压裂工艺技术课件

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1、(一一)压裂的机理压裂的机理（二）压裂技术的发展（二）压裂技术的发展（三）压裂技术的应用（三）压裂技术的应用（一）（一）压裂的机理压裂的机理 油层压裂是利用地面高压泵组，将高粘度液体以大排量注入井中，在井底附近憋起高压。当压力超过地应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂的压裂液注入裂缝，使裂缝向前延伸，并在裂缝中填充支撑剂。这样，就在地层中形成足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。这个裂缝扩大了油气流动通道，改善了地层渗透性，能够起到增产增注的作用。（一）（一）压裂的机理压裂的机理利用地面高压泵，注入液体压开缝。填充适量支撑剂，改善地层渗透性。1947年在美国进行了首次水力压

2、裂增产作业（二）（二）压裂技术的发展压裂技术的发展六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域 八十年代以后，成为提高采油速度和原油采收率及油田开发效益的重要手段。石油储量的30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。已探明低渗透地质储量约40亿吨,这些储量只有通过压裂改造才能具备工业开采价值。全球压裂井次（万口）80125100大约40%完钻井数实施了压裂美国通过压裂增加130亿吨石油储量。北美我国（三）（三）压裂的应用压裂的应用 1966年开始进行压裂现场试验,1973年进入工业化推广应用,至目前已形成了以滑套式分层压裂技术为基础的十多种单项压裂技术,每年

3、压裂油、水井达2000口以上,每年压裂增油超过200104。（一）压裂施工过程（二）压裂设备（三）压裂工具与管柱（一）压裂施工过程1、压裂准备 准备好相关的数据资料 压裂井的资料破裂压力试验数据压裂设计指导书摆放施工设备现场施工设备必须按标准摆放，以利于协调指挥和管理。仪表车压裂液储罐支撑剂搅 拌添加剂泵车组井常规压裂设备摆放简图 1、压裂准备（一）压裂施工过程 组配压裂管柱 按照压裂设计选择压裂施工管材和下井工具，计算卡点深度，组配好压裂管柱。（一）压裂施工过程1、压裂准备（5）准备好压裂材料 主要是指压裂液和支撑剂。(4)连接地面压裂流程 地面管线要使用N80以上钢级的油管和短节，禁止使用

4、软管线，并要求保证不刺不漏。（一）压裂施工过程1、压裂准备2、压裂施工工序 循环 逐台启动压裂车，用清水做循环液，循环地面压裂流程管线。目的是检查车组设备性能，保证管线畅通。循环路线从储液罐出来，入混砂池，经泵送进压裂车，再经压裂泵的作用从高压管汇进入回收罐。（一）压裂施工过程 试压 缓慢平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面压裂流程管线进行承受高压性能试验，试验压力为预测泵压的1.21.5倍，稳压5min，不刺不漏，压力不降为合格。（一）压裂施工过程 打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按压裂施工设计规定的试挤排量将压裂液试挤入油层，压力由低到高至稳定为止。目的是检查井

5、下管柱及井下工具情况，检查压裂层位的吸水能力。（3）试挤（一）压裂施工过程（4）压裂 逐台启动压裂车，以高压和大排量向井内持续挤入前置液，使压裂层位形成裂缝并向前延伸。（一）压裂施工过程（5）加砂 油层裂缝已经形成，泵压及排量稳定后即可加砂。按照压裂施工要求分段控制好混砂比，混砂比要逐渐增大，且加砂要均匀，不能中途停泵。（一）压裂施工过程 替挤替挤 完成加砂后，打开混砂车的替挤旁通流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中去。替挤液量要严格按设计执行，严禁超量替挤。（一）压裂施工过程 关井扩散压力关井扩散压力 压裂施工完成后，应关闭井口所有进出口阀门，等待压裂液的破胶、滤失及裂缝的闭合，

6、防止支撑剂随高粘液体反出裂缝。扩散压力时间不少于压裂液破胶时间。（一）压裂施工过程（8 8）活动管柱）活动管柱 活动管柱时，负荷不超过井内管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5m/min以内，最终活动行程不小于5m。要达到管柱提放自如，拉力表显示的管柱悬重完全正常。（一）压裂施工过程压裂施工工艺流程压裂施工工艺流程 循环循环试挤试挤压裂压裂加砂加砂替挤替挤扩散压力扩散压力施工结束施工结束（一）压裂施工过程压裂施工时液体的流动过程压裂施工时液体的流动过程压裂液储罐地面管线井口管汇加压泵混砂装置支撑剂储罐射孔炮眼油套环空喷砂器井下管线地层（一）压裂施工过程(二二)压裂设备压裂设备压裂设备地面设备

