《水力压裂原理》PPT课件.ppt

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1、水力压裂HydraulicFractureStimulation“水力压裂”是什么?液体连续注入使得人工裂缝变得更大。液体将高强度的固体颗粒（支撑剂）带入并充填裂缝。施工结束，液体返排，支撑剂留在裂缝中，形成高流通能力的油气通道，并扩大油气的渗流面积。利用液体传递压力在地层岩石中形成人工裂缝。基本概念利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，而在井底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续将带有支撑剂的携砂液注入压裂液，裂缝继续延伸并在裂缝中充填支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够

2、长、有一定导流能力的填砂裂缝。压裂作用及增产机理沟通油气储集区，扩大供油面积。砂岩储层中的透镜体、裂缝性油藏的裂缝和溶洞改变井筒周围渗流特征，降低渗流阻力，节约地层能量。克服井底附近污染在油气勘探开发中的作用(1)勘探阶段增加可采储量；美国可采储量的20~30%通过压裂获得。(2)开发阶段增加油气井产量和注水井的注水量;调整油田开发矛盾，改善吸水、出油剖面;提高采油速度，提高油田采收率;(3)其它方面控制井喷;煤矿开采，工业排污，废核处理等。为什么要压裂…增加油气井的生产能力油气井水力压裂低渗透储层通过压裂达到经济开采产量中等渗透储层的伤害要消除或需要更优的回报高渗透储

3、层的伤害要消除或防砂1947-1948:水力压裂的发展1947.7–美国开始第一口井的压裂施工，用交联的煤油/汽油混合油。1948-获得专利，在商业应用前压裂了23口井水力压裂的历史水力压裂商业性应用开始于1949年1949早期,哈里伯顿油井固井公司获得唯一的“水力压裂”许可证当年进行了332口井的压裂75%成功1949.3在美国俄克拉荷马州的维尔玛进行了第一次商业性的压裂施工早期施工使用几百磅的手筛河砂和凝胶油现在使用成百上千吨的砂或人造支撑剂和冻胶或泡沫压裂液注入排量为第一次压裂施工排量的5到50倍从第一次压裂到现在...第一次百万磅（454吨）支撑剂的压裂1974年5月

4、1988年大型压裂，91MPa下加入817吨20/40陶粒在90年代......1997:一口井7层压裂施工加入支撑剂>14,000,000磅（6356吨）.(~2,000m水平井,北海)1995-98:平均每月压裂2000口井进入2000年……?理解/控制多裂缝新方法新技术用在大斜度井或水平井的裸眼段压裂中3-D实时裂缝几何尺寸测绘(微地震波监测,井下测斜)水力裂缝生长过程12345671234567第一节压裂机理时间压裂泵注的阶段小型压裂降排量试验前置液ISIP闭合&滤失排量实际井底压力支撑剂浓度最终ISIP裂缝净压力增加裂缝方向总是垂直于最小主应力一.地应力及岩石力学参

5、数xzy当z最小时，形成水平裂缝。裂缝形态及方位xzyyxz当z>x>y，形成垂直裂缝，裂缝面垂直于y方向；当z>y>x，形成垂直裂缝，裂缝面垂直于x方向；理想裂缝实际可能出现下列情况的裂缝裂缝上下窜弯曲裂缝液体分流T型裂缝水平裂缝倾斜多裂缝上窜裂缝射孔方位1.射孔方位与最大水平主应力方位平行，最有利；2.射孔方位与最小水平主应力方位平行，最不利；3.射孔方位与最大水平主应力方位成一定角度平行，有一定影响。二、地应力测量、解释方法1.地应力方位测量；2.地应力大小测量。三、地层岩石破裂机理和破裂压力地层岩石破裂，井底压力大于地层有效应力及岩

6、石的抗张强度。1.定义破裂压力梯度2.理论计算3.统计值油田使用的破裂压力梯度通常是根据大量的压裂实践统计出来的。一般范围在0.015~0.025MPa/m之间.根据破裂压力梯度可以大致估算压裂裂缝形态:当α<0.015～0.018MPa/m,形成垂直裂缝;当α>0.022～0.025MPa/m,形成水平裂缝.降低破裂压力措施酸化预处理高效射孔密集射孔四、裂缝设计模型2-D模型简化3-D模型有限元3-D模型裂缝模型2D模型PKNCGD（KGD)径向3D模型拟三维集成三维全三维非平面三维商业化压裂软件2-D模型(PKN,KGD,Daneshy,Radial)众多简化3-DFra

7、cproorFracproPTM-FracStimPlanorE-StimPlan有限元3-DTerraFracGOHFER黑箭头表示油气流动路径无裂缝的油气径向流动井筒含油气的多孔储层岩石五、水力压裂增产机理降低渗流阻力，增大渗流面积。有裂缝后油气流动变成“线性”流动含油气的多孔储层岩石水力裂缝流动变化后期，拟径向流初期，地层线性流早期，双线性流第二节压裂设计一、选井选层基本原则：1.油气井必须有足够的剩余储量以及地层能量。2.前次压裂由于施工原因造成施工失败，在对失败原因进一步分析的基础上加以改进，