2025年壓裂工藝試題及答案

一、單項選擇題（共10題，每題2分）

1.壓裂過程中，以下哪種物質主要用于支撐裂縫，使其保持開啟狀態(tài)？

A.壓裂液

B.交聯劑

C.支撐劑

D.殺菌劑

2.在低滲透油氣藏開發(fā)中，水力壓裂的主要目的是什么？

A.增加井筒直徑

B.降低地層壓力

C.提高儲層滲透率

D.減少鉆井成本

3.以下哪種壓裂液體系在高溫條件下具有更好的穩(wěn)定性？

A.活性水壓裂液

B.油基壓裂液

C.泡沫壓裂液

D.硼交聯瓜膠壓裂液

4.壓裂設計中，裂縫導流能力主要受哪個因素影響？

A.裂縫長度

B.支撐劑濃度

C.注入排量

D.壓裂液粘度

5.在壓裂施工中，"KCl"的主要作用是什么？

A.降低壓裂液粘度

B.防止粘土膨脹

C.增加壓裂液密度

D.提高支撐劑懸浮能力

6.以下哪種壓裂技術適用于薄層、多層同時改造？

A.限流壓裂

B.分層壓裂

C.水平井壓裂

D.酸壓

7.壓裂監(jiān)測中，微地震監(jiān)測技術主要用于什么？

A.測量井筒溫度

B.監(jiān)測裂縫擴展方向和范圍

C.檢測支撐劑分布

D.評估地層壓力

8.在壓裂設計中，"凈壓力"是指什么？

A.井口壓力

B.裂縫內壓力與地層壓力之差

C.注入壓力與裂縫閉合壓力之差

D.地層破裂壓力與延伸壓力之差

9.以下哪種支撐劑在閉合壓力較高的情況下具有更好的導流能力保持率？

A.天然石英砂

B.陶粒支撐劑

C.樹脂包覆砂

D.鋼支撐劑

10.壓裂后返排過程中，以下哪種現象可能導致支撐劑回流？

A.井筒壓力迅速降低

B.壓裂液粘度增加

C.支撐劑濃度提高

D.地層壓力升高

二、填空題（共6題，每題2分）

1.壓裂液主要由______、______和添加劑三部分組成。

2.壓裂設計中的"三分量"是指______、______和______。

3.常用的壓裂液類型包括水基壓裂液、______和______。

4.壓裂施工中，常用的支撐劑有天然石英砂、______和______。

5.壓裂效果評價的主要指標包括增產倍數、______和______。

6.壓裂監(jiān)測技術主要包括地面監(jiān)測、______和______。

三、判斷題（共6題，每題2分）

1.壓裂過程中，壓裂液粘度越高越好，有利于形成更長的裂縫。（）

2.支撐劑粒徑越大，在相同閉合壓力下導流能力越高。（）

3.水平井多段壓裂技術可以提高單井產量，但會增加施工成本。（）

4.壓裂后返排速度越快，對地層傷害越小。（）

5.在所有儲層條件下，泡沫壓裂液都是最佳選擇。（）

6.微地震監(jiān)測技術可以實時監(jiān)測裂縫的擴展過程和形態(tài)。（）

四、多項選擇題（共2題，每題2分）

1.以下哪些因素會影響壓裂裂縫的幾何形態(tài)？（）

A.地層應力狀態(tài)

B.壓裂液粘度

C.注入排量

D.儲層巖石力學性質

E.井筒直徑

2.壓裂施工中常用的降濾失劑有哪些作用？（）

A.減少壓裂液向地層濾失

B.降低壓裂液成本

C.提高壓裂液攜砂能力

D.保護儲層減少傷害

E.增加壓裂液粘度

五、簡答題（共2題，每題5分）

1.簡述水力壓裂的基本原理及其在油氣田開發(fā)中的主要應用。

2.分析影響壓裂效果的主要因素，并提出提高壓裂效果的措施。

參考答案及解析

一、單項選擇題

1.C.支撐劑

解析：支撐劑是壓裂過程中用于支撐裂縫使其保持開啟狀態(tài)的固體顆粒，通常為石英砂、陶粒等。壓裂液是攜帶支撐劑的介質，交聯劑用于增加壓裂液粘度，殺菌劑用于防止微生物污染。

2.C.提高儲層滲透率

解析：低滲透油氣藏的特點是滲透率低，流體流動困難。水力壓裂通過在地層中形成高導流能力的裂縫，繞過低滲透區(qū)域，大大提高油氣從儲層流向井筒的能力，從而提高產量。

