石油开采-压裂与酸化

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1、石油开采-酸化与压裂1概述海洋油气田有两个特点：一是储层以中高渗透性砂岩和微裂缝型碳酸盐岩为主，连通通道好，但在对储层的各种作业中容易造成污染，使储层的连通状况变差；另一方面，海上施工场地小，安全环保要求严格，运输困难，不易实施大型油层改造措施。因此，选择以酸化和小型压裂等为主的清除地层的污染方法是海洋油气田增产措施的主要方法之一。海洋油气田特点2目录一、压裂技术与实践应用二、酸化工艺技术与应用3压裂技术与实践应用一、水力压裂1、水力压裂：水力压裂是用高压泵，以高于储层吸入能力的速度，向井下注入压裂液，使井筒内压力增高，储层出现破裂，形成对称于井眼的裂

2、缝。为了在停泵后不使裂缝闭合，在注入压裂液时携带一定粒径的固体支撑物，支撑裂缝保持一定的张开程度。这些裂缝为油气提供了高导流能力的通道，提高了油（气）井的产量。从油藏工程观点出发，水力压裂技术可分为单井压裂与整体压裂。4压裂技术与实践应用水力压裂分类：水力压裂以单井为工作单元，即单井水力压裂，它以研究单井渗流方式与渗流阻力的变化来实现单井产能提高为主要内容，其经济优化设计的目标函数是取得单井压后的最大净现值，即单井施工后获得的累积产量的总经济收入减去压裂施工支出费用而获得的最大经济效益。但对低渗油藏而言，它包含了提高采收率的效果，水力压裂以低渗油藏（区

3、块）为工作单元，即低渗油藏（区块）整体压裂，它以建立的油藏注水开发井网与水力裂缝优化组合的渗流系统实现单井产能与扫油效率的提高为其主要内容。通常，不但对油井进行压裂，而且也对相对应的注水井进行压裂。其优化设计的目标将是油藏采油速度、采出程度与经济效益等诸因素的关系，以实现油藏在整个开发期的最大净现值。5压裂技术与实践应用2、压裂的作用：部分地或全部地变径向流为线性流，改变了油（气）流动模式，减少了油（气）流入井底的阻力；解除近井堵塞；沟通高渗透带提高油气井的产量；注水井扩大注水的渗滤面积，增大注水量。水力裂缝增产机理：低渗油藏中的井，压裂投产后非稳态流

4、的作用，将在生产史上持续较长的时间。当前，提出的最通用的分析模型为有限导流的垂直裂缝模型，如右上图所示。模型假设无限大板状油藏，油藏均质与各向同性，由水力裂缝在垂向穿透并被上、下不渗透的遮挡层所限制。由于存在水力裂缝，改变了油层流体原有的径向渗流方式与渗流阻力，而显著地提高了单井产量。非稳态的压力行为将包含4个流动期：（1）初始的裂缝线性流；（2）地层与裂缝的双线性流；（3）地层线性流；（4）最终的拟径向流，如右图所示。6压裂技术与实践应用3、支撑剂：在水力压裂中支撑剂的作用在于充填压裂产生的水力裂缝，使之不再闭合，且形成一个具有高导流能力的流动通道。

5、压裂用支撑剂可大致分为天然的与人造的两大类型。前者以石英砂为代表，后者则是通常称之为陶粒的支撑剂。应用最多的是石英砂：因为：①石英砂货源广，价格便宜；②3000m以内的浅井和中深井都可使用；③圆度较好的砂子，当其破碎成小片时仍能提供一定的或较高的渗透率。石英砂最大的缺点是强度低，群体破碎压力约为28MPa，在深井中裂缝导流能力可能低到原来的十分之一或更多，所以对深井压裂，石英砂难以使用。7压裂技术与实践应用人造陶粒支撑剂优点：①陶粒强度高，在相同的闭合压力下，与石英砂比较具有破碎率低，导流能力高的性能；②陶粒具有抗盐、耐温性能，在150-200℃含10

6、%盐水中240h抗压强度不变；③随闭合压力的增加或承压时间的延长，陶粒的破碎率要比石英砂低得多，导流能力的递减率也要慢得多。缺点：①陶粒的颗粒相对密度较高，对压裂液性能（如粘度，流变性等）及泵送条件（如排量，设备功率等）都提出了更高的要求；②陶粒的颗粒相对密度与抗压强度均取决于物料中氧化铝的含量。因此，陶粒的物料选择与制造过程都比其它支撑剂要严格、复杂得多。树脂包层砂在砂子上面包一层热固性树脂膜，在高压下砂子虽然破碎，但碎屑少，能防止微粒流动，仍能提供一定的导流能力，并且密度低有利输送。8压裂技术与实践应用4、压裂液：压裂液按液体的性质可以分为：水基、

7、油基、乳状、泡沫、酸基和醇基共六大类。前置液：它的作用是扩张裂缝、冷却地层，造成一条具有一定宽度和长度的裂缝，以备后面的携砂液和支撑物进入裂缝。作业结束时，前置液接近全部滤入储层，故要求前置液保护油层的性能高于携砂液。携砂液：它的主要作用是将一定浓度的支撑物按设计浓度要求输送到裂缝内的预定位置。顶替液：它将地面管汇和井筒内的携砂液顶替至裂缝中。顶替液要求用量准确。9压裂技术与实践应用（a）砂液比例泵示意图（b）车载砂液比例泵组大型压裂作业典型设备示意图用于将各种材料传输到比例泵的上水系统，由于压裂液和支撑剂等不同类型，各地都不一样。流体可存于：土坑、运

8、输车和固定储罐中。它们的容量和结构也不相同。在比例泵和流体源之间连接软管就构成了标准的上水管汇