一、施工過程二、施工曲線三、壓裂設(shè)備第2章水力壓裂施工與設(shè)備

第2章水力壓裂施工與設(shè)備第2章水力壓裂施工及設(shè)備壓裂施工一般包括以下工序：循環(huán)--》試壓--》試擠--》壓裂--》加砂--》替擠--》擴散壓力--》活動管柱--》壓后作業(yè)。特殊情況可進行酸預(yù)處理、小型壓裂測試、壓后壓降監(jiān)測等工序。一、施工過程（一）壓裂施工過程1、循環(huán)：目的是檢查壓裂車組設(shè)備性能，保證地面流程管線暢通。循環(huán)時單車排量不低于1m3/min，時間不少于30s。逐臺啟動壓裂車，用清水循環(huán)地面管線，清洗管線，關(guān)井口。2、試壓：平穩(wěn)啟動壓裂車高壓泵，對井口閥門以上的設(shè)備和地面管線進行承壓性能試驗，壓力為預(yù)測泵壓的1.2-1.5倍，穩(wěn)壓5min，不刺不漏壓力不降為合格。3、試擠：打開井口閥門，關(guān)閉循環(huán)放空閥門，逐臺啟動壓裂車，按設(shè)計要求排量將壓裂液擠入地層，壓力由低到高直到穩(wěn)定。目的是檢查井下管柱和工具情況，檢查壓裂層位的吸液能力。一、施工過程

（一）壓裂施工過程4、壓裂：試擠正常后，逐臺啟動壓裂車，以高壓大排量持續(xù)擠入前置液，使裂縫形成并擴展延伸。油層破裂的瞬間破裂壓力與地層深度的比值，稱為壓裂破裂梯度，反映油層破裂的難易程度。當(dāng)泵工作壓力達到管柱最高承壓能力還不能壓開欲壓裂層位時，應(yīng)停泵卸壓，分析原因，制定措施。5、加砂：油層裂縫形成后，泵壓和排量穩(wěn)定后便可加砂。要分段控制好混砂比，要逐漸提高且均勻加砂，保證壓力、排量平穩(wěn)，中途不能停泵。6、替擠：加砂完成后，打開混砂車的旁通替擠流程，向井內(nèi)注入替擠液，將攜砂液替擠到油層裂縫中，要嚴格執(zhí)行設(shè)計，嚴禁超量替擠。一、施工過程

（一）壓裂施工過程7、關(guān)井?dāng)U散壓力：壓裂施工結(jié)束后，關(guān)閉所有進出口閥門，等待壓裂液破膠濾失及裂縫閉合，防止出砂（支撐劑隨高粘度壓裂液返出裂縫），造成裂縫口鋪砂濃度過低。關(guān)井時間不小于壓裂液破膠時間，壓裂液破膠后用小噴嘴放噴，促進裂縫閉合。8、活動管柱：負荷應(yīng)不超過管柱懸重的200KN，上提速度控制在0.5m/min，活動行程不小于5m。要達到管柱提放自如，拉力表懸重正常。9．壓后作業(yè)：按壓裂設(shè)計要求探砂面，起壓裂管柱，完井，投產(chǎn)。

一、施工過程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求

1、壓裂管柱質(zhì)量要求（1）壓裂管線應(yīng)用N80以上鋼級油管或短接連接，嚴禁應(yīng)用玻璃油管、涂料油管、和軟管線連接。（2）高壓管匯初端到井口距離在40-600m，連接方向為進液管指向井口的方向；壓裂管柱無水利錨，應(yīng)在井口套管頭、壓裂裝置用19mm鋼絲繩固定。（3）壓裂管柱噴砂器與下封隔器直接連接，最下一級封隔器以下的尾管長度不小于8m，壓裂管柱底端距井內(nèi)砂面或人工井底的距離不小于10m。

