压裂工艺技术课件.ppt

《压裂工艺技术课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压裂工艺技术课件.ppt（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一部分第一部分概述概述(一一一一)压裂的机理压裂的机理压裂的机理压裂的机理（二）压裂技术的发展（二）压裂技术的发展（二）压裂技术的发展（二）压裂技术的发展（三）压裂技术的应用（三）压裂技术的应用（三）压裂技术的应用（三）压裂技术的应用（一）（一）（一）（一）压裂的机理压裂的机理压裂的机理压裂的机理 油油层层压压裂裂是是利利用用地地面面高高压压泵泵组组，将将高高粘粘度度液液体体以以大大排排量量注注入入井井中中，在在井井底底附附近近憋憋起起高高压压。当当压压力力超超过过地地应应力力及及岩岩石石的的抗抗张张强强度度后后，在在地地层层中中形形成成裂裂缝缝。继继续续将将带带有有支支撑撑剂剂的的压压裂裂

2、液液注注入入裂裂缝缝，使使裂裂缝缝向向前前延延伸伸，并并在在裂裂缝缝中中填填充充支支撑撑剂剂。这这样样，就就在在地地层层中中形形成成足足够够长长度度、一一定定宽宽度度及及高高度度的的填填砂砂裂裂缝缝。这这个个裂裂缝缝扩扩大大了了油油气气流流动动通通道道，改改善善了了地地层层渗渗透透性性，能够起到增产增注的作用。能够起到增产增注的作用。（一）（一）（一）（一）压裂的机理压裂的机理压裂的机理压裂的机理利用地面高压泵，利用地面高压泵，注入液体压开缝。注入液体压开缝。填充适量支撑剂，填充适量支撑剂，改善地层渗透性。改善地层渗透性。19471947年在美国进行了首次水力压裂增产作业年在美国进行了首次水力

3、压裂增产作业 （二）（二）（二）（二）压裂技术的发展压裂技术的发展压裂技术的发展压裂技术的发展六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域 八十年代以后，成为提高采油速度和原油采收率八十年代以后，成为提高采油速度和原油采收率及油田开发效益的重要手段。及油田开发效益的重要手段。石油储量的石油储量的30%30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。是通过压裂改造才达到经济开采条件的。已探明低渗透地质储量约已探明低渗透地质储量约4040亿吨亿吨,这些储量只有通过这些储量只有通过压裂改造才

4、能具备工业开采价值。压裂改造才能具备工业开采价值。全球压裂井次（万口）8019811981年年20012001年年19911991年年125100大约大约40%40%完钻井数实施了压裂完钻井数实施了压裂美国通过压裂增加通过压裂增加130130亿吨石油储量。亿吨石油储量。北美我国（三）（三）（三）（三）压裂的应用压裂的应用压裂的应用压裂的应用 1966年开始进行压裂现场试验,1973年进入工业化推广应用,至目前已形成了以滑套式分层压裂技术为基础的十多种单项压裂技术,每年压裂油、水井达2000口以上,每年压裂增油超过200104。第二部分压裂施工与设备（一）压裂施工过程（二）压裂设备（三）压裂工具

5、与管柱（一）压裂施工过程1、压裂准备 准备好相关的数据资料 压裂井的资料破裂压力试验数据压裂设计指导书摆放施工设备现场施工设备必须按标准摆放，以利于协调指挥和管理。仪表车压裂液储罐支撑剂搅 拌添加剂泵车组井常规压裂设备摆放简图 1、压裂准备（一）压裂施工过程 组配压裂管柱 按照压裂设计选择压裂施工管材和下井工具，计算卡点深度，组配好压裂管柱。（一）压裂施工过程1、压裂准备（5）准备好压裂材料 主要是指压裂液和支撑剂。(4)连接地面压裂流程 地面管线要使用N80以上钢级的油管和短节，禁止使用软管线，并要求保证不刺不漏。（一）压裂施工过程1、压裂准备2、压裂施工工序 循环 逐台启动压裂车，用清水做

6、循环液，循环地面压裂流程管线。目的是检查车组设备性能，保证管线畅通。循环路线从储液罐出来，入混砂池，经泵送进压裂车，再经压裂泵的作用从高压管汇进入回收罐。（一）压裂施工过程 试压 缓慢平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面压裂流程管线进行承受高压性能试验，试验压力为预测泵压的1.21.5倍，稳压5min，不刺不漏，压力不降为合格。（一）压裂施工过程 打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按压裂施工设计规定的试挤排量将压裂液试挤入油层，压力由低到高至稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具情况，检查压裂层位的吸水能力。（3）试挤（一）压裂施工过程（4）压裂 逐台启动压裂车，以高

