【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 凍膠較多； （ 3） 摩阻低 ， 即流動(dòng)阻力小 ， 使地面馬力更多地用來造縫 ， 即有效的造縫馬力大 ， 加減阻劑來實(shí)現(xiàn) 。 （ 4） 穩(wěn)定性好 ， 應(yīng)具有熱穩(wěn)定性 ， 不能溫度升高 ， 粘度下降太快 、 太低 ， 還有抗剪切穩(wěn)定性 ， 不同流速增加發(fā)生大幅度降低粘度 。 （ 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) 。 （ 6） 低殘?jiān)?， 低的水不溶解物質(zhì) ， 以免降低地層 K。 （ 7） 貨源廣 ， 便于配制 ， 價(jià)錢便宜 。 （ 二 ） 壓裂液的類型 國(guó)內(nèi)外壓裂液的發(fā)展非常迅速 。 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 。 一 ） 水基壓裂液是以水作為溶劑或分散介質(zhì)配制而成的 。 （ 1） 稠化水壓裂液 ， 是一種線型高分子聚合物的水溶液 。 特別：粘度比水高 ， 攜砂好 ， 濾失小 。 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 %。 （ 2） 活性水壓裂液 ， 用于淺井 ， 可作前置液 、 洗井液 。 (3)水凍膠壓裂液 是將線型高分子聚合物水溶液經(jīng)適當(dāng)交聯(lián)而成的粘度極高的凍膠 。 特點(diǎn)：攜砂能力強(qiáng) ， 摩阻比較低 。 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 。 主要有：豆膠 （ 胡蘆巴膠 、 爪兒膠 、 槐豆膠 、 田菁膠 、 瓜膠等 ） 以及它們的衍生物 ， 田菁膠 、 瓜膠用得較多 ，破膠劑為一類是氫化劑另一類是酸和酶 。 (4)水包油壓裂液 以水作為分散介質(zhì)的水包油乳狀液 。 特點(diǎn)：摩阻低 ， 在地層吸附后就不破膠 ， 但粘度低 。 二 ） 油基壓裂液 ， 以油作為分散介質(zhì) 。 ① 稠化油 ， 高分子溶于油中配成的 ， 具有油溶性 ， 還具有直 鏈線型或短支鏈高分子結(jié)構(gòu) ， 如聚異丁烯 、 聚苯乙烯等 。 攜砂能力好 ， 摩阻低 ， 不傷害油層 。 ② 凝汽油凍膠 ， 是用凝汽油劑使汔油稠化的壓裂液 ， 為脂肪酸鋁鹽 ， 汽油 、 煤油 、 柴油 、 原油凍膠 ， 粘度高 ， 濾失量低 ，攜砂能力強(qiáng) ， 地層條件下轉(zhuǎn)化為低粘度 。 ③ 凝膠原油 ， 原油加少量的脂肪酸皂配成 。 ④ 油包水壓裂液 ， 以水作為分散相 ， 油為分析介質(zhì)的油包水乳化液 ， 粘度高 ， 攜砂好 ，濾失小 ， 摩阻小 。 發(fā)展方向： 酸基壓裂液或油包酸液壓裂液 ， 壓裂酸化一體化操作 ， 效果會(huì)更好 ，還有醇基液 。 高溫型水基壓裂液 ， 180℃ 以上 。 支撐劑 支撐裂縫不讓其閉合的物質(zhì)叫支撐劑 。 （ 1） 支撐劑的作用 ① 在裂縫中沉積排列后支撐裂縫； ② 增大孔隙度 ， 提高滲透率 ， 使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力 。 （ 2） 支撐劑的類型 ① 脆性支撐劑： 如石英砂 、 空心玻璃珠等 ， 適應(yīng)堅(jiān)硬地層 ， 特點(diǎn)是硬度大 ， 變形很小 （ 普通使用石英砂 ， 易形成層積排列 ，可保證裂縫的流通性 ） 。 ② 韌性支撐劑： 如核桃殼 、 塑料球 、 鉛球 、 合金球等 ， 前兩種具有可塑性 ， 不會(huì)被壓碎 ， 比較可能形成單層排列 ， 后兩種韌性大 、 強(qiáng)度大 、 微形變 ， 含雜少 ， 易形成層積排列 。 （ 3） 對(duì)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 。 壓裂工藝 （ 一 ） 壓裂井選擇有以下幾個(gè)方面： （ 1） 判斷油井低產(chǎn)原因 。 通過壓力恢復(fù)測(cè)試或中途測(cè)試 ① 油井低產(chǎn)是由于近井地帶被污染所致 ， 可以壓裂； ② 油井低產(chǎn)是由于地層 K過低所致 ， 可以壓裂； ③ 地層能量枯竭所致 ， 一般說來效果不好 。 （ 2） 對(duì)于新區(qū)所井 根據(jù)地層的油氣水含量及地層壓力系數(shù)值分析判斷 ，對(duì)低滲透油田 （ K10 103μ m2） 應(yīng)考慮整體壓裂投產(chǎn) 。 （ 3） 根據(jù)地層參數(shù) ， 判斷油層是否需要改造 。 （ 4） 要求有足夠厚的隔層 ， 上隔層 10m， 下隔層 5m， 不被壓穿 。 （ 5） 油層厚度 1m,20m， 大厚度只考慮在上 、 中部補(bǔ)孔 。 （ 6） 具有良好的井身結(jié)構(gòu) 。 （ 7） 壓裂井段上或下有水層時(shí) ， 慎重對(duì)待 。 （ 8） 壓裂井離斷層應(yīng) 50m。 （ 9） 根據(jù)鄰井情況判斷 。 （ 二 ） 分層壓裂簡(jiǎn)介 ， 主要是采用分層壓裂 暫堵劑分層壓裂 是將顆粒狀堵塞劑或纖維狀的堵劑 ， 隨同壓裂液注入井中 ， 較大的堵塞劑在縫口或縫內(nèi)橋架起來小顆粒充填大顆粒之間 ， 從而將已形成的裂縫堵住 ， 使該層吸水量下降 ， 井底壓力增加 ， 而將其它低滲透層壓開 。 堵劑有油溶性的用于油井 ， 水溶性的用于注入井 。 堵球分層壓裂 就是用堵球堵炮眼 ， 即將高滲透率層的炮眼堵住 ， 而將低滲透層壓開 。 用封隔器卡分 使用封隔器將結(jié)壓裂層段分開來進(jìn)行壓裂 ， 用管柱來實(shí)現(xiàn) 。 填砂選壓法 自下而上逐層進(jìn)行射孔 ， 射開一層 ， 壓裂一次 ， 壓后在井筒內(nèi)填砂堵死壓開層段 ， 全井各段壓完后進(jìn)行沖砂投產(chǎn) 。 （ 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(cè)； （ 5） 需用的設(shè)備及材料計(jì)算； （ 6） 施工步驟及注意事項(xiàng) 。 壓裂設(shè)計(jì)的發(fā)展也很快 ， 已有多個(gè)成套的計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 以及進(jìn)行模擬研究 。 目前有兩種方式：一種是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料 （ 設(shè)施與壓裂液 ） ， 所給定的壓裂液量 、 加砂量和地層條件來計(jì)算縫寬 ，確定施工方案及預(yù)測(cè)壓裂效果 （ 增產(chǎn)倍數(shù) ） 。 另一種是從地層條件出發(fā) ， 根據(jù)需要的增產(chǎn)倍數(shù)選擇壓裂施工最優(yōu)參數(shù) （ 液量 、 加砂量 、 排量 、 壓裂液性能等 ） 及施工方案 。 （ 四 ） 效果評(píng)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 。 可以用油井的壓裂前后產(chǎn)曲線對(duì)比 。 完了之后 ， 可以計(jì)算 產(chǎn)出投入比 ， 應(yīng)該 1。 二、酸化 （ 一 ） 酸化增產(chǎn)原理 酸處理 （ 酸化 ） ， 將按要求配制的酸液從地面經(jīng)井注入地層中 。 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 。 （ 2） 溶蝕地層巖石中的 某些組分 ， 可擴(kuò)大或增加地層孔隙或溝通和擴(kuò)大裂縫延伸范圍 ， 使油流通道擴(kuò)大 ， 油流阻力下降 ，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的 。 這也叫 基質(zhì)酸化 。 要求： 酸液 （ 1） 有足夠有溶蝕能力； （ 2） 酸與地層巖石作用后的產(chǎn)物不會(huì)堵塞地層 ， 即不生成沉淀 ， 主要有 Fe(OH) CaF2沉淀 。 （ 3） 酸液能深入地層 ， 擴(kuò)大其作用范圍 。 這樣才能有效地減少油流阻力 ， 擴(kuò)大通道 ， 獲得增產(chǎn)效果 。 酸化技術(shù)使用很廣泛 ， 酸化技術(shù)也發(fā)展很快 ， 出現(xiàn)了選擇性酸化 （ 轉(zhuǎn)向酸化 ） ， 深部酸化 ， 酸液也有較大發(fā)展 ， 緩速酸 、 膠束酸等 。 碳酸鹽巖的鹽酸處理 碳酸鹽巖地層 ， 主要成分是方解石 CaCO3和白云石 CaMg(CO3)2。 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 。 （ 1） 酸化化學(xué)反應(yīng) 酸化就是解除孔隙裂縫中的堵塞物質(zhì)或溶解部分方解石 、 白云石 ，以擴(kuò)大溝通地層原有的孔隙 、 裂縫 ， 提高滲流能力 。 碳酸鹽巖地層的酸處理所用酸液主要是鹽酸 。 反應(yīng)式如下： 對(duì)石灰?guī)r： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 對(duì)白云巖： CaMg(CO3)2+4HCl=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑ 現(xiàn)場(chǎng)所用的鹽酸濃度一般為 15%HCl和 28%HCl等 對(duì)石灰?guī)r通過計(jì)算 1m3 28%HCl反應(yīng)后 ， 地層能增加 ， 這將使?jié)B透率有明顯的增加 。 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(huì)生成 CaCl2沉淀的。 （ 2） 酸 巖反應(yīng)速度 鹽酸與碳酸鹽巖反應(yīng)進(jìn)行的快慢 ， 稱 反應(yīng)速度 。 可用單位時(shí)間內(nèi) ， 酸濃度的降低值表示 ， 單位為： 克分子 /升 /秒 也可用單位時(shí)間內(nèi) ， 巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量表示 ，稱為 溶蝕速度 ， 單位為 mg/cm2/s。 反應(yīng)速度的快慢直接影響著酸化效果 。 —— 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(duì)井壁附近地層起作用 ， 增產(chǎn)效果不佳 。 —— 慢 ， 作用時(shí)間長(zhǎng) ， 作用半徑大 ， 推進(jìn)深 ， 可以對(duì)基質(zhì)進(jìn)行酸化 ， 真正起到既解除井壁附近孔隙中的堵塞物 ， 對(duì)擴(kuò)大更深地層的滲濾通道 ， 增產(chǎn)效果明顯 。 影響反應(yīng)速度的因素： ① 酸的類型 ， 強(qiáng)酸的反應(yīng)速度快 ， 弱酸反應(yīng)速度慢 ， 但溶蝕能力低 。 甲酸 、醋酸屬弱酸 。 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(chǎng)使用的濃度為 28%的酸液來增大作用范圍 。 酸液在反應(yīng)后 ， 反應(yīng)速度下降 ， 這時(shí)高濃度下降更快 ， 甚至比低濃度酸液的反應(yīng)速度還要低 ， 即初始濃度愈高 ， 殘酸的相同濃度下的反應(yīng)速度愈慢 。 因此 ， 為了加大作用范圍 ， 現(xiàn)場(chǎng)多采用高濃度酸液 。 低濃度酸液多為 15%。 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 。 地層孔隙孔道的直徑越大 ， 裂縫越寬 ， 則面容比值越小 ， 酸巖反應(yīng)速度則愈慢 。 ④ 酸液的流速 ：流速越大 ， 反應(yīng)速度越快 。 ⑤ 溫度 、 壓力 ：溫度高 ， 反應(yīng)速度越快 ， 壓力的影響不大 。 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 。 砂粒主要是石英和長(zhǎng)石 ， 膠結(jié)物主要為粘土和碳酸鹽類 。 砂巖的油氣儲(chǔ)集空間和滲流通道就是砂粒與砂粒之間未被膠結(jié)物完全充填的孔隙 。 砂巖的酸處理是 通過酸液溶解砂粒之間的膠結(jié)物和部分砂粒 ， 或者溶解孔隙中的泥漿堵塞物 ， 或其它結(jié)構(gòu)物質(zhì)以提高 、恢復(fù)井底附近地層的滲透率 。 這也是與碳酸鹽巖地層酸處理的不同之處 。 （ 1） 反應(yīng)原理 根據(jù)砂巖中含泥質(zhì)較多 ， 含碳酸鹽較少 ， 油井鉆井液堵塞較為嚴(yán)重 ， 而濾餅中碳酸鹽巖含量又較低的特點(diǎn) ， 通常是采用 土酸處理 方法 。 土酸 是 1015%濃度的鹽酸和 38%濃度的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液 ， 也稱泥酸 。 為什么在使用土酸 ？ 土酸中的 HF是一種強(qiáng)酸 ， 對(duì)砂巖中的一切成分 （ 石英粘土 、 碳酸巖鹽等 ） 都具有溶蝕能力 。 但不能單獨(dú)使用 。因?yàn)椋?HF與硅