储层改造工人技术问答第一章水力压裂1-1、什么是储层改造？造其主要途径有哪些？储层改造：采用一定的工艺措施对储层近井地带的导流能力、油气水的入井流动状态等进行改造，从而达到提高油气层的开采效率、提高单井产量的目的。

其主要途径有：在地层中形成具有高导流能力的裂缝；提高近井地层的渗透率；解除近井地带的地层堵塞，使油气流入生产井的能力提高等。

目前的工艺措施主要有水力压裂、酸化、高能气体压裂以及多种解堵工艺措施。

1-2、什么是油气层压裂工艺技术？油气层压裂工艺是指利用地面高压泵组，将压裂液在超过储层吸收能力的排量下泵入井中，井底附近憋起的高压超过井壁附近的地应力及岩石的抗张强度时，在储层中形成裂缝，再将带有支撑剂的携砂液挤入裂缝中，支撑剂沿裂缝分布，从而改善目的层的导流能力的技术。

1-3、简述压裂的基本工艺过程。

（1）形成裂缝：压裂过程中地面高压泵组产生的压力，通过液体传压作用施加于地层。

压裂时所用液体有一定的性能要求，能在高泵压下高速度地向井内注入。

当泵组的注入速度大于地层的吸收速度时，就能在井底逐渐形成很高的压力，井底憋起的压力超过岩石的抗拉及抗压强度时，地层就发生破裂或使原有微小裂缝张开，形成较大裂缝。

（2）裂缝延伸：裂缝随着高压液体不断注入，不断向地层内部扩展和延伸。

一般泵组的压力越高、排量越大，则形成的裂缝愈长、愈宽，直到高压液体的注入速度与地层滤失速度相等为止。

（3）裂缝支撑：为使裂缝在停泵后不会重新闭合，在注入的液体中加入一定比例的支撑剂，充填在压开的裂缝中。

压裂后在储层中形成了一条或数条渗流能力较高、比原始地层的渗透率更高的人造填砂裂缝，大大改变了流体在井底附近地层的流动状况，使井的产量成倍提高。

对于低渗透油气藏,压裂技术还可明显地提高最终采收率。

1-4、裂缝的方位如何判断？通过室内试验和现场生产实践的各种检测表明，压裂的裂缝多是垂直的或斜交的，在浅井中可出现水平裂缝。

裂缝往往是在岩石结构最薄弱的地方形成，裂缝面大体上垂直于地层岩石最小主应力方向。

最小的注入压力应近似等于最小主应力。

大多数情况下，在以活动的正断层为标志的地区，多是垂直裂缝；在以活动的逆冲断层为主的地区，多形成水平裂缝。

最小注入压力完全取决于区域最小主应力，而与井的几何条件和流体渗漏情况无关。

在地层松弛区，裂缝是垂直的，其最小注入压力比上覆岩石压力要小。

在地层压缩区，裂缝是水平的，所需要的注入压力等于或大于上覆岩石压力。

1-5、压裂工艺按压裂的目的和作用分为哪几类？（1）开发压裂：在开发方案的设计及实施中将开发和整体压裂技术相结合的技术称之为开发压裂。

（2）解堵压裂：主要以解除近井地层堵塞为目的的小型压裂。

一般加砂量在1～7m3，施工排量不大于1200 l/min的解堵性压裂。

（3）测试压裂：在实际压裂之前进行的不加支撑剂的一种施工。

其施工规模一般非常小，目的是为了获取在实际压裂施工中所需要的数据。

（4）重复压裂：同层的第二次压裂，即第一次对某层（或某层段）进行压裂后，对该层（或层段）再次进行压裂，甚至更多次压裂。

1-6、目前各油田所采用的压裂方式有哪些？目前所采用的压裂方法有：合层压裂、单层选压、一次多层分压、暂堵剂选压和双管压裂等方式。

如何选择压裂方式，主要根据地质条件、井身状况、工艺技术水平等因素来确定。

1-7、什么是合层压裂？合层压裂按其压裂液通道可分为哪些类型？合层压裂：是大井段多层同时压裂，只适用于各储层岩性与特性（特别是渗透率）相近、差异不大的油气井。

如果各层差异大，采用合层压裂，一般只能压开岩性强度低、渗透率好的层，起不到改造中、低渗透层的目的，甚至扩大层间矛盾，导致某些小层过早见水和水淹。

