水力压裂技术PPT课件

1,水力压裂技术林景禹/增产部经理,www.petro-,.,第2页,绪论第一节、水力压裂基本原理第二节、水力压裂施工设备第三节、压裂液及其质量检测第四节、支撑剂及其质量检测第五节、水力压裂工艺技术,.,第3页,1油气井增产方法,1.1油气井低产的主要原因近井地带受伤害，导致渗透率严重下降油气层渗透性差地层压力低，油气层剩余能量不足地层原油粘度高,绪论,.,第4页,1.2油气井增产途径提高或恢复地层渗透率保持压力增加地层能量降低井底回压降低原油粘度,绪论,.,第5页,1.3油气井增产方法水力压裂HydraulicFracturing酸化Acidizing爆炸Explosion高能气体压裂水力冲击波压裂振动压裂,绪论,.,第6页,1.4油气层增产工艺砂岩储层水力压裂、基质酸化碳酸盐岩储层酸压、基质酸化、水力压裂特低渗坚硬储层高能气体压裂、高能气体压裂+水力压裂,绪论,.,第7页,www.petro-,第7页,第一节、水力压裂基本原理一、水力压裂工作原理二、水力压裂增产机理三、水力压裂造缝机理四、水力压裂施工方法,.,第8页,基本概念利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，而在井底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续将带有支撑剂的携砂液注入压裂液，裂缝继续延伸并在裂缝中充填支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够长、有一定导流能力的填砂裂缝。,一、水力压裂工作原理,.,第9页,www.petro-,第9页,一、水力压裂工作原理,近井解堵、储层改造、地层防砂、区块开发、岩屑回注,.,第10页,www.petro-,第10页,二、水力压裂增产机理,.,第11页,www.petro-,第11页,二、水力压裂增产机理,.,第12页,www.petro-,第12页,三、水力压裂造缝机理,.,第13页,www.petro-,第13页,三、水力压裂造缝机理,.,第14页,www.petro-,第14页,预测判断水力裂缝形态的方法1、地应力测试法2、深度经验法3、破裂压力梯度经验法,三、水力压裂造缝机理,.,第15页,www.petro-,第15页,裂缝的破裂,三、水力压裂造缝机理,.,第16页,www.petro-,第16页,三、水力压裂造缝机理,.,第17页,www.petro-,第17页,天然裂缝对水力裂缝的延伸有很大影响,白色：水力裂缝红色：流体充实的裂缝黑色：天然裂缝,三、水力压裂造缝机理,.,第18页,www.petro-,第18页,三、水力压裂造缝机理,.,第19页,www.petro-,第19页,如何判断水力压裂裂缝的方位1、井下微地震2、测斜仪,三、水力压裂造缝机理,.,第20页,www.petro-,第20页,井下微地震裂缝测试与诊断检测技术,三、水力压裂造缝机理,.,第21页,www.petro-,第21页,测斜仪裂缝测试与诊断技术,三、水力压裂造缝机理,.,第22页,www.petro-,第22页,水力压裂裂缝尺寸的识别,应力差值影响裂缝高度，尤其是产层和隔层间的应力差是影响裂缝高度的决定因素；一般缝宽是支撑剂粒径的4-10倍；缝长与液量、砂量、砂比、施工排量等有关，相对而言，人为设计的空间较大；岩性对裂缝尺寸的影响较大。,三、水力压裂造缝机理,.,第23页,www.petro-,第23页,裂缝高度的识别（井温、示踪剂）,三、水力压裂造缝机理,.,第24页,www.petro-,第24页,四、水力压裂的施工方法,注入方式：油管注入油套环空注入油套注入套管注入,.,第25页,www.petro-,第25页,水力压裂施工工艺方法常规压裂分层压裂投球法压裂限流法压裂,四、水力压裂的施工方法,.,第26页,www.petro-,第26页,分层压裂工艺,四、水力压裂的施工方法,.,第27页,www.petro-,第27页,投球法水力压裂,四、水力压裂的施工方法,.,第28页,www.petro-,第28页,限流法分层压裂,限流法压裂是通过控制各层的孔眼数量和直径，并尽可能的提高注入排量，利用最先被压开层孔眼产生的摩阻，提高井底压力，使其他层相继被压开，从而达到一次分压几个层的目的。