水力壓裂工藝培訓教材-文庫吧

【正文】 了導流能力；（3）樹脂砂的總的體積密度比中強度和高強度人造支撐劑低許多，便于懸浮，降低了對壓裂液的要求。 （二）壓裂支撐劑的主要性能 支撐劑性能的定義（1）支撐劑球度就是指支撐劑顆粒接近球形的程度 SP=dn/dcSP球度，Dn顆粒等值體積的球體的直徑，mmdc顆粒外接的球體的直徑，mm（2）支撐劑圓度圓度指支撐劑棱角的相對銳度或曲率的量度。（3）酸溶解度在規定的酸溶液及酸溶解時間內，確定一定質量的支撐劑被酸溶解的質量與支撐劑總質量的百分比，稱為酸溶解度。（4）支撐劑濁度在規定體積的蒸餾水中加入一定體積的支撐劑，攪拌后液體的渾濁程度稱為支撐劑濁度。（5）支撐劑的密度視密度：單位質量的支撐劑與其顆粒體積之比。體積密度：單位質量的支撐劑與其堆積體積之比。（6）抗破碎能力對一定體積的支撐劑，在額定壓力下進行承壓測試，確定的破碎率表征了支撐劑抗破碎能力，破碎率高，抗破碎能力低。 支撐劑性能指標（1）粒徑分布標準篩檢測組合表 表3粒徑范圍，mm目 數16/2020/4040/70標準篩組合mm底盤底盤底盤。可以根據下表進行檢測，落在公稱直徑范圍內的樣品質量不低于樣品總質量的90%；小于支撐劑下限的質量不應超過總質量的2%；%；落在支撐劑下限篩子的樣品質量不低于樣品總質量的10%； （2）支撐劑的球度、圓度 天然石英砂的球度、人造陶粒的球度、。 （3）支撐劑酸溶解度 各種支撐劑的允許的酸溶解度數值見下表4，天然石英砂和人造支撐劑的酸溶解度數值應符合同一標準。支撐劑酸溶解度表 表4粒徑范圍，mm酸溶解度最大值，%≤5≤5≤7（4）支撐劑的濁度支撐劑的濁度應低于100NTU或100度。（5）支撐劑的破碎率石英砂、陶粒的抗破碎能力應符合表表6石英砂抗破碎指標表 表5粒徑范圍，mm閉合壓力，MPa破碎時受力，KN破碎率，%21≤1428≤1435≤8人造陶粒抗破碎指標表 表6粒徑范圍，mm破碎率，%25108支撐裂縫導流能力的影響因素支撐裂縫導流能力是指裂縫傳導儲集層流體的能力，并以支撐帶的滲透率（Kf）與寬度（Wf）的乘積（KfWf）來表示。影響支撐劑導流能力的因素主要有支撐裂縫承受的作用力、支撐劑的物理性質、支撐劑的鋪植置濃度，以及支撐劑對巖石的嵌入、承壓時間和壓裂液的傷害等因素。（1）地應力與地層孔隙壓力的影響對于壓裂井，壓裂后形成的支撐帶中的支撐劑承受著裂縫閉合壓力PP，他是地層地應力即最小主地應力σmin與地層孔隙壓力之差，生產時最低的地層孔隙壓力應是井底流壓Pf，即： PP =σminPf支撐劑的導流能力隨著閉合壓力的增加而降低，見曲線1曲線1導流能力隨閉合壓力變化曲線（2）支撐劑物理性能對導流能力的影響支撐劑物理性能包括粒徑、圓球度、強度、濁度、酸溶解度、密度，其中對裂縫導流能力影響比較敏感的主要是粒徑、圓球度、強度。①粒徑大小及其均勻程度影響著支撐裂縫的孔隙度和滲透率。在低閉合壓力，大粒徑支撐劑可提供高導流能力，但輸送比較困難，要求裂縫有足夠的動態寬度。粒徑相對集中，比較均勻的支撐劑可提供更高導流能力。②圓球度好的支撐劑能承受高的閉合壓力，在低閉合壓力下，帶有棱角的支撐顆粒比圓球度好的具有更高的導流能力。③破碎率低，導流能力高，所以通常根據支撐劑的破碎率選擇支撐劑。（3）支撐劑鋪置濃度對導流能力的影響支撐劑鋪置濃度指單位裂縫壁面積上的支撐劑量，單位kg/m2，導流能力隨鋪置濃度增加而增加，多層鋪置可以降低支撐劑的破碎程度，可以提高裂縫寬度，因而提高導流能力。（4）支撐劑壓碎和嵌入對導流能力的影響當裂縫閉合在支撐帶上時，支撐劑顆粒將由裂縫壁面嵌入巖層或被壓碎，兩者都影響縫寬和滲透率，導致導流能力下降。這與巖石硬度有重要關系，當巖石楊氏模量大于28000Mpa時，對支撐劑的壓碎影響起主要作用；當巖石楊氏模量小于28000Mpa時，對支撐劑的嵌入影響起主導作用。支撐劑在裂縫中多層排列有利于減緩嵌入的影響，鋪置濃度越大，嵌入影響就越小。（5）壓裂液對導流能力的影響壓裂后，壓裂液破膠返排，但仍有部分破膠較差的壓裂液及殘渣滯留在支撐帶孔隙中，以及壓裂液在縫壁形成的濾餅，都會導致導流能力下降。各種壓裂液對裂縫導流能力的影響見下表7壓裂液對導流能力影響情況表 表7壓裂液種類裂縫導流能力保持系數，%生物聚合物95泡沫壓裂液8090聚合物乳化液6585油基凍膠4570線形溶膠4555羥丙基胍膠1050三、壓裂設備和壓裂管柱（一）地面壓裂設備壓裂專用井口壓裂井口一般可分為兩類：（1）用采油樹壓裂，按采油樹型號分為250、350、600、700、1050型。