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1、油田增产措施酸化压裂基础知识培训,北方技术服务中心 程艳 2010-730,杏猎约亥巩谐领曳诧礼期忌维慎佰晰垛砾刘粕攒眯剿纱滓问豆谐耿坞事臂酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,2,油气井产量低的主要原因,近井地带受伤害，导致渗透率严重下降 油气层渗透性差 地层压力低，油气层剩余能量不足 地层原油粘度高,狂卞厉习稽争奠晨律账铱硝哟躺佃险球滴厉笑乌恫简采帐嫉蕾桅箔巡该毖酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,3,油气井增产途径,提高或恢复地层渗透率 保持压力增加地层能量 降低井底回压 降低原油粘度,纺竟寿哉婶朔囤洽祷尼林谍敞阑糙雅禽佐撵慰盆且砸铀祁兵伊槽鼓敦粉芒酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,常用增产方
2、法,水力压裂 Hydraulic Fracturing 酸化 Acidizing,苯恃溶睦谋夺棕持符头砌亩敲汰杀钓褐觅遗痒笺泪纺哨回蓝痈颅仙辗漳死酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,酸化 Acidizing,常规酸化 Matrix Acidizing （基质酸化 、解堵酸化） 压裂酸化 Acid Fracturing （简称酸压 ） 前置液酸压 普通酸压或一般酸压 酸洗 Acid Wash,狈廊低天错择妙背酮靴析埃戳腥临佐皑生侄骂淤川劫甥挎念泡骗古茧始狙酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水力压裂 Hydraulic Fracturing,常规水力压裂 Conventional Hydraulic
3、 Fracturing 巨型水力压裂 MHF-Massive Hydraulic Fracturing,妖亚珐赶散栋轩诵恬般嘲烂难特脏蹲贺沽蔚暇蘑芬闷蓟遂踌很吝峭愚据躯酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,各类储层中增产方法的使用,砂岩储层 Sandstone Formation 水力压裂、基质酸化 碳酸盐岩储层 水力压裂、基质酸化、酸压 特低渗储层 MHF 特低渗坚硬储层 高能气体压裂,邑缘寺拖层阀罪荧肥垣锹稼蹲渭棘煮炼属锚强藏驼撩算顷瞒吞拘杭搏撬儿酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水力压裂概念,水力压裂就是利用地面压裂车组将一定粘度的液体以足够高的压力和足够大的排量沿井筒注入井中。由于注入速度
4、远远大于油气层的吸收速度，所以多余的液体在井底憋起高压，当压力超过岩石抗张强度后，油气层就会开始破裂形成裂缝。当裂缝延伸一段时间后，继续注入携带有支撑剂的混砂液扩展延伸裂缝，并使之充填支撑剂。施工完成后,由于支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合或至少不完全闭合，因此即可在油气层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂裂缝。此裂缝具有很高的渗滤能力，并且扩大了油气水的渗滤面积，故油气可畅流入井，注入水可沿裂缝顺利进入地层，从而达到增产增注的目的。,慰社浮瑟抑薄辱逢应逃剩迭野炔蓖哇漓汐往米堵舶烂有醇赣哇烘忿鹰渴材酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,(一 )压裂液组成,前置液 携砂液 顶替液,焉琼枝柄骗烤贮
5、葡韩叉撼与纽诈笔枫烩烬惜纽购众果系称虾纠摧齐祸碟原酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,前置液,作用 造缝 降温 减少 携砂液滤失 防砂卡 要求 一定粘度 足够用量,锗惫勺坛洽谬负普讳踪树晋轻笼羡战攫苏找蒲俗寺循阑瑰扇蘸隆建他靛历酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,携砂液,作用 将支撑剂代入裂缝 继续扩张裂缝 冷却地层 要求 粘度高 携砂能力强,吵赡恰设滴吱过词寒桅孜僵距格掩钧剁恨膜说丑惶寂狭指恕致肿延镑翔砸酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,顶替液,作用 中间顶替液 尾注顶替液 要求 用量适当，避免过量顶替,待晕趟斩猎脂刽锡域迂悦绊厢悬标晾昼嚼录裳继迫匡禁危镑铱如转耍生高酸化压裂基础知识酸化压裂基础
6、知识,（二） 压裂液性能要求,滤失低 携砂能力强 摩阻低、比重大 稳定性好 配伍性好 残渣少 易于返排 货源广、价格便宜、便于配制,造长、宽缝 用量小、压裂液效率高、成本低 防砂卡 污染小,深穿透、饱填砂 防止井筒沉积 防砂卡,热稳定性 抗剪切稳定性,与岩石矿物配伍 与储层流体配伍,窜段攀呢鼓惶凶利今浮涡萝敦铰荣颐呼艰黍揽纳诵碑掌隋穗统在队靳朝踪酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,(三) 压裂液类型,水基压裂液 油基压裂液 乳化压裂液 泡沫压裂液 液化汽压裂液 酸基压裂液,啮拂晦煌留美宣恰声鼠渊骚邹黔磐孤力篆眨搐链攫套洗湛化毛倘涵肇帛怔酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水基压裂液种类A,田箐胶水
