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压 裂 工 艺
压裂工艺流程 压裂裂缝扩展及增产机理 压裂设计方法 压裂工艺技术 压裂测试方法
压裂施工评估方法
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1.压裂工艺流程
压裂液罐 压裂井口
低压管汇
高压管汇
支撑裂缝
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2.压裂增产机理——水力压裂裂缝增长过程
1 - Fracture initiation as pumping of fluid is started Time during fracture treatment 2 - Fracture propagation with fluid 3 – Proppant (usually sand) enters hydraulic fracture as it is suspended in the fracturing fluid Frac width 4 - Proppant advances further into the fracture as pumping continues 5 – Proppant advances further in the fracture and may reach the tip of the hydraulic fracture as fluid continues to leak into the permeable formation 6 – Pumping of the fluid/proppant mixture is stopped and fluid continues to leak away into the permeable formation
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压裂液
压裂液是压裂工艺技术的一个重要组成部分。主要功能是 造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要。
成功的压裂作业要求液体除在裂缝中具有较高的粘度外，还要
能够迅速破胶；作业后能够迅速返排；能够很好地控制液体滤 失；泵送期间摩阻较低；同时还要经济可行。
最初的压裂液为油基液；20世纪50年代末，用瓜胶增稠的水基液日见普 及。1969年，首次使用了交联瓜胶液。当时仅有约10%的压裂作业使用的是 凝胶油。目前，约有85%以上的压裂施工用的是以瓜胶或羟丙基瓜胶增稠的 水基凝胶液；凝胶油作业和酸压作业各占约5%；增能气体压裂约占10%。
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压裂液分类
水基压裂液
由于水基液具有价廉、性良且易于控制等特 点，已成为应用最为广泛的压裂液。 用于稠化压裂液的聚合物之一是瓜胶。瓜胶 聚合物具有很强的亲水性，把瓜胶粉加入水中， 瓜胶的微粒将溶胀并与水化合，即瓜胶聚合物分 子与许多水分子缔合，在溶液中展开并延伸。从 而增加了溶液的粘度。因为瓜胶中仍有4-8%的水 不溶物，所以，在聚合物链上又引入了羟丙基， 制成羟丙基瓜胶。
0049
d dn na aS S d dn na aS S
0049
0049
0049
0059
e el la ah hS S 2 2 d dn na aS S 0069
0059
0059
0059
0069
0069
0069
2 d dn na aS S 00792
0079
0079
0079
0089
e el la ah hS S
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多相压裂液
泡沫压裂液
泡沫是一种稳定的气液混合物，用表面活性剂可使这种混合物
达到稳定。降低了表面张力。当液体从作业井中返排时，泡沫 中的承压气体（氮或二氧化碳）膨胀将液体从裂缝中驱出。泡 沫加速了支撑裂缝中液体的回收率，因此是一种用于低压储层 中的理想液体。
由于体积气体的泡沫含量高达95%，所以液相最小。在水基液
储层有效渗透率、孔隙度、含油饱和度、有效厚度、储层地层压力、静态
温度；储层油水的相渗关系、流体性质（密度、粘度、压缩系数与总矿化
度等）；岩石力学性质（弹性模量、泊松比、抗压强度等）；储层就地应 力的垂向分布及水平主应力方位；遮挡层的岩性，厚度与就地应力值、井 的试油、开发生产与生产测试等资料数据。
压 裂 参数
RG 02
)is p( s s ertS 0005 0007
)is p( s uludoM
...aemreP eroP 0 5.0
)²tf/bl( erutcarF ni tnapporP fo noitartnecnoC
)ni( eliforP htdiW
0029
0029
0029
0039
0039
0039
16
3.不同类型油气藏压裂设计原则
低渗透性油藏