7、压和大排量向井内持续挤入前置液，使压裂层位形成裂缝并向前延伸。（一）压裂施工过程（5）加砂 油层裂缝已经形成，泵压及排量稳定后即可加砂。按照压裂施工要求分段控制好混砂比，混砂比要逐渐增大，且加砂要均匀，不能中途停泵。（一）压裂施工过程 替替挤挤 完成加砂后，打开混砂车的替挤旁通流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中去。替挤液量要严格按设计执行，严禁超量替挤。（一）压裂施工过程 关井关井扩扩散散压压力力 压裂施工完成后，应关闭井口所有进出口阀门，等待压裂液的破胶、滤失及裂缝的闭合，防止支撑剂随高粘液体反出裂缝。扩散压力时间不少于压裂液破胶时间。（一）压裂施工过程（8 8）活）活动动管柱

8、管柱 活动管柱时，负荷不超过井内管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5m/min以内，最终活动行程不小于5m。要达到管柱提放自如，拉力表显示的管柱悬重完全正常。（一）压裂施工过程压裂施工工艺流程压裂施工工艺流程 循环循环试挤试挤压裂压裂加砂加砂替挤替挤扩散压力扩散压力施工结束施工结束（一）压裂施工过程压裂施工时液体的流动过程压裂施工时液体的流动过程压裂液储罐地面管线井口管汇加压泵混砂装置支撑剂储罐射孔炮眼油套环空喷砂器井下管线地层（一）压裂施工过程(二二)压裂设备压裂设备压裂压裂设备设备地面设备地面设备压裂车组压裂车组压裂管柱压裂管柱压裂井口压裂井口压裂管汇压裂管汇投球器投球器压裂管汇压裂管

9、汇压裂车：动力设备压裂车：动力设备仪表车：记录、控制、指挥仪表车：记录、控制、指挥混砂车：混合混砂车：混合液罐车液罐车运砂车运砂车泵泵车车的的作作用用一是一是泵送液体泵送液体二是二是使液体升压使液体升压 目前使用的2000型压裂车最高施工压力105MPa,最大单车排量2.33m3/min。在1900r/min转速、45.9 MPa条件下，单车排量可达1.87m3/min。完成一般油层压裂需要3台泵车。(二二)压裂设备压裂设备混混砂砂车车的的作作用用 一是一是把支撑剂与压裂液充分混合把支撑剂与压裂液充分混合,二是二是为泵车提供充足的液体。为泵车提供充足的液体。最大排量最大排量15.9 15.9

10、m m3 3/min,/min,最大输最大输送砂量送砂量8165 8165 Kg Kg/min,8/min,8个泵车个泵车接口。接口。(二二)压裂设备压裂设备仪仪表表车车的的作作用用 一是一是控制泵车和混砂车的运行参数控制泵车和混砂车的运行参数二是二是适时记录及监测分析施工参数适时记录及监测分析施工参数(二二)压裂设备压裂设备201201队在用压裂设备综合性能参数表队在用压裂设备综合性能参数表 301301队在用压裂设备综合性能参数表队在用压裂设备综合性能参数表 施工管柱由油管和下井工具（封隔器、喷砂器）组成，其作用：一是为传送施工压力提供通道；二是实现分层。（三）压裂工具与管柱 常用压裂管柱

11、基本结构相同，主要采用62mmN-80级外加厚油管，液压坐封、解封封隔器，有套和无套喷砂器组成。再根据井况和工艺技术的需要配上工作筒或安全接头、水力锚、丝堵等。（三）压裂工具与管柱压裂管柱组配和使用技术要求：压裂管柱采用N-80以上钢级的外加厚油管和短节组配。封隔器卡点应选择在套管光滑部位，避开套管接箍。压裂管柱喷砂器与封隔器直接连接，最下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m。管柱底端距井内砂面或人工井底距离不小于10m。（三）压裂工具与管柱 按照施工设计精确配出封隔器卡距、油 管下入深度，卡点深度与设计深度误差不超过0.2m。由K344-114封隔器组成的浅井分压多层管柱最多允许使用4级封隔器

12、，允许上提一次。该管柱承压能力为40 Mpa。压裂管柱是专用管柱，严禁用于替喷、冲砂、压井、打捞等作业施工。（三）压裂工具与管柱该管柱用于浅井不动管柱分压多层。滑套式分层压裂管柱滑套式分层压裂管柱（三）压裂工具与管柱第三部分第三部分第三部分第三部分 压裂监督压裂监督压裂监督压裂监督（一）现场材料质量检测（二）施工过程监督 （三）压裂曲线监测与分析 （四）压裂施工过程中的异常情况及处理 1 1、配液质量监督、配液质量监督（一）现场材料质量检测（一）现场材料质量检测目目标标确定实配的压裂液是否确定实配的压裂液是否达到室内性能指标。达到室内性能指标。检查压裂液添加剂是否为压裂设计要求的品种和用量。监

