緒論一、油氣井產(chǎn)量低的主要原因1.近井地帶受傷害，導致滲透率嚴重下降2.油氣層滲透性差3.地層壓力低，油氣層剩余能量不足4.地層原油粘度高第二節(jié)油層水力壓裂1二、油氣井增產(chǎn)、水井增注途徑1.提高或恢復地層滲透率2.保持壓力增加地層能量3.降低井底回壓4.降低原油粘度2三、油氣井增產(chǎn)和水井增注方法

1.水力壓裂HydraulicFracturing2.酸化Acidizing3.爆炸Explosion4.其它3五、水力壓裂、酸化的作用在勘探階段---增加工業(yè)可采儲量在開發(fā)階段---油氣井增產(chǎn)---水井增注---調(diào)整層間矛盾改善吸水剖面---二次和三次采油中應用控制井噴其它---煤層氣開采---工業(yè)排污5六、油氣層水力壓裂示意圖S1S2S3S4壓裂壓裂6七、水力壓裂控制井噴

S1S2S3S4壓裂7內(nèi)容：1.壓裂增產(chǎn)原理2.壓裂液3.支撐劑4.壓裂設計5.壓裂工藝與壓裂技術(shù)6.壓裂井的管理與分析8裂縫形成及增產(chǎn)機理：102、地層巖石的應力及其分布=+xzyyxz地層巖石三維應力狀況+（1）地應力主應力:x，y，z應變:x，y，z12由廣義虎克定律總應變:有效水平應力14由于周圍巖石的應力作用:15地質(zhì)構(gòu)造力對地應力的影響16形成斷層的條件：正斷層：逆斷層：17rYrRw（2）井壁上的應力X18x=y時＝2y=2

x

此時說明什么問題？當x>y時()0,180=()min()90，270=()max

此時又說明了什么？

()max發(fā)生在何處？當r增加時，如何變化？這種變化又說明什么，在水力壓施工中有何實際意義？討論：20當re，Pe

=0r=ra時，＝-Pi2）井眼內(nèi)壓所引起的井壁應力----由彈性力學拉梅公式(拉應力為負)213、造縫條件（1）形成垂直縫條件:－壓應力為正，拉應力為負－最大有效周向應力大于水平方向抗拉強度23當破裂時，Pi=PF當有液體滲濾時無液體滲濾當破裂時，Pi=PF

（2）形成水平縫條件24裂縫壁面總是垂直于最小主應力（4）裂縫方向判斷:思考:正斷層和逆斷層最容易產(chǎn)生什么裂縫?結(jié)論:264、壓裂施工曲線分析壓裂施工曲線PF—破裂壓力PE—延伸壓力PS—地層壓力PI—地面瞬時關井壓力27二、壓裂液壓裂液及其性能要求壓裂液的濾失性壓裂液的濾失系數(shù)壓裂液的流動性質(zhì)壓裂液對儲層的傷害及保護28（2）壓裂液性能要求濾失低攜砂能力強摩阻低、比重大穩(wěn)定性好配伍性好殘渣少易于返排貨源廣、價格便宜、便于配制

302.壓裂液類型水基壓裂液油基壓裂液乳化壓裂液泡沫壓裂液液化汽壓裂液酸基壓裂液313.壓裂液發(fā)展七十年代以來國外:水基凍膠壓裂液的次數(shù)占三分之二，用量占總量的90%以上國內(nèi):則基本上使用的都是水基壓裂液。目前，泡沫壓裂液、液體CO2壓裂液、液氮壓裂液也開始應用。324、壓裂液添加劑破膠劑降濾劑防膨劑殺菌劑表面活性劑ｐＨ值調(diào)節(jié)劑穩(wěn)定劑33用壓裂液濾失系數(shù)表示造壁性影響的濾失系數(shù)壓裂液粘度影響的濾失系數(shù)地層流體的粘度和壓縮性影響的濾失系數(shù)二、壓裂液的濾失性341.壓裂液粘度影響的濾失系數(shù)Cv2、地層流體的粘度和壓縮性影響的濾失系數(shù)Cc