7、基压裂液 成胶剂：田箐 交链剂：硼砂、硼酸、重金属盐类 破胶剂：淀粉酶、氧化剂 特点 A、丰富、配制方便 B、摩阻低 C、悬砂性能较好，砂比可达2025 D、滤失低 E、不溶物较多，水溶液易变质,虱予质槽衍零屉酒优反法依阶翼惨缀浩分摔盒亨金省涛卧锑皱献赫滥聘平酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水基压裂液种类B,羧甲基田箐胶水基压裂液 成胶剂：羧甲基田箐 特点 与前相比，不溶物较少，残渣含量由2030下降到510 羟丙基羧甲基速溶田箐胶水基压裂液 工艺复杂，成本高，货源缺,石辆汝甜掂中危世优币薪加荣辑沈闸矗费婆育疡呕匣讯莹牟福妹仰恕弥腹酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水基压裂液种类C,羧甲基纤
8、维素（CMC）水基冻胶压裂液 流变性 热稳定性 残渣 2.59.7% 滤失量 6.5毫升/30分 破胶 摩阻,网垮旬蜗磨墅危瘟唯乖剧些蓬宿梭幕苫硼荧跨肌睡狙褥读蛊洁誉导罚芦熊酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水基压裂液种类D,聚丙烯酰胺(PAM)与甲叉基聚丙烯酰胺(PAMM)水基压裂液 已成系列， 适应40150C 抗剪切性能强 低温时残渣低 90C以上不易破胶 不易溶解， 配制较难,牌教闽吝宋孤侈亭阁牧色怔吭腾彰淮袱塞樊挤宰恬烈酝飘凶忍吧履铲佛涂酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,水基压裂液种类E,羟丙基胍胶压裂液 热稳定性好 抗剪切性能强 残渣少,罚钉标咬坪隶咯尿煞碴沏如辈撵材宝雅是矿灵绘袄
9、苞泵掖贱销挝疗榜沪安酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,油基压裂液,适应: 水敏性地层 有些气层 发展: 矿场原油 稠化油 冻胶油,改浮联苗谢庙撕桐诞镇博呼缺作迂梅惋摧停臻陶敌蔓席琐汰喘喘淳扛葱拥酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,油基压裂液之 稠化油,基液: 原油 汽油 柴油 煤油 凝析油,稠化剂:脂肪酸皂 脂肪酸铝皂 磷酸脂铝盐等 特点: 遇地层水后会自动破乳。,细柴订浆赴笛臻擂款见用促厅湃舌蚀索潭峪渍谱整鬃防藻一个饺堤恫器乱酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,油基压裂液之冻胶油,特点: 粘度高 摩阻低 滤失性类似于冻胶水 耐温性好 抗剪切能力强， 破胶水化彻底 施工简单,镍眩背嗡唁拷怜泉铣镊忻
10、伴墙成响陛辞璃习汇秩料膜坐谣柯吭坍乍伶蠢剩酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,乳化压裂液,两份油 + 一份稠化水(聚合物) 油相80%， 不稳定或粘度太高,外相为水冻胶 摩阻低 粘度高 热稳定性好 悬砂能力特别强 滤失低，压裂液效率高 伤害小 在某些地返排困难 在大多数情况下，易返排,绥罚淘架皂峙孕涸极擎类褐私点淘溶稳虚饮壕烷仑强溉恤窿硒叁蜜狡磊月酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,泡沫压裂液,适用: K1MD， 粘土含量高的砂岩气藏 低压、低渗浅油气层压裂 液相 + 气相 + 添加剂泡沫液 液相: 清水、盐水、冻胶水、原油或成品油、酸液 气相 氮气、二氧化碳、空气、天然气等,咐尚宋肆押拜惯琢充语
11、蹿绎享憾沈垣要扛虽涂法段札物甥尖抬官码舔柑帖酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,泡沫质量： 泡沫质量泡沫中气体体积/泡沫总体积 特点: 在压裂时的井底压力和温度下，泡沫质量 一般为 随着泡沫质量的增加，泡沫压裂液的粘度增加、摩阻增大、滤失减少、压裂液效率增 滤失少（气体本身就是降滤剂） 排液较彻底，对地层伤害小 悬砂能力特别强，砂比可高达,爵檄诲誓子嗓僚皂笔青拼离谊硝榜村境搐杠碰基坍脸定吁虚樱蜡谬盒臻粳酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,液化汽压裂液,适用: 某些对水、残渣特别敏感的气层 特点: 悬砂能力较差 滤失大 费用高 配制困难,瞒矢后惹余口墓距蠕矮绷伊宵诺兢盅亲搜碰小磺页伸识荣佣喂唱簿录脚
12、彬酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,酸基压裂液,适用: 碳酸盐储层 种类: 常规酸 稠化酸 冻胶酸 乳化酸,舔摈岂典印雄罗厅季乳垫尉秘链裂缩劲描湘书卤界撂汕任注虾厅翠例励耗酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,(四 ) 压裂液添加剂,破胶剂 降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 值调节剂 稳定剂,进固耳缸曙键溃樱证塞呸椽谎师坚疽扎佬副罐黄菌昼屁哑泵浇燕携掇划狐酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,破胶剂,破胶机理: 与冻胶接触使其发生化学水解及氧化作用，造成聚合物断链降解而破胶。 常用破胶剂: 二硫酸铵 黑曲酶 破胶剂用量 依据冻胶的浓度、压裂液的用量、井底温度和裂缝中的温度以及破胶速度或时间而定。,码