13、督是否根据压裂设计要求，按顺序定量准确投入相应的压裂液主剂及添加剂。测量溶胶粘度，对压裂液抽样检测评价，确保实配的压裂液性能与室内研究配方的一致性。2 2、支撑剂质量监督、支撑剂质量监督目目标标确定选择的支撑剂确定选择的支撑剂能否满足增产要求。能否满足增产要求。根据压裂设计，检查支撑剂的种类和数根据压裂设计，检查支撑剂的种类和数量。量。采用标准筛对支撑剂过筛，应有采用标准筛对支撑剂过筛，应有90%90%以以上支撑剂达到要求粒径范围。上支撑剂达到要求粒径范围。支撑剂中不应含有过多的粉尘、包装袋支撑剂中不应含有过多的粉尘、包装袋绳头、碎屑及大粒径的砾石。绳头、碎屑及大粒径的砾石。检验项目检验项目原

14、始数据原始数据试验条件试验条件外外 观观颜色颜色有无黑点、黄点有无黑点、黄点有无结块有无结块细细 度度过筛前重过筛前重 g过筛后重过筛后重 g过筛百分数过筛百分数%SSW0.125/0.09含水率含水率烘干前重烘干前重 g烘干后重烘干后重 g含水率含水率%表观粘度表观粘度稠化剂浓度稠化剂浓度%扣除水分后浓度扣除水分后浓度%表观粘度表观粘度mPa.s水不溶物水不溶物含量含量浓度浓度%基液重基液重g离心瓶离心瓶重重g瓶瓶+不溶不溶物物g不溶物不溶物重重g不溶物不溶物含量含量%pH值值交联性能交联性能1、稠化剂检测、稠化剂检测产品名称：产品名称：支撑剂类型：支撑剂类型：序号序号检测参数检测参数标准规

15、定指标标准规定指标检测结果检测结果1粒径组成，粒径组成，%2球度球度3圆度圆度4表面光滑度表面光滑度5单颗粒直径，单颗粒直径，mm6单颗粒抗压强度，单颗粒抗压强度，MPa7酸蚀后单颗粒抗压强度，酸蚀后单颗粒抗压强度，MPa8浊度浊度(NTU)9视密度，视密度，g/cm10体密度，体密度，g/cm311酸溶解度，酸溶解度，%12抗破碎能力抗破碎能力(MPa)，%13导流能力导流能力(MPa)，m2.cm2、支撑剂检测、支撑剂检测 检验项目检验项目原始数据原始数据试验条件试验条件基液粘度基液粘度剪切时间剪切时间min基液粘度基液粘度 mPa.s交联时间交联时间交联比交联比交联时间交联时间 sKv、

16、n值值稠度系数稠度系数 kv mPa.sn流动指数流动指数 n 无因无因次量次量剪切稳定剪切稳定性性剪切时间剪切时间min表观粘度表观粘度mPa.s热稳定性热稳定性恒温时间恒温时间min表观粘度表观粘度mPa.s耐温性耐温性加温温度加温温度oC表观粘度表观粘度mPa.s滤失性滤失性滤失时间滤失时间min149162536滤失量滤失量ml初滤失量初滤失量m3/m2静滤失系数静滤失系数m/min破胶性能破胶性能破胶时间破胶时间破胶液粘度破胶液粘度mPa.s破胶液表面张力破胶液表面张力mN/m与柴油界面张力与柴油界面张力mN/m残渣含量残渣含量压裂液冻胶重压裂液冻胶重g离心瓶重离心瓶重 g离心瓶残渣

17、重离心瓶残渣重g残渣含量残渣含量mg/l3、压裂液检测、压裂液检测（二）施工过程监督（二）施工过程监督 确定施工是否严格按照确定施工是否严格按照施工设计进行。施工设计进行。目目标标施工要求施工要求 地地面面管管线线和和井井下下管管柱柱必必须须用用62mmN-8062mmN-80外外加加厚厚油油管管，装装好好井井口口控控制制器器，保保证证管管线线和和井井口口密密封封，不不刺刺不不漏漏。地面管线、井口装置等要承压地面管线、井口装置等要承压40MPa40MPa。1 1 严严格格执执行行压压裂裂施施工工技技术术标标准准及及操操作作规规程程，严严格格按按设设计施工。计施工。2 2 封隔器下入后，套管必须

