儲層改造工人技術問答

第一章水力壓裂

1-1、什么是儲層改造？造其主要途徑有哪些？

儲層改造：采用一定的工藝措施對儲層近井地帶的導流能力、油氣水的入井流動狀態等

進行改造，從而達到提高油氣層的開采效率、提高單井產量的目的。

其主要途徑有：

在地層中形成具有高導流能力的裂縫；

提高近井地層的滲透率；

解除近井地帶的地層堵塞，使油氣流入生產井的能力提高等。

目前的工藝措施主要有水力壓裂、酸化、高能氣體壓裂以及多種解堵工藝措施。

1-2,什么是油氣層壓裂工藝技術？

油氣層壓裂工藝是指利用地面高壓泵組，將壓裂液在超過儲層吸收能力的排量下泵入井

中，井底附近憋起的高壓超過井壁附近的地應力及巖石的抗張強度時，在儲層中形成裂縫，

再將帶有支撐劑的攜砂液擠入裂縫中，支撐劑沿裂縫分布，從而改善目的層的導流能力的技

術。

1-3、簡述壓裂的基本工藝過程。

(1)形成裂縫：壓裂過程中地面高壓泵組產生的壓力，通過液體傳壓作用施加于地層。

壓裂時所用液體有一定的性能要求，能在高泵壓下高速度地向井內注入。當泵組的注入速度

大于地層的吸收速度時，就能在井底逐漸形成很高的壓力，井底憋起的壓力超過巖石的抗拉

及抗壓強度時，地層就發生破裂或使原有微小裂縫張開，形成較大裂縫。

(2)裂縫延伸：裂縫隨著高壓液體不斷注入，不斷向地層內部擴展和延伸。一般泵組

的壓力越高、排量越大，則形成的裂縫愈長、愈寬，直到高壓液體的注入速度與地層濾失速

度相等為止。

(3)裂縫支撐：為使裂縫在停泵后不會重新閉合，在注入的液體中加入一定比例的支

撐劑，充填在壓開的裂縫中。

壓裂后在儲層中形成了一條或數條滲流能力較高、比原始地層的滲透率更高的人造填砂

裂縫，大大改變了流體在井底附近地層的流動狀況，使井的產量成倍提高。對于低滲透油氣

藏,壓裂技術還可明顯地提高最終采收率。

1-4、裂縫的方位如何判斷？

通過室內試驗和現場生產實踐的各種檢測表明，壓裂的裂縫多是垂直的或斜交的，在淺

井中可出現水平裂縫。裂縫往往是在巖石結構最薄弱的地方形成，裂縫面大體上垂直于地層

巖石最小主應力方向。最小的注入壓力應近似等于最小主應力。大多數情況下，在以活動的

正斷層為標志的地區，多是垂直裂縫；在以活動的逆沖斷層為主的地區，多形成水平裂縫。

最小注入壓力完全取決于區域最小主應力，而與井的幾何條件和流體滲漏情況無關。在

地層松弛區，裂縫是垂直的，其最小注入壓力比上覆巖石壓力要小。在地層壓縮區，裂縫是

水平的，所需要的注入壓力等于或大于上覆巖石壓力。

1-5、壓裂工藝按壓裂的目的和作用分為哪幾類？

(1)開發壓裂：在開發方案的設計及實施中將開發和整體壓裂技術相結合的技術稱之

為開發壓裂。

(2)解堵壓裂：主要以解除近井地層堵塞為目的的小型壓裂。一般加砂量在1?7m:

