【正文】 + 一份稠化水 (聚合物 ) 油相 50%，壓裂液粘度太低 80%， 不穩(wěn)定或 粘度 太高 外相為水凍膠 摩阻低 粘度高 熱穩(wěn)定性好 懸砂能力特別強(qiáng) 濾失低，壓裂液效率高 傷害小 在某些地返排困難 在大多數(shù)情況下，易返排 24 泡沫壓裂液 適用 : K1MD， 粘土含量高的砂巖氣藏 低壓、低滲淺油氣層壓裂 液相 + 氣相 + 添加劑 ?泡沫液 液相 : 清水、鹽水、凍膠水、原油或成品油、酸液 氣相 氮?dú)狻⒍趸?、空氣、天然氣? 25 泡沫質(zhì)量： 泡沫質(zhì)量＝泡沫中氣體體積 /泡沫總體積 特點(diǎn) : 在壓裂時(shí)的井底壓力和溫度下，泡沫質(zhì)量 一般為６０％～８５％ 隨著泡沫質(zhì)量的增加，泡沫壓裂液的粘度增加、摩阻增大、濾失減少、壓裂液效率增 濾失少（氣體本身就是降濾劑） 排液較徹底，對(duì)地層傷害小 懸砂能力特別強(qiáng)，砂比可高達(dá)７０％ 26 液化汽壓裂液 適用 : 某些對(duì)水、殘?jiān)貏e敏感的氣層 特點(diǎn) : 懸砂能力較差 濾失大 費(fèi)用高 27 酸基壓裂液 適用 : 碳酸鹽儲(chǔ)層 種類(lèi) : 常規(guī)酸 稠化酸 凍膠酸 乳化酸 28 (四 ) 壓裂液添加劑 破膠劑 降濾劑 防膨劑 殺菌劑 表面活性劑 ｐＨ值調(diào)節(jié)劑 穩(wěn)定劑 29 破膠劑 破膠機(jī)理 : 與凍膠接觸使其發(fā)生化學(xué)水解及氧化作用，造成聚合物斷鏈降解而破膠。此外，甲醇還可以起到助排劑的作用 油、泡沫和乳化液 : 作為降濾劑，防止水向地層的滲透，并且作為水的代替液而減少水量來(lái)達(dá)到防膨目的 35 殺菌劑 目的 : 防止細(xì)菌對(duì)凍膠的降解和變質(zhì) 延緩鋼材的腐蝕 防止細(xì)菌生成沉淀 細(xì)菌來(lái)源 : 不干凈罐 基液 地層 36 常用殺菌劑 氫氧化鈉 次氯酸鈉 陽(yáng)離子表面活性劑 甲醛 ＢＳ ＢＥ１１５ 硫酸銅 37 表面活性劑 加表面活性劑原因： 水要降低地層對(duì)油的有效滲透率導(dǎo)致部分或完全水堵 原油與水要形成比原油粘度高得多的乳化液（有時(shí)高達(dá)幾千倍），這些形成堵塞的水和油－水乳化液大部 38 表面活性劑作用 減少壓裂液滯留量 提高返排速度和返排量 降低在形成油－水乳化液的可能性 當(dāng)使用乳化壓裂液時(shí)，加入表面活性劑還能起到穩(wěn)定乳化液的作用 39 表面活性劑作用機(jī)理 表面活性劑由親油基團(tuán)和親水基團(tuán)構(gòu)成。如果地層壓力不能克服升高的毛細(xì)管力，水被束縛在地層中，則出現(xiàn)嚴(yán)重和持久的水鎖。原油中的天然乳化劑附著在水滴上形成保護(hù)膜，使乳化液具有較高的穩(wěn)定性。正常是水濕的地層變成油濕后，一般會(huì)降低油相滲透率４０％。此種傷害取決于地層原油的性質(zhì)、地層原始溫度、地層降溫幅度及地層滲透率等因素。 63 壓裂液濾餅和濃縮的地層保護(hù) ? 提高破膠劑用量 ? 膠囊破膠劑的研制與開(kāi)發(fā) ? 壓裂施工結(jié)束后以小排量擠入濾餅溶解劑 64 支撐劑及裂縫導(dǎo)流能力 ? 支撐劑性質(zhì)及種類(lèi) ? 裂縫導(dǎo)流能力及其影響因素 ? 支撐劑的選擇 ? 支撐劑顆粒的沉降 65 支撐劑性質(zhì)及種類(lèi) ? 基本概念 ? 支撐劑特性要求 ? 支撐劑種類(lèi) 66 基本概念 ? 閉合壓力 ? 