【7A文】水力压裂原理.ppt

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1、水力压裂原理压裂技术的发展历程1947年在美国进行了首次水力压裂增产作业，由于增产效果十分显著，因此对压裂艺技术的研究和应用受到普遍重视五、六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施，以追求单井增产增注效果为目标，没有考虑实施压裂措施后，对油田开采动态和开发效果的影响七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域，由于压裂技术的应用，大大增加了油气的可采储量，使本来没有工业开采价值的低渗透油气藏，成为具有相当工业储量和开发规模的大油气田八十年代，水力压裂已不再仅仅被孤立地作为单井的增产、增注措施来考虑，而是与油藏工程紧密结合起来，用于调整层间矛盾（调整产液剖面）、改善驱油效率，成为提高动

2、用储量、原油采收率和油田开发效益的有力技术措施进入九十年代以后，水力压裂逐渐成为决定低渗透油田开发方案的主导因素。在研究制定低渗透油田开发方案时，按水力裂缝处于有利方位确定井排方位；通过研究分析不同井网、布井密度及裂缝匹配对各项开发指标的影响，以提高油田整体开发效果和经济效益为目标，确定井网类型、布井密度和压裂施工规模，使水力压裂与油藏工程结合的更加紧密，使低渗透油田的高效开发成为可能我国在五十年代起已开始进行水力压裂技术的研究，迄今为止已取得了很好的技术成就与较高的经济效益大庆油田1973年开始采用水力压裂作为油田增产增注的一项重要技术措施，至今已有30年的历史。随着油田的开发

3、进程，针对不同时期不同对象及其对于改造技术的不同要求，压裂工艺技术不断发展、完善和提高水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。当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，在井底附近憋起超过井壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随着带有支撑剂的液体注入裂缝中，裂缝逐渐向前延伸。这样在地层中形成了足够长度一定宽度及高度的填砂裂缝。由于它具有很高的渗滤能力，使油气能够通畅流入井中，起到增产增注的作用水力压裂原理水力压裂造缝机理形成水力裂缝的条件：地应力的大小及其分布岩石力学性质压裂液性能注入方式三向主应力：σX、σY、σZ裂缝垂直于最小主

4、应力水力裂缝形态：σZ>σH垂直裂缝σH>σZ水平裂缝1、改变流型在压裂前，地层中的流体是径向地流向井底，压裂后由于地层中形成了一条高导流能力的填砂裂缝，从井底延伸至地层深处，所以流体就先单向地进入裂缝中，然后单向地流入井底。从原来的径向流改变为单向流，就节省了大量的能量水力压裂增产机理水力压裂增产机理2、沟通油气储集区由于地质上的非均质性，地层中有产能的地区并不一定与井底相连通。例如：砂层中透镜体，三角洲沉积的砂体等不一定都被井所钻穿。通过压裂所形成的人造裂缝，可以将它们与井底沟通起来，就增加了新的供油区，大型压裂压出的较长裂缝甚至可将几个透镜体压穿，沟通油气储集区是压裂增产的

5、重要原因对于天然裂缝油藏，在于人工裂缝沟通天然裂缝3、克服井底附近地层的污染压裂后的裂缝可以解决井底污染所造成的低产后果。为此目的所进行的压裂可以是小规模的，只要穿过堵塞区的深度即可。但是对裂缝的导流能力却要求很高。因为井底附近裂缝的渗透率在油气生产中是个关键水力裂缝模型PKN模型：宽度剖面及水平剖面均为一椭圆，垂直剖面为矩形，裂缝高度恒定GDK模型：宽度剖面为矩形，水平剖面为椭圆形水力裂缝模型水力裂缝模型在三维模型中，裂缝启裂按三维弹性问题进行考虑，缝内液体流动按两维流动问题进行处理压裂施工过程中净压力与时间关系压裂工艺技术限流法压裂技术采取低密度射孔，大排量施工，依靠压裂液通

6、过射孔炮眼时产生的摩阻，大幅度提高井底压力，从而使压裂液自动转向，以相继压开破裂压力相近的各个目的层这项技术的关键是，根据目的地层的物性，砂岩厚度、纵向相邻油层情况及平面上的连通关系，确定合理的布孔方案，确定每个目的层所射孔炮眼数量及直径，以此来控制不同油层的处理强度，获得所需要的产液剖面计算炮眼摩阻碍的公式为：式中：Ppf：炮眼摩阻，10-1MPa;Q:注入排量，m3/min；ρ：压裂液密度，kg/m3n：射孔炮眼数量；d：炮眼平均直径，mm投球法多裂缝压裂工艺技术可用于常规射孔井，根据压开层位吸液能力高的特点，在一个压裂层段内压开第一层后，在低压下挤入高强度暂堵剂将已压开层的

7、炮眼堵住，提高泵压压开第二层，然后再堵第二层再压第三层，这样可在一个层段内形成多条裂缝，达到一井压多段，一段压多层，提高油井产能定位平衡压裂技术首先建立在水平裂缝的前提下，在常规射孔井进行水力压裂时，在一定的排量下通过节流产生压差，使定位压裂封隔器坐封。利用定位平衡压裂封隔器上的长胶筒和喷砂体的组合来控制压裂目的层的裂缝形成的位置和吸液炮眼的数量，达到裂缝定位和使目的层产生水平裂缝的目的。在需要保护的薄夹层的邻近高含水部位装有平衡装置，该装置只进液不进砂，使高含水层与压裂目的层处