水力壓裂工藝培訓教材(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 后平衡層裂縫自然閉合。圖2保護隔層壓裂原理圖（3）橋塞壓裂管柱針對常規壓裂管柱卡距小于40m、跨距小于140m的局限性，引進了適合大跨距，油層分散的井段施工的橋塞壓裂管柱。圖3 橋塞管柱示意圖壓裂時將可取式橋塞釋放于預設壓裂層段的下面，上提管柱至待壓層段上面，此時卡距內沒有油管連接，能夠將多個分散的薄差油層封隔在一個壓裂層段中進行改造，降低了壓裂成本，提高了薄差油層的開發價值。由于具有反洗井功能，可滿足施工中控制替擠量和高砂比的要求。 四、壓裂工藝 普通壓裂工藝利用不壓井、不放噴井口裝置，將壓裂管柱及其配套工具下入井內預定位置，實現不壓井、不放噴作業。當壓完第一層（最下一層）后，通過投球器和井口球閥分別投入不同直徑的鋼球，逐次將滑套憋到已用噴砂器內堵死水眼，打開上部噴砂器通道，然后依次再進行壓裂。當最后一層替擠完后，立即活動管柱，并投入堵塞器，從而實現不壓井、不放噴起出油管。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。 多裂縫壓裂工藝 根據被壓開油層的吸液啟動壓力低，吸液量大的特點，壓開一個層后，在較低的排量向油層替入高強度水溶（或油溶）轉向劑、（蠟球、樹脂球）封堵已壓開層的射孔炮眼，迫使壓裂液轉向進入其它層，在替入泵壓明顯升高，啟動其它泵車壓裂第二層。整個過程，壓裂加砂—封堵—壓裂加砂，在一個壓裂卡距中，通過蠟球封堵射孔炮眼，壓裂液轉向，壓裂加砂改造多層。其工藝特點，在普通射孔完井，達到一井壓裂多層，一段壓多縫的目的。用于常規射孔井，分層壓裂管柱卡不開的多個性質相近的差油層壓裂改造。 選擇性壓裂工藝 利用油層內不同部位或各油層間吸液能力不同的特點，通過投入暫堵劑將滲透率高、吸液能力強、啟動壓力低的高含水部位、層或人工裂縫暫時封堵，迫便壓裂液分流，從而在其它部位或層內壓開新裂縫，達到選擇性壓裂的目的，暫堵劑是油溶性的，在一定溫度條件下，可變軟溶于原油中，開井即可解堵。 用于常規射孔井，針對厚油層改造采用的一種壓裂工藝。常用的暫堵劑有石蠟、高壓聚乙稀、松香和重晶石粉。 限流法壓裂工藝用于加密井，薄、差油層完井改造。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，其射孔炮眼產生節流壓力損失，在排量增加的條件下，套管內壓力繼續升高，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。每個壓裂卡段炮眼10個左右。如果地面能夠提供足夠大的注入排量，就能一次加砂同時處理更多目的層。夾層夾層夾層夾層夾層夾層夾層夾層（過程二）（過程一）（過程三）（過程四） 限流法壓裂示意圖 圖4 復合壓裂工藝適用于常規射孔井，復合壓裂這里指在一個作業期內，采用高能氣體燃爆壓裂與普通水力壓裂對油、水井先后進行壓裂改造，其工藝技術特點。利用這兩種壓裂工藝造縫機理不同，兩者相互補充，高能氣體壓裂先在井筒近井地帶一次燃爆形成立體網狀裂縫體系，隨后進行普通水力壓裂，在高能氣體燃爆形成的裂縫的引導下，使這些裂縫得到延伸、支撐。在井筒近井地帶形成立體網狀支撐裂縫，發揮兩種壓裂工藝優勢，提高油井工藝效果。復合壓裂工藝是我們廠首次在大慶油田提出此工藝概念，并實施了第一口壓裂井。該工藝適用于多油層、非均質常規射孔井的油層改造，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。