支撐劑顆粒大小 ? 支撐劑顆粒形狀 ? 支撐劑砂堆孔隙度 ? 支撐劑強(qiáng)度和硬度 67 ? 閉合壓力 定義 : 停泵后作用在裂縫壁面上欲使之閉合的力為閉合壓力。 圓度是指顆粒表面光滑的程度，用 ψ 表示； 球度則是指顆粒接近球體的程度，用 φ φ 、 ψ 越大，顆粒和圓球度越好 71 ? 支撐劑砂堆孔隙度 支撐劑砂堆孔隙度 Φ ｐ 為砂堆中的孔隙體積Ｖ 孔 與砂堆總體積Ｖ 總之比，即 Φ ｐ = Ｖ 孔 /Ｖ 總 . 支撐劑砂堆密度 ρ ｐｄ ρ ｐｄ ＝砂堆質(zhì)量 /砂堆總體積 ＝ ρ ｐ （１－ φ ｐ） 72 ? 支撐劑強(qiáng)度和硬度 支撐劑強(qiáng)度 支撐劑抵抗閉合壓力和上覆巖石重力的作用而不致發(fā)生破碎的能力為支撐劑的強(qiáng)度； 支撐劑硬度 抵抗閉合壓力和上覆巖石重力的作用而不致被壓實(shí)的能力為支撐劑 73 支撐劑特性要求 ? ? ? ? ? ? 74 支撐劑種類(lèi) ? 現(xiàn)有的支撐劑按其力學(xué)性質(zhì)例如強(qiáng)度和硬度可分為兩大類(lèi)： 一類(lèi)是脆性支撐劑，如石英砂、玻璃珠等，其特點(diǎn)是硬度大，變形很?。? 另一類(lèi)是韌性支撐劑，如核桃殼、鋁球等，其特點(diǎn)是變形大，在高壓下不易破碎。 ? 在控制縫高壓裂工藝技術(shù)中，常用空心玻璃微珠作為上浮劑在裂縫上部形成人工遮擋層。 ? 陶粒以唐山陶粒和成都陶粒使用的最為普遍。即填砂裂縫導(dǎo)流能力 （ＫＷ） ｆ ｆ Ｗ ｆ 84 裂縫導(dǎo)流能力的影響因素 ? 地層的閉合壓力 ? 地層巖石硬度 ? 支撐劑性質(zhì) ? 支撐劑在裂縫中分布 ? 其它 85 地層的閉合壓力 ? 如果地層閉合壓力大，則裂縫中的支撐劑容易破碎和壓實(shí)， – 破碎產(chǎn)生的粉粒將部分或全部堵塞裂縫的流動(dòng)通道， – 壓實(shí)將降低填砂裂縫的滲透率和寬度。 ? 當(dāng)支撐劑強(qiáng)度低時(shí)，影響導(dǎo)流能力的主要是破碎問(wèn)題 。 90 其它因素 ? 地層環(huán)境條件如地層鹽水的存在以及鹽水的成分和含量 ? 流動(dòng)條件如縫中流動(dòng)是達(dá)西滲流還是非達(dá)西滲流 ? 91 支撐劑的選擇 ? 支撐劑強(qiáng)度 ? 地巖巖石硬度 ? 支撐劑顆粒大小 ? 支撐劑密度 ? 支撐劑濃度 （ 排列方式 ） 92 支撐劑強(qiáng)度 ? 在閉合壓力較高時(shí)，應(yīng)考慮使用高強(qiáng)度支撐劑如陶粒等等。小顆粒含量過(guò)高就如同含有雜質(zhì)一樣，對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的降低有同樣的影響。現(xiàn)在大多數(shù)壓裂設(shè)計(jì)都采用支撐劑顆粒多層排列的填砂方 98 支撐劑顆粒的沉降 ? 球形顆粒的自由沉降速度 ? 砂粒沉降的影響因素 ? 砂粒在冪律液體中的沉降 99 球形顆粒的自由沉降速度 ? 顆粒的沉降有自由沉降與干擾沉降兩種形式 －－自由沉降是指單個(gè)顆粒在無(wú)限流體介質(zhì)空間內(nèi)的沉降。流體質(zhì)點(diǎn)在圓球顆粒后方形成旋渦，旋渦的產(chǎn)生使顆粒前后流體的壓強(qiáng)不同，增大顆粒沉降的阻力（旋渦阻力）。 幾乎所有擬三維模型都忽略了巖石巖性的非均質(zhì)性，且認(rèn)為巖石為理想彈性體，流體在縫中呈穩(wěn)定流動(dòng)，因此與實(shí)際情況仍有一定距離。