7、压裂车组压裂管柱压裂井口压裂管汇投球器压裂管汇压裂车：动力设备仪表车：记录、控制、指挥混砂车：混合液罐车运砂车泵车的作用泵车的作用 一是一是泵送液体泵送液体二是二是使液体升压使液体升压 目前使用的2000型压裂车最高施工压力105MPa,最大单车排量2.33m3/min。在1900r/min转速、45.9 MPa条件下，单车排量可达1.87m3/min。完成一般油层压裂需要3台泵车。(二二)压裂设备压裂设备混砂车的作用混砂车的作用 一是一是把支撑剂与压裂液充分混合把支撑剂与压裂液充分混合,二是二是为泵车提供充足的液体。为泵车提供充足的液体。最大排量最大排量15.9 15.9 m m3 3/mi

8、n,/min,最大输最大输送砂量送砂量8165 Kg 8165 Kg/min,8/min,8个泵车个泵车接口。接口。(二二)压裂设备压裂设备仪表车的作用仪表车的作用 一是一是控制泵车和混砂车的运行参数控制泵车和混砂车的运行参数二是二是适时记录及监测分析施工参数适时记录及监测分析施工参数(二二)压裂设备压裂设备车 型车 型备 注备 注排量排量压力压力冲次冲次排量排量冲次冲次排量排量m/minm/minMPaMPan/minn/minm/minm/minn/minn/minm/minm/min1 10.50.599.499.477.577.50.4730.47373.273.20.4470.447

9、2 20.6960.6968484107.9107.90.6590.659101.9101.90.6220.6223 30.8390.83969.769.7130.2130.20.7950.7951231230.7510.7514 41.0251.0255757150.1150.10.9720.972150.2150.20.9170.9175 51.1681.1685050181.3181.31.1071.107171.2171.21.0461.0466 61.4281.4284141221.5221.51.3531.353209.2209.21.2781.2787 71.8271.82732

10、32283.3283.31.731.73267.6267.61.6351.6358 8兰州兰州混砂车混砂车1台1台仪表车仪表车1台1台3.6553.655137.4137.4综合性能参数综合性能参数西方压裂西方压裂车5 台车5 台传动箱传动箱1900r/min1900r/min1800r/min1800r/min1700r/min1700r/min传动比传动比冲次冲次n/minn/min最大排量9.5 m 3/min 混 合 罐 容 积 1.5 m 3/m i n最大排量9.5 m 3/min 混 合 罐 容 积 1.5 m 3/m i n233.8233.8299.1299.11.7811.

11、781167.9167.91.5631.563191.3191.3吸、排液管汇8 个阀门吸、排液管汇8 个阀门吸入泵吸入泵压力2 8 4 KPa 排 量 9.3 2 m 3/min压力2 8 4 KPa 排 量 9.3 2 m 3/min砂泵砂泵压力1 9 6 490 K Pa 排 量 7 m 3/m i n压力1 9 6 490 K Pa 排 量 7 m 3/m i n液体添加泵液体添加泵泵1 排 量2 1 8 L/min 泵 2 排量8 7 L/m i n泵1 排 量2 1 8 L/min 泵 2 排量8 7 L/m i n操作模式操作模式手控手控整机参数整机参数大泵控制大泵控制电源、发动

12、机、档位、泵速、紧急制动、报警电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警计算机计算机TS8 0、P D U监 测 系统、数显器TS8 0、P D U监 测 系统、数显器打印机打印机4笔绘图器4笔绘图器其它其它HDE现场参数校正仪、S M A 压差式砂密 度 计HDE现场参数校正仪、S M A 压差式砂密 度 计档档位位1、大泵水功率1 3 0 0 马；1、大泵水功率1 3 0 0 马；2、柱塞直径1 1 4.3 mm；2、柱塞直径1 1 4.3 mm；3、冲程2 0 3.2mm.3、冲程2 0 3.2mm.1.2791.2791.0001.0000.7180.718416.6416.681.88