施工排量不大于12001/min的解堵性壓裂。

(3)測試壓裂：在實際壓裂之前進行的不加支撐劑的一種施工。其施工規模一般非常

小，目的是為了獲取在實際壓裂施工中所需要的數據。

(4)重復壓裂：同層的第二次壓裂，即第一次對某層(或某層段)進行壓裂后，對該

層(或層段)再次進行壓裂，甚至更多次壓裂。

1-6、目前各油田所采用的壓裂方式有哪些？

目前所采用的壓裂方法有：合層壓裂、單層選壓、一次多層分壓、暫堵劑選壓和雙管壓

裂等方式。如何選擇壓裂方式，主要根據地質條件、井身狀況、工藝技術水平等因素來確定。

1-7,什么是合層壓裂？合層壓裂按其壓裂液通道可分為哪些類型？

合層壓裂：是大井段多層同時壓裂，只適用于各儲層巖性與特性(特別是滲透率)相近、

差異不大的油氣井。如果各層差異大，采用合層壓裂，一般只能壓開巖性強度低、滲透率好

的層，起不到改造中、低滲透層的目的，甚至擴大層間矛盾，導致某些小層過早見水和水淹。

合層壓裂按其壓裂液通道可分為油管壓裂、套管壓裂、油、套管環形空間壓裂和油、套

管同時壓裂四種類型。

1-8、什么是油、套管環形空間壓裂技術？

油、套管環形空間壓裂技術是指壓裂液從油、套管環形空間，在高壓下泵入目的層的一

種壓裂方式。與油管壓裂相比較，在同樣的排量條件下其摩阻損失小，但流速低，攜砂能力

相應減弱。這種方法適用于抽油井的壓裂。

1-9、采用油、套管環形空間壓裂技術施工有哪些技術要求？

采用油、套管環形空間壓裂技術施工技術要求有：

(1)壓裂前，先將泵的活塞放至下死點，使全部抽油桿

和活塞坐在固定凡爾上。然后把懸繩器、盤根盒、短節卸掉,

用一端有絲扣的高壓密封管套在光桿上。管子上端是密封的,

下端與盤根盒的絲扣固定，使井口密封。

(2)先用凈油進行反循環，以便將井中氣體替出，讓液

體充滿井筒(特別要充滿油管)。然后關閉生產閘門，從套管

閘門擠入壓裂液進行壓裂。

(3)壓裂過程中要注意油管嚴密程度，不能有微小的刺

漏。否則在壓裂加砂時，砂子會通過油管進入泵筒發生卡泵

事故。

1-10,什么是油、套管同時壓裂技術？

油、套管同時壓裂技術指先在井內下入油管，油管連接一部壓裂車，套管連接三至四部

壓裂車。然后，從油管和套管同時泵入壓裂液。油管中的高壓液體從油管鞋出來后改變流向

進入欲壓裂層，如圖1—2所示。油管內只泵入不含支撐劑的壓裂液，而攜砂液從套管中加

入。由于油管中改變流向的壓裂液從井底上返進入壓裂層，有效地防止了從套管內加入的支

撐劑的下沉。如果萬一造成砂堵，也可以比較方便地通過反循環而解堵。應用此法壓裂成功

率較高，適合于深井壓裂。

1-11、什么是單層選壓技術？常用的方法有哪

些？

單層選壓就是根據需要，采取一定的方法和

措施,對一個油氣層組中的某一小層或一層段進

行壓裂。

單層選壓對于選層的要求是：選層要準，欲

壓層與非壓裂層的分隔要絕對可靠。否則，就達

不到選壓單層的目的。目前常用的單層選壓的方

法有：

(1)填砂選壓

此法是用填砂方法將井內非選壓層封隔開,以免壓裂時壓開非選壓層，如圖1—3所示。

此法?般適用于封隔下層、選壓上層的壓裂井。

（2）單封隔器選壓

當選壓層段處于油氣層組的最上部或最下部位置時,可采用

封隔器將非選壓層分隔開，壓裂時只壓開欲選壓層，如圖1—4

所示。此種壓裂方式操作方便，工藝簡單，時效高。

（3）雙封隔器選壓

使用兩級封隔器，分別卡在欲壓裂層的上夾層和下夾層。壓

裂時.，使壓裂液僅進入欲壓裂層，避免壓開其它非選壓層，如圖

1-5所示。此種方法施工簡便、效率高、適應性強，不管欲選

壓層在何種位置都可以選壓。此種壓裂方式的技術要求是：選壓

層上、下必須有足夠厚度的良好（壓不穿）夾層。夾層厚度至少圖1-5雙封隔器選壓示意圖

應能卡住封隔器，要求管柱下入深度準確，封隔器密封可靠等。

1T2、多級滑套噴砂器壓裂管柱是如何組成的？

