水力壓裂工藝培訓教材(專業(yè)版)

　　

【正文】 替擠液：把壓裂管柱、地面管匯中的攜砂液全部替入裂縫，以避免壓裂管柱砂卡、砂堵的液體。該工藝措施有效期有待于進一步觀察。當生產(chǎn)壓差增大時，流體的流速增加，推拽力增大。目前的壓裂工藝受隔層2m和卡距40m的限制，適應性差，細分改造程度低，無法滿足需要，急需研究應用適應三次加密井壓裂技術(shù)，以保證壓裂效果提高動用程度。壓裂井投注前關(guān)井96hr，使樹脂砂充分固結(jié)。沒有支撐劑的裂縫與未壓裂的地層滲透率相近，造成注聚井壓裂有效期短。 ⑸如深度準確、無堵塞、噴砂器均正常，則進行擴層、改層壓裂，或放棄對該層壓裂。（2）循環(huán)時單車泵排量不低于1m3/min，時間大于30s，排靜殘液、余砂。活動管柱：負荷應不超過管柱懸重的200KN，活動行程不小于5m。采用高效助排劑可有效降低返排阻力，降低壓裂液的表面張力、界面張力，有效改善增產(chǎn)措施效果。壓裂液殘渣及壓裂液在裂縫壁面上形成難以降解的濾餅對地層的傷害。該工藝適用于多油層、非均質(zhì)常規(guī)射孔井的油層改造，施工時應適當提高壓裂液粘度、前置液量和施工排量，避免狹窄裂縫過多引起砂堵。適用于普通射孔完井，一個壓裂卡段壓裂加砂只形成一個支撐裂縫，是我廠主要采用壓裂工藝。（3）壓裂油管壓裂油管應使用專用油管，抗壓強度滿足設(shè)計要求。氣井壓裂主要采用這類井口，可防止壓后產(chǎn)氣量大，可以直接關(guān)閉井口閥們，用壓裂管柱生產(chǎn)。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。承壓100Mpa。支撐劑通常分為天然和人造兩大類。甲醛、乙二醛、戊二醛具有良好的殺菌防腐作用，%。線形膠壓裂液是由水溶性聚合物稠化劑和其他添加劑組成，具有流動性，一般屬于非牛頓流體，可近似用冪率模型來描述。降阻性：指壓裂液在管道中流動時的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，壓裂設(shè)備效率越高。水力壓裂包括理論力學、材料力學、熱化學、高分子化學、機械制造等多個學科。由于攜帶比重較高的支撐劑，必須使用交聯(lián)壓裂液。（三）壓裂液的分類最早采用的壓裂液是油基壓裂液，20世紀50年代開始應用胍膠稠化的水基壓裂液，60年代發(fā)展了交聯(lián)胍膠壓裂液，70年代開發(fā)出羥丙基胍膠，80年代采用了延遲交聯(lián)的水基壓裂液，90年代壓裂液向“清潔”無傷害壓裂液體系發(fā)展。可以用植物膠（如胍膠、香豆膠、田箐膠）及其衍生物（羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）、生物聚合物如黃胞膠以及合成聚合物（聚丙烯酰胺）。生物酶和催化氧化劑系列適用于2054℃的低溫破膠劑；一般氧化破膠體系適用于5493℃，而有機酸適用于93℃以上的破膠作用。陶粒人造陶粒主要由鋁礬土（氧化鋁）燒結(jié)或噴吹而成的，具有較高的抗壓強度，可劃分中等強度和高強度兩種陶粒。（4）支撐劑濁度在規(guī)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。（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。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(nèi)。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，壓后平衡層裂縫自然閉合。要求低密度、定位射孔，大排量壓裂施工，其原理：當破裂壓力較低的油層被壓開后，吸液能力增加，其射孔炮眼產(chǎn)生節(jié)流壓力損失，在排量增加的條件下，套管內(nèi)壓力繼續(xù)升高，依次壓開破壓相近的油層，在一定壓裂排量下，達到一次壓裂加砂處理多個目的層。 端部脫砂壓裂工藝脫砂壓裂是利用壓裂液的濾失特性，在壓裂過程中，當裂縫擴展到預定的長度時，在裂縫端部人為地造成砂堵，從而阻止裂縫進一步擴展。鉆井液、壓井液的傷害；未加防膨劑導致水敏地層被傷害；酸敏地層采取常規(guī)酸化處理也會導致傷害。檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位的吸液能力。%為合格。壓不開壓力隨注入量的增加急劇上升，很快達到施工許可壓力上限，原因主要是由于：（1）地層性質(zhì)、吸液能力差；（2）管柱堵塞、工具問題、管柱深度有誤；（3）射孔質(zhì)量問題，井筒與地層連通不好。砂堵加砂過程中，壓力大幅度上升說明有砂堵跡象，應立即停砂或降低砂比。 圖5樹脂砂壓裂原理圖 圖6樹脂砂壓裂俯視圖1—井筒、2—石英砂、3—地層、4—樹脂砂樹脂砂壓裂施工工藝樹脂砂加砂半徑及加砂量的確定根據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果。 發(fā)泡助排劑原理高效發(fā)泡助排劑是由兩種無機鹽、發(fā)泡劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、清防蠟劑組成。