【正文】 井的有關(guān)資料 。 由于有垂直裂縫的存在 ， 油氣向井底的滲流由原來的徑向流改變?yōu)橄葟挠蛯踊旧鲜菃蜗蛄魅肓芽p ， 再由裂縫單向流入井筒的線性流 ， 消除了徑向節(jié)流損失 ， 降低了能耗 ， 因而油氣井產(chǎn)量或注水井的注入量會大幅提高 。 實(shí)際油層 ， 由于構(gòu)造的影響 ， 巖石的水平應(yīng)力與垂向應(yīng)力之間的關(guān)系要比上式描述的復(fù)雜的多 ， 巖石力學(xué)專門研究這些關(guān)系 。 預(yù)測是很 困難的 。 而影響濾失量大小的主要因素是壓裂液的粘度和造壁性能 。 中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定的位置 。 已經(jīng)形成了水基 、 油基 、 乳狀 、 泡沫 、 酸基和醇基共六大類 ， 以水基和油基為多 。 為了易于排出 ， 一般交聯(lián)劑與破交劑一起加到壓裂液中 ， 使之在地層中經(jīng)過一定時(shí)間破膠排出 ， 因而不傷害地層 。 ③ 凝膠原油 ， 原油加少量的脂肪酸皂配成 。 （ 3） 對支撐劑的性能要求 ① 粒徑均勻 ， 提高積壓能力和 K； ② 強(qiáng)度高 ， 不能被壓碎； ③ 圓球度高； ④ 含雜少； ⑤ 貨源廣 ， 成本低 。 （ 7） 壓裂井段上或下有水層時(shí) ， 慎重對待 。 （ 三 ） 壓裂新工藝技術(shù) (p163) (1)限流法壓裂工藝 (2)端部脫砂壓裂技術(shù) 壓裂設(shè)計(jì) 一口井的壓裂設(shè)計(jì)應(yīng)用包括： （ 1） 選擇該井層進(jìn)行壓裂的地質(zhì)依據(jù)及有關(guān)的地層和井況資料； （ 2） 預(yù)計(jì)和要求的增產(chǎn) （ 增注 ） 倍數(shù)； （ 3） 施工方案選擇； （ 4） 施工參數(shù)計(jì)算及效果預(yù)測； （ 5） 需用的設(shè)備及材料計(jì)算； （ 6） 施工步驟及注意事項(xiàng) 。 無論碳酸鹽巖或砂巖油氣層 ， 酸液進(jìn)入后起到如下作用： （ 1） 溶解掉井底附近地層中的 堵塞物質(zhì) （ 如鉆井液堵塞的高酸溶性處理劑等 ） ， 使地層恢復(fù)原有的滲透率 ， 這叫 解堵酸化 。 其中：方解石含量 50%的稱為石灰?guī)r類； 白云石含量 50%的稱白云巖類 。 —— 快 ， 新酸進(jìn)入地層很快就反應(yīng)完畢 ， 而變?yōu)闅埶崴?， 那么作用半徑小 ， 只能對井壁附近地層起作用 ， 增產(chǎn)效果不佳 。 80 60 40 20 5 10 15 20 25 30 %HCl 反應(yīng)速度 mg/cm2/s ③ 面容比 ：孔隙面積與孔隙體積之比 ， 當(dāng)其它條件不變時(shí) ，面容比越大 ， 即單位體積酸液接觸的巖石表面越大 ， H+值傳遞到表面的數(shù)量愈多 ， 反應(yīng)越快 。 這也是與碳酸鹽巖地層酸處理的不同之處 。 生成的 CaSiF (NH4)2SiF6易溶于水 ， 不會產(chǎn)生沉淀 ， 而 Na2SiF6及 K2SiF6均為不溶物質(zhì) ， 會堵塞地層 。 為發(fā)揮 HF對泥質(zhì)成分的溶解作用 ， 根據(jù)地層碳酸鹽含量 ， 在向地層注土酸前 ， 應(yīng)先注入鹽酸作為預(yù)處理 （ 前置液 ） 其用量不小于土酸的用量 ， 5%15%HCl或 5%10%醋酸 。 