多級滑套噴砂器壓裂管柱主要由封隔器、多級噴砂器組

油管堵塞器成；井口應配有活動油管頭，其中特殊接箍（下面聯接汕管）

封隔器可以在油管頭密封段內有一定的活動距離。這樣，如果施工

多級噴砂器中發生砂卡，可以上、下活動管柱來解除。油管堵塞器工作

筒的作用是防止噴砂器失靈或封隔器損壞后發生噴油或液

體，保證順利進行起下作業。底部絲堵的作用是密封油管通

道，以確保封隔器、噴砂器正常工作，及起下管柱時不往外

噴油或液體。

『13、多級滑套噴砂器壓裂工藝的工作過程是什么？

工作過程是：按照施工設計要求將封隔器下入欲壓層段

線堵

的夾層位置，將噴砂器自下而上依丁、丙、乙、甲的順序（即

滑套直徑由小到大）下入欲壓裂層，并且要求除最下一級噴

圖1-6分層壓裂井卜.工作示意圖

砂器之外的各級噴砂器均帶有相應的滑套。坐好壓裂施工井

口，聯接好管線在向井內泵注壓裂液時，由于油管底部有絲堵堵塞油管通道，則各級封隔器

均開始工作，將各層分隔開來。又由于其余各級噴砂器均有滑套堵住，迫使壓裂液從最下一

級噴砂器進入壓裂層，對該層進行壓裂（如圖1—6所示）。當最下層壓裂完畢后，從井口壓

裂投球器將相應尺寸的鋼球投至上一級噴砂器滑套上，將油管通道堵塞。當壓力達到一定程

度后，便將滑套打入最下一級噴砂器內，將此噴

砂器通道打開并堵塞住最下一級噴砂器通道。繼

續打入壓裂液，便可以對第二層進行壓裂。以此

類推，直至壓完該井所有壓裂層位。多級諭套封隔器

（工作狀態）

1-14,多級滑套噴砂器壓裂工藝的缺點是什么？

多級滑套噴砂器壓裂工藝方法的缺點是，每

多級沿套月隔器

壓裂一層所有封隔器均進行工作，這將有損于封（未工作狀態）

隔器壽命，容易出現壓裂中途封隔器損壞而被迫

起下管柱更換封隔器的故障。同時，壓裂卜層時，

效堵

如果發生壓串現象，也會因為上部鼓脹的封隔器

圖1一7分層沿套封隔器虛裂過程示意圖

隔擋而不能從套管（壓力）觀察到。

1-15、多級滑套封隔器壓裂壓裂技術的工作過程

是什么？

為了克服多級滑套噴砂器壓裂的缺點，采用了多級滑套封隔器壓裂法（也叫逐級釋放封

隔器壓裂法）。其下井工具主要是多級滑套封隔器和噴砂器，下入級數依據所要壓裂的層段

數目確定，下入順序從下至上滑套尺寸逐漸增大，并配備相應尺寸的鋼球。每壓裂一層后，

投入相應尺寸的鋼球將上級滑套打入下級滑套座匕起到相當于底部絲堵的作用。由于

上一層封隔器及噴砂器進入工作狀態,便可以對第二層進行壓裂了，其它則未進入工作狀態。

第二層壓裂之后，再投入與第三層封隔器滑套相適應的鋼球，對第三層進行壓裂。依次類推,

便可以分別壓裂完所有層段。圖1—7為壓裂時逐級釋放壓裂各層的過程。

由于此種方式在進行某一層壓裂時，其它各層的封隔器及噴砂器均未工作，故可以保護

這些工具免遭疲勞或沖擊損壞，提高壓裂成功率。還可以從套管觀察到壓串現象，避免事故

的發生。

-16、什么是封隔器橋塞分層壓裂技術？

封隔器橋塞分層壓裂技術最初是使用可鉆式橋塞，自下而上封隔一層壓裂一層，全部層

段壓完之后鉆掉可鉆式橋塞。鉆橋塞無疑增加了工作量，所以目前均改用活動式橋塞與封隔

器配合。

壓裂時，事先將橋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進行

壓裂。封隔器與橋塞之間聯接一個控制閥。

控制閥的作用是：在進行壓裂時，使壓裂液由控制閥進入壓裂層。當壓完一層上提壓裂

管柱移動橋塞和封隔器時，控制閥關閉，封隔住油管通道。油、套管環形空間由井口防噴器

密封，不必壓井即可進行起下壓裂管柱作業。

這種方法縮短了作業時間，節省了作業費用。

1-17、什么是堵塞球分層壓裂技術？

堵塞球分層壓裂技術是對所有壓裂層都射開相同數量的孔眼，然后使用堵塞球逐層壓

裂，每次只允許壓裂液進入一個或兩個層位。井內各層的破裂壓力不同，而且地層破裂壓力