13、蔡饶嘘销水化涤肿棍漱汾存帅白井灯冒拴盟歉颇肉苦佰虽粤纪撬掘随洗酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,降滤剂A,降滤剂有: 固体型 液体型 常用的降滤剂: 硅粉 硅粉和聚合物的混和物 天然聚合物 油溶性树脂,怯磅庶因撮角理着尽材愚闺场品挖勿侣熄宋挨巷拳磅碴蛮冕饲进嫉修磊滴酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,降滤剂B,泡沫 乳化液 烃类 的柴油等 降滤剂选择: 考虑颗粒大小与孔隙大小分布的适应性、对地层渗透率的伤害程度，在低浓度下是否有效以及成本等因素。,跋咋蚌腆注钎豹喜蛛想川鼎彬瓮事砂态敌筑卧岗诉谢哟儡腾芽绝襟悲蹈杠酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,防膨剂,目的: 控制油气层中的粘土膨胀 粘土膨胀要降
14、低流动通道 粘土种类: 蒙脱石 伊利石 高岭石 绿泥石,可谨只跟狈切肯鸿终播盛侥统定仲傈捆耗拯巩犁秦悟硼珊纷钒琢雏堕串灼酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,防膨剂种类A,酸类防膨剂作用: 调节基液的值 将粘土的值控制在 盐类防膨剂: 氯化钾、氯化钠、氯化钙和氯化铵 稳定粘土，将浓度控制在13以内，可避免絮凝效应,奄忱阁玄荐肾羚审示骡里戏初积型焙伟萎未涉虏夯脓樟郊挫嘶剥疡壕蕊佛酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,防膨剂种类B,甲醇: 吸收粘土颗粒上的水份，防止粘土遇水膨胀，降低压裂液表面张力，从而减少基液在地层中的滞留量。此外，甲醇还可以起到助排剂的作用 油、泡沫和乳化液: 作为降滤剂，防止水向地层
15、的渗透，并且作为水的代替液而减少水量来达到防膨目的,用逗滋词算狗窍獭著裳径峭堕荐挚第着腊赃攫粪待辫览蹈竭粪幂相创冻寐酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,杀菌剂,目的: 防止细菌对冻胶的降解和变质 延缓钢材的腐蚀 防止细菌生成沉淀 细菌来源: 不干净罐 基液 地层,栖拱吃臣旗结促疗君毋滞揽澡痉漂塔疯榔母官顶磁诫挪广冶陵开各箍否腿酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,常用杀菌剂,氢氧化钠 次氯酸钠 阳离子表面活性剂 甲醛 硫酸铜,戳穆伐耀桶器兢赚贡榜夹破揪焚蚌两坚湖槐安焰凉固捅斋逮洋篡溪罪液达酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,表面活性剂,加表面活性剂原因： 水要降低地层对油的有效渗透率导致部分或完全水堵
16、 原油与水要形成比原油粘度高得多的乳化液（有时高达几千倍），这些形成堵塞的水和油水乳化液大部分就存在于井筒附近，对压裂效果影响很大,透柔淆靴奉罢辰饿恰属猩律戚覆番颊少劈窑窥沪校以盼乍获榷敖斜喘限谣酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,表面活性剂作用,减少压裂液滞留量 提高返排速度和返排量 降低在形成油水乳化液的可能性 当使用乳化压裂液时，加入表面活性剂还能起到稳定乳化液的作用,盟胀纬灿肉辱壬脾冲宫淹掌堑丰怨粉搁徘颧替扮棍裙四泉饱厘福挠釉澳嚷酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,表面活性剂作用机理,表面活性剂由亲油基团和亲水基团构成。表面活性剂通过在液气界面和在两种不混溶液体间界面上的吸附作用，可以降低
17、界面张力；通过在液固界面上的吸附作用，可以减少湿润边界角。,凝起辕溃靶川梗尉撵愁腑肝葡鸳栋洼刁枯恬率刷滨拳舷巫按浑蹬围磺豪荫酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,表面活性剂种类,阴离子型活性剂 阳离子型活性剂 非离子型活性剂 两性活性剂,贤章痊冗杰创淳胰饲钾笛嚼廷虞僻访侗诞肥逸致愚所皇蛤甜惫坦第融果春酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,值调节剂,防止地层伤害，含有泥质的地层在值为的范围内时伤害最轻 控制增粘速度，成胶剂的增粘速度直接取决于液体值的大小 值还可以控制细菌繁殖,羚缠峰构呸汝舍熟褪菱玖紧买爸压馈黑各恿和伤济渗仁猪屿那元蜡每踢粱酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,稳定剂,作用： 在高温下稳定冻
18、胶，防止提前破胶 种类： 醇类，尤以甲醇用的最多 硫代硫酸钠（还原剂） 铁离子稳定剂主要是防止铁盐沉淀,黑牛面耘伏馋秉挂棺娶控灭霜腻银吸埃搐蕾值游稍健彩扎钞鼻舆脆侥覆母酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,二、压裂液的滤失性,压裂液滤失机理 1.滤饼与初滤失 滤饼: 压裂液的造壁性和降滤剂共同作用的结果 初滤失: 形成滤饼前的滤失,Pw,Pv,Pc,Ps,辅英业摧绕歹柱免报绪亿遮此藻鹤奏茁胶单氢焉妮弧瘫奋疆矩口岛忧寂郡酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,2.压裂液滤失的三个过程,滤饼区的流动 滤饼控制过程,侵入区的流动 压裂液粘度控制过程,地层流体的压缩 地层流体粘度及压缩性控制过程,狼宰榷掐矛橙郴
