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【石油百科】体积压裂技术

发布日期:2019-12-11 作者:333 点击:

压裂基础知识


一、什么是压裂?

压裂就是利用水力作用在油气层中形成人工裂缝,提高油气层中流体流动能力的一种储层改造技术。

二、压裂的原理
利用地面高压泵组,通过井筒向地层注入大排量、高粘液体,在井底憋起高压,当该压力超过地层承受能力时,便会在井底附近的地层形成裂缝。

继续注入携带支撑剂的液体,裂缝逐渐向前延伸,支撑剂起到支撑裂缝作用,形成了具有一定尺寸的高导流能力的填砂裂缝,使油气轻松地通过裂缝流入井中,达到增产增注效果。

三、压裂液与支撑剂
1.压裂液
压裂液是压裂施工的工作液,是一种具有一定黏度的流体,起到传递能量、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。


常用的压裂液有:水基、油基、乳化、泡沫、酸基等类型。其中,应用最广泛的为水基压裂液。


压裂液包括前置液、携砂液和顶替液三种。
前置液:用于造缝,在温度较高的地层里,还起到降温作用;
携砂液:携带支撑剂进入裂缝,将支撑剂填在裂缝内预定位置;
顶替液:用来顶替井筒内的携砂液,将携砂液送到预定位置,预防砂卡。

2.支撑剂
支撑剂是指能够进入被压开的裂缝并使其不再重新闭合的固体材料。

常用的支撑剂有:石英砂、核桃壳、人造陶粒、人造塑料球、人造玻璃球等;其中石英砂和人造陶粒应用最广泛。


案例

大型滑溜水压裂


体积压裂技术实施,以美国的Barnett 页岩的有效开发最具代表性,除了大幅度降低成本的水平井钻井和“工厂化”作业模式之外,储层改造的主体技术为:水平井套管完井+分段多簇射孔+快速可钻式桥塞+滑溜水多段压裂。实现体积压裂技术关键主要体现在以下几个方面。
基本特点为:大液量、大排量、大砂量、小粒径、低砂比。主要技术参数为:水平段长1000~1500m,分8~15 段,每段分4~6 簇,每簇长度0.46~0.77m,簇间距20~30 m,排量10 m/min 以上,平均砂比3%~5%,每段压裂液量1000~1500 m,每段支撑剂量100~200 t,压裂液体系采用滑溜水+线性胶组合方式,以40/70 目支撑剂为主。目前最新文献报道表明:水平井的水平段越来越长,为1372~2134m;改造段数越来越多,为10~24段;段间距越来越短,约为90m;规模越来越大,每段使用2067m滑溜水、175 t 支撑剂。


对比

新型压裂液与胍胶压裂液对比


表1 不同压裂液体系性能对比



新型压裂液
优化的胍胶压裂液
原胍胶压裂液
残渣含量(mg/L)
6.1
90
213
导流能力保留率%
>90
﹤55
﹤20
岩心伤害率%
22.58
52.3

降阻率%
>70
>55

表面张力(mN/m)
28.26
21.05
23
界面张力(mN/m)
0.517
0.685
0.725


后处理工艺强化破胶、溶解残渣提升返排能力,并一定程度上降低支撑裂缝导流伤害,其岩心伤害率31.3%,但后处理工艺虽然能溶解残渣而消融滤饼但处理之后残渣含量虽然大幅度下降但依然相对较高,因此无法从根源解决梨树断陷北部压裂所存在的问题。
综合对比新型压裂液、优化得胍胶压裂液体系(后处理),残渣含量仅为6.1mg/L的新型压裂液对支撑裂缝导流能力保留率达到95%,并且新型压裂液对岩心伤害仅为胍胶的一半,降阻率高达70%以上。使用无残渣的新型压裂液对梨树断陷这类特低渗地质来说,可能能够取得较好施工效果。


由于梨树底层压力低,液体返排困难,建议采用氮气伴注提高液体返排能力;由于地层含油丰度低,存在微裂缝井采用滑溜水体积压裂施工方式提高裂缝控制范围。

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