壓裂后出砂，降低了裂縫的導流能力，如吐砂嚴重，危害性極大，將導致砂埋油層或井筒砂堵造成油井停產(chǎn)作業(yè)、地面和井下設(shè)備嚴重磨蝕砂卡、頻繁地沖砂檢泵等工作量增大，既提高了施工作業(yè)成本，又影響了壓裂整體效果。通過進行核桃殼的破碎率實驗，核桃殼支撐劑在21Mpa下基本不破碎，50Mpa下產(chǎn)生微量破碎，%（%）。此表由采油隊監(jiān)督員保存，壓裂施工時填寫2份并簽名，采油隊保留一份，交作業(yè)隊一份作為驗收必備資料。1 三次加密井平衡壓裂技術(shù)1 適用于三次加密井壓裂，可避免壓裂壓竄。第8~22項為重點監(jiān)督項。石英砂與核桃殼樣品導流能力和滲透率實驗 表13閉合壓力（Mpa）純石英砂1：12：13：1導流能力（）滲透率(um2)導流能力()滲透率(um2)導流能力()滲透率(um2)導流能力()滲透率(um2)1025422725529320206126144166301255772784053243438 ～。保護薄隔層壓裂井統(tǒng)計表 表11井號井別壓裂日期砂巖（m）有效(m)方式隔層厚度（m）壓后驗竄備注北1330P46水中間不竄樹脂砂壓裂北1118油中間不竄上返北1丁2P50油中間不竄北11P48油中間不竄南131側(cè)斜14水中間不竄平 均如南131側(cè)斜14井，該水井SII1，采用保護中間隔層壓裂管柱進行壓裂，該井6個小層均得到有效改造，壓后初期日增注39m3。（二）新井壓裂高效助排劑的應用室內(nèi)實驗研究證實，壓裂液對巖心的傷害率達到40%以上，因此減少壓裂液的濾失、加快和提高壓裂液的返排是減小壓裂液傷害的重要措施。試驗表明原油、地層水和酸對樹脂涂層砂沒有影響。⑷驗封仍有竄槽顯示則起出管柱，發(fā)現(xiàn)管柱短脫則進行打撈，正常驗封起出則檢查油管和封隔器破損情況。（三）壓裂施工異常情況處理壓裂施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)壓不開、壓竄、砂堵、砂卡等事故。壓前作業(yè)質(zhì)量要求（1）探砂面：一律采用光油管硬探，砂面深度以指重表懸重下降二格，連探三次數(shù)據(jù)一致為準，其管柱深度為砂面深度。試壓：平穩(wěn)啟動壓裂車高壓泵，對井口閥門以上的設(shè)備和地面管線進行承壓性能試驗，穩(wěn)壓5min，不刺不漏壓力不降為合格。雜質(zhì)含量過高堵塞地層孔道；小顆粒支撐劑運移堵塞裂縫；支撐劑破碎率高形成微顆粒，降低裂縫導流能力。另外，可有效防止粘土膨脹，還對地層起到一定的解堵作用。常用的暫堵劑有石蠟、高壓聚乙稀、松香和重晶石粉。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(zhì)差、縱向上分散，隔層薄，可以避免壓裂壓竄。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(lián)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(fā)動機、檔位、泵速、緊急制動、報警計算機TS—80、PDU監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)顯器打印機4筆繪圖器其它HDE現(xiàn)場參數(shù)校正儀、SM—A壓差式砂密度計壓裂車是壓裂的主要動力設(shè)備，其作用是產(chǎn)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。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。 （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。從石英的微觀結(jié)構(gòu)看，可分為單晶石英和復晶石英兩種，單晶石英的顆粒質(zhì)量越大，石英砂抗壓強度越高。（8）破膠劑：是壓裂液中的一種重要添加劑，主要使壓裂液中的凍膠發(fā)生化學降解，由大分子變成小分子，有利于壓后返排，減少對儲集層的傷害。為了適應不同井層的情況，通過調(diào)節(jié)添加劑用量，壓裂液還可以分為低溫（2060℃）、中溫（60120℃）、高溫（120℃以上）體系。因此，壓裂液應具有濾失小、攜砂能力強、摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、低殘渣、易返排等特點。攜砂液：攜帶支撐劑進入地層，把支撐劑充填到預定位置的液體。其性能好壞對于能否造出一條足夠尺寸、并具有足夠?qū)Я髂芰Φ奶钌傲芽p密切相關(guān)，因此，有必要了解壓裂液的特點和性能。穩(wěn)定性：壓裂液應具有熱穩(wěn)定性，不能由于溫度升高而使粘度有較大的損失；還應具有抗剪切穩(wěn)定性，不會由于流速的增加而大幅度降解。線形膠壓裂液具有一定的表觀粘度與低濾失性，減阻性能好，易破膠對地層傷害小；但對溫度、剪切速率敏感。由于乳化液的粘度較高，在井筒附近和地層原油發(fā)生乳化，會產(chǎn)生嚴重的生產(chǎn)堵塞。如國內(nèi)的蘭州砂、承德砂、內(nèi)蒙砂。在低應力下，樹脂砂性能與石英砂接近，在高應力下，樹脂砂性能遠遠優(yōu)于石英砂。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(zhì)、支撐劑的鋪植置濃度，以及支撐劑對巖石的嵌入