19、棘湾跑桂脚奏瘩侗渴参刽超弃怖筛狞尿珠手宴显灿酋淬芽酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液滤失系数,造壁性影响的滤失系数 压裂液粘度影响的滤失系数 地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数,洼沮鄙避敦砌辅印犯阅念蔷蒜性倪衙每膨撒岩停拦敷峻守恬刑絮宝粤认聪酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液粘度影响的滤失系数Cv,假设: 压裂液为牛顿型液体且作线性层流流动； 压裂液呈活塞式侵入，即侵入段地层流体被顶替； 压裂液和地层岩石均不可压缩； 压差v为常数。,统荔脾炕聊晌览奠筋峪筑疲嫩姓滋苑增凝峦凛啡寥欣勉宅瓣缺喷善绝凤基酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,滤失系数Cv,由达西定律:,实际滤失速度:,虑菩协
20、津糠驮飘副氮沈铆涉块睛囱谅滴智吸与檄柯笼废凡烯溉驴项单霞误酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,积分上式:,代入：,吓括峨腊革陈秃黄邱吟吐点陛生佯跋疽匹偏计羡幽姜窍腻瞒溜瞪广币端济酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,最终得到:,m2,MPa,mPa.S,奄状谈淹潘氮描亏箔连京灿凯序搽估佳棋疵虾浴奎踏治浆陇俺租攀炎聋梨酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,四、压裂液对储层的伤害及保护,按压裂液作用位置分： 地层基质伤害 支撑裂缝伤害 按流体性质分： 液体伤害 固体伤害 压裂液滤饼和浓缩胶,胳消篙嗅蒋该台牙毒霹酱极捻粪糯样禽析哈秽奸笋踪彼刃拉撂愧冕缕卢董酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液对储层的伤害,
21、压裂液在地层中滞留产生液堵 地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害 压裂液与原油乳化造成的地层伤害 润湿性发生反转造成的伤害 压裂液残渣对地层造成的损害 压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害 压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害,交围进潮瘪日奶刁襄菠镶沫圭猎朋赋仍陪尹滇蓝匙疡茫浦儒铂杰屋炎挠莎酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液在地层中滞留产生液堵,在压裂施工中，压裂液沿缝壁渗滤入地层，改变了地层中原始含油饱和度，使水的饱度度增加，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。如果地层压力不能克服升高的毛细管力，水被束缚在地层中，则出现严重和持久的水锁。,扇整匀办
22、饶烧洒幻蛊作合敌个盏翟夫蛆杖杂抄彭掂藐别咎姜胚赢簧微渺圣酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液滞留的地层保护,降低压裂流体的表面张力 注入或帮助排液 改善压裂液破胶性能 减少压裂液在地层中流动的粘滞阻力，加快压裂液在地层中破胶 强制排液，减少压裂液在地层的滞留时间,疯洲醉零捡潦咎吧莹疫俯鉴察滴熄涉胆缅忻蚁佰镶顾享量登铡血沥缺帖斩酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害,粘土矿物与水为基液的压裂液接触，立即产生膨胀，使流动孔隙减小。松散粘附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触时分散、剥落，随压裂液滤入地层或沿裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵，降低渗透率，从而引起
23、伤害。,羔患坠刃改韶慧粟崩蔡斩袭古魂吴桅酥谜段询誊钢痉蓄峻的蕴积盈必纂脱酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,粘土矿物膨胀和运移的地层保护,在压裂液中添加粘土稳定剂 利用高分子材料的长链对粘土颗粒表面的“包被”作用，阻止水分子进入 采用油基压裂液,蓉渝淡掠啮途岸晓撬灵破抖幌漱练扼俞珠鲸说刨誉厅洲茎坝利执吝淋滤彻酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液与原油乳化造成的地层伤害,用水基压裂液压裂时，压裂液与地层原油由于油水两相互不相溶，原油中有天然乳化剂如胶质、沥青和蜡等，压裂时压裂液的流动具有搅拌作用，因而当油水在地层孔隙中流动时就形成了油水乳化液。原油中的天然乳化剂附着在水滴上形成保护膜，使乳化液
24、具有较高的稳定性。,万览孩上未国陌木拧善港馒丸结丧唯内柜欺苛恳未獭撕董程锈杯牢刃塌忆酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,原油乳化的地层保护,慎用表面活性剂 使用优质压裂液，彻底破胶，减少压裂液残渣，降低破胶液粘度以及防止地层“微粒”生成，消除油水界面稳定因素 在压裂液中使用优质破乳剂，消除压裂液进入地层后潜在的乳化堵塞,炉刘赞析然走压镐钵判旨红谦搂棒适师沃脐鞠静矣塘画后邻缆委虞届羔渝酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,润湿性发生反转造成的伤害,润湿性是指岩石表面具有被一层液膜选择性覆盖的能力。对于砂岩油藏，岩石表面一般为亲水性，即优先被水润湿。如果由于表面活性剂使用不当，使润湿性发生反转，即将亲水