一、施工過程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求

1、壓裂管柱質(zhì)量要求（4）K344-113壓裂管柱最多允許使用4級封隔器，上提一次；Y344-114壓裂管柱最多允許使用2級封隔器，上提2次。（5）嚴禁用壓裂管柱進行替噴、沖砂、壓井、打撈作業(yè)。一、施工過程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求2、壓前作業(yè)質(zhì)量要求（1）探砂面：一律采用光油管硬探，砂面深度以指重表懸重下降二格，拉力表下降0.5噸，連探三次數(shù)據(jù)一致為準(zhǔn)，其管柱深度為砂面深度。（2）沖砂：沖砂管柱絲扣要上緊，做到不刺不漏，沖砂管以砂面以上2米左右進行沖砂，液量充足，排量不低于20方/時。連續(xù)三次測得出口含砂量小于0.2%為合格。（3）壓井：壓裂施工嚴禁壓井，如確需壓井作業(yè)，必須履行審批手續(xù)。（4）替噴：深度必須距人工井底1-2m；替噴要徹底，水量充足（一般為井筒容積2.5倍），排量20方/小時，出口比重1.01為合格；出水中準(zhǔn)接軟管線，不準(zhǔn)接90度彎頭。一、施工過程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求2、壓前作業(yè)質(zhì)量要求（5）刮蠟：a、刮蠟用小于套管內(nèi)徑6mm刮蠟器進行刮蠟，如下不去可根據(jù)實際情況縮小刮蠟器外徑。b、泵掛深度小于800m，則刮蠟深度至800m，泵掛深度大于800m，則刮蠟至設(shè)計泵掛深度。c、刮蠟后，替入井筒容積的1.2-1.5倍熱水進行循環(huán)，洗出井內(nèi)死油、死蠟，如壓井刮蠟，則用同比重泥漿進行循環(huán)。一、施工過程

（二）壓裂施工質(zhì)量要求3、壓裂施工過程質(zhì)量要求（1）壓裂前后要探砂面，底界距砂面或井底距離大于15m。（2）循環(huán)時單車泵排量不低于1m3/min，時間大于30s，排靜殘液、余砂。（3）加砂過程要保持連續(xù)性，不抽空，加砂均勻嚴禁中途停泵；（4）加砂施工要注意觀察套壓表，壓力上升超過8mpa應(yīng)停止施工，打開套管放空，再觀察壓力變化，如在6mpa以下套壓能穩(wěn)住，可繼續(xù)加砂施工。（5）投鋼賕打噴砂器滑套時，投入鋼球規(guī)格與噴砂器滑套對應(yīng)，排量控制在0.4-0.6

m3/min。一、施工過程

2、施工曲線地面壓力變化曲線PF—地層破裂壓力PE—裂縫延伸壓力PS

—地層壓力2.

施工曲線壓裂中壓力損失2.

施工曲線2.

施工曲線各壓力相對大小示例2.

施工曲線（一）地面壓裂設(shè)備（二）壓裂車組（三）井下壓裂工具和壓裂管柱3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

1000方壓裂液（一）地面壓裂設(shè)備1、壓裂專用井口壓裂井口一般可分為兩類：（1）用采油樹壓裂，按采油樹型號分為250、350、600、700、1050型。250型工作壓力25Mpa，用于淺井，其他分別用于中深井、深井和超深井。氣井壓裂主要采用這類井口，可防止壓后產(chǎn)氣量大，可以直接關(guān)閉井口閥們，用壓裂管柱生產(chǎn)。（2）采用大彎管、投球器、井口球閥和井口控制器的專用壓裂井口，大彎管、投球器、井口球閥工作壓力70Mpa，最大過砂150m3。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

工作壓力：70MPa通徑：50/60mm重量：207kg

連接扣型：Tr53/8×3.5扣/吋接壓裂管線27/8UP

TBG接油管掛27/8TBG按放空管壓盤尺寸可與250型采油井口大四通配套該井口既耐高壓又特別輕便，重量只有207kg，搬運不需要要吊車；該井口可與現(xiàn)場使用的250型采油井口配套，安裝特別方便，勞動強度小。

簡單壓裂井口

簡單壓裂井口

壓裂井口保護器

用于保護采油井口在壓

裂施工過程中不受高壓和支撐劑的磨損。?

