总师培训班-压裂技术(hs)

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1、第二部分压裂工艺技术249第一章　水力压裂机理及国内外技术新近展1947年美国首次进行了采油井水力压裂增产作业，由于增产效果十分显著，因此该工艺技术受到普遍重视，研究不断深入、应用范围不断扩大。五、六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施；七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域，使许多没有工业开采价值的低渗透油气田，成为具有相当可采储量和开发规模的大油气田；其后，随着工艺技术发展和对油藏地质研究的不断深入，压裂工艺技术的应用领域也在不断拓宽，特别是用于调整层间矛盾、改善驱油效率及低渗油田的整体优化压裂开发，使压裂工艺技

2、术成为提高采油速度和采收率及改善油田开发效益的重要手段。据不完全统计，至九十年代中期，世界上每年压裂作业井次已超过125万井次，大约完钻井数的35～40%进行了水力压裂。美国是目前世界上油层压裂应用较多、工艺技术最先进、设备最优良的国家。美国石油储量的25～30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。我国已探明的低渗透地质储量约40亿吨，占全部探明储量的24.5%，这部分储量只有通过压裂改造才能具备工业开采价值。近三十年来，压裂技术得到快速发展，取得了众多科研成果，形成适用于不同温度条件的压裂液体系、适合不同闭合压力条件的

3、支撑剂系列，研制出高性能的施工设备，创建了新的设计模型和分析、诊断方法，使压裂工艺技术日趋完善，现已成为油田开发过程中不可缺少的一项采油工艺技术。第一节　水力压裂增产机理249油层水力压裂过程是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近憋起高压。当压力超过井壁附近地应力及岩石抗张强度后，在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂（一般为石英砂）的压裂液注入裂缝，使裂缝向前延伸，并在裂缝中填充支撑剂。这样，在停泵后即可在地层中形成足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。由于这个裂缝扩大了油气流动通

4、道，改善了地层渗透性，可起到增产增注作用。图2-1-1水力压裂施工示意图降低渗流阻力，增加渗流面积是水力压裂增产的基本原理。在压裂前，地层流体以径向流动方式向井底渗流。径向渗流过程中，由于越靠近井底，渗流面积越小，从而渗流阻力就越来越大。对于圆形供给边界中心的生产井，产生地层压降为2492-1-1由于井底处应力集中，并存在各种污染，使近井地带的渗透率降低，因而通常井筒附近的渗流阻力会增加。设井筒附近受伤害区域的半径为（污染半径），伤害区域的渗透率为。若产量不变，则式量化了污染程度和污染范围所造成的渗流阻力。2-1-2水力

5、压裂后，改变了渗流区的渗流方式。对垂直缝油藏，压后开井生产过程中，地层流体将经历四种不同渗流阶段：a)裂缝线性流动阶段在该阶段，进入井筒的流体大部分来源于裂缝中流体的弹性膨胀，流动基本上是线形的。该流动阶段时间很短，实际意义并不很大；b)双线性流动阶段在裂缝线性流动阶段之后，将出现双线性流，即流体自地层线性地流入裂缝，同时裂缝中的流体再线性地流入井筒。双线性流动相对能持续较长时间；c)地层线性流动阶段地层线性流动阶段只能在裂缝导流能力较高时才能出现；d)拟径向流动阶段，见图2-1-2。井筒裂缝井筒裂缝裂缝线形流双线性流裂

6、缝裂缝地层线性流拟径向流249图2-1-2地层、裂缝中流体渗流方式在压裂井的整个增产有效期内，三个线性流阶段持续的时间都较短，地层流体向生产井的渗流以拟径向流为主。但线性流动的渗流阻力要比径向流动小得多，因此，在这种流动方式期间，油井产量比较高。在拟径向流阶段，由于裂缝的存在，相当于扩大了井筒半径，增加了渗流面积，渗流阻力比压前大幅度降低，所以产量也要比压前有较大的提高。对于水平缝油藏，压后开井生产初期，裂缝区域的地层内流体由地层线性地流入裂缝，然后再由裂缝径向地流入井底。由于裂缝的导流能力远比地层高，相应地渗流阻力小，

7、因而产量要比压前大幅度增加。随着生产时间延长，地层流体向油井的渗流又恢复到径向流动方式。但由于裂缝的存在，裂缝区域的渗流阻力较小，与同等条件未压裂地层相比，产量仍有提高。对一些中高渗地层，只要通过小规模的解堵压裂改造就可使产量有较大提高。但是对于低渗透地层，只解决近井地带污染问题还不能取得理想的增产效果，必须适当增大施工规模，以扩大渗流面积，降低渗流阻力，从而实现增产增注的目的。第二节　水力压裂造缝机理1、地应力对裂缝形态和裂缝方位的影响人工裂缝的形态取决于油藏地应力的大小和方向。裂缝类型与地层中的垂向应力和水平应力的相

8、对大小有关。一般认为，人工裂缝垂直于地层最小主应力，平行于地层最大主应力，如图2-1-3。(a)(b)(c)249图2-1-3裂缝壁面与地应力关系主应力差具有特殊的意义，因为其倾斜角和最小主应力的倾斜方向是控制人工裂缝的延伸方向的决定性因素。但是，裂缝形态也受断层、褶皱和天然裂缝等因素影响。理论研究时，通常假定裂缝形