1、水力壓裂技術水力壓裂技術壓裂液耐溫抗剪切性能評價實驗壓裂液耐溫抗剪切性能評價實驗QJQJ壓裂液系列配方在不同溫度下的粘度保持率壓裂液系列配方在不同溫度下的粘度保持率較高，滿足標準（剪切速率為較高，滿足標準（剪切速率為170170s s-1-1，剪切，剪切36003600秒后粘度大于等于秒后粘度大于等于3030 mPa mPa. .s s）。 QJQJ 壓裂液配方巖芯傷害實驗 液體類型 人工巖芯滲透率（mD） 滲透率保持率（%） 560 QJ 壓裂液破膠 520 93 0.3%胍膠破膠液 250 45 840 QJ 壓裂液破膠液 770 92 0.3%胍膠破膠液 330 39 0.25%胍膠破膠

2、液 440 52 QJ 壓裂液對巖芯滲透率的保持率很高，在 93%92%左右。當巖芯原始滲透率越低時，QJ 壓裂液的滲透率保持率越高. 防防膨膨性性能能對對比比實實驗驗 序號 藥品名稱及濃度 防膨率（離心法）% 防膨率（膨脹儀法）% 1 JM-1 1.5% 75.4 22.2 2 JM-2 1.5% 72.3 22.2 3 凍膠液 96.4 88.5 4 破膠液 90.8 55.6 備注 膨脹儀法所用巖芯為送樣人所送莫北巖芯。 壓裂液技術壓裂液技術表面活性劑（清潔）壓裂液表面活性劑（清潔）壓裂液壓裂液性能壓裂液性能=破膠性能：破膠性能：9090攝氏度下破膠液粘度為攝氏度下破膠液粘度為4.34m

3、pa.S4.34mpa.S=濾失性：該壓裂液濾失系數為濾失性：該壓裂液濾失系數為1.71.71010-3-3m/minm/min。=沉砂實驗：壓裂液的靜態懸砂半衰期為沉砂實驗：壓裂液的靜態懸砂半衰期為3535分鐘分鐘. .=流變性：流變性：020406080100120140051015202530354045505560應用實例應用實例在準噶爾盆地邊緣夏子街油區的氣井施工兩井次，在準噶爾盆地邊緣夏子街油區的氣井施工兩井次，準噶爾盆地西北緣五三東油田施工一井次夏子街準噶爾盆地西北緣五三東油田施工一井次夏子街X2703X2703氣井，使用表面活性劑壓裂液作業一次成功，氣井，使用表面活性劑壓裂液作

4、業一次成功，加砂加砂2020方。由于該井的地層壓力系數很低（僅為方。由于該井的地層壓力系數很低（僅為0.760.76左右），液體的返排很困難，采取后壓風氣舉，左右），液體的返排很困難，采取后壓風氣舉，由壓前的不出增加到日產氣由壓前的不出增加到日產氣1.61.6萬方，日產凝析油萬方，日產凝析油1010噸。目前現場應用超過噸。目前現場應用超過100100井次。井次。聚合物壓裂液體系聚合物壓裂液體系 該技術是采用很低含量的人工合成聚合物為增稠劑，該技術是采用很低含量的人工合成聚合物為增稠劑，通過經特殊工藝合成的交聯劑交聯而成的水基凍膠壓裂液通過經特殊工藝合成的交聯劑交聯而成的水基凍膠壓裂液體系。由于

5、增稠劑為人工合成所得，不象植物膠那樣含有體系。由于增稠劑為人工合成所得，不象植物膠那樣含有水不溶物，聚合物在壓裂液原液中完全溶解，不含有固相水不溶物，聚合物在壓裂液原液中完全溶解，不含有固相成分，因此，也象表面活性劑壓裂液一樣在裂縫中不形成成分，因此，也象表面活性劑壓裂液一樣在裂縫中不形成濾餅。破膠后不含有任何殘渣，對地層的傷害也非常小。濾餅。破膠后不含有任何殘渣，對地層的傷害也非常小。由于聚合物分子量較大，形成的凍膠較比常規聚合物攜砂由于聚合物分子量較大，形成的凍膠較比常規聚合物攜砂性能好。性能好。聚合物壓裂液性能聚合物壓裂液性能破膠性能：破膠性能：6 68 8小時完全破膠破膠水化后壓裂液殘