較之已壓開裂縫后所需的裂縫延伸壓力要大。所以，當主裂縫生成并擴展后就投入封堵球封

堵井壁孔眼，使井底壓力增高。當此壓力達到或超過另外某一地層的破裂壓力時;便對該層

進行壓裂。如此重復。便將全井各層壓裂完畢。

對堵塞球的技術要求是：堵塞球的材質可以是橡皮包裹的尼龍球或鋁球，但要具備合適

的尺寸、密度和一定的強度。同時，要求堵塞球在壓裂時能夠將射孔炮眼封住，壓裂完后又

能從炮眼脫出，以便開啟儲層至井眼的通道。

這種壓裂方式一次可以壓開數個油氣層，同時可使各個層段都得到比較充分的處理。用

這種方式壓裂的平均處理級數為13,最多達52級，而且壓裂成功率高，壓裂效果好。

1-18、什么是暫堵劑分層壓裂技術？

暫堵劑即是一種具有臨時性堵塞作用的物質。暫堵劑的種類較多，如果按其溶解特性來

分，有水溶性暫堵劑和油溶性暫堵劑兩種。如果按其物態來分，有高粘度液體暫堵劑和固體

球暫堵劑兩種。使用較多的是固體球暫堵劑，有塑料球、尼龍球、纖維球、橡膠球等，直徑

一般為18?22毫米。暫堵劑的用量根據暫堵層的炮眼數量來確定，一般每個炮眼用2?3

個暫堵球。另一種是油溶性暫堵球，例如蠟球等。用量一般為1.5?2.0kg/m（m為有效厚

度）。

暫堵劑主要有兩個方面的作用；一是暫時堵塞已壓裂的層段，實現分壓多層的目的；二

是保護（或隔離開）非壓裂層，實現選擇性壓裂的目的。

119、暫堵劑分層壓裂技術有哪些類型？

暫堵劑分層壓裂技術有以下幾種類型：

（1）分壓多層

施工時，用封隔器卡在欲壓裂層頂部，泵入壓裂液。當壓開第一條裂縫后就往壓裂液內

加入暫堵球，暫堵球封堵住壓開的裂縫后使泵壓升高。當泵壓升至高于第一層地層破裂壓力

后，便壓裂第二層。以此類推，完成分壓多層作業。

（2）選擇性壓裂

對于注水開發非均質多油層油田，隨著含水不斷上升層間矛盾越來越大。特別是縱向非

均質嚴重的厚油層，水淹厚度小，未動用厚度大。如果采用一般的壓裂方法，往往會使高含

水部位壓開裂縫，造成油井大量出水。另外，對于夾層薄、難以用井下工具進行分層作業的

井。一般壓裂方法也難以奏效。而應用暫堵劑進行選擇性壓裂，不僅能滿足上述工藝要求，

而且取得較好的壓裂效果。

具體辦法是：當地面循環、試壓兩道工序完成后，便在試擠時將暫堵球隨同壓裂液一起

泵入井內（通過地面暫堵劑加入器加入）。由于高滲透層（非壓裂層）吸水能力強，暫堵球

便跟隨壓裂液進入高滲透部位，將射孔炮眼堵塞，迫使壓裂液進入另外油層或部位（即選擇

壓裂的層位）。

1-20、水力壓裂技術所用的主要材料有哪些？

水力壓裂技術所用的主要材料有壓裂液和支撐劑（壓裂砂）。

1-21、什么是壓裂液？它有哪些類型？

壓裂液：水力壓裂工藝中使用的液體，統稱壓裂液。

按不同施工階段起著不同的作用，分為前置液、攜砂液和頂替液。

按配制材料化學性質和壓裂液體最終性質的不同而分類命名，包括：水基壓裂液、油基

壓裂液、乳化壓裂液，泡沫壓裂液。醇基壓裂液。表面活性劑膠束壓裂液和濃縮壓裂液等。

1-22、壓裂液的作用有哪些？

壓裂液的主要作用是將地血設備的能量傳遞到儲層的巖石上，將巖石劈開裂縫，再把支

撐劑帶到裂縫中鋪設形成砂堤，泄壓后經一定時間，壓裂液在破膠劑和地溫作用下變成低粘

度液體返排出井筒。

由于壓裂液在施工的不同階段擔負的任務不同，因而，不同階段的壓裂液具有各自不同

的作用和特點：

（1）前置液的作用是破裂地層，撐開一定兒何尺寸的裂縫，為攜砂液的進入創造條件。

為了提高前置液的使用效率，可加入固體微顆粒（如小于100目的石英砂）或液體（如柴油）

作為降濾劑，以堵塞地層中的原生微裂隙，減少液體的濾失。在高溫深井，前置液還起一定

的降溫作用。

（2）攜砂液的作用是將支撐劑帶入裂縫，并將支撐劑充填到預定位置。同時，攜砂液

也具有擴展、延伸裂縫和冷卻地層的作用。

（3）頂替液的作用是將攜砂液送到預定位置，而最后頂替液將井筒中攜砂液全部替入

