【正文】 用水溶脹性聚合物作為成膠劑，制成能懸浮支撐劑的稠化溶液，具有粘度高、摩阻低及懸砂能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 8) 貨源廣 便于配制 ， 價(jià)錢便宜 。 6) 低殘?jiān)? 要盡量降低壓裂液中水不溶物的數(shù)量 ， 以免降低巖石及填砂裂縫的滲透率 。 4) 穩(wěn)定性 壓裂液應(yīng)具有 熱穩(wěn)定性 ， 不能由于溫度的升高而使粘度有較大的降低；液體還應(yīng)有 抗機(jī)械剪切 的穩(wěn)定性 ， 不因流速的增加而發(fā)生大幅度的降解 。 3) 摩阻低 壓裂液在管道中的摩阻愈小則在設(shè)備功率一定的條件下 ， 利用造縫的有效功率愈大 。 在壓裂液中 添加防濾失劑 ， 能改善造壁性并大大減少濾失量 。 中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定位置 ， 并有預(yù)防砂卡的作用 。 有造縫及冷卻地層的作用 。 2） 攜砂液： 作用是將支撐劑帶入裂縫中并將砂子放到預(yù)定位置上去 。 1） 前置液： 作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入 ， 它還起到一定的降溫作用 。 i w fzze p????hT???? zi w fpvTze ????二 、 壓裂液是為造縫與攜砂使用的液體，是水力壓裂的關(guān)鍵組成部分。 實(shí)際上多數(shù)情況是不對稱的 。 和180176。 處 ) ? ??????????????? 121)()3(Pi w fi w fxy ppp總周向應(yīng)力： 總垂向應(yīng)力： ??????????121)(pi w fzZ pp2. 造縫條件 為使地層破裂 ， 必須使井底壓力高于井壁上的總應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度 。 增加的周向應(yīng)力值為： ????????? 121)(Pi w f ppffsCC?? 1?巖石骨架壓縮系數(shù) 巖石體積壓縮系數(shù) 其中： 4) 顯然在地層破裂前 ， 井壁上 ( =0176。 即井筒內(nèi)壓引起的井壁周向應(yīng)力與內(nèi)壓大小相等，符號相反。 即： Hr ?? ? ???)( 2) 井眼內(nèi)壓所引起的井壁應(yīng)力 壓裂過程中，向井筒內(nèi)注入高壓液體，使井內(nèi)壓力很快升高，井筒內(nèi)壓必然產(chǎn)生井壁上的周向應(yīng)力。 B)當(dāng) r=a, σx σy 時(shí)， xy ???? ?? ??? 3)()( m i n1 8 0,0 ??yx ???? ?? ??? 3)()( m a x270,90 ?? 隨著 r的增加 ， 周向應(yīng)力迅速降低 ， 如圖 132(b)所示 。 (3) 1) 在地層中鉆井以后 ， 破壞了原始應(yīng)力的平衡狀態(tài) ， 使得井壁上及其周圍地層中的應(yīng)力分布發(fā)生變化 。 ② 故有效垂向應(yīng)力可表示為： ③根據(jù)廣義虎克定律，則可求出巖石的有效水平應(yīng)力為： = pzze p?? ??Zexe ??????1推導(dǎo)：在 σxe,σye,σze 作用下，單元體在 x軸方向上的應(yīng)變?yōu)椋? )]([11zeyexezeyexexzxyxxxEEEE??????????????????????因?yàn)榇嬖趥?cè)向應(yīng)力的限制，側(cè)向應(yīng)變?yōu)?0， 令 得 yx ?? ?Zexe ??????1(2) 受地質(zhì)構(gòu)造影響發(fā)生很大的變化，各個(gè)方向的應(yīng)力也彼此不等。 作用在地下某單元體上的力有垂向主應(yīng)力 及水平主應(yīng)力 (其中又分為互相垂直 的和 )。但由于地下條件的復(fù)雜性，雖然進(jìn)行了大量的研究，但仍未得到較好的解決。 增產(chǎn)原理：油氣向井的徑向流 從地層 裂縫 從裂縫 井底 作用 由徑向流變?yōu)閮蓚€(gè)單相流，節(jié)約了能耗。 第一節(jié) 定義： 當(dāng)?shù)孛娓邏罕媒M將液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中時(shí)，在井底附近蹩起超過井壁附近地層的最小地應(yīng)力及巖石抗張強(qiáng)度的壓力后，即在地層中形成裂縫。隨帶有支撐劑的液體注入縫中，裂縫逐漸向前延伸，這樣，在地層中形成了具有一定長度、寬度及高度的填砂裂縫。 連通地層深處 解除近井地帶污染 一 、 在壓裂中，了解裂縫的形成條件，裂縫形態(tài)及方向?qū)τ行У匕l(fā)揮壓裂在增產(chǎn)，增注中的作用是極為重要的。 