【正文】 稱為導(dǎo)流率。 (鋪砂濃度 )：指單位面積裂縫上所鋪的支撐劑質(zhì)量。 或支撐劑體積與壓裂液體積之比。 ： 平衡時(shí)的流速，也即攜帶顆粒最小的流速。 (1) 水力壓裂的工藝過程： 憋壓 造逢 裂縫延伸 充填支撐劑 裂縫閉合 (2 降低了井底附近地層中流體的滲流阻力 (2)水力壓裂增產(chǎn)增注的原理 : (1 改變流體的滲流狀態(tài) ： 徑向流變單向流 基本理論與分析 (3)壓裂方法對比 爆炸壓裂 ： 用炸藥 ， 它的增壓速度極快 (微秒級(jí) )， 氣體生成量較少 ， 地層裂隙來不及擴(kuò)張和延伸 ， 大部分能量消耗在井壁巖石的破碎上 ， 井眼內(nèi)殘留的應(yīng)力場可能完全閉塞所產(chǎn)生的裂縫 。 （垂直縫、水平縫） ht?? ? ??（ 1）形成垂直裂縫的條件 當(dāng)井壁上存在的周向應(yīng)力達(dá)到井壁巖石的 水平方向的抗拉強(qiáng)度 時(shí)，巖石將在 垂直于水平應(yīng)力 的方向上產(chǎn)生脆性破裂，即在與周向應(yīng)力相垂直的方向上產(chǎn)生垂直裂縫。 造縫條件為： vtZ ?? ?? (前置液、攜砂液、頂替液的作用 ) 破裂地層、造縫、降溫作用 。 攜帶支撐劑、充填裂縫、造縫及冷卻地層作用 。 末尾頂替液： 替液入縫 ， 提高攜砂液效率和防止井筒沉砂 。 取決于它的粘度與造壁性 取決于粘度 摩阻愈小，用于造縫的有效功率愈大 熱穩(wěn)定性和抗機(jī)械剪切穩(wěn)定性 不應(yīng)引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層 以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率 減少壓裂液的損害 造長縫、寬縫 ⑦ 易返排： ◆ 水基壓裂液： ◆ 油基壓裂液： ◆ 泡沫壓裂液： 用水溶脹性聚合物 (稱為成膠劑 )經(jīng)交鏈劑交鏈后形成的凍膠。 不適用于 水敏性地層。 缺點(diǎn)是懸砂能力差、性能達(dá)不到要求、價(jià)格昂貴、施工困難和易燃等。 特點(diǎn) 是易于返排、濾失少以及摩阻低等。 (受三種機(jī)理控制 ) 2/1???????? ???? ??fPKC??壓裂液的粘度、 (1)受壓裂液粘度控制的濾失系數(shù) CⅠ 當(dāng) 壓裂液粘度大大超過油藏流體的粘度 時(shí)，壓裂液的濾失速度主要取決于壓裂液的粘度，由達(dá)西方程可以導(dǎo)出濾失系數(shù)為： 油藏巖石和流體的壓縮性、 壓裂液的造壁性 (2)受儲(chǔ)層巖石和流體壓縮性控制的濾失系數(shù) CⅡ 當(dāng)壓裂液粘度接近于油藏流體粘度時(shí) ，控制壓裂液濾失的是儲(chǔ)層巖石和流體的壓縮性。 支撐劑的性能要求 (1)粒徑均勻，密度??； (2)強(qiáng)度大，破碎率小 (3)園度和球度高 (4)雜質(zhì)含量少 (5)來源廣，價(jià)廉 閉合壓力 按其力學(xué)性質(zhì)分為兩大類： ◆ 脆性支撐劑 如石英砂、玻璃球等 特點(diǎn) 是硬度大，變形小，在高閉合壓力下易破碎 ◆ 韌性支撐劑 如核桃殼、鋁球等 特點(diǎn) 是變形大，承壓面積大，在高閉合壓力下不易破碎 目前礦場上常用的支撐劑有兩種：一是 天然砂 ；二是人造支撐劑 （陶粒）。 (1)全懸浮型支撐劑分布 在忽略裂縫內(nèi)流動(dòng)阻力的情況下，可以認(rèn)為裂縫內(nèi)的 FRCD從縫端到井底是線性增加的，因而要求砂濃度呈線性增加。 全懸浮型支撐劑分布特點(diǎn)： 適合于低滲透率地層，不需要很高的填砂裂縫導(dǎo)流能力就能有很好的增產(chǎn)效果。 支撐劑沉降速度、砂堤堆起高度等都與裂縫參數(shù)有關(guān)。 