13、1.82.6252.625113.9113.92.1762.176201201队在用压裂设备综合性能参数表队在用压裂设备综合性能参数表 301301队在用压裂设备综合性能参数表队在用压裂设备综合性能参数表 车车型型备 注备 注1 13.6553.6550.50.599.499.477.577.50.4730.47373.273.20.4470.4472 22.6252.6250.6960.6968484107.9107.90.6590.659101.9101.90.6220.6223 32.1762.1760.8390.83969.769.7130.2130.20.7950.795123123

14、0.7510.7514 41.7811.7811.0251.0255757150.1150.10.9720.972150.2150.20.9170.9175 51.5631.5631.1681.1685050181.3181.31.1071.107171.2171.21.0461.0466 61.2791.2791.4281.4284141221.5221.51.3531.353209.2209.21.2781.2787 71 11.8271.8273232283.3283.31.731.73267.6267.61.6351.6358 80.7180.718排量排量m/minm/min西西方方

15、混混砂砂车车2台台仪仪表表车车1台台吸、排液管汇吸、排液管汇8个阀门，个阀门，有替挤旁通。有替挤旁通。1、大泵水功率1 3 0 0 马1、大泵水功率1 3 0 0 马力；力；2、柱塞直径1 1 4.3 mm；2、柱塞直径1 1 4.3 mm；3、冲程2 0 3.2mm。3、冲程2 0 3.2mm。冲次冲次n/minn/min排量排量m/minm/min冲次冲次n/minn/min档档位位冲次冲次n/minn/min排量排量m/minm/min压力压力MPaMPa计算机计算机TS8 0、P D U监 测 系统、数显器TS8 0、P D U监 测 系统、数显器打印机打印机4笔绘图器4笔绘图器其它其

16、它HDE现场参数校正仪、S M A 压差式砂密 度 计HDE现场参数校正仪、S M A 压差式砂密 度 计干粉添加干粉添加泵泵泵1 排 量=0 32kg/min，泵 2排量=0 9 0 k g/min泵1 排 量=0 32kg/min，泵 2排量=0 9 0 k g/min大泵控制大泵控制电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警电源、发动机、档位、泵速、紧急制动、报警砂泵砂泵压力0.4 6MPa 排 量 1 5.9 m压力0.4 6MPa 排 量 1 5.9 m3 3/min/min液体添加液体添加泵泵泵1 排 量0 1 9 1 L/min，泵 2 排量7 6 L/m i n，交 联 泵 排

17、量=05 0 0泵1 排 量0 1 9 1 L/min，泵 2 排量7 6 L/m i n，交 联 泵 排 量=05 0 0L/minL/min整机参数整机参数最大排量1 5.9 m最大排量1 5.9 m3 3/min，最大输砂量=8 1 6 5 k g/min 混 合 罐 容 积 1.0/min，最大输砂量=8 1 6 5 k g/min 混 合 罐 容 积 1.0m m3 3/min/min吸入泵吸入泵压力0.2 1MPa 排 量 1 5.9 m压力0.2 1MPa 排 量 1 5.9 m3 3/min/min167.9167.9191.3191.3233.8233.8299.1299.1

18、416.6416.6综合性能参数综合性能参数西西方方压压裂裂车车5 5台台传动传动箱箱1900r/min1900r/min1800r/min1800r/min1700r/min1700r/min传动传动比比81.881.8113.9113.9137.4137.4 施工管柱由油管和下井工具（封隔器、喷砂器）组成，其作用：一是为传送施工压力提供通道；二是实现分层。（三）压裂工具与管柱 常用压裂管柱基本结构相同，主要采用62mmN-80级外加厚油管，液压坐封、解封封隔器，有套和无套喷砂器组成。再根据井况和工艺技术的需要配上工作筒或安全接头、水力锚、丝堵等。（三）压裂工具与管柱压裂管柱组配和使用技术要

19、求：压裂管柱采用N-80以上钢级的外加厚油管和短节组配。封隔器卡点应选择在套管光滑部位，避开套管接箍。压裂管柱喷砂器与封隔器直接连接，最下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m。管柱底端距井内砂面或人工井底距离不小于10m。（三）压裂工具与管柱 按照施工设计精确配出封隔器卡距、油 管下入深度，卡点深度与设计深度误差不超过0.2m。由K344-114封隔器组成的浅井分压多层管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提一次。该管柱承压能力为40 Mpa。压裂管柱是专用管柱，严禁用于替喷、冲砂、压井、打捞等作业施工。（三）压裂工具与管柱该管柱用于浅井不动管柱分压多层。滑套式分层压裂管柱滑套式分层压裂管柱（三）压