合层压裂按其压裂液通道可分为油管压裂、套管压裂、油、套管环形空间压裂和油、套管同时压裂四种类型。

1-8、什么是油、套管环形空间压裂技术？油、套管环形空间压裂技术是指压裂液从油、套管环形空间，在高压下泵入目的层的一种压裂方式。

与油管压裂相比较，在同样的排量条件下其摩阻损失小，但流速低，携砂能力相应减弱。

这种方法适用于抽油井的压裂。

1-9、采用油、套管环形空间压裂技术施工有哪些技术要求？采用油、套管环形空间压裂技术施工技术要求有：（1）压裂前，先将泵的活塞放至下死点，使全部抽油杆和活塞坐在固定凡尔上。

然后把悬绳器、盘根盒、短节卸掉，用一端有丝扣的高压密封管套在光杆上。

管子上端是密封的，下端与盘根盒的丝扣固定，使井口密封。

（2）先用净油进行反循环，以便将井中气体替出，让液体充满井筒（特别要充满油管）。

然后关闭生产闸门，从套管闸门挤入压裂液进行压裂。

（3）压裂过程中要注意油管严密程度，不能有微小的刺漏。

否则在压裂加砂时，砂子会通过油管进入泵筒发生卡泵事故。

1-10、什么是油、套管同时压裂技术？油、套管同时压裂技术指先在井内下入油管，油管连接一部压裂车，套管连接三至四部压裂车。

然后，从油管和套管同时泵入压裂液。

油管中的高压液体从油管鞋出来后改变流向进入欲压裂层，如图1—2所示。

油管内只泵入不含支撑剂的压裂液，而携砂液从套管中加入。

由于油管中改变流向的压裂液从井底上返进入压裂层，有效地防止了从套管内加入的支撑剂的下沉。

如果万一造成砂堵，也可以比较方便地通过反循环而解堵。

应用此法压裂成功率较高，适合于深井压裂。

1-11、什么是单层选压技术？常用的方法有哪些？单层选压就是根据需要，采取一定的方法和措施，对一个油气层组中的某一小层或一层段进行压裂。

单层选压对于选层的要求是：选层要准，欲压层与非压裂层的分隔要绝对可靠。

否则，就达不到选压单层的目的。

目前常用的单层选压的方法有：（1）填砂选压此法是用填砂方法将井内非选压层封隔开，以免压裂时压开非选压层，如图1－3所示。

选压层选压层图1－3 填砂选压示意图选压层图1－4 单封隔器选压示意图图1－6 分层压裂井下工作示意图此法一般适用于封隔下层、选压上层的压裂井。

（2）单封隔器选压当选压层段处于油气层组的最上部或最下部位置时，可采用封隔器将非选压层分隔开，压裂时只压开欲选压层，如图1—4所示。

此种压裂方式操作方便，工艺简单，时效高。

（3）双封隔器选压使用两级封隔器，分别卡在欲压裂层的上夹层和下夹层。

压裂时，使压裂液仅进入欲压裂层，避免压开其它非选压层，如图1—5所示。

此种方法施工简便、效率高、适应性强，不管欲选压层在何种位置都可以选压。

此种压裂方式的技术要求是：选压层上、下必须有足够厚度的良好（压不穿）夹层。

夹层厚度至少应能卡住封隔器，要求管柱下入深度准确，封隔器密封可靠等。

1-12、多级滑套喷砂器压裂管柱是如何组成的？多级滑套喷砂器压裂管柱主要由封隔器、多级喷砂器组成；井口应配有活动油管头，其中特殊接箍（下面联接油管）可以在油管头密封段内有一定的活动距离。

这样，如果施工中发生砂卡，可以上、下活动管柱来解除。

油管堵塞器工作筒的作用是防止喷砂器失灵或封隔器损坏后发生喷油或液体，保证顺利进行起下作业。

底部丝堵的作用是密封油管通道，以确保封隔器、喷砂器正常工作，及起下管柱时不往外喷油或液体。

1-13、多级滑套喷砂器压裂工艺的工作过程是什么？工作过程是：按照施工设计要求将封隔器下入欲压层段的夹层位置，将喷砂器自下而上依丁、丙、乙、甲的顺序（即滑套直径由小到大）下入欲压裂层，并且要求除最下一级喷砂器之外的各级喷砂器均带有相应的滑套。