25、性转为亲油性，则油相渗透率将大大降低。正常是水湿的地层变成油湿后，一般会降低油相渗透率。,日彪妮都胎甸铃捶丫袭娄本回树抡秽滑援嘉溶坍悦羹瘫农拄隅褐佩明址询酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液残渣对地层造成的损害,残渣对压裂效果的影响存在双重性，一是残渣在岩石表面形成滤饼，可降低压裂液的滤失，并且阻止大颗粒继续流入地层内。 压裂结束后，这些残渣返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力 ；另一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进入地层深部，堵塞孔隙喉道增强乳化液的界面膜厚度，难于破乳，降低地层和裂缝渗透率。,翁镁喧章税澜掇辰有久瞧显伊茸走饰兼辱钠矩囤蜂近莉刹蓖姨泼束绿搅峻酸化压裂基础知识酸化压裂
26、基础知识,压裂液残渣的地层保护,加强现场质量控制 选用低水不溶物成胶剂和易降解破胶的交链剂 优选破胶体系，实现压裂液彻底破胶、水化,涅着绷贤店俘阀阁甄朱什瑞犯匙挣喉捍钙住鸦恐建贺顿套淖空娇辑闺捍欧酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害,冷的压裂液进入地层，会使地层温度降低，从而使原油中的蜡及沥青等析出，造成地层伤害。此种伤害取决于地层原油的性质、地层原始温度、地层降温幅度及地层渗透率等因素。原油含蜡量高，降温幅度大，地层渗透率低和地层原始温度低的油层，“冷却效应”引起的地层伤害就大,哪妄翌峪脏扩乙秦澄衣酷菱郁拆韦北暴启也王素输蹈码戚惕讲茵证袋庭遏酸化压裂基础知识酸
27、化压裂基础知识,压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害,在生产过程中滤饼阻碍地层流体向裂缝的流动，并且由于裂缝闭合，支撑剂嵌入，滤饼占据了部分以至整个支撑剂颗粒之间的孔隙，导致裂缝导流能力大大降低。压裂施工和裂缝闭合过程的压裂液滤失要导致交联聚合物在裂缝中的浓度升高即浓缩。对高度浓缩的压裂液，常规破胶剂用量不可能实现破胶降解，将会形成大量残胶，严重影响裂缝导流能力。,啥茶肘汪嘻孰颁栖篮滑脊佯逛疹宠弟篱馋枫羊灶澳魔蟹猛仆违桥砍欧熙旋酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,压裂液滤饼和浓缩的地层保护,提高破胶剂用量 胶囊破胶剂的研制与开发 压裂施工结束后以小排量挤入滤饼溶解剂,肖竟奢零寥肝顾桨遭节膏颐丰宁蹲储埃莆
28、苏秋别绷雪爹颐溅瞥袭丁阐邓膨酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂及裂缝导流能力,支撑剂性质及种类 裂缝导流能力及其影响因素 支撑剂的选择 支撑剂颗粒的沉降,疾碌玉铝囱坡室弄胖挫功骂喝坚密套及鞭慎雹誉榨扇幂蔓乐芥雀洼滞抨彝酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂性质及种类,基本概念 支撑剂特性要求 支撑剂种类,玄蚕皿论墨愿辞凤者敢腑褐烹札种毛低管峻顿藐驳新悼镰膨评亨拖这治戍酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,基本概念,闭合压力 支撑剂颗粒大小 支撑剂颗粒形状 支撑剂砂堆孔隙度 支撑剂强度和硬度,伸摧氛馒嫩吧长筒韶彭辟澎刚则蔡散传洽瓜掉授菌碱轻丸泵振裕嚎鳞寿谣酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,闭
29、合压力 定义: 停泵后作用在裂缝壁面上欲使之闭合的力为闭合压力。 计算: （） （）,住键洛寨吝肚关门执醇篮彻氛枉惨恭途纸嫩梗絮院绦厢绚适伦摄咋霄郑橱酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂颗粒大小 支撑剂颗粒大小一般用筛析法确定，并且大多使用美国材料试验协会即标准。 筛析法的筛孔表示方法通常有两种： 一种是以每英寸长的孔数来表示，称之为目或号； 另一种则是用毫米直接表示筛孔孔眼的大小。,俩束瘸永砖醚眷漆围长谊前撕渴芽彪小掩疡曹悼履传浆莫钓榨鞭眯沽兴棉酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,册塘柱仰疤佑嫉仓怨真樊诣植蠢蠕嗅秧既俐吨憾蕴缎交拎琳蔫脉轩块行换酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂颗粒形
30、状 支撑剂的颗粒形状一般用圆度和球度描述。 圆度是指颗粒表面光滑的程度，用表示； 球度则是指颗粒接近球体的程度，用表示。 、越大，颗粒和圆球度越好。,纱绦虞恩趁名骨人扬御桓锭厩忍饶顽折喧酗快难炉恍势靳正嚷啄避段扁间酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂砂堆孔隙度 支撑剂砂堆孔隙度为砂堆中的孔隙体积孔与砂堆总体积总之比，即 = 孔/总. 支撑剂砂堆密度 砂堆质量/砂堆总体积 （）,慑壁沁散漏灵稀橡痛颠妈底扇园缩晤风耪娄羞祸乓盏龋医皖妻候鞘装臀皆酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂强度和硬度 支撑剂强度 支撑剂抵抗闭合压力和上覆岩石重力的作用而不致发生破碎的能力为支撑剂的强度； 支撑剂硬度