20、裂工具与管柱（一）现场材料质量检测（二）施工过程监督（三）压裂曲线监测与分析（四）压裂施工过程中的异常情况及处理 检查压裂液添加剂是否为压裂设计要求的品种和用量。监督是否根据压裂设计要求，按顺序定量准确投入相应的压裂液主剂及添加剂。测量溶胶粘度，对压裂液抽样检测评价，确保实配的压裂液性能与室内研究配方的一致性。根据压裂设计，检查支撑剂的种类和数根据压裂设计，检查支撑剂的种类和数量。量。采用标准筛对支撑剂过筛，应有采用标准筛对支撑剂过筛，应有90%90%以以上支撑剂达到要求粒径范围。上支撑剂达到要求粒径范围。支撑剂中不应含有过多的粉尘、包装袋支撑剂中不应含有过多的粉尘、包装袋绳头、碎屑及大粒径的

21、砾石。绳头、碎屑及大粒径的砾石。检验项目检验项目原始数据原始数据试验条件试验条件外外 观观颜色颜色有无黑点、黄点有无黑点、黄点有无结块有无结块 细细 度度过筛前重过筛前重 g过筛后重过筛后重 g过筛百分数过筛百分数%SSW0.125/0.09 含水率含水率烘干前重烘干前重 g烘干后重烘干后重 g含水率含水率%表观粘度表观粘度稠化剂浓度稠化剂浓度%扣除水分后浓度扣除水分后浓度%表观粘度表观粘度mPa.s 水不溶物水不溶物含量含量浓度浓度%基液重基液重g离心瓶离心瓶重重g瓶瓶+不溶不溶物物g不溶物不溶物重重g不溶物不溶物含量含量%pH值值 交联性能交联性能 产品名称：产品名称：支撑剂类型：支撑剂类

22、型：序号序号检测参数检测参数标准规定指标标准规定指标检测结果检测结果1粒径组成，粒径组成，%2球度球度 3圆度圆度 4表面光滑度表面光滑度 5单颗粒直径，单颗粒直径，mm 6单颗粒抗压强度，单颗粒抗压强度，MPa 7酸蚀后单颗粒抗压强度，酸蚀后单颗粒抗压强度，MPa 8浊度浊度(NTU)9视密度，视密度，g/cm 10体密度，体密度，g/cm3 11酸溶解度，酸溶解度，%12抗破碎能力抗破碎能力(MPa)，%13导流能力导流能力(MPa)，m2.cm 检验项目检验项目原始数据原始数据试验条件试验条件基液粘度基液粘度剪切时间剪切时间min 基液粘度基液粘度 mPa.s 交联时间交联时间交联比交联

23、比 交联时间交联时间 s Kv、n值值稠度系数稠度系数 kv mPa.sn 流动指数流动指数 n 无因无因次量次量 剪切稳定剪切稳定性性剪切时间剪切时间min 表观粘度表观粘度mPa.s 热稳定性热稳定性恒温时间恒温时间min 表观粘度表观粘度mPa.s 耐温性耐温性加温温度加温温度oC 表观粘度表观粘度mPa.s 滤失性滤失性滤失时间滤失时间min149162536 滤失量滤失量ml 初滤失量初滤失量m3/m2 静滤失系数静滤失系数m/min 破胶性能破胶性能破胶时间破胶时间 破胶液粘度破胶液粘度mPa.s 破胶液表面张力破胶液表面张力mN/m 与柴油界面张力与柴油界面张力mN/m 残渣含量

24、残渣含量压裂液冻胶重压裂液冻胶重g 离心瓶重离心瓶重 g 离心瓶残渣重离心瓶残渣重g 残渣含量残渣含量mg/l 施工要求施工要求 地面管线和井下管柱必须用地面管线和井下管柱必须用62mmN-8062mmN-80外加厚油管，外加厚油管，装好井口控制器，保证管线和井口密封，不刺不漏。装好井口控制器，保证管线和井口密封，不刺不漏。地面管线、井口装置等要承压地面管线、井口装置等要承压40MPa40MPa。1 1 严格执行压裂施工技术标准及操作规程，严格按设严格执行压裂施工技术标准及操作规程，严格按设计施工。计施工。2 2 封隔器下入后，套管必须灌满清水以保护封隔器。封隔器下入后，套管必须灌满清水以保护

