水力压裂工艺培训教材

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1、水力压裂工艺培训讲义目录一、压裂液二、压裂支撑剂三、压裂设备和压裂管柱四、压裂工艺五、压裂油层保护六、压裂施工及质量要求七、压裂新工艺前言水力压裂是油田增产、增注，保持稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的破裂压力，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透能力填砂裂缝，达到改造油层目的。水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等学科。压裂液的主要功能是传

2、递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。（一）压裂液的作用压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。一、压裂液一、压裂液1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。在高温井层中，还具有一定的降温作用。2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的液体。和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。由于携带比重较

3、高的支撑剂，必须使用交联压裂液。3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。组成与前置液一致。（一）压裂液的作用为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。摩阻过高会导致井口压力高，从而降低排量，影响压裂施工。稳

4、定性：压裂液应具有热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的损失；还应具有抗剪切稳定性，不会由于流速的增加而大幅度降解。（二）压裂液的性能（二）压裂液的性能配伍性：压裂液进入地层后与各种岩石矿物及地层流体相接触，不应产生不利于油气渗流的物理—化学反应，例如不会引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层。低残渣：要尽量降低压裂液中水不溶物的数量，以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率。易返排：施工结束后大部分注入液体应能返排出井筒，减少压裂液对地层的伤害。特别是低压井的返排尤其重要。因此，压裂液应具有滤失小、携砂能力强、摩阻低、稳定性好、配伍性好、低残渣、易返排等特点。此外由

5、于压裂施工规模越来越大，压裂液用量越来越大，压裂液还应具有货源逛、成本低、配制简单的特点，以满足大型压裂和新井压裂施工的要求。（三）压裂液的分类1948年，水力压裂开始用于油井增产，使用油基压裂液（原油、凝固汽油、皂化凝胶油体系）；50年代末期，发现了瓜尔胶可作为水基压裂液的稠化剂，产生了当代压裂液化学；60年代，发展了交联胍胶压裂液，1969年，第一次使用了交联胍胶液进行施工；70年代，开发出羟丙基胍胶，提高水基压裂液体系（无机钛和锆）；80年代，一个显著的发展是采用了延迟交联反应的水基压裂液，有机钛、锆交联水基压裂液体系及其泡沫压裂液体系（N2和CO2）

6、；90年代，有机硼交联水基压裂液新体系，胶囊破胶剂技术2000年以后，低稠化剂浓度水基压裂液和清洁压裂技术。（三）压裂液的分类按造分散介质的不同，压裂液主要分为水基压裂液、油基压裂液、乳化压裂液、泡沫压裂液、醇基压裂液、表面活性剂（清洁）压裂液和浓缩压裂液。（四）水基压裂液是以水作为分散介质，添加各种处理剂，特别是水溶性聚合物，形成具有较强综合性能的工作液。一般称为线形胶或稠化水压裂液。线形胶一旦加入交联剂，会形成具有粘弹性的交联冻胶，交联冻胶具有部分固体性质，但在一定的排量和压力下能够流动。水基压裂液以安全、清洁和容易以添加剂控制其性质，得到广泛的应用，除

7、了极少数特别是水敏性地层外，水基压裂液是压裂液技术发展最快、最全面的体系。（四）水基压裂液1、线形胶压裂液是由水溶性聚合物稠化剂和其他添加剂组成，具有流动性，一般属于非牛顿流体，可近似用幂率模型来描述。典型压裂液配方：稠化剂（香豆胶0.4-0.6%，胍胶0.3-0.5%，羟丙基胍胶0.2-0.5%）+杀菌剂（甲醛0.2-0.5%）+粘土稳定剂（KCL2%）+破乳剂（SP1690.1-0.2%）+破胶剂（过硫酸铵20-100mg/L）。线形胶压裂液具有一定的表观粘度与低滤失性，减阻性能好，易破胶对地层伤害小；但对温度、剪切速率敏感。一般用于注水井和浅层油气藏压

8、裂。2、交联冻胶压裂液同线形胶压裂液对比，交联冻胶压