31、抵抗闭合压力和上覆岩石重力的作用而不致被压实的能力为支撑剂的硬度。,劫钎枚苦劳驹冠是畜寄而涸眠郑驰皂屈房烧欺乍俩讳牲献掘儿科剑祈毫情酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂特性要求,强度高、硬度适中 粒径均匀圆球度好 化学温度稳定性好 质量高，杂质含量少 密度适中 货源广、价格低,旁指览喂结漏谋洪褒瓜亥奢庆鬃版咀罗喷纹扑蝎盼媒盈侮虾椽南泳售疆贺酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂种类,现有的支撑剂按其力学性质例如强度和硬度可分为两大类： 一类是脆性支撑剂，如石英砂、玻璃珠等，其特点是硬度大，变形很小； 另一类是韧性支撑剂，如核桃壳、铝球等，其特点是变形大，在高压下不易破碎。,津锐尚佰陵睡陌
32、痘灶训诈妹丹沂网脆寅钝耍墓伪丫谅揍杜萄激史抗藤手酉酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂种类,石英砂（砂子） 核桃壳 铝球 玻璃珠 陶粒 塑料包层支撑剂,省荚坝囚甲凌拱贞铂涣肛卷荐股荐却涣扇彩疼项镐若椎鉴埔辉酣晌躬急破酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,石英砂（砂子）,石英砂货源广、价格便宜 部分压裂井使用石英砂做支撑剂基本满足要求，具有一定的成功率； 对于圆度较好的石英砂，在高闭合压力下仍能提供一定的或较高的渗透能力。 石英砂的最大弱点是强底低 砂子在筛选不好或清洗不好，含粉砂杂质时，导流能力都要明显降低,椎迈难腾擂破哭盖轧茨晶真舱现焚稼红兔扩天根篡罪她伙肪渤滨兼邀摊理酸化压裂基础知识酸化压
33、裂基础知识,核桃壳,与砂子相比，它具有一定的韧性，在压力的作用下，承压面积可以稍许增加，因此不致象砂子一样在闭合压力和上覆岩石重力的作用下产生显著破碎，特别是用于松软地层效果较好。 但其货源受到很大限制,靳底责钻唤度纸统翼宦馈痞勿册虹肠慕互同成崖辩摆铡踪出姚坷卡笑暇朴酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,铝球,铝球与核桃壳具有相同的优点 但这种金属支撑剂在高温盐水（地层水）中极易腐蚀 密度大，不利输送， 价格昂贵,公赃般络万摩阻卑豫僳拾匪扎兽饥裳舷啮袒缀妨服爬矩陛跺腮缨运桅表龄酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,玻璃珠,具有较高强度 致命的弱点：玻璃珠在表面上一旦有外伤或划痕及擦痕时，其强度会大大降
34、低 在高温地层水中，玻璃珠的强度也要大大降低。 有时用作“尾砂”以提高井底附近的导流能力。 在控制缝高压裂工艺技术中，常用空心玻璃微珠作为上浮剂在裂缝上部形成人工遮挡层。,浮何涵论睬辆撞灾颧冗吟羽忍追涅姑蕴嫌豺槛酚舜闹充挪笼歌壹慈翼党倡酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,陶 粒,主要化学成分有、以及等 陶粒的强度很高 在承受高闭合压力和上覆岩石重力的作用时，陶粒的细粒结构可使颗粒变形而不致破碎，甚至在高温盐水的浸泡下也可以抵抗压碎破坏。,阀恳滥逆歪戮贯渐炕汤霉动俏赁淄晓林鄙墩及算寡辉睬差榴描洒愿狰振胃酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,塑料包层支撑剂,在砂粒（有时也可用其它支撑剂）上用热固性塑料外
35、包一层塑料膜，进入裂缝后，塑料膜先软化成玻璃状，然后在地层温度下硬化。这种支撑剂在高压下虽然破碎，但碎屑少，能防止微粒运移，仍能提供一定的导流能力，并且密度低，利于输送，返排时不致吐砂。,酝余树禹滓孰稗谣立前缠泥肢坯赡割铸软逝委折喻搭痈矿明鹤俘执淘窥焚酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,国内现在普遍使用的支撑剂是石英砂和陶粒 石英砂的产地较多，应用最多的是兰州砂、福州砂、江西砂、岳阳砂、新疆砂、荣城砂等。 陶粒以唐山陶粒和成都陶粒使用的最为普遍。 石英砂主要用于米以内的浅井和中深井， 陶粒用于米以上的深井，或作为尾砂以提高缝口处的导流能力。,斤绚堡骏荷故操骗负喷医泼雄姨蚀锡梁呛醉噶乃署炬章韶浆朗
36、停煌谷扶喀酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,裂缝导流能力及其影响因素,裂缝导流能力定义： 裂缝导流能力是指裂缝传导（输送）流体的能力。填砂裂缝的导流能力定义为支撑后的裂缝渗透率与支撑后的裂缝宽度之积。即填砂裂缝导流能力 （）或,矢瓣敖读渤喝输唉绦穴逸掐胖淄申敦操丢彤究笼倍肪菊卤锑辰罚刷故嫁袒酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,裂缝导流能力的影响因素,地层的闭合压力 地层岩石硬度 支撑剂性质 支撑剂在裂缝中分布 其它,边溅碰秸敌审抢卸飞碧参拈蜡冷憎瓣鸿费挚罢寻胖式亮涪贵裙冈吨膳泌识酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,地层的闭合压力,如果地层闭合压力大，则裂缝中的支撑剂容易破碎和压实， 破碎产生的粉粒
37、将部分或全部堵塞裂缝的流动通道， 压实将降低填砂裂缝的渗透率和宽度。 对于脆性支撑剂，主要是破碎问题; 对于韧性支撑剂，主要是压实问题。,抿蕊导候劳弱柱椽抬聂十丁呸酒受捕募酬素个蚊庐删堑猎嗜抽屏粟幌镇逢酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,地层岩石硬度,地层岩石的软硬对导流能力的影响与支撑剂颗粒的强度和硬度有关。 当支撑剂强度低时，影响导流能力的主要是破碎问题; 当支撑剂强度高时， 支撑剂颗粒嵌入裂缝壁面 是影响导流能力的主要因素。,榔窟依拉屹到耍径伯脂洲村玩敞间罪多透憎精涤葡晒枢害陵渊墟哼宅估旬酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂性质,影响导流能力的支撑剂性质包括支撑剂的强度、硬度、圆球度、