3.D.硼交聯瓜膠壓裂液

解析：硼交聯瓜膠壓裂液在高溫條件下具有更好的穩(wěn)定性，因為硼離子與瓜膠分子形成穩(wěn)定的交聯結構，能夠在高溫下保持較高的粘度，有效攜帶支撐劑并形成裂縫?；钚运畨毫岩悍€(wěn)定性較差，油基壓裂液成本高且環(huán)保問題多，泡沫壓裂液在高溫下穩(wěn)定性也有限。

4.B.支撐劑濃度

解析：裂縫導流能力是指裂縫傳導流體的能力，主要受支撐劑濃度、支撐劑類型、閉合壓力等因素影響。支撐劑濃度越高，導流能力越大；裂縫長度主要影響增產范圍而非導流能力；注入排量和壓裂液粘度主要影響裂縫幾何形態(tài)而非導流能力。

5.B.防止粘土膨脹

解析：KCl（氯化鉀）在壓裂液中主要用作粘土穩(wěn)定劑，防止地層中的粘土礦物與水接觸后膨脹、分散，從而堵塞孔隙和裂縫，降低儲層滲透率。它不直接影響壓裂液粘度、密度或支撐劑懸浮能力。

6.B.分層壓裂

解析：分層壓裂技術通過封隔器等工具將不同層段分隔開，實現對每個層段單獨進行壓裂改造，特別適用于薄層、多層同時改造的情況。限流壓裂是通過限制特定層段的注入量來強制壓裂液進入其他層段；水平井壓裂適用于水平井；酸壓主要用于碳酸鹽巖儲層。

7.B.監(jiān)測裂縫擴展方向和范圍

解析：微地震監(jiān)測技術通過監(jiān)測壓裂過程中地層巖石破裂產生的微小地震波，來確定裂縫的擴展方向、范圍和復雜程度。它不直接測量井筒溫度、檢測支撐劑分布或評估地層壓力，這些有其他專門的監(jiān)測技術。

8.B.裂縫內壓力與地層壓力之差

解析：凈壓力是指裂縫內壓力與地層壓力之差，它是驅動裂縫擴展的驅動力。井口壓力是地面測量的壓力；注入壓力與裂縫閉合壓力之差稱為"凈注入壓力"；地層破裂壓力與延伸壓力之差不是凈壓力的定義。

9.D.鋼支撐劑

解析：鋼支撐劑在閉合壓力較高的情況下具有更好的導流能力保持率，因為其強度高、硬度大，能夠在高閉合壓力下保持形狀和導流能力。天然石英砂在高壓下易破碎，導流能力下降快；陶粒支撐劑性能優(yōu)于石英砂但不如鋼支撐劑；樹脂包覆砂在特定條件下性能較好，但成本高且在極高閉合壓力下性能不如鋼支撐劑。

10.A.井筒壓力迅速降低

解析：壓裂后返排過程中，如果井筒壓力迅速降低，可能導致裂縫閉合速度過快，使支撐劑被回流帶出地層。壓裂液粘度增加會減少支撐劑回流；支撐劑濃度提高會增加支撐劑在裂縫中的穩(wěn)定性；地層壓力升高有利于支撐劑保持在裂縫中。

二、填空題

1.基液、支撐劑

解析：壓裂液主要由三部分組成：基液（如水、油等）、添加劑（如交聯劑、降濾失劑等）和支撐劑?；菏菈毫岩旱闹黧w，添加劑用于改善壓裂液性能，支撐劑用于支撐裂縫。

2.裂縫長度、裂縫導流能力、裂縫高度

解析：壓裂設計中的"三分量"是指裂縫長度、裂縫導流能力和裂縫高度，這三個參數共同決定了壓裂效果。裂縫長度影響改造范圍，裂縫導流能力影響流體通過能力，裂縫高度影響改造層段的有效性。

3.油基壓裂液、泡沫壓裂液

解析：常用的壓裂液類型包括水基壓裂液（最常用）、油基壓裂液（適用于水敏性儲層）和泡沫壓裂液（適用于低壓、水敏儲層）。此外還有酸基壓裂液、乳化壓裂液等。

4.陶粒支撐劑、樹脂包覆砂

解析：常用的支撐劑有天然石英砂（成本低但強度低）、陶粒支撐劑（強度高、導流能力好）和樹脂包覆砂（具有自愈合特性，減少支撐劑回流）。此外還有鋼支撐劑、陶瓷支撐劑等。

5.裂縫導流能力、投入產出比

解析：壓裂效果評價的主要指標包括增產倍數（壓裂后產量與壓裂前產量之比）、裂縫導流能力（裂縫傳導流體的能力）和投入產出比（增產效益與成本之比）。此外還有有效作用期、波及系數等指標。