353.造壁性影響的濾失系數(shù)C3綜合濾失系數(shù)：36三、支撐劑1、支撐劑：壓裂施工中用來支撐裂縫，防止裂縫重新閉合的固體顆粒2、支撐劑類型：天然砂人造陶粒支撐劑樹脂包層支撐劑3、壓裂施工對支撐劑的性能要求１）粒徑均勻2）強度大，破碎率?。常﹫@球度高４）雜質(zhì)少5）貨源廣37思考題：1.為什么破裂壓力通常高于延伸壓力?在什么情況下破裂壓力才不明顯?2.應力集中現(xiàn)象對破裂壓力有何影響?3.對高破裂壓力地層,施工前應如何處理地層?4.水力壓裂作為增產(chǎn)增注措施方面是如何起作的?38四、壓裂設計1、裂縫幾何尺寸的確定幾何模型及計算方法：二維模型—三維模型—擬三維模型、真三維模型計算方法解析方法:僅用于二維模型數(shù)值計算方法:用于二維、三維模型392、增產(chǎn)倍比預測

式中:圖版法：圖版法公式法40曲線分析：

1.導流能力比值較小時（在曲線的左半段）(1)曲線變化較陡，即此時隨導流能力比的增加，增產(chǎn)倍數(shù)增加較快。(2)導流能力比為定值時,縫長變化對增產(chǎn)倍數(shù)影響不大。

此時欲使增產(chǎn)倍數(shù)提高，應以增大裂縫導流能力為主，不要盲目延伸裂（增大施工規(guī)模）。41

2.當導流能力比值較大時(曲線右半段)(1)縫長為定值時,曲線變化平緩,即隨導流能力比增加,增產(chǎn)倍數(shù)幾乎不變。（2）導流能力比為定值，隨縫長增加，增產(chǎn)倍數(shù)明顯增加。

此時欲提高導流能力，應以增加縫長為主。42最佳有效縫長與地層滲透率的關系：低滲延縫，高滲解堵43增產(chǎn)倍比預測公式法Lf<0.1Re時ReLrwRw44增產(chǎn)倍比預測公式法壓裂前后不存在污染時：45增產(chǎn)倍比預測公式法壓裂前后存在污染時:464、壓裂施工設計步驟（1）壓裂設計的內(nèi)容：地質(zhì)設計

工程設計（2）壓裂設計步驟

47壓裂工程設計的內(nèi)容

1.壓裂施工井的基本情況和動態(tài)資料；(1)施工井的基本數(shù)據(jù)(2)壓裂層段基本數(shù)據(jù)(3)生產(chǎn)動態(tài)資料2.低產(chǎn)原因分析；3.施工目的依據(jù),效果預測；目的依據(jù)效果預測(縫長、縫寬、增產(chǎn)倍比、經(jīng)濟評價)4.確定施工參數(shù)；5.選擇管柱,確定壓裂方式,校核管柱強度；6.成本核算,效益分析；7.制定安全措施；48壓裂設計的一般步驟壓裂設計分為兩大類：第一類設計：已知地層條件，預定增產(chǎn)倍數(shù)，尋求最佳方案第二類設計：先給定壓裂液用量、排量等，預測裂縫尺寸、增產(chǎn)倍數(shù)49施工參數(shù)的確定

(1)確定壓裂液配方(2)確定壓裂液用量及排量(3)確定壓裂方式(4)確定施工泵壓

50(5)確定壓裂所需功率

水馬力:在單位時間內(nèi)將一定量的液體提升或泵送一定距離所需要的功率.HP---(水馬力)KW，Pb---MPa，Q---M3/min(6)確定壓裂車臺數(shù)51n為不小于n1,n2的整數(shù)(7)確定加砂量和加砂濃度

(8)確定平衡壓力52五、壓裂工藝與壓裂技術(shù)

（一）壓裂選井選層原則

不宜壓裂的井層

1.油層壓力衰竭不宜壓裂2.井下技術(shù)狀況差，例如固井質(zhì)量不好、或可能竄槽、套管變形或有嚴重損傷、井下有落物、經(jīng)過復雜措施處理過的井層均不宜壓裂。3.高含水井或高氣油比井,不宜壓裂

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4.注水效果明顯，裂縫比較發(fā)育的井層，為了避免油井水淹，是否壓裂需慎重。