乳化酸 （ 即油包水型乳狀液 ） ， 先降低了酸與巖石的作用機(jī)會 ，在地層條件下 ， 破乳后與巖石反應(yīng) ， 可使作用范圍增大 。 分為兩大類 ： ① 無機(jī)緩蝕劑 ， 如含砷化合物 ， 亞砷酸鈉 （ NaAsO3） ， 三氯化砷 （ AsCl3）等 。 主要有： 醋酸 、 檸檬酸 、 乙二胺四乙酸鈉等 ， 低溫時(shí)使用醋酸 ，而高溫 （ 90℃ 以內(nèi) ） 下才使用檸檬酸或乙二胺四乙酸鈉 。 （ 三 ） 酸處理工藝 酸化井層的選擇 ：首先要了解油層的巖性 ， 礦物組成（ CaCO3粘土的含量 ） ， 油層壓力 ， 含油情況和油井低產(chǎn)的原因 ， 再考慮 。 酸液可以采用無機(jī)酸或有機(jī)酸 ， 如鹽酸 、 醋酸 。 巖石的膠結(jié)強(qiáng)度主要取決于膠結(jié)物的種類 、 數(shù)量和膠結(jié)方式 。 當(dāng)其它條件相同時(shí) ， K越高 ，砂巖強(qiáng)度越低 ， 油層越容易出砂 。 對疏松油層 ， 井底酸化解堵時(shí) ， 必須注意防上油層結(jié)構(gòu)破壞 ， 防止使用高濃度的酸液 。 三 ） 人工井壁和人工膠結(jié)砂層的防砂方法 人工井壁防砂方法通常是指從地面將支擠劑 （ 固體顆粒 — 砂粒 、核桃殼粒等 ） 和未固化的膠結(jié)劑 ， 按一定比例攪和均勻 ， 用流體 （ 油 ）攜至井下 ， 擠入油層出砂部位 ， 然后使膠結(jié)劑固化將支護(hù)劑膠固 ， 于是在套管外形成具有一定強(qiáng)度和滲透性的 “ 人工井壁 ” ， 阻止出砂 ，又不影響生產(chǎn) 。 常用的沖砂液有油 、 水 、 乳狀液 、 汽化液等 ， 為防止地層污染在液體中加入表面活性劑 。 一般在地層條件下 ， 石油中所含的蠟都處于溶解狀態(tài) 。 2． 原油中的膠質(zhì) 、 瀝青質(zhì) 實(shí)驗(yàn)表明：隨膠質(zhì)含量的增加 ， 結(jié)蠟溫度有所降低 ， 但蠟結(jié)晶分散得均勻而致密 ， 有膠質(zhì)瀝青存在時(shí) ， 在管壁上沉積的蠟的強(qiáng)度將明顯增加 ， 而不易被油流沖走 ， 所以有利 、 有弊 。 玻璃襯套油管 油管內(nèi)壁上襯一層 ， 其表面也是羥基化的 ， 具有親水憎油性能 ， 再加上本身光滑 ， 絕熱 ， 所以具有良好的效果 。這些是國內(nèi)外用的較多的 ， 這些防蠟劑的發(fā)展也是很快的 。 可防止上部蠟塊熔化后 ，下沉到底部 ， 堵塞油層 ， 所以起始溫度不易過高 （ 60℃ 左右 ） 。 主要有： 水泥漿封堵 ， 通常用于打水泥塞封下層水 ， 擠入竄槽井段堵竄槽水 ， 或擠入水層來堵水 。 注意： ① 注入速度要低； ② 每米地層注入 131603kg為宜 。 為 AP、 SD、 HD三大類 ， AP為含硅的 ， 見成果簡介 。 烴基鹵代甲烷 。 這有利于擠入地層 ， 封堵強(qiáng)度大 ， 效果好 ， 但成本高 。 三、堵 水 （ 一 ） 、 油井出水來源 注入水及邊水 由于油層性質(zhì)不均勻及開采方式不當(dāng) ， 使注入水及邊水沿高 K層及高 K區(qū)不均勻推進(jìn) ， 在縱向上形成單層突進(jìn) ， 在橫向上形成舌進(jìn) ， 使油井過早水淹 。 