18、灌满清水以保护封隔器。封隔器下入后，套管必须灌满清水以保护封隔器。3 3 压裂后套管不许放喷，以防砂卡。压裂后套管不许放喷，以防砂卡。4 4 注注意意文文明明施施工工与与安安全全生生产产：施施工工过过程程中中，非非工工作作人员禁止进入施工现场。人员禁止进入施工现场。5 5 注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。注意环境保护：严格按国家环境保护法执行。6 6 砂砂柱柱高高度度要要求求在在射射孔孔底底界界以以下下15m15m，否否则则下下冲冲砂砂管柱冲砂。管柱冲砂。7 7 需需刮刮蜡蜡、洗洗井井的的：下下刮刮蜡蜡管管柱柱：54mm54mm工工作作筒筒，118mm118mm刮刮蜡蜡器器，深深度度至

19、至射射孔孔底底界界下下10m10m，用用4545热热水水洗井，水量为井筒容积的洗井，水量为井筒容积的2.52.5倍。倍。8 8（三）压裂曲线监测与分析（三）压裂曲线监测与分析 排量砂浓度砂浓度压力压力1 1 1 1、现场指挥的依据、现场指挥的依据、现场指挥的依据、现场指挥的依据2 2 2 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况2 2 2 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况2 2 2 2、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异常情况、判断施工过程中的异

20、常情况、判断施工过程中的异常情况3 3 3 3、检验、检验、检验、检验施工是否按施工是否按施工是否按施工是否按设计执设计执设计执设计执行行行行根据施工曲线计算的各项施工参数根据施工曲线计算的各项施工参数根据施工曲线计算的各项施工参数根据施工曲线计算的各项施工参数4 4 4 4、诊诊诊诊断断断断压裂压裂压裂压裂是否成功是否成功是否成功是否成功4 4 4 4、诊诊诊诊断断断断压裂压裂压裂压裂是否成功是否成功是否成功是否成功（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施 是指压裂施工中，在最高允许压力下，反复多次憋放，地层无注入量、无破裂显示的异常施工现象。其原因有：地层岩石致密破裂压力异常、近井

21、地层污染严重、新井泥浆替喷不彻底，堵塞射孔炮眼、喷砂器凡尔打不开、射孔质量不高，目的层未完全射开、施工管柱深度差错，使封隔器卡在未射孔井段、管柱堵塞等。压不开现场处理措施选择次序 磁性定位校验卡点深度。深度无差错则挤酸处理目的层，降低地层破裂压力及解除近井污染后再压裂。深度若有差错，则调整准确后再压裂。磁性定位测井时，根据下井仪器的遇阻深度判断管柱是否堵塞。有堵塞则起出管柱，通油管后重下压裂管柱再压裂。（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施 管柱无堵塞且深度准确，仍压不开则起出压裂管柱，检查喷砂器凡尔是否卡死，凡尔卡死则换喷砂器等工具，重下压裂管柱再压裂。如深度准确、无堵塞、喷砂器均

22、正常，则进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施 是指压裂施工中，压裂液由某一异常通道返至第一级封隔器以上油套环空，使地面套压持续升高，返至最下一级封隔器以下油套环空，导致管柱上顶的异常施工现象。压窜（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施 压窜的原因可分为两大类，一是管外窜槽，二是管柱问题。管外窜槽有：地层窜槽、水泥环窜槽；管柱问题有：封隔器不坐封、封隔器胶筒破裂、油管破裂、油管接箍断脱、管柱深度出现差错等。压窜（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施现场处理措施选择次序 停泵，套管放空，反复23次。仍有窜槽显示则磁性定位校验卡点

23、深度。深度无差错则上提管柱至未射孔井段，验封。（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施现场处理措施选择次序 验封仍有窜槽显示则起出管柱，发现验封仍有窜槽显示则起出管柱，发现管柱断脱则进行打捞，正常验封起出则检查管柱断脱则进行打捞，正常验封起出则检查油管和封隔器破损情况。油管和封隔器破损情况。验封没有窜槽显示则说明地层窜，要验封没有窜槽显示则说明地层窜，要进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。进行扩层、改层压裂，或放弃对该层压裂。（四）异常情况及处理措施（四）异常情况及处理措施 以上只是油井压裂施工的基础知识以以上只是油井压裂施工的基础知识以及压裂监督的基本要求和技能。要想在工及压裂监督的基本要求和技能。要想在工作中做到得心应手、游刃有余，还必须进作中做到得心应手、游刃有余，还必须进行深入研究和摸索，同时加上现场经验的行深入研究和摸索，同时加上现场经验的积累。积累。由于经验不足，水平有限，不当之处由于经验不足，水平有限，不当之处敬请批评指正。敬请批评指正。谢谢！谢谢！