250型工作壓力25 Mpa，用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。氣井壓裂主要采用這類井口，可防止壓后產氣量大，可以直接關閉井口閥們，用壓裂管柱生產。（2）采用大彎管、投球器、井口球閥和井口控制器的專用壓裂井口，大彎管、投球器、井口球閥工作壓力70 Mpa，最大過砂量150 m3。壓裂地面管匯常用的有壓裂管匯車和專用的地面管匯。專用的地面管匯有8個連接頭，壓裂車可任選一個連接。高壓管匯外徑ф76mm，內徑ф60mm最高壓力100 Mpa。（二）壓裂車組壓裂車組主要包括壓裂車、混砂車、儀表車和管匯車。典型壓裂車組及性能參數表 表8車 型綜合性能參數備 注西方壓裂車檔位傳動箱1900r/min1800r/min1700r/min大泵水功率1300馬力；傳動比沖次n/min排量m/min壓力MPa沖次n/min排量m/min沖次n/min排量m/min128434575678西方混砂車整機參數最大排量＝，最大輸砂量=8165kg/min 混合罐容積＝ m3/min吸、排液管匯8個閥門，有替擠旁通。吸入泵壓力＝ 排量＝ m3/min砂　泵壓力＝ 排量＝液體添加泵泵1排量＝0~191 L/min，泵2 排量＝76 L/min，交聯泵排量=0~500 L/min干粉添加泵泵1排量=0~32kg/min，泵2排量=0~90kg/min儀表車大泵控制電源、發動機、檔位、泵速、緊急制動、報警計算機TS—80、PDU監測系統、數顯器打印機4筆繪圖器其它HDE現場參數校正儀、SM—A壓差式砂密度計壓裂車是壓裂的主要動力設備，其作用是產生高壓，大排量的向地層注入壓裂液，壓開地層，并將支撐劑注入裂縫。主要由運載汽車、驅泵動力、傳動裝置、壓裂泵四部分組成。混砂車作用是將支撐劑、壓裂液及各種添加劑按一定比例混合，并將混好的攜砂液供給壓裂車壓入井內。目前混砂車有雙筒機械混砂車、風吸式混砂車和仿美新型混砂車。主要由供液、輸砂、傳動三個系統組成。其他設備包括儀表車、液罐、砂罐。儀表車是用于施工中記錄各種參數，控制其他壓裂設備的中樞系統，又稱壓裂指揮車。（三）壓裂工具和壓裂管柱壓裂工具壓裂管柱主要由壓裂油管、封隔器、噴砂器、水力錨、安全接頭等組成。（1）壓裂封隔器壓裂封隔器主要起封隔油層的目的，保障壓裂細分改造的要求，可分為擴張式和壓縮式兩類，常用封隔器性能和特點見下表壓裂封隔器性能表 表9名稱用途工作壓力Mpa溫度℃外徑mm長度mmK344114常規低溫淺井壓裂5070114870K344114導壓封隔器大砂量、高砂比壓裂50901141470K344114可洗井用于斜直井分層壓裂50701141066Y344114用于中深井壓裂701201141255Y344114可洗井常規井高砂比壓裂50701141255Y443114高溫、深井壓裂80150114（2）噴砂器噴砂器的作用一是節流，造成套管內外壓差，保證封隔器密封，二是通往地層的通道口，三是避免壓裂砂直接沖擊套管內壁造成傷害。（3）壓裂油管壓裂油管應使用專用油管，抗壓強度滿足設計要求。低壓淺井可用鋼級J55的ф62mm油管，呈壓55 Mpa；中深井和深井分別應用呈壓70Mpa、鋼級N80和呈壓90Mpa 、鋼級P105的外加厚油管。壓裂管柱（1）滑套式分層壓裂管柱該管柱可廣泛應用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂、限流壓裂、重復限流壓裂。投球打套子一次可壓裂三層，上提可壓裂四層。見圖1。按照管柱承壓可分為40Mpa、55 Mpa管柱。40Mpa常用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂等老井壓裂，破裂壓力低、 m3/min左右；55 Mpa管柱用于破裂壓力高、 m3/min左右的新井限流法壓裂。滑套式分層壓裂管柱圖（圖1）擴張式封隔器壓裂層段3壓裂層段2壓裂層段1噴砂器3（帶套）噴砂器2（帶套）噴砂器1（不帶套）絲堵 （2）平衡壓裂管柱適用于三次加密井壓裂，其油層性質差、縱向上分散，隔層薄，可以避免壓裂壓竄。隔層上下的層段都射孔，施工時液體通過平衡器出液口和噴砂器出液口同時進入平衡層和壓裂層，打完前置液后投球打下平衡器濾砂滑套，使平衡器出液口出液不出砂。由于壓前在需要保護的隔層上下建立起一定的平衡壓力，在壓裂層形成裂縫、加砂過程中，平衡層仍進液不進砂，從而減小了需要保護的隔層上下壓差，使得在壓裂過程中需要保護的隔層得到有效的保護，壓