压裂基础知识VIP

采油工艺培训班油井水力压裂基础,中石化胜利采油院2009年5月,油井压裂的目的：在地层和井筒之间形成高导流能力的通道，使油气流更容易通过，从而达到增产的效果。,表皮系数,描述井筒周围地层伤害程度的参数,地层伤害及表皮系数地层伤害通常由钻井过程造成，但之后的各种作业也都可能造成地层伤害,表皮系数,渗透率,高,低,伤害带,井筒,它会在井筒周围造成附加压降,表皮系数,渗透率降低,P,DPskin,表皮系数,表皮系数,P1hr-Pwf,m,k,fmcTrw2,-log10,+3.23,S=1.151,API表皮系数计算公式:-,根据测试数据计算,表皮系数,S=0理想井S0真实(被伤害的)井S1FractureMoreConductiveFCD20“InfiniteConductivity”,DimensionlessFractureConductivity,FCD=,FC,xfk,wkp,xfk,AdvancedConcepts,wherexf=fracturehalflengthk=formationpermeability,AdvancedConcepts,DimensionlessFractureConductivity,InordertoIncreaseProduction,FCDmustbeGreaterthanOne,ThisdoesnotAccountfortheEffectsofBypassingSkinDamage,InHighPermeabilityFormations,theFractureMustbeDesignedforMinimumLengthandMaximumWidth,流体滤失,当压裂液泵注进裂缝时，其中一部分会通过裂缝面滤失进地层,裂缝体积等于泵入流体总体积减去滤失流体体积,流体滤失,与压力无关,VL=pCeffAt,与压力相关,流体滤失,与压力相关,流体滤失,与压力相关,CI2,1,+,CIII2,1,1+4CII2,1+,2CII,Ceff=,可用压裂模拟软件计算,三种主要的压裂酸化类型：,1.基岩酸化2.加砂压裂3.酸压,基岩酸化是将酸液注入岩石孔隙中，使其与各种矿物反应，扩展孔隙，增加地层渗透率。,基岩酸化,基岩酸化,在井筒周围形成一个孔隙扩展的区域,酸液进入孔隙中，与地层中各种矿物反应,可以用现有完井管柱挤酸，也可以用连续油管注酸，.,基岩酸化:,挤酸：,酸液由现有完井管柱注入井内，经过炮眼进入地层,连续油管：,酸液经过直径较小的连续油管注入。连续油管可上下移动,在地层内造成裂缝，并用支撑剂支撑，使其保持张开，为油流提供从地层到井筒的高导流能力通道,水力压裂：,图816垂缝扩展及其有关的压力、应力和岩石性质,压裂：,流体在大排量、高压下被泵注入地层,井筒两翼均形成裂缝,裂缝形成后，泵入支撑剂,缝高,缝长,缝宽,裂缝基本参数,加砂压裂：,裂缝形成后，用支撑剂使其保持张开状态，成为导流通道,酸压,前置液造缝，酸溶解缝壁周围地层。裂缝闭合后，留下高渗油流通道,加砂压裂和酸压通常采用挤入方式，但有时也用其他方式,压裂：,一次成功的增产措施应该,1.减小表皮系数2.降低生产压差3.增加有效井筒半径,压裂液,压裂液种类,水基压裂液体系,线性胶（基液）-将各种聚合物水化后，获得一定粘度的胶体,交联冻胶-将线性胶交联，以获得可在较高温度下应用的高粘度胶体,水基压裂液体系,线性胶,Guar-瓜胶,HPG-羟丙基瓜胶,CMHPG-羧甲基羟丙基瓜胶,水基压裂液体系,线性胶,纤维素-羟乙基纤维素(HEC),黄原胶-,-羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC),水基压裂液体系,线性胶,GuarHPGCMHPGHECCMHECXanthan,残渣含量,水基压裂液,pH值调节剂,所有稠化剂的水化过程都只在一定的pH值范围内进行，超出此范围则水化很缓慢,pH值调节剂用于调节水的pH值(一般为6.58.0），以满足胶体的需要pH值调节一般在稠化剂在水中分散均匀后进行，以避免产生“鱼眼”,水基压裂液,pH值调节剂,高pH-BF-7,-7L,BF-9,BF-1BF-3,烧碱,低pH-醋酸(BF-10L),BF-2,水基压裂液,聚合物浓度,聚合物浓度取决于胶体的用途:1.5%降低摩阻至8.0%压裂液，防砂液,水基压裂液,交联冻胶,在线性胶中加入交联剂，使其分子间产生化学链接，从而粘度大大提高,水基压裂液,交联冻胶,线性胶,水基压裂液,pH值调节剂,大多数交联剂都只在一定pH值范围内起作用，所以需要用pH值调节剂,通常胶体需要调节两次pH值，分别在稠化剂水化和交联时进行,水基压裂液,破胶剂,氧化剂：可用于任一种聚合物,-过硫酸铵,-过硫酸铵胶囊,-其他,水基压裂液,破胶剂,酶类：用于特定的聚合物,-比氧化剂更“清洁”,-应用温度和pH值范围有限,油基压裂液体系,基液-柴油、煤油、原油或其他“压裂用油”,总需要试验，特别是原油,油基压裂液体系,-所有组分都可现场添加,-使用方便,-缺点费用和HSE问题,油基压裂液体系,聚合物乳化液,-两份油（一般为柴油）加一份水基胶体,-水基胶体用标准稠化剂和破胶剂配制,-乳化剂加在水相中,油基压裂液体系,聚合物乳化液,-油、水相在现场施工时混配,-乳化液与地层接触后破乳,-需要进一步进行应用研究,支撑剂,支撑剂,1.支撑剂基本要求,能承受闭合应力的作用不能破碎不能产生粉末,支撑剂,2.颗粒尺寸分布,支撑剂,3.总体颗粒尺寸,颗粒大渗透率高,支撑剂,4.球度和圆度,圆球度高则渗透率大,支撑剂,渗透率,5.压裂液残渣,压裂液破胶后有残渣残渣会堵塞支撑剂孔道渗透率恢复一般为30%to95%压裂液质量破胶剂效率,支撑剂,6.闭合应力,闭合应力越大，渗透率越低，通常是支撑剂产生的粉末造成的,闭合应力越大，需要的材料强度越高,支撑剂,7.非达西流,在高流速下发现附加压降,圆球度越低、颗粒尺寸分布越不均匀则附加压降越大,支撑剂,8.多相流,相对渗透率影响,与非达西流一样，降低有效渗透率,支撑剂,支撑剂的选择,根据井况对渗透率的要求进行支撑剂的优选,用厂方提供的一定闭合应力下的渗透率值,记住闭合应力可能增加,考虑非达西流和多相流情况,支撑剂,支撑剂的选择,一般人造支撑剂的渗透率是天然压裂砂的2-3倍，即使在低闭合应力下也如此.,支撑剂,支撑剂的选择,典型的粒径范围:8/12,12/20,16/30,20/40,40/60等,数字代表筛眼孔径,20/40目的颗粒可通过20目的筛子，但会被40目的筛子挡住,压裂设计及施工流程,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,AnalyzeSRTData,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,PressureMatchSimulatorOutputtoMinifracData,ExampleTreatments,FracJobFlowChart,PrematureScreenout?,TypicalFracJobs,TightGasFracturing,StageFluidRateCleanVolPro