一、水力压裂基础知识 3、破裂模式裂缝延伸准则
1）裂缝破裂模式
一、水力压裂基础知识 3、破裂模式裂缝延伸准则
2）裂缝延伸准则
一、水力压裂基础知识
4、压裂液
1）概念 压裂液是为造缝与携砂使用的液体，是水力压裂的关键组成部分。
2）压裂液分类及作用 压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为前置液、
配伍性 压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利 于油气渗滤的物理—化学反应。
低残渣 要尽量降低压裂液中水不溶物的数量，以免降低岩石及填砂裂缝 的渗透率。
易反排 施工结束后大部分注入液体反排出井外，排液愈完全，效果愈好。 货源广 便于配制，价钱便宜。
一、水力压裂基础知识
5、支撑剂
一、水力压裂基础知识
5、支撑剂
4）支撑剂要求 粒径均匀。支撑剂粒径均匀可提高支撑剂的承压能力及渗透性。目前使 用的支撑剂直径多半是0.42～0.84mm(40～20目)，有时也用少量直径为 0.84～2mm(20～10目)的。 强度高。支撑剂组成不同，其强度也不同，强度越高，承压能力越大。 杂质含量少。压裂砂中的杂质是指混在砂中的碳酸盐、长石、铁的氧化 物及粘土等矿物质。常用酸溶解度来衡量存在于压裂砂中的碳酸盐、长 石和氧化铁含量；用浊度来衡量存在于压裂砂中的粘土、淤泥或无机物 质微粒的含量。
一、水力压裂基础知识
2、相关压力概念
3）延伸压力 水力裂缝在长宽高三个方向扩展所需缝内流体压力。一般它比闭合
压力大,且与裂缝大小急压裂施工有关,单位MPa。 地面延伸压力计算井底延伸压力：
瞬时停泵压力计算井底延伸压力：
一、水力压裂基础知识
2、相关压力概念
4）闭合压力 开始张开一条已存在的裂缝
所需流体压力或是裂缝恰好保持 不闭合所需的流体压力。这一压 力与地层中垂直于裂缝面上的最 小主应力大小相等方向相反。闭 合压力小于开始形成裂缝所需破 裂压力,并始终小于裂缝延伸压力 (岩石的抗拉强度)。
悬砂能力强 压裂液的悬砂能力主要取决于粘度，压裂液只要有足够高的 粘度，砂子即可完全悬浮，这对砂子在缝中分布是非常有利的。
摩阻低 压裂液的摩阻愈小则在设备功率一定的条件下，利用造缝的有效 功率愈大。摩阻过高不仅降低了有效功率的利用，且由于井口压力过高， 排量降低。
稳定性 压裂液应具有热稳定性，不能由于温度的升高而使粘度有较大的 降低；液体还应有抗机械剪切的稳定性，不因流速的增加而发生大幅度的 降解。
一、水力压裂基础知识
4、压裂液
2）压裂液分类及作用 水基压裂液
水基压裂液主要是用水溶胀性聚合物作为成胶剂，制成能悬浮支撑 剂的稠化溶液，具有粘度高、摩阻低及悬砂能力强的优点。 缺点：但热稳定性和机械剪切稳定性较差。为了克服这一缺点，又发 展了交链压裂液和延迟交链压裂液。 油基压裂液
a.矿场原油或炼厂粘性成品油 b.稠化油 ，稠化油 =油（原油、汽油、柴油、煤油、凝析油 ）+稠 化剂（脂肪酸铝皂、磷酸酯铝盐 ） 酸基压裂液
道，并扩大油气的渗流面积。
一、水力压裂基础知识 水力裂缝生长过程
一、水力压裂基础知识
1、岩石力学相关知识
1）岩石的泊松比 当岩石受到压应力时,在弹性范围内,岩石侧向应变和轴向应变的比
值称之为泊松比,单位:无因次。
一、水力压裂基础知识
1、岩石力学相关知识
2）岩石的弹性模量 当岩石受到拉应力或压应力时,轴向应力与应变的比值为一常数E（
1）概念 层形成裂缝后,由携砂液输送、携带充填至裂缝中的具有一定强
度与圆球度的固体颗粒。 2）作用
泵注停止且缝内液体排出后保持裂缝处于张开状态，地层流体可 通过支撑剂由裂缝流向井底。 3）支撑剂分类 按其力学性质分为两大类 脆性支撑剂(如石英砂、玻璃珠等)，特点是硬度大，变形小 韧性支撑剂(如核桃壳、铝球等)，特点是变形大，承压面积随之加大 ，高压下不易破碎。
浅谈压裂工艺
单 位：湖北中油科昊机械制造有限公司 主讲人：付 祥 日 期：2015年8月
主讲提纲
一、水力压裂基础知识 二、压裂储层评价 三、压裂设计优化 四、压后管理评价
一、水力压裂基础知识
压裂是怎么回事？
• 利用液体传递压力在地层岩石中形成人工裂缝。 • 液体连续注入使得人工裂缝变得更大。 • 液体将高强度的固体颗粒（支撑剂）带入并充填裂缝。 • 施工结束，液体返排，支撑剂留在裂缝中，形成高流通能力的油气通
一、水力压裂基础知识
2、相关压力概念
压
破裂
加砂
力
F 前置液
携砂液
停泵 裂缝闭合
裂缝延伸压力（静）
a b
排量不变，提高砂比，压力升高 E 反映了正常的裂缝延伸
a—致密岩石 b—微缝高渗岩石
裂缝闭合压力（静）
管内摩阻
净裂缝延伸压力 C
S 地层压力（静）
PF—破裂压力
PE —延伸压力
时间
PS —地层压力
A到B),这个常数称之为岩石弹性模量(应力和应变成线性关系),单位MPa 。
一、水力压裂基础知识
2、相关压力概念
1）破裂压力 使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时井底流体压力。
2）破裂压力梯度 破裂压力和深度的比值称之为破裂压力梯度，单位MPa/m。
PF
H
影响因素：
最小水平地应力及地应力非均匀性； 渗透性，孔隙度，泊松比，抗拉强度，孔隙压力； 地层孔隙连通性的系数；
用植物胶或纤维素稠化酸液得到稠化酸或用非离子型聚丙烯酰胺在 浓盐酸溶液中，以甲醛交链而得到酸冻胶。 酸基压裂液适宜于碳酸盐类油气层的酸压。
一、水力压裂基础知识
4、压裂液
2）压裂液分类及作用
滤失少 压裂液的滤失性主要取决于它的粘度与造壁性，粘度高则滤失少。 在压裂液中添加防滤失剂，能改善造壁性并大大减少滤失量。
携砂液和顶替液。 前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂 液进入，它还起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率， 在一部分前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。 携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在 压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝及冷却地层的作用。 顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。
一、水力压裂基础知识
2、相关压力概念
破裂压力的作用
地层破裂压力是确定井下管柱、井下工具、井口装置压力极限 的主要依据；
根据破裂压力可以确定压裂施工时的最高地面泵压、泵注排量 以及需用设备功率。
地层破裂压力高的原因 地应力大（井深）；非均匀性弱（高温高压下塑性强，泊松比 大）,地层破裂压力高。 地层渗透性低，破裂压力高，高渗透和非渗透层间的破裂压力 差值可达30％以上。 地层塑性大，可变形性强，不易压裂。