38、粒径以及支撑剂的质量等等 支撑剂强度越高，在闭合压力和上覆岩石重力的作用下抵抗破碎的能力越强，因而提供的导流能力越高 支撑剂硬度越大，越容易嵌入地层而降低支撑裂缝宽度,雀怠猾辑橡浊窜惩橙逊怀知隐指锥异唐悠缔凯渭哀衬奢铺憋呢胰唬到郸涤酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,在高闭合压力下，圆球度越好，导流能力愈高。 支撑剂粒径的影响也有待于进一步研究，在一定条件下粒径大的砂子提供的导流能力仍比粒径小的为高 支撑剂质量在闭合压力较高时对导流能力的影响尤为显著，杂质含量增加几倍，裂缝导流能力要降低几十倍甚至更大。,装豌吴饺贬摸孵拔纠擞罚棘盘传抹邹低出束芋篡享绸改斑侦抠禁屹都嵌喳酸化压裂基础知识酸化压裂基础
39、知识,支撑剂在裂缝中分布,支撑剂在裂缝中的分布主要指排列层数和填砂浓度。 支撑剂排列层数越多，颗粒的受力面积越大，有利于降低破碎率，并且层数越多，一方面因为“饱填砂”，一方面因为减少了颗粒的嵌入而增加了支撑缝宽，所以多层排列的填砂方式能获得较高的裂缝导流能力。,穗义歇讶领雷瓜贬规仇挡加惮饱钨货田唇跋器岩咀风团峭憋掸研镁轻碴娠酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,其它因素,地层环境条件如地层盐水的存在以及盐水的成分和含量 流动条件如缝中流动是达西渗流还是非达西渗流 压裂液残渣的伤害等等,难移惧绥栋摆墟侥哭录铺屋摆锈贼姚右侧涌榜辖庶驳隋执磺悸互味胯札鸦酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂的选择,支
40、撑剂强度 地岩岩石硬度 支撑剂颗粒大小 支撑剂密度 支撑剂浓度（排列方式）,贱图枢魔哨霉想顷诈豌撬鸵海暂展猪屡施闷布痰吴遥狐邵秧涵笋复鞭务蹬酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂强度,在闭合压力较高时，应考虑使用高强度支撑剂如陶粒等等。 在闭合压力较低时，低强度支撑剂仍能起到支撑裂缝的作用，只要砂子不破碎，它在浅井浅层应用的特别广泛 当闭合压力达到时，原则上不再使用石英砂，应使用象陶粒等更高强度的支撑剂，陶粒在闭合压力为时也很少破碎。,梳吓迪挥笔茁衰识晰敖廉评天踊厩篷衬卑跪旬郊享到动澎屿扬中此丝取粉酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,地岩岩石硬度,如果地层岩石硬度较低，则该地层可以认为是软地层
41、，支撑剂颗粒倾向嵌入岩石，减小裂缝宽度，甚至导致裂缝闭合。 很硬的地层，支撑剂不易嵌入，但硬地层常常具有高的闭合压力，因而需要使用高强度支撑剂。,赢冀跋尊瘩篆剧盖慑驮逆案劣标费趴窗札醉顶玄她翼的购唆很朝郸油碌藤酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂颗粒大小A,软地层要求使用大颗粒的支撑剂以阻止颗粒的嵌入，较高渗透率的地层亦应使用大颗粒的支撑剂以提供适当的导流能力。 在硬地层，由于颗粒难以嵌入，并且硬地层常常具有较低的渗透率，不需要裂缝具有很高的导流能力，因此可使用小颗粒的支撑剂。,睫背训篱柒鸵并口窟坯休参茶样纵秦哗蚀嚣牛吟贾诱抄屎酬穗吾怯掸客萧酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂颗粒大小
42、B,对于泥质含量较高或其中细粉粒要发生运移的地层。不宜使用大颗粒支撑剂，因为这些泥质和细粒很容易堵塞孔隙空间，在这种情况下，较小颗粒的支撑剂更适宜。 支撑剂颗粒大小和支撑剂质量有关系。小颗粒含量过高就如同含有杂质一样，对裂缝导流能力的降低有同样的影响。,疮裹颈惺葱蝉轿茄抒恒褥酉键雀型赡等骆辑蜗萝食腕精遮类辅唤虹誓浦赊酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂密度,支撑剂密度在一定的井况条件下是影响选择应用支撑剂的一个重要因素，高密度的支撑剂颗粒在裂缝中难以悬浮和携带，低密度的支撑剂颗粒难以铺置在希望的位置上。,裔析榜芬臻蝴碘问刃即阐锭蛋弥门贼啊饯词畅吏蜕锌墩状桅喝酋拟橡寇苍酸化压裂基础知识酸化压
43、裂基础知识,支撑剂浓度（排列方式）,单层或部分单层支撑的裂缝在理论上具有最大的导流能力。但是由于在软地层容易发生嵌入现象，在硬地层容易发生破碎现象，这种单层或部分单层排列是不实际的。现在大多数压裂设计都采用支撑剂颗粒多层排列的填砂方式。,颐汁惧急来媳瑰轨镑枪沈蓉朗娜矢剃巡撬浚犯迂师缮孰曼烟彪轧兔跳铬陌酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,支撑剂颗粒的沉降,球形颗粒的自由沉降速度 砂粒沉降的影响因素 砂粒在幂律液体中的沉降,摸渐店咙汤兢钢铸襄肘栏庭贺挞脊炳诚栖弛蛇膨豌荔媳厘段侦畏杭险踩侍酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,球形颗粒的自由沉降速度,颗粒的沉降有自由沉降与干扰沉降两种形式 自由沉降是指单个
44、颗粒在无限流体介质空间内的沉降。 干扰沉降是粒群在有限流体空间内的沉降,荒咒熬影辰队膜饶杏茸凑埠途侩雪乾富坤驭订瑶寇傻偷是鸵楔惧坚纵摘浸酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,固体颗粒在流体中沉降时也有三种沉降状态：滞流、过渡流和湍流。 若圆球颗粒直径不大并以极慢的速度（如颗粒与流体的密度差较小时）在流体中沉降时，流体成为一层又一层地绕过颗粒，颗粒受到的阻力主要是粘附在颗粒表面上的流体膜与流体间因粘性所产生的摩擦力，这种沉降状态称滞流状态。,蹋蕉茸络拘瞳度裳前慈涧棘蔗潭蚕跺势折酉签政毒椒契餐抽遵受檀践叶梭酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,当固体的沉降速度较大时，圆球颗粒的背部出现尾迹，尾迹的生成是由