裂縫。在一定的地層狀況下，壓裂的裂縫越寬、越長，填入裂縫的支撐劑的數量越多、直徑

越大（有足夠強度），壓裂液與地層巖性和地層流體配伍性越好，壓裂后的增產效果就越顯

著。而以上兒個指標的實現，除了與工藝措施、設備條件因素有關外，最重要的是與壓裂液

性能緊密相關。

1-23、壓裂液的性能有哪些？

壓裂液是決定壓裂的成敗和效果好壞的重要因素，對壓裂液的性能，如流變性、濾失性、

穩定性、降阻性、配伍性、殘渣量及對地層損害等各方面，有一定的要求。

（1）流變性

目前常用的壓裂液基本屬于假塑型非牛頓流體，其剪切應力與剪切速率不成線性關系，

壓裂液的這一特性，有利于施工時管道中和流經炮眼時有較小的摩擦阻力。

（2）濾失性

低的濾失量是造長縫、寬縫的重要條件。一般來說，液體的濾失性取決于它的粘度和造

壁性，粘度高則濾失少，添加降濾劑能大大改善液體造壁性能，從而降低濾失量。

（3）穩定性

壓裂液的穩定性包括以下三個方面：熱穩定性，壓裂液在擠入裂縫的過程中不能因溫度

的升高而使粘度有較大的降低；剪切穩定性，壓裂液應具有抗機械剪切的穩定性，不能因為

剪切速率的增加而發生大幅度的降解；放置穩定性，這是衡量分批配制壓裂液的一個重要指

標，如果放置時間很短就發生降解變質，這樣的壓裂液將很難適應現場施工。

（4）降阻性

它指壓裂液在管道流動時的水力摩擦阻力要小,如摩阻愈小,在設備馬力一定的條件下,

用來造縫的有效馬力就愈大；降阻性差的壓裂液，施工時將導致井口壓力升高，排量降低甚

至限制施工。

（5）攜砂性能

它指壓裂液攜帶支撐劑的能力。主要取決于液體的粘度、密度及其在管道中及裂縫中的

流速。流速是影響液體攜帶支撐劑能力高低的重要因素。清水粘度雖低，但如果高速泵送仍

能很好攜帶支撐劑。對于高砂比及大砂徑施工，液體的粘度就是非常關鍵的因素，不僅可以

保證不產生砂堵、砂卡，還能將支撐劑輸送到裂縫中預定的位置，獲得更好的效果。

（6）配伍性

它指液體與地層礦物及液體相接觸，不產生影響油氣層巖石滲透率的各種物質，如不產

生粘土膨脹，不產生沉淀。

（7）殘渣

壓裂液在地層中破膠后，殘渣量愈少愈好，以免降低填砂裂縫的滲透率。

（8）對地層的損害

它指壓裂液對地層滲透率的影響，壓裂液中含有的機械雜質及殘渣可以降低地層滲透

率，乳化及粘土膨脹亦能造成地層損害。因此要求壓裂液在施工完后，應當易于從地層中返

排出來，盡量減少壓裂液對地層的損害

由上述可知，一種理想的壓裂液應具備流變性好、濾失少、穩定性好、摩阻損失小、攜

砂能力強、配伍性好、殘渣低和對地層損害小等特點。同忖壓裂液應具備貨源廣、成本低、

配制簡便等特點，以利于大型壓裂和深井壓裂施工。

1-24、什么是水基壓裂液？

水基壓裂液是以水為分散介質，添加各種處理劑，特別是水溶性聚合物，形成具有壓裂

工藝所需的較強綜合性能的工作液。一般水溶性聚合物與添加劑的水溶液被稱為線性膠或稠

化水壓裂液。而線性膠一旦加入交聯劑，則會形成具有粘彈性的交聯凍膠，交聯凍膠具有部

分固體性質，但在一定排量和壓力下又能流動。水基壓裂液以其安全、清潔和容易以添加劑

控制其性質而得到廣泛的應用。除了極少數特別對水敏感性地層，水基壓裂液幾乎可以應用

到所有的油氣儲集層，是壓裂液技術發展最快也最全面的體系。

1-25、線性膠壓裂液是如何組成的？

線性膠壓裂液（稠化水壓裂液）由水溶性聚合物稠化劑和其他添加劑（如粘土穩定劑、

破膠劑、降濾失劑、助排劑、破乳劑和殺菌劑等）組成，具有流動性，一般屬于非牛頓液體。

1-26、舉例說明線性膠壓裂液典型配方。

典型壓裂液配方為：

稠化劑：（香豆膠0.4%?0.6%,服膠0.3%?0.5%,羥丙基胭膠0.3%?0.6%）+殺

菌劑（甲醛0.2%?0.5%）+粘土穩定劑（氯化鉀2%）+破乳劑（SP169約0.1%?0.2%）

+破膠劑（過硫酸核20?100mg/L）。

