压裂基础知识(1).pdf

压裂讲座第一节压裂设备1．压裂车：压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成压裂泵是压裂车的工作主机 现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点2． 混砂车：混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成3． 平衡车：平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管另外， 当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障4． 仪表车：仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析5． 管汇车：管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等第二节压裂施工基本程序1．循环：将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车循环路线是液罐车- 混砂车 - 压裂泵 - 高压管汇 -液罐车， 旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。

2．试压：关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持 2-3min 不刺不漏为合格3．试挤：试压合格后，打开总闸门，用1-2 台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力4．压裂：在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝5．支撑剂：开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比6．替挤：预计加砂量完全加完后，就立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂乘积井底形成砂卡7．反洗或活动管柱顶替后立即反洗井或活动管柱防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡第三节压裂液原理压裂的实质是利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速注入地层当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开，形成较大的裂缝随着液体的不断注入， 已形成的裂缝向内延伸为了防止停泵以后，裂缝在上部岩层的饿重力下重新闭和，要在注入的液体中加入支撑剂，使支撑剂充填在压开的饿裂缝中，以支撑缝面根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液，携砂液和顶替液。

1. 前置液：前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用2. 携砂液：携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的作用3. 顶替液：顶替液的作用是将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中4． 支撑剂：支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质5． 破坏剂：破坏剂包括破胶剂、破乳剂、降粘剂等破胶剂是用来破坏冻胶交联结构的破乳剂用于破坏乳状液的稳定性，降粘剂用于减少稠化液的粘度6． 减阻剂：减阻剂是通过减少紊流，减少流动时的能量损失来减少压裂液的流动摩阻7． 降滤失剂：用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高8． 防乳化剂：防止原油与压裂液形成乳状液可分为表面活性剂和互溶剂9． 粘土稳定剂：起到稳定粘土的作用10． 助排剂：分为表面活性剂和增能剂两种前者能有效降低界面张力，使残液易从地层排出后者在注酸前向地层注入一个段塞的增能剂，提高近井地带的压力，使残液易从地层排出11． 润湿反转剂：分为表面活性剂和互溶剂两类。

表面活性剂可在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿反转作用互溶剂可将吸附在地层表面的缓蚀剂脱吸下来，恢复地层表面的亲水性第四节压裂的基础知识1、什么叫油层水力压裂？利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂2、油层水力压裂的基本原理是什么？油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中， 使改变了井筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力3、油层水力压裂的目的是什么？油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。

4、油层水力压裂有哪些作用? 对油层进行水力压裂有以下作用：① 解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞② 改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾③ 提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；④ 扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝6、压裂液有几种类型？在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液压裂液有很多种， 大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等7、压裂液应具有哪些基本性质? 压裂液要直到传压、劈开裂缝， 携带支撑剂进入油层的作用因此它要具有如下五个方面的基本性质：① 滤失量小，不易漏入油层，有利于造缝；② 摩擦阻力小，以减少设备的动力损失；③ 悬浮能力好，能够大比例地携带支撑剂进入油层；④ 与油层不发生化学反应，压裂后易于返排，不污染和堵塞油层；⑤ 材料来源方便，配制简单，成本低。

8、什么叫支撑剂？有几种类型？在压裂过程中用于支撑和充填油层裂缝的固体颗粒称为支撑剂常用的支撑剂有：石英砂、陶粒、玻璃球等多种类型9、压裂施工中压裂液分哪几部分使用？各有什么作用？在压裂过程中压裂液分前置液、携砂液、顶替液三部分：①前置液一般是在加砂以前使用的液量，包括压裂施工中试挤和压裂这两道工序所用的全部液量前置液的任务在于建立井底压力，逐渐达到地层的破裂压力，将地层压开裂缝②携砂液顾名思义是指输送支撑剂到油层裂缝中所需要的液体总量③顶替液是在施工的最后阶段用以顶替携砂液进入油层裂缝所用的液体总量10、油水井水力压裂有哪几种常用的基本方法？油水井水力压裂分普通压裂和选择性压裂两种基本方法①普通压裂因注液通道不同又可分为：套管压裂、光油管压裂、环空压裂、环空与油管混合压裂②选择性压裂是当油层厚度较大或者层数较多时，将层间渗透性差异较大的油层用封隔器进行分层压裂或者用暂堵剂在一定排量下堵塞高渗透层的炮眼将预压层压开11、压裂施工前对油水井要做哪些调查工作？压裂施工前， 要根据地质设计提供的井号和方案，对施工井进行调查，目的是对油水井的现状作全面的了解，为施工提供依据，调查的内容大致包括：① 可供压裂车组通行的道路情况；② 井场是否能摆下所需要的压裂车辆；③ 查看采油树型号，是否能承受压裂施工的最高泵压，是否能与不压井作业装置相配套；④ 查看井内管柱结构和是否有落物；⑤ 查看套管状况是否完好，能否下入分层压裂的井下工具。