顆粒相對于攜帶液有沉降運(yùn)動(dòng) 粘滯阻力作用 支撐劑在縫高度上的分布 注入濃度 圖 610 顆粒在縫高上的濃度分布 沉降下來的的砂堤，在平衡狀態(tài)下砂堤的高度為平衡高度 砂堤面上的顆粒滾流區(qū) 懸浮區(qū)，顆粒分布不均勻，存在濃度梯度 無砂區(qū) 增加地面排量 Ⅰ 、 Ⅱ 與 Ⅳ 區(qū)均將 變薄 ， Ⅲ 區(qū)則 變厚 流速足夠大 Ⅰ 區(qū)可能 完全消失 再增加排量 濃度梯度剖面 消失 ，成為 均質(zhì)的懸浮流 支撐劑的選擇 支撐劑的選擇 主要是指選擇其 類型和粒徑。 對 低滲 地層，水力壓裂應(yīng)以增加 裂縫長度 為主。 影響支撐劑選擇的因素 ： 1）支撐劑的強(qiáng)度 2）粒徑及其分布 3）支撐劑類型與鋪砂濃度 4） 其它因素 如支撐劑的質(zhì)量 、 密度以及顆粒園球度等 研究表明 影響壓裂井增產(chǎn)幅度的因素 油層特性 裂縫幾何參數(shù) 指壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等 指填砂裂縫的長、寬、高和導(dǎo)流能力 麥克奎爾與西克拉用 電模型 研究了 垂直裂縫條件 下增產(chǎn)倍數(shù)與裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力的關(guān)系。 圖 612 麥克奎－西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線 相對導(dǎo)流能力 無因次增產(chǎn)倍數(shù) 裂縫導(dǎo)流能力愈高，增產(chǎn)倍數(shù)也愈高；造縫愈長，倍數(shù)也愈高 左邊 要提高增產(chǎn)倍數(shù)，則應(yīng)以增加 裂縫導(dǎo)流能力 為主 右邊 曲線趨于平緩，增產(chǎn)主要靠 增加縫的長度 低滲油藏 增加裂縫長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利高滲油藏 應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主 對一定的裂縫長度，存在一個(gè)最佳的裂縫導(dǎo)流能力 1裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型 二維 (PKN、 KGD)、擬三維 (P3D)和真三維模型 主要差別 是裂縫的擴(kuò)展和裂縫內(nèi)的流體流動(dòng)方式不同： ● 二維模型假設(shè) 裂縫高度 是 常數(shù) ，即流體僅沿縫長方向流動(dòng)。 ● 擬三維模型認(rèn)為 縫高沿縫長方向是變化 的，但裂縫內(nèi)仍是 一維流動(dòng) (縫長 )。 +的傳質(zhì)速度 H+透過邊界層達(dá)到巖面的速度。 名詞解釋 10～ 15％ 的 HCl及 3～ 8％ 的 HF混合成的 酸 氫氟酸濃度超過鹽酸濃度 (如 6％ HF+3％ HCl)。 活性酸的有效作用距離內(nèi)仍具有相當(dāng)導(dǎo)流能力的裂縫長度。 ● 酸 洗 ● 基質(zhì)酸化 ● 壓裂酸化 將少量酸液注入井筒內(nèi)， 清 除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼。 在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過酸液對裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成高導(dǎo)流能力的裂縫。 酸化壓裂： 用酸液作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂。 酸液的濾失 濾失主要受 酸液的粘度 控制， 壓裂液的濾失系數(shù) CI公式 控制酸液的濾失常用的方法和措施 (1)固相防濾失劑 硅粉： 添滿或橋塞酸蝕孔道和天然裂縫。 粒徑大小不等的油溶樹脂： 大顆粒橋塞大的孔隙；親油的樹脂形成更小的顆粒，變形后堵塞大顆粒的孔隙，從而有效地降低酸液的濾失。 