1-27、線性膠壓裂液有什么特點？

線性膠壓裂液具有定的表觀粘度與低濾失特性，減阻性能好，有利于輸送支撐劑、增

大裂縫寬度，易破膠與低傷害；但對溫度、剪切速率較為敏感。其表觀粘度具有剪切變稀、

流動無滑移、測粘重復性較好等流變特性。?般僅用于注水井、淺層油氣藏和煤層氣壓裂使

用。

線性膠壓裂液的摩阻一般較低，在不同的注入管徑和排量下，可以達到清水摩阻的

23%?30%左右。

1-28,交聯凍膠壓裂液有什么特點？其典型配方是什么？

交聯凍膠壓裂液同線性膠壓裂液比較，它表現出更強的粘彈性與塑性，所以在水力造縫

與攜砂能力等壓裂液綜合性能方面優于線性膠壓裂液，但由于破膠降粘相對困難，造成的傷

害將比線性膠嚴重。

交聯凍膠壓裂液的流變特性受交聯程度、溫度、剪切速率和流體配方等多因素的影響。

典型的交聯凍膠壓裂液配方如下：

基液：稠化劑（0.3%?0.7%香豆膠、胭膠、羥丙基服膠）+殺菌劑（0.2%?0.5%甲

馨）+粘土穩定劑（2%氯化鉀）+破乳劑助排劑（0.2%DL—6）+降濾失劑+pH調節劑+溫度穩

定劑。

交聯液：交聯劑（硼砂溶液、有機硼、有機倍、有機鈦）+破膠劑（少量過硫酸鉉）。視

交聯比和交聯劑性能配制交聯液濃度。

破膠劑：追加的過硫酸鍍（酶、還原劑）+膠囊破膠劑+濾餅溶解劑。

1-29、壓裂液按照適應不同地層的情況和主要添加劑是如何分類的？

按照壓裂液將適應不同地層的情況，調整各添加劑用量，上述壓裂液分類可形成低溫

（20?60℃）。中溫（60?120℃）和高溫（120℃以上）體系。也有根據壓裂液的主要添加

劑稠化劑和交聯劑，將其分類和命名的習慣做法，如稱之為胭膠或香豆膠壓裂液、羥丙基胭

膠壓裂液、硼交聯壓裂液、有機鈦錯交聯壓裂液等。還可以根據交聯劑量的不同，將壓裂液

命名為弱交聯和強交聯壓裂液。不同的分類命名各有優缺點，還不能得到統一。目前，出于

對油藏保護角度的考慮，大多壓裂液盡可能使用硼（硼砂、有機硼）交聯壓裂液。

1-30、什么是泡沫壓裂液？它有什么特點？

泡沫壓裂液實際上就是種液包氣乳化液，或者說泡沫是氣體分散于液體中的分散體

系。泡沫提供了高粘度和優良的支撐劑攜帶能力。在施工過程中，保持穩定的泡沫，干度范

圍極為重要。干度低于52%的體系僅能稱為增能體系，典型的壓裂施工設計達到70%、75%、

80%泡沫干度，這意味著壓裂液的70%,75%或80%是氣。一般，隨著泡沫干度從60%增

到90%,泡沫的穩定性和粘度也增大。超過90%,泡沫恢復成霧狀。

泡沫壓裂液適用于低壓低滲和水敏性儲集層。泡沫壓裂液具有易返排、低濾失、粘度高、

攜砂能力強。對儲集層傷害小等優點。其不足之處在于壓裂施工中需要較高的注入壓力，特

殊的設備裝置、施工難度大。

1-31、泡沫壓裂液有哪些類型？

配制泡沫壓裂液的液體可以是含表面活性劑的水、稠化水、交聯凍膠等。氣相為N?或

CO2。于是形成了許多類型的泡沫壓裂液。

1-32、泡沫壓裂液對起泡劑的要求是什么？

泡沫壓裂液的主要添加劑之一是起泡劑，對起泡劑的要求是：

（1）起泡性能好。一旦與氣體接觸立即產生大量的泡沫，即泡沫膨脹倍數高。

（2）穩泡能力強，所產生的泡沫性能穩定，壽命長，即使在較長時間泵送的剪切條件

也可保持性能穩定。

（3）與地層巖石、流體及壓裂液的配伍性好，即使與原油、鹽水、碳酸鹽及各種化學

添加劑接觸時，也能保持其穩定性，并且不傷害油層的導流能力。

（4）凝點低，具有生物降解能力，毒性小。

（5）壓力釋放時，氣泡膨脹，泡沫易于破裂。

(6)用量小，成本低。

1-33、泡沫壓裂液常用的起泡劑有哪些？

泡沫壓裂液常用起泡劑有：陰離子表面活性劑如烷基磺酸鈉、烷基磺酸錢、烷基苯磺酸

鐵、丁基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、松香酸鈉、月桂醇酸硫酸酯鈉鹽、硬脂酸醇酸硫酸酯鈉鹽、