12、接到压裂施工井号后作业队要做好哪几项准备工作？在作业队接到施工设计时，要针对施工要求逐项做好准备，一般情况下有8 项准备工作必须做好：① 准备好加深油管，以便加深原井管柱探砂面；② 准备好特殊法兰，以便和各种采油树配套不压井作业；③ 准备好冲砂工具和水龙带，在需要冲砂时进行冲砂作业；④ 准备好打捞工具，在需要打捞井下落物时进行打捞；⑤ 查看原井管柱是否符合压裂要求，必要时更换全井管柱；⑥ 准备好井口球阀、投球器和分层压裂所需要的钢球；⑦ 准备好数量足够的清水，以便平衡、冲砂和反洗用；⑧ 准备好管汇配件，包括各种油壬、弯头和大小头等13、哪些油管不能用来做压裂管柱？凡是弯曲、 变形、 有裂缝和有砂眼的普通油管不能用于压裂，经过酸化或其它原因腐蚀过的普通油管不能用于压裂；玻璃衬里油管和涂料油管不能用于压裂；丝扣有损伤和使用过久的油管也不能用于压裂14、进行油水井压裂为什么要首先验串？因为压裂过程中井筒内要承受很高的压力，如果固井质量不好一旦发生管外串槽，就会使高压携砂液体在非目的层形成裂缝，容易造成夹层被压开或者水层被压开的不利情况所以，凡是对有串槽显示的油层都要查清情况，以便采取措施进行封堵。

15、压裂施工的井场布置有什么要求？压裂施工的井场布置应分为四个区，即高压区、低压区、井口区和辅助区在井场布置上应以高压区为中心向外展开，首先应确定高压管汇的位置，尽量离井口区稍远一些16、压裂施工时对高压管汇有什么要求？压裂施工中不论使用哪种管汇都要满足下列要求：① 必须能够承受高于本地区最高破裂压力的1.5 —2.0 倍的高压；② 管汇与各压裂车的连通部分必须装有闸阀或者单流阀，以便进行单车控制；③ 管汇上不允许有直角弯头；④ 管汇上应有足够接口以便接满压裂车后，还可以进行高压管线放空等项作业；⑤ 管汇上的所有阀门必须灵活好用，易于迅速开关17、压裂施工的基本工序有哪些？压裂施工尽管方法很多，但是基本工序是相同的，大致可以分为7 个步骤：循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤、活动管柱或反洗18、压裂施工时为什么要有循环工序？因为压裂施工前首先要检查各台设备的工作性能，看泵的上水情况是否良好，管汇是否畅通，同时还要把贮罐内的压裂液进行搅拌，使其粘度和温度达到均匀冬季施工还要检查管线或闸阀有无冻结的现象，所以必须要有循环这道工序19、压裂施工前为什么要对地面管线试压？因为压裂施工中各道是连续进行的，中间不能停顿。

因此，要求管线各个连接部位必须接牢，无刺漏现象，以便保证在破裂压力的条件下管线安全工作，所以要对地面管线进行试压20、压裂施工中试挤的目的是什么？试挤的目的是检查井下管柱的各部分如封隔器、喷砂器、 水力锚等工作是否正常检查管柱下入的位置是否正确更重要的是， 通过对油层的试挤可以掌握地层吸液能力，以便估算最高的破裂压力21、压裂施工中怎样判断油层是否形成裂缝？①根据压力与排量的变化判断油层是否形成裂缝：在压裂时， 随着压力的上升，排量也随着上升， 两者之间保持着一定的比值关系但是当裂缝形成时，它们之间原来的比值关系就被打破这时，可能会出现两种情况：第一，泵压迅速下降排量上升第二，压力不变，排量上升这时就可以判断油层已被压开裂缝②根据机械设备的变化判断油层是否形成裂缝：在油层没有形成裂缝以前，由于压力比较高，压裂车上的柴油机负荷大，发出的声音很沉重，排出浓烟 从混砂车的砂罐里可以观察到液体排量不大，砂罐内的液体翻腾也小可是一旦裂缝形成，柴油机马上会改变声音，砂罐中的液体排量突然增加，形成很大的翻腾浪花这时判断油层已被压开裂缝③利用地层吸水指数的变化判断油层是否被压开裂缝：在地层未形成裂缝的时候，由于地层本身的渗滤面和渗透率是固定的，则吸水指数也是一个固定值。

当油层被压开裂缝后，由于有了新的裂缝面，从而使地层吸液能力增加，此时吸水指数明显增加，判断油层已经被压开了裂缝22、加砂过程中要注意哪些问题？加砂是压裂成败的关键工序加砂前应迅速检查一下各台车的工作情况是否正常，管线和井口设备是否有问题，如果发现问题，必须在加砂前停车处理加砂时应先小后大，开始时混砂比可。