坐好压裂施工井口，联接好管线在向井内泵注压裂液时，由于油管底部有丝堵堵塞油管通道，则各级封隔器均开始工作，将各层分隔开来。

又由于其余各级喷砂器均有滑套堵住，迫使压裂液从最下一级喷砂器进入压裂层，对该层进行压裂（如图1—6所示）。

当最下层压裂完毕后，从井口压裂投球器将相应尺寸的钢球投至上一级喷砂器滑套上，将油管通道堵塞。

当压力达到一定程度后，便将滑套打入最下一级喷砂器内，将此喷砂器通道打开并堵塞住最下一级喷砂器通道。

继续打入压裂液，便可以对第二层进行压裂。

以此类推，直至压完该井所有压裂层位。

1-14、多级滑套喷砂器压裂工艺的缺点是什么？多级滑套喷砂器压裂工艺方法的缺点是，每压裂一层所有封隔器均进行工作，这将有损于封隔器寿命，容易出现压裂中途封隔器损坏而被迫起下管柱更换封隔器的故障。

同时，压裂下层时，如果发生压串现象，也会因为上部鼓胀的封隔器隔挡而不能从套管（压力）观察到。

1-15、多级滑套封隔器压裂压裂技术的工作过程是什么？为了克服多级滑套喷砂器压裂的缺点，采用了多级滑套封隔器压裂法（也叫逐级释放封选压层图1－7 分层滑套封隔器压裂过程示意图丝堵多级滑套封隔器（未工作状态）多级滑套封隔器（工作状态）喷砂器未工作状态喷砂器工作状态隔器压裂法）。

其下井工具主要是多级滑套封隔器和喷砂器，下入级数依据所要压裂的层段数目确定，下入顺序从下至上滑套尺寸逐渐增大，并配备相应尺寸的钢球。

每压裂一层后，投入相应尺寸的钢球将上一级滑套打入下一级滑套座上，起到相当于底部丝堵的作用。

由于上一层封隔器及喷砂器进入工作状态，便可以对第二层进行压裂了，其它则未进入工作状态。

第二层压裂之后，再投入与第三层封隔器滑套相适应的钢球，对第三层进行压裂。

依次类推，便可以分别压裂完所有层段。

图1—7为压裂时逐级释放压裂各层的过程。

由于此种方式在进行某一层压裂时，其它各层的封隔器及喷砂器均未工作，故可以保护这些工具免遭疲劳或冲击损坏，提高压裂成功率。

还可以从套管观察到压串现象，避免事故的发生。

1-16、什么是封隔器桥塞分层压裂技术？封隔器桥塞分层压裂技术最初是使用可钻式桥塞，自下而上封隔一层压裂一层，全部层段压完之后钻掉可钻式桥塞。

钻桥塞无疑增加了工作量，所以目前均改用活动式桥塞与封隔器配合。

压裂时，事先将桥塞坐封在射孔井段下部，然后上提把封隔器座封在射孔井段上部进行压裂。

封隔器与桥塞之间联接一个控制阀。

控制阀的作用是：在进行压裂时，使压裂液由控制阀进入压裂层。

当压完一层上提压裂管柱移动桥塞和封隔器时，控制阀关闭，封隔住油管通道。

油、套管环形空间由井口防喷器密封，不必压井即可进行起下压裂管柱作业。

这种方法缩短了作业时间，节省了作业费用。

1-17、什么是堵塞球分层压裂技术？堵塞球分层压裂技术是对所有压裂层都射开相同数量的孔眼，然后使用堵塞球逐层压裂，每次只允许压裂液进入一个或两个层位。

井内各层的破裂压力不同，而且地层破裂压力较之已压开裂缝后所需的裂缝延伸压力要大。

所以，当主裂缝生成并扩展后就投入封堵球封堵井壁孔眼，使井底压力增高。

当此压力达到或超过另外某一地层的破裂压力时，便对该层进行压裂。

如此重复。

便将全井各层压裂完毕。

对堵塞球的技术要求是：堵塞球的材质可以是橡皮包裹的尼龙球或铝球，但要具备合适的尺寸、密度和一定的强度。

同时，要求堵塞球在压裂时能够将射孔炮眼封住，压裂完后又能从炮眼脱出，以便开启储层至井眼的通道。