地層中造縫的影響因素 井底附近的地應(yīng)力及其分布 巖石力學(xué)性質(zhì)及壓裂液的滲濾性質(zhì) 注入方式 1. 地應(yīng)力及其分布 一般情況下 ， 地層中的巖石處于壓應(yīng)力狀態(tài) 。 (1) 應(yīng)力 ① 垂向應(yīng)力： 作用在單元體上的垂向應(yīng)力來自上覆巖層的重量 ， 其數(shù)值約為 z?H? x?y?])1[( fma ΦρρΦHg ???z?H：地層深度； φ ：孔隙度； 由于油氣層中均有一定的孔隙壓力 pp(即地層壓力或流體壓力 )，部分上覆巖層的壓力 σz被多孔介質(zhì)中的流體壓力支持。 如果巖石單元體是各向同性材料，巖石破裂時(shí)的 裂縫方向總是垂直于最小主應(yīng)力軸 。 為了簡化 ， 將地層中的三維應(yīng)力問題用二維方法來處理 ， 并近似地直接采用彈性力學(xué)中雙向受力的無限大平板中鉆有一個(gè)圓孔時(shí)的應(yīng)力計(jì)算公式來分析井壁應(yīng)力 ， 圓孔周向的應(yīng)力分布 ： ?????? ? 2c o s)31(2)1(2 4422rara yxyx ??????A）當(dāng) r=a且 σx=σy=σH時(shí)， σφ=2σx=2σy=2σH 說明圓孔壁上各點(diǎn)的周向應(yīng)力相等 ， 與 φ值無關(guān) 。 大約在幾個(gè)圓孔直徑之外 ， 即降為原地應(yīng)力值 ，孔壁上的應(yīng)力比遠(yuǎn)處的大得多 ， 這就是在壓裂中地層破裂壓力大于延伸壓力的一個(gè)重要原因 。 簡化： 若把井筒周圍的巖石看作是一個(gè)具有無限壁厚的厚壁圓筒 ， 假設(shè)材料是彈性的 ， 根據(jù)彈性力學(xué)中的拉梅公式 (拉應(yīng)力取負(fù)號 ),當(dāng)厚壁筒外邊界半徑 re→∞ ， 厚壁筒外邊界壓力 Pe=0時(shí) ， 井壁上 r=a處的周向應(yīng)力 : iw fp????)()(222222222aeeaieaeaieerrrrrpprrrprp????????式中 ——注入時(shí)的井底壓力 。 iwfP3) 壓裂液徑向滲入地層所引起的井壁應(yīng)力 由于注入井中的高壓液體在地層破裂前 ， 滲入井筒周圍地層中 ， 形成了一個(gè)附加應(yīng)力區(qū) ， 它的作用是增大了井壁周圍巖石中的應(yīng)力 。 和 =180176。 (1) 形成垂直裂縫 條件： 如果地層的破裂屬于純張力破壞 ， 那么隨井內(nèi)注入壓力 的不斷增加 ， 當(dāng) 達(dá)到或超過井壁附近地層的最小周向應(yīng)力及巖石水平方向的抗張強(qiáng)度 時(shí) ， 在垂直于水平周向應(yīng)力的方向上產(chǎn)生垂直裂縫 ， 即： iwfp iwfphT?hti w fp ?? ? ???????? ????????121)()3( Pi w fi w fxy ppp其中： 即： htPi w fi w fxyi w f pppp ?????? ????????121)(31）當(dāng)有濾失時(shí)：用 代入上式有： pyye p?? ?? pxxe p?? ???????????????12123 hTxeyepi w f pp2）無濾失時(shí)： 有 0121)( ???????pi w f pp23 hTxeyepi w f pp??? ???? 垂直裂縫產(chǎn)生于井筒相對應(yīng)的兩點(diǎn)上 ( =0176。 )， 這就是為什么在理論上假定垂直裂縫以井軸為對稱的兩條縫的原因 。 ? (2) 形成水平裂縫 條件： 當(dāng)注入壓力達(dá)到或超過井壁附近地層的最小垂向應(yīng)力及巖石的垂向抗張強(qiáng)度時(shí) ， 在垂直于垂向應(yīng)力的方向上產(chǎn)生水平裂縫 ， 其條件為： vTze ??????????????121)(pi w fzZ pp1）存在濾失時(shí)： vT121)( ???????????pi w fzi w f ppp???????????1211vTfzeppp2）無濾失時(shí)： pzze p?? ??)( vT????? zepi w f pp***有濾失時(shí)小于無濾失時(shí)的。 壓裂液是一個(gè)總稱 ， 根據(jù)其在壓裂過程中的任務(wù)不同可分為 前置液 、 攜砂液 和 頂替液 。有時(shí)為了提高前置液的工作效率 ， 在一部分前置液中加細(xì)砂以堵塞地層中的微隙 ， 減少液體的濾失 。 在壓裂液的總量中 ， 這部分占的比重較大 。 3） 頂替液： 作用是打完攜砂液后 ， 用于將井筒中全部攜砂液替入裂縫中 。 對于占總液量絕大多數(shù)的前置液及攜砂液 ， 必須具備如下的性能要求：