,四、水力压裂的施工方法,.,第29页,www.petro-,第29页,第二节、水力压裂施工设备一、水力压裂作业地面流程二、水力压裂施工设备,.,第30页,www.petro-,第30页,一、地面作业流程,.,第31页,www.petro-,第31页,二、压裂设备,.,第32页,www.petro-,第32页,压裂车,二、压裂设备,.,第33页,www.petro-,第33页,混砂车,二、压裂设备,.,第34页,www.petro-,第34页,二、压裂设备,.,第35页,www.petro-,第35页,仪表车,二、压裂设备,.,第36页,www.petro-,第36页,二、压裂设备,.,第37页,www.petro-,第37页,压裂车组监测与控制流程,二、压裂设备,.,第38页,www.petro-,第38页,管汇车,二、压裂设备,.,第39页,www.petro-,第39页,二、压裂设备,.,第40页,www.petro-,第40页,第三节、压裂液及其质量检测一、压裂液概述二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第41页,www.petro-,第41页,一、压裂液概述,1、按材料和液体的性状分水基压裂液油基压裂液乳化压裂液泡沫压裂液酸基压裂液醇基压裂液2、按耐温性能分低温压裂液（20-60）中温压裂液（60-120）高温压裂液（120-180）,.,第42页,www.petro-,第42页,一、压裂液概述,.,第43页,www.petro-,第43页,二、水基压裂液的组成和性能检测,水基压裂液的组成1、稠化剂2、交联剂3、PH调节剂4、破胶剂5、杀菌剂6、粘土稳定剂7、表面活性剂8、降滤剂9、破乳剂10、降阻剂11、温度稳定剂,.,第44页,www.petro-,第44页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第45页,www.petro-,第45页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第46页,www.petro-,第46页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第47页,www.petro-,第47页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第48页,www.petro-,第48页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第49页,www.petro-,第49页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第50页,www.petro-,第50页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第51页,www.petro-,第51页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第52页,www.petro-,第52页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第53页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第54页,www.petro-,第54页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第55页,www.petro-,第55页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第56页,www.petro-,第56页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第57页,www.petro-,第57页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第58页,www.petro-,第58页,第四节、支撑剂及其质量检测一、支撑剂类型二、支撑剂物理性能及其评价方法三、支撑剂裂缝导流能力及其影响因素四、支撑剂的选择,.,第59页,www.petro-,第59页,一、支撑剂类型,.,第60页,www.petro-,第60页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第61页,www.petro-,第61页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第62页,www.petro-,第62页,二、水基压裂液的组成和性能检测,.,第63页,www.petro-,第63页,二、支撑剂的物理性能及评价,.,第64页,www.petro-,第64页,支撑剂物理性能评价内容,二、支撑剂的物理性能及评价,.,第65页,www.petro-,第65页,三、充填支撑剂导流能力及其影响因素,.,第66页,www.petro-,第66页,三、充填支撑剂导流能力及其影响因素,.,第67页,www.petro-,第67页,四、支撑剂的选择,.,第68页,www.petro-,第68页,四、支撑剂的选择,.,第69页,www.petro-,第69页,四、支撑剂的选择,.,第70页,www.petro-,第70页,四、支撑剂的选择,.,第71页,www.petro-,第71页,第五节、水力压裂工艺技术一、高温高压深井压裂技术二、多层分段压裂技术直井多层压裂技术水平井分段压裂技术三、非常规气藏压裂技术,.,第72页,第六节、压裂方案设计概述,一、压前地层评估二、压裂材料优化选择三、优化压裂设计四、压裂诊断及压后评估,.,第73页,一、压前地层评估,地层潜力评价（物质基础）、地层能量分析、工艺措施原则及思路综合地质研究（包括沉积环境、沉积相、构造、岩性、物性以及地层流体性质等）、测井分析、岩石力学试验、不稳定试井，并使用油藏模拟进行综合性的历史拟合分析。