25、封隔器。3 3 压裂后套管不许放喷，以防砂卡。压裂后套管不许放喷，以防砂卡。4 4 注意文明施工与安全生产：施工过程中，非工作注意文明施工与安全生产：施工过程中，非工作人员禁止进入施工现场。人员禁止进入施工现场。5 5 注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。6 6 砂柱高度要求在射孔底界以下砂柱高度要求在射孔底界以下15m15m，否则下冲砂，否则下冲砂管柱冲砂。管柱冲砂。7 7 需刮蜡、洗井的：下刮蜡管柱：需刮蜡、洗井的：下刮蜡管柱：54mm54mm工作筒，工作筒，118mm118mm刮蜡器，深度至射孔底界下刮蜡器，深度至射孔底界下10m10m，用，用

26、4545热水热水洗井，水量为井筒容积的洗井，水量为井筒容积的2.52.5倍。倍。8 8排量砂浓度砂浓度压力压力1 1、现场指挥的依据、现场指挥的依据苏17井N30号层压裂施工曲线时间(min)Discharge Rate m3/min Prop Conc Kg/m3 Pressure 2 MPa 0.00 4.80 9.60 14.40 19.20 24.00 0.000 0.600 1.200 1.800 2.400 3.000 0 400 800 1200 1600 2000 0.00 12.00 24.00 36.00 48.00 60.002 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程

27、中的异常情况2 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况2 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况3 3、检验、检验施工是否按设计执行施工是否按设计执行 根据施工曲线计算的各项施工参数根据施工曲线计算的各项施工参数前置液量 m3 携砂液量 m3 替挤液量 m3 加砂量 m3 平均砂比%5.6 20.0 7.0 3.96 23 4 4、诊断诊断压裂压裂是否成功是否成功4 4、诊断诊断压裂压裂是否成功是否成功 是指压裂施工中，在最高允许压力下，反复多次憋放，地层无注入量、无破裂显示的异常施工现象。其原因有：地层岩石致密破裂压力异常、近井地层污染严重、新井泥浆替喷不彻底

28、，堵塞射孔炮眼、喷砂器凡尔打不开、射孔质量不高，目的层未完全射开、施工管柱深度差错，使封隔器卡在未射孔井段、管柱堵塞等。压不开现场处理措施选择次序 磁性定位校验卡点深度。深度无差错则挤酸处理目的层，降低地层破裂压力及解除近井污染后再压裂。深度若有差错，则调整准确后再压裂。磁性定位测井时，根据下井仪器的遇阻深度判断管柱是否堵塞。有堵塞则起出管柱，通油管后重下压裂管柱再压裂。管柱无堵塞且深度准确，仍压不开则起出压裂管柱，检查喷砂器凡尔是否卡死，凡尔卡死则换喷砂器等工具，重下压裂管柱再压裂。如深度准确、无堵塞、喷砂器均正常，则进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。是指压裂施工中，压裂液由某一异常通道

29、返至第一级封隔器以上油套环空，使地面套压持续升高，返至最下一级封隔器以下油套环空，导致管柱上顶的异常施工现象。压窜 压窜的原因可分为两大类，一是管外窜槽，二是管柱问题。管外窜槽有：地层窜槽、水泥环窜槽；管柱问题有：封隔器不坐封、封隔器胶筒破裂、油管破裂、油管接箍断脱、管柱深度出现差错等。压窜现场处理措施选择次序 停泵，套管放空，反复23次。仍有窜槽显示则磁性定位校验卡点深度。深度无差错则上提管柱至未射孔井段，验封。现场处理措施选择次序 验封仍有窜槽显示则起出管柱，发现管柱断脱则进行打捞，正常验封起出则检查油管和封隔器破损情况。验封没有窜槽显示则说明地层窜，要进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。以上只是油井压裂施工的基础知识以及压裂监督的基本要求和技能。要想在工作中做到得心应手、游刃有余，还必须进行深入研究和摸索，同时加上现场经验的积累。由于经验不足，水平有限，不当之处敬请批评指正。谢谢！