水力压裂就是利用压裂车组将一定粘度的液体以足
够高的排量沿井筒注入油气层，由于注入速度远远大 于油气层的吸液速度，所以多余的液体在井底憋起高 压，当此压力和进入油气层的液体使井壁上某处的岩 石所受的应力超过岩石强度后，油气层就会在此处开 始破裂形成裂缝。
产生裂缝
裂缝扩展
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。泵 注完毕后，通过破胶使压裂液粘度降低，并返排出 井。由于支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合或至少 不完全闭合。
压裂液： 1、检查配液罐的质量和清洁情况，确保罐中无沙土、残 液、原油、铁锈、易腐败物质等影响液体性能的杂质， 以及面纱、线绳、编织袋等网状或丝状物体，以免堵塞 上水管线； 2、按设计要求核对现场清水数量，配液用水必须清洁、 无污染、无杂质，PH值6.5-7.5； 3、按设计要求，逐样检查运抵现场的化学添加剂的品种、 数量及包装情况； 4、按设计要求程序和数量配制压裂液； 5、液体配制完毕后，溶胀2-4小时，进行交联实验，根 据实验结果调整施工时的交联比；
2000型压裂撬组
参数名称 性能参数 2000HHP 96MPa 1.9m3/min
烟台杰瑞公司生产， 具有自动超压保护功能。
单机额定水功率 最高施工压力 最大施工排量
1500型压裂泵车
参数名称 单机额定水功率
性能参数 1500HHP
最高施工压力
最大施工排量
101.3MPa
1.5m3/min
混砂撬
压裂技术与 风险控制
目
• • • • • •
录
一、概述 二、压裂材料 三、压裂工艺技术 四、压裂设备 五、现场施工及质量控制 六、安全风险评估
压裂的作用
油气井在试油或生产过程中，由于近井地带有污染 （钻井、固井、洗压井过程都会造成污染）或地层原始渗 透率低的原因造成的产量低，都可以通过压裂技术来提高 产量。 压裂技术是油气井增产和水井增注的进攻性技术。压 裂可以成倍、几十倍甚至成百倍的提高油气井的产量，是 低渗透油气藏和非常规油气藏开发的利器，在油田开发中 的低位越来越重要。 例如：鄂尔多斯盆地的低渗透油气藏，正依靠压裂 技术的进步，才有了开发价值。长庆油田提出的“磨刀石 上闹革命”，就是靠“压裂”这一“杀手锏”技术。美国 的页岩气开发也是依靠压裂技术，才名声大噪。
2.限流法分层压裂技术 限流法分层压裂是 通过控制各层的射孔孔 眼数量和直径，并尽可 能提高注入排量，利用 最先被压开层孔眼产生 的摩阻，提高井底压力 ，使其他它层相继被压 开，从而达到一次分压 几个层的目的 。
破裂压力低的层减 少射孔数量和直径
3.定位平衡分层压裂技术（目前使用较少） 定位平衡分层压裂技术是利用定位平衡压裂封 隔器上的长胶筒和喷砂体的组合来控制压裂目的 层裂缝形成的位置和吸液炮眼的数量，达到裂缝 定位和限制目的层吸液量的目的。压裂时，在需 要保护薄夹层的邻近高含水部位装有平衡装置， 该装置只进液不进砂，使高含水层与压裂目的层 处于同一压力系统中，夹层上下压力平衡而得到 保护。通过大排量施工，依靠压裂液通过吸液炮 眼所产生的摩阻，大幅度提高井底压力，从而相 继压开与破裂压力相近的各个目的层，达到一次 施工压开3～5个目的层的目的。
Hydra Rig 液氮泵车
参数名称
最高施工压力 最大施工排量
性能参数
103.5MPa 360KSCFH
900-35型制氮泵车（1台）
参数名称 装机功率 最高施工压力 最大施工排量 氮气纯度 性能参数 750BHP 35MPa 900m3/h ≥95%
五、压裂现场施工及质量控制
一个成功的压裂施工应该具备：
1、水基压裂液 2、油基压裂液 3、泡沫压裂液 4、乳化压裂液
5、醇基压裂液 6、清洁压裂液
7、酸基压裂液
1、水基压裂液：危险性小，使用最广泛
2、油基压裂液：易燃，有危险性，很少使用
3、泡沫压裂液：液氮和CO2防止泄露冻伤，使用较多 4、乳化压裂液：配置过程中油相易燃，有危险性，很少使用 5、醇基压裂液：蒸汽易燃，有危险性，使用较少 6、清洁压裂液：危险性小，使用较少 7、酸基压裂液：有腐蚀性 ，使用较少
( 一)分层及选层压裂技术（直井） 在压裂多个目的层时，如果压裂井段超过 一定距离或层间岩性差异大，不采用分层或选 层压裂技术，往往只能压开其中的几个目的层， 而达不到压裂改造的目的。
1.封隔器分层压裂技术 封隔器分层压裂就是在压裂管柱上连接 封隔器，隔开不同层段进行分层压裂，是目 前国内外应用较为广泛的一种分层压裂技术， 该技术具有压裂目的层明确，针对性强，有 效率高的特点。根据所选用的封隔器和管柱 不同，封隔器分层压裂可分为以下四种类型。
支撑剂： 1、按设计要求检查支撑剂货源和质检报告，核对 支撑剂数量； 2、有条件时现场检验主要指标，并取样品，以备 实验室复查。