抽油井上采用在井內(nèi)易結(jié)蠟部位的抽油桿上裝一組刮蠟器 。 如：磺酸鹽型活性劑 （ 石油磺酸鈉 ， 石油苯磺酸蠟 ） 胺型 （ 尼凡丁 18等 ） 季胺鹽型活性劑 （ DTC、 OTC等 ） 平平加型 （ 平平加 A20） OP型 （ OP10） 聚醚型 （ 206 206 2070、 207 Ae1910） 吐溫型 （ 0177。 5． 液流速度與管子表面粗糙度及表面性質(zhì)的影響 ：流速高 ， 沖刷高 ， 不易結(jié)蠟；表面愈光滑 ， 愈不易結(jié)蠟 ， 表面親水性愈強(qiáng)愈不易結(jié)蠟 ， 反之愈易結(jié)蠟 。 （ 一 ） 、 油井結(jié)蠟現(xiàn)象和規(guī)律 （ 1） 原油含蠟量愈高 ， 結(jié)蠟愈嚴(yán)重； （ 2） 某油田稀油比重油結(jié)蠟嚴(yán)重； （ 3） 開采后期結(jié)蠟嚴(yán)重； （ 4） 高產(chǎn)井及井口溫高的井結(jié)蠟不嚴(yán)重 ， 反之嚴(yán)重； （ 5） 低含水階段嚴(yán)重 ， 高含水有所減輕； （ 6） 油管不光滑時(shí)嚴(yán)重； （ 7） 出砂井易結(jié)蠟； （ 8） 自噴井結(jié)蠟嚴(yán)重的地方 ， 不是在井口 ， 也不是在井底 ， 而是在油管的一定深度上 。 （ 2） 反沖：即從環(huán)空井液 、 油管出液 。 近年來我院有改性呋喃樹脂固劑在青海油田使用 ， 并出現(xiàn)了高溫固砂劑 ， 低溫固砂劑多種新技術(shù) 。 該方法已在完井方法中簡單地介紹過了 ， 不再介紹了 ， 主要有裸眼礫石充填和套管礫石充填方法兩種 ， 其理論問題是砂的顆粒分選問題 。 另一方面 ， 根據(jù)油層和油井條件 ， 出砂歷史 ， 選用人工井壁 ， 人工膠結(jié)砂層及安裝井下濾器等防砂技術(shù) 。 膠結(jié)方式有： （ 1） 基底膠結(jié) ：膠結(jié)物的數(shù)量大于巖石顆粒數(shù)量 ， 即巖石顆粒完全浸沒在膠結(jié)物中 ， 彼此不相互接觸 ， 或很少接觸 ， 這種強(qiáng)度最大 ， 但 Φ、K很少 ， 不是好油層 。 酸化轉(zhuǎn)向技術(shù)已在河南油田取得了很好的效果 。 土酸酸化的前置液 （ 鹽酸 ） 預(yù)處理 +酸液 +注意反應(yīng)時(shí)間 （ 2） 壓裂酸化 （ 酸壓 ） ， 常規(guī)化不能得滿意的增產(chǎn)效果時(shí)使用 ， 用酸液作為壓裂液 ， 不加支撐劑 （ proppant） ， 適用于改造低滲透層或解除范圍大而嚴(yán)重的堵塞 。 （ 5） 暫堵劑 （ 或轉(zhuǎn)向劑 ） ， 酸化時(shí) ， 先將大孔道堵住 ， 使酸液轉(zhuǎn)化為更多地進(jìn)入低滲透層 ， 油溶性的 ， 水溶性的 ，油溶性樹脂等 ， 用于酸化轉(zhuǎn)化或暫堵酸化 。 在強(qiáng)酸中 Fe3+能很快還原成 Fe2+， Fe2+在殘酸 ph值一般不大于 Fe(OH)2沉淀的 。 酸液添加劑： 為了改善酸化的效果 ， 保護(hù)油氣層和設(shè)備 ， 發(fā)展一系列的酸液添加劑 。 目前在碳酸鹽巖地層經(jīng)常使用的是 HCl， 砂巖 :土酸 。 