5.附近有與水或氣的接觸面（如底水驅(qū)油藏或存在底水的油藏），而且位于裂縫可能通過的方向時。6.在壓裂層與水層或氣層間的夾層很薄時。7.高滲透地下虧空的井不宜壓裂。54（二）壓裂工藝方法

1、合層壓裂——對一個生產(chǎn)層組的各小層不加選擇地同時進行壓裂施工。2、多層壓裂（或選擇性壓裂）——一次壓裂作業(yè)可壓開多層或有選擇地壓開預定油層的方法。551）填砂法壓裂施工步驟：先壓下層，后壓上層施工過程：壓裂--填砂--再壓裂--再填砂----最后沖砂施工工藝：1）.完井壓裂:射孔--壓裂--填砂--再射孔--再壓裂---最后沖砂2）.已射孔的井:(使用封隔器)壓裂--填砂--上提管柱--再壓裂--再填砂---最后沖砂優(yōu)點：安全、可靠、有效。缺點：作業(yè)時間長。562）上提封隔器法

施工步驟：先壓下層，后壓上層施工工藝：下上下兩級封隔器—壓裂--上提雙封隔器--再壓裂優(yōu)點：安全、可靠、有效;可任意選壓。缺點：作業(yè)時間長。572）暫堵劑分層壓裂工藝

封隔器分層壓裂對于下列兩種情況，難以實施。裸眼段井徑過大，不能用封隔器隔開壓裂層段；管鞋附近或射孔段之間固井質(zhì)量差，無法封隔壓裂層段。

58暫堵劑選擇性壓裂的原理堵劑:油溶性/水溶性顆粒物質(zhì)高滲透層:優(yōu)先吸收堵劑,堵塞孔眼低滲透層:優(yōu)先吸收壓裂液,產(chǎn)生裂縫593）孔眼堵塞球法壓裂工藝堵球:尼龍球等（彈性固體顆粒高滲透層:首先吸收液體、堵球,孔眼被堵塞，弊壓低滲透層：優(yōu)先被壓開堵球回收：壓力釋放后，堵球脫落，返排601）限流法分層壓裂技術(shù)原理:控制各層孔數(shù)及孔徑,以控制其孔眼壓差和流量,使各層相繼被壓開關鍵:確定各層孔眼摩阻適用:完井壓裂3、壓裂技術(shù)61孔眼摩阻：式中：622）氮氣壓裂技術(shù)適應范圍:低壓（<２０ＭＰａ）、低滲（k<10-5m2）、低孔（<５％）、多泥、有天然裂縫的致密地層.工藝過程:(1)酸洗---清除井底及孔眼污染(2)氮氣壓裂---破裂地層,延伸和擴展裂縫問題:(1)氮氣是如何破裂地層的?(2)不加入支撐劑如何提高裂縫的導流能力?633）.高能氣體壓裂技術(shù)壓井液氣體固體火藥油層射孔孔眼64(1)造縫機理火藥燃燒---產(chǎn)生高溫高壓氣體---進入射孔孔眼---當氣體壓力超過巖石破裂壓力時---地層破裂產(chǎn)生裂縫火藥燃燒,井底壓力達到破裂壓力的時間叫加載壓力上升時間。用“t”表示。當t>=10-3S時,產(chǎn)生一條對稱縫當10-6S<t<10-3S,產(chǎn)生多條徑向裂縫65(2)增產(chǎn)機理高能氣體燃燒產(chǎn)生的壓力較高,導致地層巖石產(chǎn)生殘余變形；又由于裂縫面不一定都與主應力方向垂直，裂縫面受剪應力作用，產(chǎn)生相對位移；在高溫高壓脈沖作用下，縫面受沖刷，以及巖石中的鈣質(zhì)等膠結(jié)物溶解，使縫面形成溝漕。664）控縫高壓裂技術(shù)

(2)技術(shù)方法：控縫高壓裂技術(shù)就是通過上浮式和下沉式導向劑在裂縫的頂部和底部形成人工遮擋層，阻止裂縫中的壓力向上下傳播，繼而達到控制裂縫在高度方向上進一步延伸的目的。

(1)控制縫高的意義是什么67小結(jié)1、基本概念水力壓裂破裂壓力閉合壓力壓裂液2、主要內(nèi)容1)水力壓裂增產(chǎn)的基本原理2)裂縫方向預測