工作壓力：100MPa通徑：60mm重量：80kg連接方式：上接頭為

Tr53/8×3.5扣/吋可與壓裂地面管線配接。壓裂投球器工作壓力(MPa)100投球數(shù)量(個)200封堵球直徑(mm)18-22工作方式手動/電動投球速度(個/s)2-4(可調(diào))投球原理圖（一）地面壓裂設(shè)備

2、壓裂地面管匯?常用的有壓裂管匯車和專用的地面管匯。專用的地面管匯有8個連接頭，壓裂車可任選一個連接。?高壓管匯外徑ф76mm，內(nèi)徑ф60mm最高壓力100Mpa。?投球器有兩種：一種是分層壓裂時，壓裂管柱中投鋼球的投球器；一種是選擇性壓裂或封堵炮眼投堵球用的投球器。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（二）壓裂車組壓裂車組主要包括壓裂車、混砂車、儀表車和管匯車。1、壓裂車是壓裂的主要動力設(shè)備，其作用是產(chǎn)生高壓，大排量的向地層注入壓裂液，壓開地層，并將支撐劑注入裂縫。主要由運載汽車、驅(qū)泵動力、傳動裝置、壓裂泵四部分組成。壓裂車必須具有壓力高、排量大、耐腐蝕、抗磨損性強等特點。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂車

混砂車：作用是將支撐劑、壓裂液及各種添加劑按一定比例混合，并將混好的攜砂液供給壓裂車壓入井內(nèi)。目前混砂車有雙筒機械混砂車、風(fēng)吸式混砂車和仿美新型混砂車。主要由供液、輸砂、傳動三個系統(tǒng)組成。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

混砂車

CHFBT100型混砂車參數(shù)：?最大排量 15.9m3/min?最大輸砂能力 10909kg/min?添加劑輸入系統(tǒng) 3個液體 2個固體?額定排出壓力 0.57MPa?吸入管口徑 305mm?吸入接頭數(shù) 12個?排出管口徑 305mm?排出接頭數(shù) 12個3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.儀表車：儀表車的作用是在壓裂施工遠距離遙控壓裂車和混砂車，采集和顯示施工參數(shù)，進行實時數(shù)據(jù)采集、施工監(jiān)測及裂縫模擬并對施工的全過程進行分析。儀表車是用于施工中記錄各種參數(shù)，控制其他壓裂設(shè)備的中樞系統(tǒng)，又稱壓裂指揮車。儀表車性能：–

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制統(tǒng)–壓裂優(yōu)化設(shè)計（如FracproPT）軟件–壓裂泵車自動遙控系統(tǒng)–混砂車自動遙控系統(tǒng)

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

儀表車

4．管匯車：是配合壓裂機組作業(yè)的一種輔助設(shè)備。整機分為底盤車、高壓管匯、低壓管匯、備用高壓管匯、隨車吊五個部分。該車車臺本身不配動力系統(tǒng)，隨車液壓吊的液壓油泵的動力是通過取力機構(gòu)從底盤車取力的。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

管匯車

管匯

5．其他設(shè)備：包括液罐車、運砂車、平衡車、液罐、砂罐。平衡車的作用是保持封隔器上下的壓差在一定的范圍內(nèi)，保護封隔器和套管。另外，當(dāng)施工中出現(xiàn)砂堵、砂卡等事故時，平衡車還可以立即進行反洗或反壓井，排除故障。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

運 砂 車

運砂量：8、10、12、14m3砂斗采用液壓缸升降，可手動或自動

連續(xù)油管車

液氮泵車

配液速度2-3m3/min，供液速度4-5m3/min，粉料罐容積5m3，添加劑液箱容積1.5

m3×2。

配液車

5．連續(xù)混配：減少壓裂液浪費，簡化配液工序，保證壓裂液質(zhì)量，節(jié)省壓裂液運輸費用。注意：壓裂不能停泵，不能空抽。

3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂液連續(xù)混配

可提供5000kg/min、總量100m3的輸砂能力。

連續(xù)輸砂

（三）井下壓裂工具和壓裂管柱1、壓裂工具壓裂管柱主要由壓裂油管、封隔器、噴砂器、水力錨、安全接頭等組成。（1）壓裂封隔器壓裂封隔器主要起封隔油層的目的，保障壓裂細分改造的要求，可分為擴張式和壓縮式兩類

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂封隔器性能表MMKK用途工作壓力MPa溫度℃外徑mm長度mmK344-114常規(guī)低溫淺井壓裂5070114870K344-114導(dǎo)壓封隔器大砂量、高砂比壓裂50901141470K344-114可洗井用于斜直井分層壓裂50701141066Y344-114用于中深井壓裂701201141255Y344-114可洗井常規(guī)井高砂比壓裂50701141255Y443-114高溫、深井壓裂80150114-