6、小時完全破膠破膠水化后壓裂液殘液的粘度液的粘度5mpa.S5mpa.S，殘渣含量，殘渣含量0.08%0.08%濾失性能：濾失性能： 內 容濾 失 系 數 （ m/min1/2）剪 切3min（ 4000轉 /分 ）1 5 10-3未 剪 切1 3 10-3沉砂實驗沉砂實驗：內 容剪切3min（4000轉/分）未剪切T1/2100min152minT1/4125min175minT1/8150min193min0501001502002503003504000分5分 10分 15分 20分 25分 30分 35分 40分 45分 50分 55分 60分流變性流變性：應用實例應用實例 該壓裂液目前

7、已應用該壓裂液目前已應用12301230余井次，最高施工余井次，最高施工溫度為溫度為120120，尤其在準噶爾盆地彩南油田的，尤其在準噶爾盆地彩南油田的2020余井次施工中收到了良好的增產效果，與常規植余井次施工中收到了良好的增產效果，與常規植物膠壓裂液相比單井日增產量在物膠壓裂液相比單井日增產量在2 2噸以上。噸以上。以上壓裂液具有以下特點：以上壓裂液具有以下特點：(1)1)耐高溫能力強，可以滿足高溫深井壓裂的需要；耐高溫能力強，可以滿足高溫深井壓裂的需要；(2)2)摩阻低，為有效利用壓裂設備的動力提供了保障；摩阻低，為有效利用壓裂設備的動力提供了保障；(3)3)傷害小，完全適合深井致密油層

8、改造的需要；傷害小，完全適合深井致密油層改造的需要；(4)4)破膠徹底，進一步減少了壓裂液對地層的傷害；破膠徹底，進一步減少了壓裂液對地層的傷害；(5)5)快速返排技術的應用將壓裂液對地層的傷害降至最低；快速返排技術的應用將壓裂液對地層的傷害降至最低；(6)6)油基壓裂液能有效的提高低壓、水敏油層的改造效果：油基壓裂液能有效的提高低壓、水敏油層的改造效果：(7 7）表面活性劑壓裂液是目前對地層傷害最小的壓裂液體系）表面活性劑壓裂液是目前對地層傷害最小的壓裂液體系。（超）（超）深井深井壓裂管柱設計壓裂管柱設計2 7/8（UP）TBG3 1/2（UP）TBG 7套管（薄壁） 51/2套管人工井底油

9、層油層7套管特點特點：管柱結構簡單，施工管柱結構簡單，施工操作方便，由于油套環空相操作方便，由于油套環空相連，壓裂時油管安全性能好，連，壓裂時油管安全性能好，而套管承受高壓，因此，對而套管承受高壓，因此，對套管強度、固井質量和井口套管強度、固井質量和井口承壓要求高。承壓要求高。適用條件適用條件：套管強度高、固套管強度高、固井質量好的低地層破裂壓力井質量好的低地層破裂壓力井。井。光油管壓裂管柱光油管壓裂管柱特點：管柱結構較復雜（單、雙封隔器），施工要求高。由于油、套不通，壓裂時油管受力狀況復雜，因此，對油管結構強度和封隔器性能要求高。注意防止砂卡，不能循環洗井。適用條件：適用于分層壓裂井；中深井