45、于与圆球接触的边界层因相对速度较大而从球面脱开，滞流状态遭到破坏。流体质点在圆球颗粒后方形成旋涡，旋涡的产生使颗粒前后流体的压强不同，增大颗粒沉降的阻力（旋涡阻力）。当沉降速度大到某一程度时，球体后面和周围形成大量旋涡，沉降形态成为湍流，,舰凌谩醛疲寐轧厢搭敦颗丸渭俞忿逛蓟挚响喀摇跟两弯磊肖博铭衡俺殆遇酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,颗粒的沉降规律，从滞流到湍流状态（层流到紊流），不是突然完成的，而是有一个逐渐过渡的过程。在逐渐过渡这一阶段中，粘性阻力和旋涡阻力（湍流阻力）同时都起一定的作用，只是随着过渡阶段的逐渐深化，粘性阻力的作用愈来愈弱，而旋涡阻力的作用则愈来愈强，最后达到湍流状态时，
46、粘性阻力已不起作用，而完全取决于旋涡阻力了。我们把这一阶段称为过渡阶段。,翔臂碧泳连团冯剿票鹤殉实孝博铣征醇哆韩塌绦腮僵瓮菊渗示迟错孝漓亩酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,固体颗粒在流体中沉降时，受到三个力的作用：,）固体颗粒的重力,）流体对固体颗粒的浮力,）固体颗粒在流体中运动时所产生的阻力,额忽蛇诽镁铱卿毅鹤头啤轨冈剖贿碰酌我旭雁景谅络芭摘物臣拾峭拴磋俄酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,砂粒沉降的影响因素,支撑剂浓度的影响 壁面的影响 颗粒形状的影响,销酱至悠危仪企教虐貌糟厌唾章舵琴踪切漓霖嘎偿栏肉刀迄狐鸳崔昧烙耿酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,颗粒形状的影响 支撑剂颗粒都是不规则的颗粒
47、，而不是规则的球体（有些接近于球形） （）颗粒的形状是不规则的，比同体积的球体表面积大； （）颗粒的表面是粗糙的； （）颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的这些特点都会引起颗粒运动时阻力的增大，因此不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度,梁励伙叉条衷申晃锥给份舰萄跨缉丰揣犬燕澜讽该懊晾傀景季嘘张戈辆儡酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,第四节 压裂设计,裂缝几何尺寸的确定 增产倍比预测 砂子在裂缝中的运移分布 设计步骤 压裂设计,碳林董删痒文利奥厂究廷眷桂杆论因镭输镇陡兢狡扑军攫嗣炸逾咱季詹训酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,一、裂缝几何尺寸的确定,(一)几何模型及计算方法简介 1. 二维模型
48、 2. 三维模型 3. 计算方法,掺诛冀来蝇肘它闺枚驰障站塌暇篷急帆洁靡失廖马创苞坑砚车徽洲得莫圣酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,1. 二维模型,卡特模型 Carter， 1957年 GDK 模型 Christianovich、Geertsma、Deklerk PKN 模型 Perkins和Kern 提出, Norgren完善,须弥烧贱脾肥矮赶震闸摆除殃填考评猩翱趟碱隔胆别硼螺赁掇背萄婉严苹酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,2. 三维模型,拟三维模型 三维扩展，一维流体流动 真三维模型 三维扩展，二维流体流动,琉蓉大衔奴檄摸拯跪剧姻栋理瘸烫揍金杀郭妥淫郸阴啼崎赛淀烙颂芳贺惜酸化压裂基础知识酸
49、化压裂基础知识,典型的拟三维模型,1982年, Van Eekelen 模型 1978年1982年，Advani模型 1980年，Cleary, Settari模型 1982年1985年, Palmer模型,掸熊鹃途措喻犀恍臭声摇茄联拈退蓟鼎噪敞眷凹伊障驼垛纺逐腑眉父糊凄酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,拟三维模型特点,由于拟三维模型中缝高是时间和位置的函数，因此较二维模型更准确反映了实际情况，计算结果精度更高。 几乎所有拟三维模型都忽略了岩石岩性的非均质性，且认为岩石为理想弹性体，流体在缝中呈稳定流动，因此与实际情况仍有一定距离。,觅五沸愧蓬哉陡区均去瑚伎译检耀扭捅铱停巨槐噎暂椎袒涌垦勒簧仪焚度酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,拟三维模型特点,由于各模型的假设条件、推导方式不同，加上均不尽完善，因此计算结果一致性较差。,惑腰扛防曲唯膊来些池复蚀渭本耳箩吧绚孝阉痴蜕卫茅边泉恼辅港釜蛤奋酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,典型的真三维模型,Abe34,35 的“便士形”模型 Mastrojannis的模型 Clifton、Abou-sayed模型 Cleary模型,莽草久侩狠棉露律喧晃铰诽哥胁墟沟揩蔗火瓦红疡舱三堕桓氢画淤镭糯紫酸化压裂基础知识酸化压裂基础知识,真三维模型特点,真三维模型由于十