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（2）噴砂器噴砂器的作用一是節(jié)流，造成套管內(nèi)外壓差，保證封隔器密封，二是通往地層的通道口，三是避免壓裂砂直接沖擊套管內(nèi)壁造成傷害。（3）壓裂油管壓裂油管應(yīng)使用專用油管，抗壓強度滿足設(shè)計要求。低壓淺井可用鋼級J55的ф62mm油管，呈壓55Mpa；中深井和深井分別應(yīng)用呈壓70Mpa、鋼級N80和呈壓90Mpa、鋼級P105的外加厚油管。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

2、壓裂管柱主要由壓裂油管、封隔器、噴砂器、水力錨等組成。目前井下管柱分為：籠統(tǒng)壓裂管柱（油管+水力錨+封隔器+噴嘴）和分層壓裂管柱。

1．壓裂油管（專用油管21/2″加厚、3“）2．封隔器（K344型、Y442等）3．噴砂器（帶滑套、不帶滑套）：節(jié)流作用，造成壓裂管柱內(nèi)外壓差，保證封隔器座封；二是壓裂液通往地層的通道口。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3、壓裂管柱功能區(qū)分（1）滑套式分層壓裂管柱該管柱可廣泛應(yīng)用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂、限流壓裂、重復(fù)限流壓裂。投球打套子一次可壓裂三層，上提可壓裂四層。見圖1。按照管柱承壓可分為40Mpa、55Mpa管柱。40Mpa常用于普通壓裂、多裂縫壓裂、選擇性壓裂等老井壓裂，破裂壓力低、排量在2.4m3/min左右；55Mpa管柱用于破裂壓力高、排量要求3.8m3/min左右的新井限流法壓裂。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（2）平衡壓裂管柱適用于三次加密井壓裂，其油層性質(zhì)差、縱向上分散，隔層薄，可以避免壓裂壓竄。隔層上下的層段都射孔，施工時液體通過平衡器出液口和噴砂器出液口同時進入平衡層和壓裂層，打完前置液后投球打下平衡器濾砂滑套，使平衡器出液口出液不出砂。由于壓前在需要保護的隔層上下建立起一定的平衡壓力，在壓裂層形成裂縫、加砂過程中，平衡層仍進液不進砂，從而減小了需要保護的隔層上下壓差，使得在壓裂過程中需要保護的隔層得到有效的保護，壓后平衡層裂縫自然閉合。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

壓裂時將可取式橋塞釋放于預(yù)設(shè)壓裂層段的下面，上提管柱至待壓層段上面，此時卡距內(nèi)沒有油管連接，能夠?qū)⒍鄠€分散的薄差油層封隔在一個壓裂層段中進行改造，降低了壓裂成本，提高了薄差油層的開發(fā)價值。由于具有反洗井功能，可滿足施工中控制替擠量和高砂比的要求。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

4、壓裂管柱類型區(qū)分（1）籠統(tǒng)壓裂管柱：即：油管+水力錨+封隔器+噴嘴；（2）分層壓裂管柱：在組配管柱時，要考慮油管因各種因素造成的長度變化，否則卡不準(zhǔn)層位。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱4、壓裂管柱類型區(qū)分（2）分層壓裂管柱：1.雙封卡單層：壓裂后可以用上提管柱方法壓裂其它卡距相同的層段。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器+封隔器+絲堵；2.三封卡雙層：不動管柱壓裂兩層。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器（帶滑套）+封隔器+噴砂器（不帶滑套）+封隔器+絲堵；3.四封卡三層：不動管柱壓裂三層。Φ73mm或Φ88.9mm外加厚油管+水力錨+封隔器+噴砂器（甲帶滑套）+封隔器+噴砂器（乙?guī)Щ祝?封隔器+噴砂器（丙不帶滑套）+封隔器+絲堵。3.壓裂設(shè)備和壓裂管柱

（四）常見壓裂車組（1）W1500型壓裂車組：由三缸單作用柱塞泵壓裂車、混砂車、儀表車和管匯車組成，整套車組共有10臺車：6臺壓裂泵車、2臺混砂車、1臺儀表車、1臺管匯車。3.

壓裂設(shè)備和壓裂管柱

2）哈里伯頓HQ—2000型壓裂車組：

由六臺HQ—2000型五缸泵壓裂車、二臺CHFBT100型混砂車、一臺T—300型儀表車和一臺管匯車組成液力端額定壓力(MPa