2HF+CaCO3=CaF2↓+CO 2↑+H 2O 16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+2AlF 3+2SiF4↑+8H 2O 酸液濃度高， CaF2處于溶解狀態(tài)；酸液濃度低，產(chǎn)生沉淀。 3)氫氟酸與砂巖中各種成分的反應(yīng)速度各不相同。 鹽酸和碳酸鹽的反應(yīng)速度比氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度還要快 ，因此土酸中的鹽酸成分可先把碳酸鹽類溶解掉，從而能充分發(fā)揮氫氟酸溶蝕粘土和石英成分的作用。 （ 2）利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸 (自生土酸 )。 （ 3）使用替換酸，如氟硼酸。 第八章 復(fù)雜條件下的開采技術(shù) 主要內(nèi)容： 防砂與清砂 防蠟與清蠟 油井堵水 稠油與高凝油開采技術(shù) 低滲透油田開發(fā)技術(shù) 井底處理新技術(shù)簡介 ： 當(dāng)溫度降低到某一值時(shí)，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開始析出的溫度。 ： 在一定條件下原油失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。 砂拱 ： 懸空盤跨于空穴性射孔孔眼并能將垂直應(yīng)力（上覆地層應(yīng)力）分解成水平應(yīng)力的彎曲地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)。 襯管、篩管、濾砂管等防砂機(jī)械防砂礫石充填防砂人工膠結(jié)砂層人工井壁化學(xué)防砂其它化學(xué)防砂法注熱空氣固砂焦化防砂短期火燒油層固砂降低流速增大油層徑向應(yīng)力其它壓裂防砂防砂方法 、 危害 基本理論與分析 （ 1） 正沖砂 （ 2） 反沖砂 （ 3） 正反沖砂 ： 沖砂液由沖砂管 (或油管 )泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起沿油套環(huán)空返至地面的沖砂方法。 ： 利用了正沖砂和反沖砂各自的優(yōu)點(diǎn)，其 工藝過程 為先用正沖砂將砂堵沖散，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，再迅速改為反沖砂，將沖散的砂粒從油管內(nèi)返出地面的沖砂方式。采用正反沖砂方式時(shí)， 地面相應(yīng)配套有改換沖洗方式的總機(jī)關(guān)。 相比較而言： 正沖砂沖擊力大，易沖散砂堵，但因管套環(huán)空截面積大，液流上返速度小，攜砂能力低，易在沖砂過程中發(fā)生卡管事故，要提高液流上返速度就必須提高沖砂液的用量。 特點(diǎn)： 這種沖砂方式可提高沖砂效率，既具有正沖砂沖擊力大的優(yōu)點(diǎn)，又具有反沖砂返液流速高、攜帶能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又不需要改換沖洗方式的地面設(shè)備。 （ 1） 當(dāng)溫度降至析蠟點(diǎn)以下時(shí)，蠟以結(jié)晶形式從原油中 析出 ； （ 2） 溫度、壓力繼續(xù)降低和氣體析出，結(jié)晶析出的蠟 聚 集 長大形成蠟晶體； （ 3） 蠟晶體 沉積 于管道和設(shè)備等的表面上。 ② 原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結(jié)晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易出。 (3) 壓力和溶解氣 (4)原油中的水和機(jī)械雜質(zhì) ● 水和機(jī)械雜質(zhì)對蠟的初始結(jié)晶溫度影響不大。 （ 5） 液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì) ● 原油中的細(xì)小砂粒及機(jī)械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，而促使石蠟結(jié)晶的析出，加劇了結(jié)蠟過程。 （ 2） 抑制石蠟結(jié)晶的聚集 ： 在石蠟結(jié)晶已析出的情況下，控制蠟晶長大和聚集的過程。 （ 3） 創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件 ： 如提高表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等。 油井防蠟的方法 （ 2） 化學(xué)防蠟 通過向井筒中加入液體化學(xué)防蠟劑或在抽油管柱上裝有固體化學(xué)防蠟劑，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達(dá)到防蠟?zāi)康摹? （ 4） 磁防蠟技術(shù) （ 1原油通過強(qiáng)磁防蠟器時(shí)，石蠟分子在磁場作用下定向排列作有序流動(dòng)，克服了石蠟分子之間的作用力，不能按結(jié)晶的要求形成石蠟晶體 ； （ 2對于已形成蠟晶的微粒通過磁場后，石蠟晶體細(xì)小分散，并且有效地削弱了蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的粘附力， 抑制了蠟晶的聚集長大； （ 3磁場處理后還能改變井筒中結(jié)蠟狀態(tài)，使蠟質(zhì)變軟，易于清除。 (2)熱力清蠟 熱流體循環(huán)清蠟法 電熱清蠟法 熱化學(xué)清蠟法 找水： 油氣井出水后，通過各種方法確定出水層位和流量的工作。 (2)油井化學(xué)堵水 用化學(xué)劑控制油氣井出水量和封堵出水層的方法。 凝固點(diǎn)： 在一定條件下原油失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。 高凝油開采的關(guān)鍵： 提高井筒中流體的溫度。 分為注熱流體法和火燒油層法兩種。 火燒油層采油方法 通過適當(dāng)?shù)木W(wǎng)將空氣或氧氣自井中注入油層，并點(diǎn)燃油層中原油，使其燃燒產(chǎn)生熱量。 1 注熱流體法 主要是 蒸汽 注蒸汽采油 是以水蒸氣為介質(zhì)，把地面產(chǎn)生的熱注入油層的一種熱力采油方法。 (1)蒸汽吞吐 從注蒸汽開始到油井不能生產(chǎn)為止，即完成一個(gè)過程稱為一個(gè) 周期 。 (2)蒸汽驅(qū) ： 按一定生產(chǎn)井網(wǎng)，在注汽井注汽，在生產(chǎn)井采油。 入井流體與儲(chǔ)層及其流體不配伍時(shí)造成近井地帶油層滲透率下降的現(xiàn)象。 名詞解釋 根據(jù)地質(zhì)錄井資料和測井資料解釋結(jié)果、鉆井過程中油氣顯示等資料，利用一套專用的設(shè)備和方法，對可能出油的層位的油氣水產(chǎn)量、溫度、壓力及油氣水性質(zhì)進(jìn)行直接測量，以鑒別和認(rèn)識(shí)油氣水層的工作。 儲(chǔ)層敏感性 指儲(chǔ)層對可能造成損害的各種因素的敏感程度 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)： 通過巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后所發(fā)生的物理化學(xué)作用對巖石性質(zhì)（主要是對滲透率）的影響及其影響程度。 誘導(dǎo)油流的工作目的 是為了清除井底砂粒和泥漿等污物 ， 降低井底及其周圍地層對油流的阻力 。 誘導(dǎo)油流方法 ： 替噴法 、 抽汲法 、 氣舉法 、 井口驅(qū)動(dòng)單螺桿泵法 （ 1）注水泥塞試油 ： 通過注水泥塞自下而上地逐層試油的方法稱為注水泥塞試油。 （ 3）中途測試工具試油 ： 中途測試是指在鉆井過程中遇到油氣顯示馬上進(jìn)行測試的工藝。