理的压裂图表。绝大多数压裂处理使用水为基液并添加各种化学品，给它特定的物理和化学属性。每个压裂作业开始于注射前置液。这通常包括了中低强度的酸和水的混合物。这是由“垫”，这是一个混合水和增粘剂或摩擦减速。这是随后由“泥浆”，这是支撑剂，压裂液的混合物。不同之间的储层流体混合物和支撑剂类型等具体的细节不同。一旦被泵压入所需数量的支撑剂，在最后一步，在井筒内的泥浆将进入裂缝中。压裂材料压裂材料包括两个主要部分组成：压裂液和支撑剂。最常见的压裂液是一种水和添加剂的混合物。常用的添加剂包括聚合物基viscosifiers（增加流体粘度携带支撑剂进入裂缝内），摩擦减速（移动内部流体压力，以减少摩擦井筒），断路器（“打破”流体和减少其处理后的粘度，因此它可以倒流），粘土稳定剂（消除肿胀粘土的地层中可能存在的损害），杀菌剂（以防止细菌液降解），缓冲区（调整液体pH），表面活性剂和破乳剂。在某些情况下，氮或二氧化碳与水混合形成泡沫。油基液体，如煤油，柴油或丙烷，偶尔也用于高水敏地层中。最常见的支撑剂是天然砂，可以满足非常具体的物理，机械和化学的要求。用于特殊的应用，如深部地层，这些措施包括大小（通常从100目网大如10/20不等），球形，机械压强度，并在酸合成支撑剂中的溶解度非常低。更常见的成分是陶瓷，铝矾土，核桃壳，甚至是塑料（后两者是轻量级的，主要用于非常低粘度流体）。图4显示了一些常见的工业支撑剂。如前所述，提高生产的方法之一是创建一个高渗透裂缝扩展深入到地层。为了实现这一目标，需要进行支撑剂沿裂缝波及得更远。由于大多数工业支撑剂比重是1.9和3.6（远高于水）之间，裂缝内携带支撑剂的主要机制是依靠流体粘度。普通压裂液的粘度范围从几十到几千厘泊。压裂设计工程计算总是先压裂处理。这些包括流体体积和粘度的计算，注射速率，支撑剂的重量，数量的不同阶段的工作prepad，垫，泥浆和位移，地表水和井底注入压力，在表面所需的液压马力，确定机械设备需要这些数据。裂缝通常是由三个尺寸确定:长度，宽度和高度（图5）。设计是完成一个给定长度的裂缝所需液量的测定。一个非常重要的组成部分裂缝液压裂缝长度本身有两个组件：创建和支撑。创建长度是到地层中的井筒和最远点之间的距离。撑起的长度是井筒和支撑剂在裂缝内前往最远点之间的距离。裂缝宽度是裂缝的两面之间的距离。它的价值是最大的井筒和锥度对裂缝的一角。裂缝高度是裂缝的顶部和底部之间的距离。这些参数和压裂设计之间的关系如下。（1）创建的裂缝长度会影响总注入量和裂缝宽度要求的裂缝长度较长，规模较大的液量需要创建这个长度。较长，也导致在更广阔的裂缝。（2）支撑裂缝长度影响泥浆的体积，重量支撑剂，产量增加。创建一个较长的支撑裂缝长度，需要注入更大金额/沙的重量。但是，这也导致了更高的产量增长。（3）裂缝宽度取决于地层的力学性能，流体粘度和断裂尺寸。高粘度流体创建一个更宽的裂缝。裂缝越长，靠近井筒处越宽。（4）裂缝高度是很大的未知数，通常被认为是恒定的，并地层厚度有关。 裂缝宽度和其他裂缝尺寸之间的的关系一直是压裂专家之间多年来争论的话题。这两个是帕金斯和克恩（1961）提出的关于高度与裂缝宽度基本概念，并且Khristianovic和Zheltov（1955），表达其长度和裂缝宽度之间的函数。根据基本方程的选择上，需要复杂的计算，以计算各种压裂注射液和地层特性的功能参数。这些通常是利用计算机完成模拟，这是可以用于商业目的的。未来：压裂水平井 近年来，我们已经目睹了水力压裂技术的重大进展，它已经成为在美国和加拿大石油生产中的油气藏的主要驱动力。在这些应用中，大量的水力压裂是创建一个开放的长度沿套管水平井以开发大量低渗透油藏。在裂缝中使用水平井套管类型技术的数木多达60至70。在裸眼钻井中这个数字是较小（但仍稳步增长）。大多数油气井用加注清水和摩擦减速机泵浦来处理。在致密的石油储层，流体通常具有较高的粘度，注射率较低。在垂直井使用在这两个应用程序