中外压裂技术现状与进展

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1、中外压裂技术现状与进展60目录1.国外压裂液发展现状及选择依据1.1国外压裂液发展状况1.2压裂液的选择依据2支撑剂发展状况及技术要求2.1中外支撑剂状况及影响导流能力的因素2.2支撑剂渗透率对压裂效果的影响3.压裂综合施工设计技术路线4.目前国外公司的软件状况及技术发展趋势5.美国大石油公司大型压裂（MHF）处理设计实例5.1详细规划5.2根据地层条件来选择压裂流体及支撑剂5.3细致的后勤规划可排除人为误差和机械故障5.4作业计划需要良好的设备和有经验的人员5.5结论6我国大型压裂的成功实例（角58井）7.现状及工作建议7.1设备现状7.2压裂设计及压裂液7.3工作建议参考文献60水力压裂

2、作为油气藏增产措施，已经应用近50年。它是利用高的排量和压力，将含有高浓度支撑剂的非牛顿高粘压裂液注入井下，在目的层造缝并延伸扩展裂缝；当压裂液破胶返排后形成一条或多条具有高导流能力的支撑裂缝。压裂液作为造缝和携砂的介质，其性能的改进一直是人们研究的课题。自50年代以来大规模进行水力压裂以来，压裂液无论从单项添加剂研制、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法以及现场应用工艺技术等均发生了重大变化，特别是90年代以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和应用工艺技术方面又取得了许多新的突破，并在现场应用中发挥了重要作用。本部分综述了90年代国外压裂液技术的新进展。1.国外压裂液发展

3、现状及选择依据1.1国外压裂液发展状况目前，国外广泛使用的压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液，自1950年到1996年，压裂液发展趋势如图1所示。可见从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主，而在60年代初，以瓜尔胶稠化剂的问世，标志着现代压裂液化学的诞生。70年代初，由于瓜尔胶化学改性（如羟丙基瓜尔胶HPG、羟基羧甲基瓜尔胶CMHPG）的成功，以及交联体系的完善（由硼、锑发展到有机钛、有机锆），水基压裂液迅速发展，在压裂液类型占主导作用；随后致密气藏的开采和部分低压油井压后返排困难等因素，在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用，取代了部分水基压裂液。目前在

4、国外压裂液体系仍是以水基压裂液为主（占65%），泡沫（占30%），油基，乳化压裂液（占5%）共存的局面。其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40%，钛、锆交联压裂液占10%，未交联线形胶占15%（如图2）。水基压裂液由聚合物稠化剂（植物胶，如瓜尔胶、香豆胶等）、交联剂、破胶剂、pH值调节剂，杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成，具有低廉、安全、可操作性强、综合性能好、运用范围广等特点，但潜在的问题是损害水敏性储层，以及由于残渣，未破胶的浓缩胶和滤饼造成的导流能力损害。减少伤害、降低成本是其发展方向。60泡沫压裂液具有易返排、伤害小、携砂能力强等特点。在压裂施工中的应用正稳步增加。泡沫压裂液一般由

5、气相和液相组成，气相（一般为70%-75%的CO2或N2）以气泡的形式分散在整个连续的液相之中。液相通常含有表面活性剂或其它稳定剂，加入植物胶稠化剂，可以改善泡沫压裂液的稳定性。适合于低压、水敏性储层，尤其是气藏。油基压裂液通常由烃类（原油、柴油）、稠化剂（有机磷酸盐）、交联剂（偏铝酸盐）和破胶剂（强碱弱酸盐）组成。通过两步交联法，提高了现场可操作性和耐温能力（达130°C）。它与油藏配伍性好，易返排、低伤害，适合于强水敏、低压储层，同时也存在安全性差、成本高、耐温能力较弱、滤失量大等特点。改善施工安全的可操作性，使用高效液体破胶剂是油基压裂液的发展方向。乳化压裂液是介于水基与油基之间的压裂

6、液流体，目前常用的是聚合物水包油乳化压裂液。它由60%-70%的液态烃（原油或柴油为内相）和30%-40%聚合物稠化水（植物胶水溶液为外相）组成，具有低滤失、低残渣、粘度高、伤害较小等特点。改善流变性能、降低摩阻是其发展方向。1.2压裂液的选择依据压裂作业中液体配方的选择应满足储层特点。由多种粘土矿物引起油层污染（表1）。储层对压裂液和添加剂的要求大部分应从油层保护角度出发优选。粘土矿物的化学成分各异，可与近井液体发生不同的反应。水溶性盐（KCl、NH4Cl）加入会降低水基液的反应速度，岩石接触水基液时间越长，它吸附的水就越多。且与水基液中的阳离子含量、PH值有关。表1粘土矿物对储层的影响矿

7、物化学成分给储层带来的主要问题绿泥石(Mg,Al,Fe)12[(Si,Al)8O20](OH)16对酸和氧化水极为敏感，析出无法通过孔隙喉道的胶状Fe(OH)3。伊利石K1-1.5Al4[Si7-6.5Al1-1.5O20](OH)4同其它可运移微粒一起堵塞孔隙喉道，K+的沥滤会使它变成膨胀粘土。60混合层伊利石-蒙脱石绿泥石-蒙脱石断裂成块状物和桥接物，横跨孔隙，从而降低渗透率。高岭石Al4[Si4O10]