压裂设备： 1、按照设计中的水马力准备泵车，根据施工规模，留足 备用泵车，如果是大型施工，还要备用一台混砂车，防 止施工中途因设备出现故障影响压裂； 2、高压管线连接尽量取直，并于落在地面上，拐弯处用 双弯头，确保管线有充分的活动范围，不受横向拉伸； 3、压裂车低压上水管线，不得与高压硬管线直接接触， 以免施工时发生振动，磨破管线；
六、安全风险评估
施工步骤
• • • • • • • • • • • • • 勘察井场 上罐上水 井筒准备、井口加固 压裂设备检查测试 配液及液体实验 连接设备、固定管线 召开安全、分工、技术交底会，明确最高限压指标 循环泵车、管线试压 测试压裂 修改设计 压裂施工 拆除设备及管线，清洁井场 倒残液、清压裂罐、回收压裂罐。
压裂流程
混砂车
支撑剂 泵车 井口 油管 裂缝 地层
压裂液
压裂液
压裂液 支撑剂 交联剂 混砂车 泵车 高压管汇 井口 井筒内管柱 地层
二、压裂材料
水力压裂的关键技术之一就是压裂液和支撑剂。压 裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主 要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层 破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。支撑剂起到支撑裂 缝，使之处于张开状态，保持裂缝导流能力的作用。
风险评估
• 勘察井场
风险1：人员触电伤亡。 削减措施：井场高压电线尽量避开井场设备。 岗位责任人：压裂队队长、吊装班长 风险2：道路狭小无法行车。 削减措施：及时与甲方沟通，由甲方协调整改。 岗位责任人：分公司生产管理人员、队长
• 上压裂液罐，清洁、回收压裂罐
风险1：大罐倾斜伤人。 削减措施：使用合格的四腿索具进行吊装作业。 岗位责任人：吊装班长 风险2：有限空间作业。 削减措施：专人指挥，司索人员站在罐体前（后）侧方。 岗位责任人：吊装班长
ห้องสมุดไป่ตู้
三、压裂工艺技术
压裂设计需要通过压裂现场施工来实现。随着压 裂技术的进步，压裂现场施工方法从初期的全井段笼 统压，发展到分层分段、有针对性的多种施工方法。 压裂技术没有明确的分类标准，通常按照分层方法， 液体特性及施工目的为依据进行分类。 主要介绍：分层压裂技术，重复压裂技术，水 平井压裂技术，自生热压裂技术，泡沫压裂技术，压 裂防砂一体化技术
四、压裂主要设备
柴油机
“BENZ”4144 8X6
ALLISON传动箱
液气控制系统
仪表及控制系统
3ZB-1490泵
压裂泵三大主要组件：
柴油机输出动力 变矩器 泵
柴油机：卡特，底特律，康明斯三种 变矩器：艾利逊，双环，凯星（国产） 泵 头：哈里伯顿，双S， 常见的压裂泵有三缸泵和五缸泵两种。
HQ-2000型压裂车组 美国哈里伯顿公司生产， 具有自动超压保护功能，整套 车组采用局域网络控制，自动 化程度高，可靠性高。
（一）压裂液的分类
1、根据压裂液在不同泵注阶段的作用，可分为
前置液、携砂液和顶替液。
2、根据压裂液的类型，可分为水基压裂液、油
基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压
裂液、清洁压裂液、酸基压裂液。 3、根据压裂液所适应的地层温度，可分为低温
压裂液、中温压裂液、高温压裂液
(四) 压 裂 液 类 型 简 介
参数名称 单机额定水功率 最高施工压力 最大施工排量 性能参数 2000HHP 101.3MPa 2.54m3/min
SJ-2000型压裂车组
参数名称 性能参数 2000HHP 101.3MPa 2.46m3/min
第四石油机械厂生产，
单机额定水功率 最高施工压力 最大施工排量
具有自动超压保护功能。
混砂车
最大排量 添加剂输入系统
15.9m3/min 最大输砂能力 3个液体 2个固体
10909kg/min
仪表车
高低压管汇
砂罐车
自 行 研 制 的 配 液 车 ， 配 液 速 度 2-3m3/min ， 供 液 速 度 45m3/min，粉料罐容积5m3，添加剂液箱容积1.5 m3×2。
为了满足施工需要，分公司近几年还配套了多种压裂酸化 作业辅助设备。其中，液氮泵车6台：
注入支撑剂
放喷
水力压裂本质含义：在油气层与井筒之间制造出
一条具有足够长度、高度和宽度的填砂裂缝，此裂缝 具有很高的渗流能力。
致密地层
疏松地层
水力压裂基本要件
支撑剂 混砂车 泵车 井口 油管 裂缝 地层
压裂液
压裂液
压裂材料：压裂液和支撑剂 施工参数：排量、压力、砂比 压裂设备：泵车(组)、液罐、砂车、仪表车
5.连续油管分层压裂工艺技术 连续油管底带封隔器+射孔枪 连续油管带双封分层压裂 连续油管喷射水力封隔分层压裂 连续油管喷砂留砂塞分层压裂 连续油管喷砂底带封隔器分层压裂
(二)水平井压裂技术 裸眼封隔器分段压裂 裸眼喷砂水力封隔分段压裂 泵送快钻桥塞分段压裂 投球暂堵分段压裂 拖动封隔器分段压裂 连续油管分段压裂
风险评估