10、、較高地層破裂壓力井。封隔器油管壓裂管柱7套管7 套 管（厚壁）套管人工井底3 1 / 2 油 管（UP）2 7 / 8 油 管（UP）油層油層特點：結構相對簡單，對套管、套管回接處強度要求高。管柱結構示意圖適用條件：深井、高地層破裂壓力、高摩阻損失、高泵壓損耗等惡劣條件。非常規套管壓裂管柱5 套 管（油管） 7封隔器 人工井底 5套管（油管）7 套管技套深井壓裂管柱深井壓裂管柱油管、套管鋼級材料選擇油管、套管鋼級材料選擇 套管、油管在無腐蝕性（套管、油管在無腐蝕性（H H2 2S S、COCO2 2）環境下，推薦）環境下，推薦使用使用APIAPI鋼級；在腐蝕性（鋼級；在腐蝕性（H H2 2S

11、 S、COCO2 2）環境下，選擇抗）環境下，選擇抗硫、抗二氧化碳或抗硫抗二氧化碳共用鋼級材料。硫、抗二氧化碳或抗硫抗二氧化碳共用鋼級材料。 要求：油、套管必須是新的，需經過探傷檢驗。保要求：油、套管必須是新的，需經過探傷檢驗。保證無裂紋、缺陷、彎曲及損傷等，絲扣完好，保證無證無裂紋、缺陷、彎曲及損傷等，絲扣完好，保證無泄露；油管柱所配短節必須保證滿足施工質量要求泄露；油管柱所配短節必須保證滿足施工質量要求。深井壓裂管柱深井壓裂管柱的強度校核方法的強度校核方法套管的強度校核套管的強度校核 1 1在進行生產套管強度校核時，要考慮兩個主要問題：一是在進行生產套管強度校核時，要考慮兩個主要問題：一是

12、準確分析生產套管在井下的受力情況；二是選擇合適的強度校準確分析生產套管在井下的受力情況；二是選擇合適的強度校核方法；核方法； 2 2套管強度校核的基礎數據：井深結構、套管層次、生產套管強度校核的基礎數據：井深結構、套管層次、生產（油層）套管是否單一、復合套管、各段下入深度等。（油層）套管是否單一、復合套管、各段下入深度等。 3 3分析方法：按最危險、惡劣的工況來確定套管柱受力大小分析方法：按最危險、惡劣的工況來確定套管柱受力大小 4 4內壓力分析內壓力分析 5.5.為保護壓裂管柱的套管，可采用封隔器來保護套管為保護壓裂管柱的套管，可采用封隔器來保護套管 深井壓裂管柱深井壓裂管柱的強度校核方法的

13、強度校核方法油管的強度校核油管的強度校核1 1設計原則：設計原則： 優化管柱結構，滿足壓裂施工。優化管柱結構，滿足壓裂施工。2 2設計方法：設計方法： 節點分析法。節點分析法。3 3設計內容：材力計算，水力學計算，熱力學計算，強度設計內容：材力計算，水力學計算，熱力學計算，強度校核和優化設計校核和優化設計4 4深井壓裂增產措施對于油管柱要求較高。需綜合考慮油深井壓裂增產措施對于油管柱要求較高。需綜合考慮油管材料強度因素；管材料強度因素；5 5井下管柱油、套管基礎數據；井下管柱油、套管基礎數據；6.6.溫度場計算。溫度場計算。壓裂設計參數的優化與壓裂設計參數的優化與實施及質量控制實施及質量控制設

14、計參數的優化設計參數的優化P地層需求地層需求P壓裂液的選用壓裂液的選用P地層閉合壓力下支撐劑的導流能力，地層孔地層閉合壓力下支撐劑的導流能力，地層孔滲與支撐劑的顆粒匹配關系及經濟原則滲與支撐劑的顆粒匹配關系及經濟原則P地層壓裂前的預處理地層壓裂前的預處理工藝參數的優化工藝參數的優化P注入方式注入方式P施工排量施工排量P砂液比、泵注程序砂液比、泵注程序P設備能力與井口承壓設備能力與井口承壓P壓裂經濟與風險評價壓裂經濟與風險評價壓裂實施及質量控制壓裂實施及質量控制 壓壓裂實施過程的質量控制，主要有兩方面，一方面是實時裂實施過程的質量控制，主要有兩方面，一方面是實時過程監控、另一方面是物流監控。實時