6.井下監(jiān)測、微地震監(jiān)測

解析：壓裂監(jiān)測技術主要包括地面監(jiān)測（如地面壓力監(jiān)測、地面微震監(jiān)測）、井下監(jiān)測（如井下壓力、溫度監(jiān)測）和微地震監(jiān)測（通過監(jiān)測地層微小震動確定裂縫擴展）。此外還有放射性示蹤劑監(jiān)測、光纖監(jiān)測等技術。

三、判斷題

1.×

解析：壓裂過程中，壓裂液粘度并非越高越好。過高的粘度會增加施工壓力，可能導致近井筒復雜裂縫形成，同時增加壓裂液成本和返排難度。合適的粘度應根據儲層條件、施工參數等因素綜合確定。

2.√

解析：支撐劑粒徑越大，在相同閉合壓力下導流能力越高，因為大粒徑支撐劑形成的孔隙更大，流體通過能力更強。但大粒徑支撐劑在窄裂縫中可能無法有效輸送，且成本更高，需要根據實際情況選擇。

3.√

解析：水平井多段壓裂技術可以通過增加改造體積來顯著提高單井產量，但需要更多的壓裂段、更多的支撐劑和壓裂液，同時施工工藝更復雜，因此會增加施工成本。

4.×

解析：壓裂后返排速度并非越快越好。過快的返排可能導致裂縫過早閉合，支撐劑回流，同時可能將壓裂液中的細顆粒帶出，堵塞近井地帶。合理的返排速度應根據儲層特性、壓裂液配方等因素確定。

5.×

解析：泡沫壓裂液并非在所有儲層條件下都是最佳選擇。它適用于低壓、水敏儲層，但在高壓儲層中，泡沫穩(wěn)定性可能不足；在高溫儲層中，泡沫可能破滅；在高含氣儲層中，泡沫形成困難。應根據具體儲層條件選擇合適的壓裂液體系。

6.√

解析：微地震監(jiān)測技術可以實時監(jiān)測壓裂過程中地層巖石的破裂情況，通過分析微地震事件的時間和空間分布，可以實時確定裂縫的擴展過程、方向和形態(tài)，為壓裂施工提供重要指導。

四、多項選擇題

1.A、B、C、D

解析：影響壓裂裂縫幾何形態(tài)的因素包括：地層應力狀態(tài)（決定裂縫擴展方向）、壓裂液粘度（影響裂縫寬度和延伸能力）、注入排量（影響裂縫擴展速度和形態(tài)）和儲層巖石力學性質（影響裂縫擴展難易程度）。井筒直徑主要影響近井筒區(qū)域的裂縫形態(tài)，對整體裂縫幾何形態(tài)影響較小。

2.A、C、D

解析：壓裂施工中常用的降濾失劑的作用包括：減少壓裂液向地層濾失（提高壓裂液效率）、提高壓裂液攜砂能力（通過增加粘度或形成濾餅）和保護儲層減少傷害（通過形成保護膜）。降濾失劑不直接降低壓裂液成本，也不增加壓裂液粘度（有些降濾失劑可能降低粘度）。

五、簡答題

1.水力壓裂的基本原理及應用

水力壓裂的基本原理是通過高壓泵將壓裂液注入井筒，使井筒壓力超過地層破裂壓力，在儲層中形成人工裂縫；然后繼續(xù)注入攜帶支撐劑的壓裂液，使裂縫延伸并支撐劑填充在裂縫中；最后返排壓裂液，形成具有高導流能力的裂縫通道，從而提高油氣井產能。

在油氣田開發(fā)中的主要應用包括：

-低滲透油氣藏開發(fā)：通過壓裂改造低滲透儲層，提高單井產量

-致密油氣藏開發(fā)：如頁巖氣、致密油等非常規(guī)資源開發(fā)

-老井挖潛：對低產井進行壓裂改造，恢復或提高產量

-水平井多段壓裂：在水平井中對多個層段進行壓裂，大幅提高單井產量

-碳酸鹽巖儲層改造：通過酸壓或水力壓裂提高儲層滲透率

2.影響壓裂效果的因素及提高措施

影響壓裂效果的主要因素：

-地質因素：儲層厚度、滲透率、孔隙度、含油氣飽和度、地層應力狀態(tài)等

-工程因素：壓裂液性能、支撐劑類型和濃度、注入排量、壓裂設計參數等

-施工因素：壓裂設備性能、施工參數控制、施工質量等

-后續(xù)管理因素：返排制度、生產制度等

提高壓裂效果的措施：