脂肪醉酸硫酸酯鈉鹽、脂肪醉醛硫酸酯鏤鹽、月桂醉硫酸酯三乙醇胺鹽等；非離子型表面活

性劑如聚氧乙烯月桂醇、聚氧乙烯棕槽醇酸、聚氧乙烯硬脂醇酸、聚氧乙烯月桂酸酯等。大

多數特別是二氧化碳泡沫的起泡劑是多種表面活性劑的復配品。

1-34、什么是油基壓裂液?

油基壓裂液是以油為溶劑或分散介質，加入各種添加劑形成的壓裂液。當前較通用的是

鋁磷酸酯與堿的反應產物,將有機脂肪醇與無機非金屬氧化物五氧化二磷生成的磷酸酯均勻

混入基油中，用鋁酸鈉進行交聯，可形成磷酸酯鋁鹽的網狀結構，使油成為油凍膠。鋁磷酸

酯鹽凍膠改善了原油的稠化，并提高了溫度穩定性。90年代初，進一步完善了的油基壓裂

液體系，以原油為介質，磷酸酯為稠化劑，鋁酸鹽為交聯劑，醋酸鹽為破膠劑，并通過兩次

交聯過程，實現了現場施工的連續混配，縮短了交聯時間，優化用量，改進流變性能，耐溫

能力達120?130℃,實現了高砂比施工。

1-35、油基壓裂液有什么特點？

使用油基壓裂液有利于避免對水敏性油氣層使用水基液而引起的地層傷害。適用于低

壓、偏油潤濕、強水敏性儲集層。使用油基壓裂液的缺點是易燃性。并且大多數情況下，油

基壓裂液的泵送摩阻明顯高于水基壓裂液體系。與水相比，使用油品時靜水壓頭較小，所以

要求泵送壓力也較高。由于以油為介質，添加劑用量大、成本高、施工安全性差，現場配制

及質量控制較難。

1-36、什么是乳化壓裂液？有哪些類型？

油水兩相的兩種基本類型是油外相和水外相。油外相乳化液產生與油的高粘度相聯系的

高摩擦阻力。水外相乳化液具有較低的摩擦阻力。乳化壓裂液水相山植物膠稠化劑和含有表

面活性劑的淡水或鹽水配制而成，油相可以是原油或柴油。根據表面活性劑即乳化劑性質不

同，可以形成水包油(0/W)或油包水(W/0)兩種類型的壓裂液。

1-37、乳化壓裂液有什么特點？

乳化壓裂液粘度隨著水相中聚合物濃度及油相體積比例增加而增大。稠化水，特別是交

聯型聚合物可以改善乳化壓裂液的穩定性，而且由于聚合物的減阻作用，使得乳化液泵送時

的摩阻大大降低。水外相乳化壓裂液的泵送壓力一般高于一般常用的交聯壓裂液而大大低于

油外相乳化液。由于乳化壓裂液含水量少。稠化劑用量低，同時在地層中乳化劑被地層吸附

而自動破乳，具有低傷害、易返排的特點。在不追求交聯壓裂液的那種超高粘度和溫度穩定

性而僅需要良好的粘度時，使用水外相乳化壓裂液具有較好的經濟效益。乳化壓裂液不足之

處在于較高摩阻、高成本(除非原油能回收)，同時熱穩定性較差，上限溫度120C。

1-38、什么是醇基壓裂液？它有什么特點？

醇基壓裂液是以醇作溶劑或分散介質配制的壓裂液。一般醇僅是作為水基壓裂液的添加

劑出現的，以其低表面張力消除水鎖或起到除氧作用而用作穩定劑。如果將其作為壓裂液的

主要成分來應用，則具有：成本高；低級醇極易燃；醇難以稠化；粘度低；醇基液表面張力

低等問題。雖然它具有消除水鎖的功能，但配制的醇泡沫不穩定。

醇基壓裂液適用于水敏、低壓和低滲透油層的壓裂。可以配成稠化醇、醇凍膠或醇泡沫

壓裂液，但其易燃，對人體有傷害性。

醇凍膠壓裂液往往是聚丙烯酚胺的衍生物，如二甲胺基甲基聚丙烯酚胺一甲醛醇基凍膠

壓裂液，是用甲醛來交聯的。

1-39、什么是膠束壓裂液？它有什么特點？