15、過程的監控，首先是安過程監控、另一方面是物流監控。實時過程的監控，首先是安全與防范，高壓作業，施工設備的每一個環節，都應做到防范全與防范，高壓作業，施工設備的每一個環節，都應做到防范于未然，將潛在的不安全隱患提前消化。二是施工設計與實際于未然，將潛在的不安全隱患提前消化。二是施工設計與實際作業參數的符合程度，三是施工中監測手段，這主要依賴于監作業參數的符合程度，三是施工中監測手段，這主要依賴于監測條件與遇意外情況處理能力上。物流的控制，主要針對壓裂測條件與遇意外情況處理能力上。物流的控制，主要針對壓裂液、交聯液等添加劑配比的控制上。液、交聯液等添加劑配比的控制上。壓裂后的地層評估技術壓裂后的地

16、層評估技術水力裂縫幾何尺寸水力裂縫幾何尺寸 設計計算的水力裂縫長度和寬度一般可通過壓裂壓降分析和不穩定試井分析等方法驗證 本次采用Nolte方法和停泵后壓降曲線二維分析方法對準噶爾盆地某井擬合求解。注入時間（min）75巖石楊氏模量（Mpa）38400施工排量（m3/min）3.2巖石泊松比（無因次）0.23壓裂層深度（m）3938.0井底流動壓力（Mpa）20.5裂縫總高度（m）49瞬時關井壓力（Mpa）44.6有效厚度（m）7.5計算結果自動計算壓力（Mpa）7.84壓裂液效率（%）25.2圖版擬合壓力（Mpa）7.84裂縫長度（m）114.0濾失系數（m/min）0.003875平均縫寬

17、（mm）2.26壓力遞減比0.27裂縫閉合時間（min）5.0裂縫幾何參數擬合裂縫幾何參數擬合 裂縫高度裂縫高度 裂縫高度是壓裂人工裂縫的重要參數，用測井方法裂縫高度是壓裂人工裂縫的重要參數，用測井方法( (比比如壓后測井溫變化、短期內測吸水剖面等如壓后測井溫變化、短期內測吸水剖面等) )來驗證水力壓裂來驗證水力壓裂人工裂縫高度比較直觀，測得的結果應進行綜合對比分析人工裂縫高度比較直觀，測得的結果應進行綜合對比分析加以驗證。準噶爾盆地井第一層壓裂后加以驗證。準噶爾盆地井第一層壓裂后4545分鐘測得自然伽分鐘測得自然伽瑪瑪- -井溫井溫- -壓力曲線根據井溫變化差異顯示，井溫負異常段壓力曲線根據

18、井溫變化差異顯示，井溫負異常段在在3834m-3878m3834m-3878m，（總高，（總高44m44m）。）?！氨亲嫘亲嫘眲×椅恢迷趧×椅恢迷?853m3853m，以射孔中深計算，裂縫上半高度為，以射孔中深計算，裂縫上半高度為19m19m，下半高度，下半高度為為25m25m。2088209220962100210421082112211621202124212821322136214021442148215221564042444648505254565860626466溫 度 (0C）深度（米）壓 裂 前 井 溫壓 裂 后 井 溫 （ 下 ）壓 裂 后 井 溫 （ 上 ）壓裂前后

19、井溫測試曲線 井溫法測試縫高井溫法測試縫高同位素井溫井溫+同位素測井曲線 射孔井段：3847.0m 3849.0m3853.0m 3855.0m3857.0m 3859.0m3860.0m 3861.5m測井系列：自然伽瑪壓力井溫圖左側： CCLR（mv）（粗線） GR （API）（細線）圖右側：PRES（MPa）TEMP（）第一層井溫測試曲線地面微地震波裂縫方位監測地面微地震波裂縫方位監測 目前水力裂縫診斷技術中裂縫方位的測量有井下微地震、目前水力裂縫診斷技術中裂縫方位的測量有井下微地震、地面微地震波、地面電位等，地面微地震波、地面電位等， 在這里主要介紹近幾年盆地用的較多的地面微地震波在這