需要长裂缝, 但只需要低到中等的裂缝导流能力
中渗透性油藏
需要中等长度、高的裂缝导流能力
高渗透性油藏
只需要短的裂缝，但需要超高的裂缝导流能力
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4.压裂设计目标
wkf FCD = kL wk f = 裂缝导流能力, md-m
K = 储层渗透率, md L f = 裂缝半长, m 对于 FCD > 30 可以得到无限大的裂缝导流能力，一般
0099
001
002
003
设计软件处于世界领先技术水平
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2.压裂液和支撑剂
在压裂施工中，压裂液的主要作用是：造缝和携砂。压裂液 与地层岩石和油藏流体要配伍并且对支撑剂渗透率伤害最小。 一般来说，压裂液体系主要包括：水基压裂液（羟丙基瓜尔 胶）、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液（CO2或N2）以 及相应的交联剂、破胶剂和添加剂，目前胜利油田主要使用 水基压裂液。 目前胜利油田应用的压裂液以羟丙基瓜尔胶（HPG）为主，其 水不溶物含量在6.5～8%，国外羟丙基瓜尔胶（HPG）水不溶 物含量在2～4%。支撑剂包括石英砂和陶粒，目前胜利油田主 要采用陶粒支撑剂。
主讲人：卢云霄
中石化胜利石油管理局井下作业公司
2010.08
1
前
言
压裂酸化技术不仅仅是提高油气井产量，更是认识地层的
重要手段之一。 通过压裂酸化改造，使许多复杂区块的
地质储量得以升级和动用，在勘探试油和油气藏开发中发 挥着日益重要的作用。
近年来压裂酸化技术得到了迅速发展，在滩坝砂、砂砾岩、
中，充满泡沫的液体极大地减少了与地层接触的液量，因此在 水敏地层中泡沫液的效果良好。
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乳化压裂液
乳化液是两种不融和相的分散体系，如用表面活性剂稳定的水 中油或油中水。乳化基压裂液是高度粘稠溶液，具有良好的传 输性。 乳化液常因乳化剂吸附在地层岩石表面上而破乳。由于聚合物
成为常规植物胶水基压裂液体系的换代产品，。
25
清洁压裂液
以粘弹性表面活性剂（VES）
为主体的粘弹性胶束结构体系。清
洁压裂液具有良好的流变性能、滤 失性能、低损害与高导流能力特性。 同时，该清洁压裂液配制简便，将 适量的VES加在盐水中，不需要使
用交联剂、破胶剂和其它添加剂，
不存在残渣，对储层伤害小，应用 前境广阔
0.10
0.20 50
0.30 75
0.40
0.50
0.60 125
0.70 150
0.80
0.90
1.0 200
100
175
7
压裂工艺是一个复杂的系统工程，要设计
一次压裂施工并达到预期的效果，与地质分析
（控制着区块的含油分布）、岩石力学（控制
着裂缝几何形态）、流体力学（控制着液体流 动与支撑剂在裂缝中的铺置）、化学（控制着 施工的材料性能）以及机械、材料力学等多学 科有着密切的联系。
1
Frac length
2 3
7 – Formation closes on proppant and a conductive path remains in the reservoir
1 2
3
4 5
6
5 4 6
7
12
7
增产机理 —— 压裂井地层流体流动状态
井筒
13
二、压 裂 设 计 方 法
压裂设计优化程序
页岩等储层改造中发挥了重要作用。通过压裂改造，使史 南地区、临盘基山砂岩体、正理庄油田、孤北深层气等多 个低渗透、特低渗透油气藏的储量得以探明和动用，有力 地促进了胜利油田的勘探开发。
2
一 压裂技术
二 酸化技术
3
第一部分
压 裂 技术
水力压裂技术自1947年投入现场应用以来， 经过半个多世纪的完善和发展，已经成为提高 单井产量的基本工程手段之一。压裂技术通过
粘度大大降低，破胶化水的压裂液沿裂缝流向井底，排出地面，
携带的支撑剂随即在裂缝中沉降，在地层中形成了具有一定长度、 宽度和高度的高导流能力的支撑裂缝。改善了地层附近流体的渗 流方式和渗流条件，扩大了渗流面积，减小了渗流阻力并解除了 井壁附近的污染，从而达到增产、增注的目的。
5
6
A-07 Design
在油藏内形成深穿透、高导流能力的裂缝，提
高油气井产量和增加勘探井可采储量，最终提
高油气田的采收率。
4
压 裂 机 理
水力压裂作业，是利用地面高压泵注设备将高粘度的流体， 以大大超过地层吸收能力的排量注入井筒，在射孔油层附近憋起
高压，当井底压力超过井壁附近地层最小主应力及岩石的抗张强
度后，在地层中形成裂缝并向前延伸。然后，利用高粘度的压裂 液携带支撑剂注入裂缝中，停止注入后，随着压裂液的快速破胶，
GR 30 NPHI 180 0 RHOB 0.3 2.2 IMPH 3 0 Rocktype 70 Shale 2400 2400 Stres s (ps i) 2375 5000 10000
Half-Length K-22 210 ft
2425
2425
2450 K-25U sand