在整体压裂时，应充分研究油藏的非均质性与各向异性，对上述研究的结果列出特性参数的数组，达到能覆盖油藏整体特性。,.,第74页,压裂液类型及优化选择,压裂液的类型：水基压裂液、油基压裂液、乳状及泡沫压裂液等。水基冻胶压裂液，它具有粘度高、摩阻低及悬砂能力好等优点，已成为矿场主要使用的压裂液，总用量超过2/3。,二、压裂材料优化选择,.,第75页,压裂液优化：基本准则是平衡压裂液的流变性、滤失性与压裂液伤害等诸因素的关系，达到能按设计安全施工和最大限度地减少对支撑裂缝与初集层的伤害，使压后获得最大净现值。,压裂液优化考虑的因素,储集层温度。适于2767低温地层压裂液的难点在于如何快速彻底地破胶水化以便返排，超过125的高温地层压裂液应重点考察其粘温稳定性，介于二者之间的中温压裂液则需要解决维持粘度与快速彻底破胶的矛盾。,二、压裂材料优化选择,.,第76页,储集层压力。对低压油气藏应采用密度相对低的如泡沫、油基和乳化压裂液，并配以强制闭合快速返排措施减少伤害。,敏感性分析。包括水、碱、酸、盐和速度敏感性分析，其实验结果将为压裂液选择提供依据。,地下原油特性。原油性能差异往往会很明显地影响压裂液的助排和破乳性能，因此最好使用本区块的原油进行助排和破乳实验，必要时可以使用互溶剂。,地层水类型及矿化度。进入地层的处理液含盐量等于或大于粘土周围共生水的矿化度有利于粘土稳定。压裂液必须与地层水配伍且不产生二次沉定。,二、压裂材料优化选择,.,第77页,压裂过程的温度场计算对压裂液的优化设计非常重要，由于压裂液的冷却，压裂液实际遇到的温度低于油藏温度。在标准做法中，往往以油藏温度的8090来评价压裂液。实际上，压裂液进入裂缝并在裂缝中流动时，会在地层中被加热，温度逐渐上升。最先进入地层的前置液遇到的总是地层静态温度，随后的液体则因作用时间短，来不及热交换而温度逐渐降低。这样同一口井，在压裂施工不同阶段，压裂液的性能有所不同，这就是压裂液优化设计的根据。,二、压裂材料优化选择,.,第78页,图2-2-1130地层温度下施工过程中压裂液遇到的温度（以B252为例）,二、压裂材料优化选择,.,第79页,支撑剂类型：脆性支撑剂，如石英砂、玻璃球等，特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎；韧性支撑剂，如核桃壳、铝球等，特点是变形大，承压面积随之加大，在高闭合压力下不易破碎。目前矿场上常用的是人造支撑剂（陶粒）。,二、压裂材料优化选择,.,第80页,支撑剂优选：水力压裂使用支撑剂的目的是支撑水力裂缝，在储集层中形成远远高于油层渗透率的支撑裂缝带。根据油藏的特点，应正确选择与油藏相匹配的支撑剂类型与颗粒。选择支撑剂应主要考虑它在地层条件下裂缝闭合后所受到的挤压力。支撑剂的特性必须与它所受的力相适应，以便裂缝闭合在支撑剂上后能达到油藏所需的导流能力。,二、压裂材料优化选择,.,第81页,三、优化压裂设计,FracProPT/StimPlan/Gohfer压裂优化设计的输入参数裂缝长、宽、高及导流能力的优化压裂施工工艺参数的选择压裂施工水马力的选择,.,第82页,压裂优化设计的输入参数,.,第83页,裂缝长、宽、高及导流能力的优化,无量纲导流能力定义为：Cfd=KfWf/KLf它本质上反映了地层特性与裂缝特性之间的关系，无量纲导流能力高说明裂缝导流能力远远大于地层的供液能力，造成施工中不必要的经济损失；无量纲导流能力低说明裂缝导流能力较低，将导致产量达不到要求。,对不同的缝长，利用油藏模拟和裂缝模拟以及经济评价模型求取最优的净现值，以此来确定最优的缝长。,支撑缝宽的优化与导流能力有关，支撑缝宽主要取决于加砂浓度和支撑剂密度。按目前国内施工作业中的加砂浓度，平均支撑缝宽一般在24mm之间。,缝高的确定是压裂优化设计中很关键的部分，在比较复杂的地层条件下，如果知道应力剖面，则可以利用拟三维或全三维模型来计算缝高，这时缝高沿缝长是变化的。缝高的控制基本上取决于储集层与上下界层的应力差值。,.,第84页,压裂施工工艺参数的选择,1注入方式的选择。通常注入方式有油管注入、环空注入、油套混注和套管注入等。2施工排量的选择。一般在井口限压容许的条件下，应尽可能提高排量，但由于增加排量裂缝垂向延伸也将增加，故此施工排量的选择应使用裂缝模拟。确保提高排量时裂缝垂向延伸是有限的。3砂液比的选择。应根据油藏的特性及产出能力，取得优化的裂缝长度和导流能力，对低渗油气藏需造长缝，但不需要太高导流能力，因而平均砂液比在30左右即可。对中、高渗油、气藏则需短、宽高导流裂缝，因此平均砂液比要达到50以上。4加砂程序的确定。一般采用线性加砂程序，以形成更好的裂缝支撑剖面，获得最佳的导流能力。,.,第85页,www.petro-,第85页,三、优化压裂设计,.