因此壓開(kāi)較長(zhǎng)的裂縫能夠大大提高增產(chǎn)倍數(shù)，這就是當(dāng)前對(duì)于低滲透油氣層主要采用大型壓裂造長(zhǎng)縫的依據(jù)。因此，在水力壓裂設(shè)計(jì)中，應(yīng)解決它們的主要矛盾。一個(gè)好的壓裂設(shè)計(jì)能更好地發(fā)揮壓裂技術(shù)的潛在作用，最大可能地提高壓裂效果，為改進(jìn)壓裂工藝提供途徑和方向 。稠油井不宜壓裂，井底附近嚴(yán)重堵塞的除外 129 施工參數(shù)的確定 施工排量 施工泵壓及水功率 壓裂車(chē)臺(tái)數(shù)的確定 壓裂液和支撐劑用量 130 施工排量的確定 為了在井底有足夠的流體憋起高壓，選擇施工排量要考慮的因素是： 地層的吸液速度。 132 施工排量的確定 裂縫高度。施工排量高還有 133 施工排量的確定 此外，要注意對(duì)設(shè)備能力的要求： 施工排量受管材和井口裝置所能承受的壓力的限制 施工排量受壓裂設(shè)備處理支撐劑的能力的限制，施工排量大，易導(dǎo)致砂子傳送帶或混砂裝置超過(guò)負(fù)荷 施工排量大，壓裂車(chē)不易達(dá)到要求，即使?jié)M足要求，也需更多臺(tái)壓裂車(chē) 134 施工排量的確定 最小極限排量 選擇施工排量時(shí)，必須首先考慮的是所選排量應(yīng)大于地層吸液速度，否則無(wú)法憋起高壓。 136 施工排量的確定 合壓最大極限排量計(jì)算基本步驟 根據(jù)井底破裂壓力、液柱壓力、套管或采油樹(shù)的允許承受壓力確定套管極限摩阻壓力。這時(shí)兩者的排量之和就是合壓時(shí)的最大極限排量。 143 設(shè)計(jì)計(jì)算 確定儲(chǔ)層及井基本參數(shù) 由 Jf/J0確定 (WK)f， Lf 預(yù)定排量、用液量、加砂量 動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸計(jì)算 支撐劑沉降及運(yùn)移計(jì)算 計(jì)算支撐縫長(zhǎng)、導(dǎo)流能力、增產(chǎn)倍比 偏差計(jì)算 144 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析和評(píng)價(jià) 施工投資大，風(fēng)險(xiǎn)大 評(píng)價(jià)目的： 確定經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行的方案 145 壓裂工藝 多層壓裂技術(shù) 暫堵劑分層壓裂工藝 孔眼堵塞球法壓裂工藝 限流法分層壓裂技術(shù) 填砂法壓裂技術(shù) 氮?dú)鈮毫鸭夹g(shù) 控縫高壓裂技術(shù) 端部脫砂壓裂技術(shù) 146 多層壓裂技術(shù) A 大多數(shù)油氣田都具有多產(chǎn)層 。 裸眼段井徑過(guò)大 ， 不能用封隔器隔開(kāi) 管鞋附近或射孔段之間固井質(zhì)量差 ，無(wú)法封隔壓裂層段 。 這種方法的基本原理是堵球由壓裂液帶入井內(nèi) ， 經(jīng)壓裂管柱 ， 最后到達(dá)流體所進(jìn)入的射孔孔眼 。 第一層壓裂完 ， 將堵塞球投入頂替液送入井內(nèi) ， 由于這一射孔段容易吸收液體 ， 堵塞球隨注入液體 ， 在壓差作用下坐入孔眼 ， 實(shí)現(xiàn)密封 。 孔眼摩阻大小直接與壓裂液通過(guò)孔眼的流量有關(guān) ， 因此提高泵注排量 ， 必將增大孔眼摩阻 ， 每個(gè)射孔孔眼好象是一個(gè)井下油嘴 ， 提高排量 ， 井底壓力隨即上升 ， 直到另一層壓開(kāi) 。 