CO2泡沫壓裂工藝它是以液態CO2或CO2與其它壓裂液混合，加入相應添加劑，來代替壓裂施工中所使用的常規水基壓裂液的壓裂施工工藝技術。 CO2壓裂液主要成分是液態CO原膠液和若干種化學添加劑。在壓裂施工注入過程中，隨深度的增加，溫度逐漸升高，達到一定溫度后，CO2開始汽化，形成原膠為外相，CO2為內相的兩相泡沫液。由于泡沫液具有氣泡稠密的密封結構，氣泡間的相互作用而影響其流動性，從而使泡沫具有“粘度”，因而具有良好的攜砂性能，在壓裂施工中起到與常規水基壓裂液相同的作用。 由于液態CO2在地層中既能溶于油，也能溶于水，所以可改善原油物性，降低油水界面張力。CO2泡沫可在裂縫壁面形成阻擋層，可大大減少濾失及對地層的傷害。另外，可有效防止粘土膨脹，還對地層起到一定的解堵作用。因此，泡沫壓裂液比水基壓裂液更適用于對深層氣井、低滲低壓油井、水敏性地層和稠油井的壓裂改造。 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。裂縫端部形成砂堵以后，以大于裂縫向地層中濾失量的排量，繼續按設計的加砂方案向裂縫中注入混砂液。隨著注入時間的增加，注入壓力和裂縫寬度會逐漸增加，裂縫中的支撐劑濃度也越來越高，當地面泵壓達到預定的壓力時停止施工，就可以獲得較高的裂縫導流能力，這樣既控制了裂縫半徑，又實現了較高的裂縫導流能力。該工藝主要應用于油層滲透率較高，油水井井距小，需要形成短寬縫壓裂施工的井層。選用壓裂液粘度相對較低，以保證一定的濾失量；同時要用反洗井管柱，避免砂堵事故。 五、壓裂油層保護壓裂對油層的傷害主要是壓裂液和儲集層巖石及地層流體相互作用的綜合結果，因此降低壓裂液的傷害，應加強室內研究，并注重在施工過程中進行保護。（一）地層傷害的因素由于壓裂液的注入，改變了地層原始含油飽和度，并產生兩相流動，流動阻力加大，毛細管力的作用致使壓裂液返排困難和阻力增加，甚至出現嚴重和持久的水鎖現象。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。殘渣會堵塞地層孔喉，還會滯留在裂縫中損害裂縫導流能力。壓裂過程中引起的粘土礦物的膨脹和顆粒運移，使流動孔隙減小；粘土顆粒隨壓裂液濾入地層，形成橋堵，造成傷害。壓裂液與原油乳化，乳化液通過毛細管、喉道時存在賈敏效應，造成液堵。壓裂液進入地層后，由于地層流體溫度下降，由于冷卻效應，使原油中蠟及瀝青析出，造成傷害。壓裂液與地層流體的配伍性不好，產生化學反應生成沉淀，以及添加劑使用不當造成巖石潤濕性改變等傷害。支撐劑的傷害。雜質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。措施不當導致地層傷害。鉆井液、壓井液的傷害；未加防膨劑導致水敏地層被傷害；酸敏地層采取常規酸化處理也會導致傷害。（二）壓裂施工油層中保護措施優選壓裂液降低儲層的傷害壓裂液殘渣滯留在裂縫和空隙中，對裂縫導流能力和儲層滲透率回造成較大的影響，應優選增稠劑，使用合理的濃度和交聯比，在滿足施工的條件下，降低粉劑濃度。降低乳化傷害。適當的加入破乳劑可有效防止乳化帶來的影響。降低水敏影響。采用KCL防膨劑可抑制粘土顆粒的分散；有機防膨劑還可以以長分子鏈形式吸附在粘土表面，防止顆粒的運移和分散。降低濾液導致的水鎖傷害。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，有效改善增產措施效果。合理控制擴散壓力時間，及時返排，必要時采取強制閉合的方法，使用小噴嘴放噴，減少壓裂液濾失，使裂縫在不斷排出的同時快速閉合。