因此 ， 當(dāng) HF進(jìn)入地層后 ，大部分 HF消耗在與酸碳酸鹽的反應(yīng)上 ， 既消耗了昂貴的 HF， 又妨礙了它對泥質(zhì)成分的溶解作用 。 但不能單獨(dú)使用 。 砂巖地層的土酸處理 砂巖地層是由砂粒和粒間膠結(jié)物所組成 。 ② 酸的濃度 ， 如圖 濃度 % 初始反應(yīng)速度 HCl 15 69 22 73 28 72 由曲線可知 ， HCl的濃度在 2425%以后濃度增加 ， 則反應(yīng)速度反而下降 ， 所以現(xiàn)場使用的濃度為 28%的酸液來增大作用范圍 。 根據(jù) CaCl2在水中的溶解曲線知道， CaCl2極易溶解于水中，如當(dāng)溫度為 30℃ 時(shí)， CaCl2的溶解度為 52%，所以按反應(yīng)生成的 CaCl2量和地層條件是不會生成 CaCl2沉淀的。 （ 3） 酸液能深入地層 ， 擴(kuò)大其作用范圍 。 （ 四 ） 效果評價(jià) 主要考慮： 處理前的產(chǎn)量； 處理后的產(chǎn)量； 壓裂后的采出原油體積 。 堵劑有油溶性的用于油井 ， 水溶性的用于注入井 。 （ 3） 根據(jù)地層參數(shù) ， 判斷油層是否需要改造 。 支撐劑 支撐裂縫不讓其閉合的物質(zhì)叫支撐劑 。 二 ） 油基壓裂液 ， 以油作為分散介質(zhì) 。 如：聚丙烯酰胺 （ PAM） ， 部分水解聚丙烯酰胺 （ PHP） ，羥乙基纖維素 （ HEC） 等 ， 濃度 %。 （ 5） 配伍性好 ， 不與巖石以及地層液發(fā)生物理 、 化學(xué)反應(yīng) 。 還可以起一定隔溫作用 。 如果繼續(xù)注入 ， 裂縫交向前延伸 、 擴(kuò)大 。 縫長是裂縫從井筒向外延伸的長度 。 拿出某單元體 ， 其上所受的應(yīng)力有：垂直向主應(yīng)力 σ Z和水平主應(yīng)力 σ H（ σ H又分為兩個(gè)互相垂直的應(yīng)力 σ x 、 σ y ） ， 如圖： 單元體上的垂向主應(yīng)力 σ Z來自上 覆巖層的重量 ， 而 σ Z= rH H為地層深度 ， 米 γ r— 上覆巖層的平均密度 ， 噸 /米 3， 一般取 這時(shí) ， σ Z=（ ） 實(shí)際上 ， σ Z=()H（ ） 由于地層有一定的孔隙壓力 （ 地層 壓力 ） ， 所以上覆巖層的壓力被孔隙介質(zhì)中的流體壓力 PS所支持 ， 故有效垂向應(yīng)力 σ Z=（ MPa） 。 第四節(jié) 油水井措施 一、水力壓裂技術(shù) 水力壓裂的基本原理 它是利用地面高壓泵組 （ 壓裂車組 ） ， 將高粘液體以大大超過油層吸收能力的排量注入井中 ， 隨即在井底附近蹩起高壓 ， 此壓力超過井壁附近的 地應(yīng)力 及 巖石的抗張強(qiáng)度 時(shí) ， 在井底附近地層將形成裂縫 。由于高 K層吸入的多，故封堵主要在高 K層發(fā)生，達(dá)到調(diào)剖的目的。 注水井分層配水的原則與方法 實(shí)際注水過程是復(fù)雜的 ， 由于地層性質(zhì)的不同和實(shí)際注入量與配注量之差異 ， 使各層段注水情況產(chǎn)生不同的變化 。 3） 資料整理：求流量與壓力 流量 Ⅲ 層 =流量 全井 流量 第一投 流量 Ⅱ 層 =流量 第一投 流量 第二投 流量 Ⅰ 層 =流量 第二投 P有效 =P實(shí)測 P管損 P嘴損 P凡爾 繪曲線圖 （ 2）用井下浮子流量計(jì)進(jìn)行分層流量測試