156 限流法分層壓裂技術(shù) 限流壓裂法從施工角度講比較方便簡(jiǎn)單 ， 對(duì)于處理多層和薄層很有成效 ， 雖然有時(shí)水功率費(fèi)用較高 ， 但由于能在一次施工中壓開(kāi)多層 ， 總的壓裂成本仍較低 。 158 填砂法壓裂技術(shù) 這種方法一是射開(kāi)一層壓裂一層 ， 再射開(kāi)一層再壓裂一層 。 160 氮?dú)鈮毫鸭夹g(shù) 與普通壓裂相比 ， （ １ ） 沒(méi)污染 。 161 氮?dú)鈮毫鸭夹g(shù) 注入液體在地層中的停留時(shí)間越長(zhǎng) ， 對(duì)地層造成的污染越嚴(yán)重 ， 對(duì)于水敏性地層尤其如此 。 162 控縫高壓裂技術(shù) 水力壓裂時(shí) ， 若裂縫向產(chǎn)層上 、 下無(wú)限制的延伸 ， 進(jìn)而造成壓裂后產(chǎn)量低 、 遞減快 、 增產(chǎn)有效期短 ， 大大影響了增產(chǎn)增注效果 。 164 端部脫砂壓裂技術(shù) 端部脫砂壓裂的目的是達(dá)到超高導(dǎo)流能力以解決高滲透油氣層的稀井高產(chǎn) 、 少投入多產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化開(kāi)發(fā)問(wèn)題 ， 端部脫砂將使裂縫中的砂濃度面積濃度比常規(guī)提高３～４倍以上 ， 導(dǎo)流能力由常規(guī)的數(shù)十 μｍ ２ 165 端部脫砂壓裂技術(shù) 從理論上講 ， 前置液應(yīng)在施工結(jié)束時(shí)正好從裂縫中全部濾失完畢 ，攜砂液恰好達(dá)到裂縫最前緣即裂縫端部 ， 這時(shí)將在裂縫端部附近脫砂產(chǎn)生橋塞 ， 裂縫中的凈壓力因此而急劇升高 。 167 第二章 酸 化 序言 碳酸鹽巖油氣田儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的一半以上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的高產(chǎn)井幾乎均在碳酸鹽巖地層。 復(fù)相反應(yīng)特點(diǎn)：反應(yīng)只在接觸面上進(jìn)行 176 酸巖復(fù)相反應(yīng)分析 酸巖復(fù)相反應(yīng)過(guò)程 酸液 巖面 擴(kuò)散邊界層 H＋ Ca2+ Mg2+ CO2 – 反應(yīng)生成物離開(kāi)巖石表面，向酸液擴(kuò)散 – H＋ 與巖石發(fā)生反應(yīng)（表面反應(yīng)） – H＋ 向巖石表面（相界面）傳遞 177 酸巖復(fù)相反應(yīng)分析 反應(yīng)中，離子擴(kuò)散、傳遞過(guò)程包括兩種形式： 擴(kuò)散：離子在濃度差的作用下產(chǎn)生的移動(dòng) 對(duì)流： 自然對(duì)流：由于密度差引起的離子移動(dòng) 強(qiáng)迫對(duì)流：在外力作用下的離子移動(dòng) 178 酸巖復(fù)相反應(yīng)分析 酸巖復(fù)相反應(yīng)歸納為兩個(gè)過(guò)程： 傳遞過(guò)程 反應(yīng)過(guò)程 對(duì)應(yīng)兩個(gè)速度 傳質(zhì)速度： H＋ 通過(guò)邊界層達(dá)到巖石表面的速度 表面反應(yīng)速度： nKCtC???