提高各種添加劑的連續性和穩定性，提高破膠劑性能，減少地層傷害和污染。六、壓裂施工和質量要求（一）壓裂施工過程壓裂施工一般包括以下工序：循環、試壓、試擠、壓裂、加砂、替擠、擴散壓力、活動管柱。特殊情況可進行酸預處理、小型壓裂測試、壓后壓降監測等工序。循環：目的是檢查壓裂車組設備性能，保證地面流程管線暢通。循環時單車排量不低于1m3/min，時間不少于30s。試壓：平穩啟動壓裂車高壓泵，對井口閥門以上的設備和地面管線進行承壓性能試驗，穩壓5min，不刺不漏壓力不降為合格。試擠：打開井口閥門，關閉循環放空閥門，逐臺啟動壓裂車，按設計要求排量將壓裂液擠入地層，壓力由低到高直到穩定。檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位的吸液能力。壓裂：試擠正常后，逐臺啟動壓裂車，以高壓大排量持續擠入前至液，使裂縫形成并擴展延伸。油層破裂的瞬間破裂壓力與地層深度的比值，稱為壓裂破裂梯度，反映油層破裂的難易程度。加砂：油層裂縫形成后，泵壓和排量穩定后便可加砂。要分段控制好混砂比，要逐漸提高且均勻加砂，保證壓力、排量平穩，嚴禁中途停泵。替擠：加砂完成后，打開混砂車的旁通替擠流程，向井內注入替擠液，將攜砂液替擠到油層裂縫中，要嚴格執行設計，嚴禁超量替擠。關井擴散壓力：壓裂施工結束后，關閉所有進出口閥門，等待壓裂液破膠濾失及裂縫閉合，防止出砂，造成裂縫口鋪砂濃度過低。活動管柱：負荷應不超過管柱懸重的200KN，活動行程不小于5m。要達到管柱提放自如，拉力表懸重正常。（二）壓裂施工質量要求壓裂管柱質量要求（1）壓裂管線應用N80以上鋼級油管或短接連接，嚴禁應用玻璃油管、涂料油管、和軟管線連接。（2）高壓管匯初端到井口距離在40600m，連接方向為進液管指向井口的方向；壓裂管柱無水利錨，應在井口套管頭、壓裂裝置用19mm鋼絲繩固定。（3）壓裂管柱噴砂器與下封隔器直接連接，最下一級封隔器以下的尾管長度不小于8m，壓裂管柱底端距井內砂面或人工井底的距離不小于10m。（4）K344113壓裂管柱最多允許使用4級封隔器，上提一次；Y344114壓裂管柱最多允許使用2級封隔器，上提2次。（5）嚴禁用壓裂管柱進行替噴、沖砂、壓井、打撈作業。壓前作業質量要求（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，連探三次數據一致為準，其管柱深度為砂面深度。（2）沖砂：沖砂管柱絲扣要上緊，做到不刺不漏，沖砂管以砂面以上2米左右進行沖砂，液量充足，排量不低于20方/時。%為合格。（3）壓井：壓裂施工嚴禁壓井，如確需壓井作業，必須履行審批手續。（4）替噴：深度必須距人工井底12m；替噴要徹底，水量充足（），排量20方/小時，；出水中準接軟管線，不準接90度彎頭。（5）刮蠟：a、刮蠟用小于套管內徑6mm刮蠟器進行刮蠟，如下不去可根據實際情況縮小刮蠟器外徑。b、泵掛深度小于800m，則刮蠟深度至800m，泵掛深度大于800m，則刮蠟至設計泵掛深度。c、刮蠟后，洗出井內死油、死蠟，如壓井刮蠟，則用同比重泥漿進行循環。壓裂施工過程質量要求（1）壓裂前后要探砂面，底界距砂面或井底距離大于15m。（2）循環時單車泵排量不低于1m3/min，時間大于30s，排靜殘液、余砂。（3）加砂過程要保持連續性，不抽空，加砂均勻嚴禁中途停泵； （4）加砂施工要注意觀察套壓表，壓力上升超過8mpa應停止施工，打開套管放空，再觀察壓力變化，如在6mpa以下套壓能穩住，可繼續加砂施工。（5）投