20、里主要介紹近幾年盆地用的較多的地面微地震波法測試裂縫方位的情況。其監測原理是在水力壓裂（注水）法測試裂縫方位的情況。其監測原理是在水力壓裂（注水）過程中，地層破裂或裂縫延伸擴張產生的微地震波，微地震過程中，地層破裂或裂縫延伸擴張產生的微地震波，微地震波在地層中以球面波的形式向四周傳播，水平傳播一定距離波在地層中以球面波的形式向四周傳播，水平傳播一定距離后遇到套管，沿套管傳播到地面，檢測裝置接受到信號通過后遇到套管，沿套管傳播到地面，檢測裝置接受到信號通過轉換、放大后進行處理，即在監測井上求出原點相對位置，轉換、放大后進行處理，即在監測井上求出原點相對位置，進而得到壓裂裂縫的長度和走向。進而得到

21、壓裂裂縫的長度和走向。在壓裂過程中，地層不斷的開裂產生多次微地震波，微地震源點不在壓裂過程中，地層不斷的開裂產生多次微地震波，微地震源點不斷出現，監測并求出這些源點的位置，顯示在坐標圖上，根據壓裂斷出現，監測并求出這些源點的位置，顯示在坐標圖上，根據壓裂井與這些源點的相對位置，即可得出壓裂裂縫的長度和走向。井與這些源點的相對位置，即可得出壓裂裂縫的長度和走向。 油井油井水井水井圖圖 例：例：微地震監測過程微地震過程三三分分量量測測試試儀儀微微地地震震活活動動其他壓裂工藝技術 1 1、防砂壓裂、防砂壓裂 2 2、近底水壓裂工藝、近底水壓裂工藝3 3、一趟管柱分壓兩層、一趟管柱分壓兩層 4 4、多

22、薄層限流壓裂工藝、多薄層限流壓裂工藝控底水壓前圖片壓前圖片壓后圖片壓后圖片壓前陶粒砂壓前陶粒砂壓后陶粒砂壓后陶粒砂樣樣 品品試驗溫試驗溫度（度（ ）時間時間（h）現現 象象樹樹 脂脂包包衣衣砂砂202無固結無固結402無固結無固結502無固結無固結552微固結，部分可微固結，部分可分散分散602同同 上上652大面積固結大面積固結702完全固結完全固結防砂壓裂防砂壓裂其他壓裂工藝技術支撐開張微裂縫支撐開張微裂縫020406080100120140160180020406080100閉合壓力（MPa）導流能力（m2cm）陶 粒 砂（52MPa）FMS型樹脂包衣砂屏蔽暫堵與轉向壓裂屏蔽暫堵與轉向壓

23、裂 對于老井常規螺旋射孔井，如果能夠對垂直于最小地應力方向對于老井常規螺旋射孔井，如果能夠對垂直于最小地應力方向上的射孔孔眼和老裂縫實行有效封堵，使井底壓力升高，則可以在上的射孔孔眼和老裂縫實行有效封堵，使井底壓力升高，則可以在同層中通過偏移于最小地應力方向上的射孔孔眼來產生新的裂縫。同層中通過偏移于最小地應力方向上的射孔孔眼來產生新的裂縫。室內試驗結論：室內試驗結論：水平地應力差值越小，水平地應力差值越小，壓裂液粘度越大，壓裂液粘度越大，施工排量越高，施工排量越高， 裂縫轉向半徑越大裂縫轉向半徑越大其他壓裂工藝技術屏蔽暫堵與轉向壓裂屏蔽暫堵與轉向壓裂項目 技術指標 外觀 淡黃或淡褐色正方體 最大直徑 mm 7.51.2 4.51.2 3.51.2 含水率% 0.62 0.62 0.62 耐壓性能 Mpa 45-52 45-52 45-52 水不溶物% 2.5 2.5 2.5 密度 g/cm3 1.25-1.38 1.25-1.38 1.25-1.38