膠束壓裂液是近年開發的新型壓裂液，其主要組分是衣面活性劑。同以往壓裂液的最大

區別是它不會形成固相殘渣，因此又稱之為清潔壓裂液。相對常規交聯聚合物壓裂液，膠束

壓裂液具有無固相、無殘渣、低傷害、添加劑種類少、減少施工前期配液工序和混合時間、

施工摩阻低、攜砂能力強等特點。同時也存在兩方面缺點，一是耐溫能力較低，適用溫度

24?79C；二是成本較高。

1-40,什么是支撐劑？

支撐劑指用來支撐已壓開的裂縫，使裂縫不再重新閉合，并使裂縫具有較高導流能力的

固體顆粒。

為了適應各種不同地層以及不同井深壓裂的需要，人們開發了許多種類的支撐劑，大致

可分為天然和人造兩大類。天然支撐劑是以石英砂為代表，人造支撐劑是以陶粒為代表。支

撐劑性能主要是物理性能和導流能力。

1-41,支撐劑的作用是什么？

在裂縫中沉積排列后支撐裂縫；增大孔隙度，提高滲透率，使裂縫具有較高的導流能力；

擴大油流通道，減少流體的流動阻力，達到增產目的。壓裂效果好壞，施工的成敗與選擇支

撐劑有關。因此，掌握支撐劑性能，并能合理選用是一項重要工作。

「42、支撐劑分哪些類型？

(1)石英砂

石英砂多產于沙漠、河灘或沿海地帶。國內有蘭州砂、福建平潭砂、承德砂等。

天然石英砂的主要化學成分是氧化硅(SiO?),同時伴有少量的氧化鋁(A1。)、氧化鐵

(Fe。)、氧化鉀(KQ)、氧化鈉(Na20)及氧化鈣與氧化鎂(CaO+MgO),

一般石英砂的體積密度約為L70g/cn?左右，視密度約為2.65g/cm)

(2)陶粒

人造陶粒是一種主要由鋁研土(氧化鋁)燒結或噴吹而成的，它具有較高的抗壓強度，

一般劃分中等強度和高強度兩種陶粒支撐劑。

(3)樹脂砂

樹脂砂是將改性酚醛樹脂包裹到石英砂的表面上，經熱固處理制成。它的視密度為2.55

g/cm，左右，略低于石英砂。

目前普遍使用的支撐劑是石英砂。

1-43、支撐劑的質量標準是什么？

我國常用的天然砂有蘭州和福建平潭砂；常用的人工支撐劑有宜興陶粒、成都陶粒和少

量玻璃微珠。依據(SY/T5108-1997)支撐劑質量標準，對支撐劑質量提出以下要求。

(1)支撐劑顆粒尺寸要適度。試驗表明，顆粒尺寸小時，單顆粒強度高、破碎率低；

顆粒尺寸大時，單顆粒強度低，在一定閉合應力下的破碎率高。但是，另一方面，在保證顆

粒破碎率不太高的前提下，較大顆粒的支撐劑支撐的裂縫的導流能力總是高于小顆粒支撐

劑。從工藝上說，顆粒尺寸小易被攜帶，顆粒尺寸大不容易攜帶、易脫砂并卡堵裂縫。顯然

顆粒太大太小都不好。對顆尺寸間隔也有要求，為了保證不發生小顆粒堵塞孔隙，要求顆粒

的上限、下限尺寸應滿足下式

外=041孫

(2)支撐劑強度是指群體強度，山顆粒強度和閉合應力下破碎率兩指標度量。顆粒強度,

由顆粒強度儀測量，按下式計算平均顆粒強度

P=F1d2

式中F顆粒被壓破時的平均力;

d——顆粒的平均直徑。

「44、支撐劑物理性能有哪些？

支撐劑物理性能包括粒度組成、球度和圓度、密度、酸溶解度、濁度和抗破碎能力。物

理性能的評價依據是中華人民共和國石油天然氣行業標準（壓裂支撐劑性能測試推薦方法）

（SY/T5108—1997）o

廠45、支撐劑性能指標是什么？

（1）支撐劑的粒徑范圍

支撐劑的粒徑范圍可分為0.45-0.224mm,0.9~0.45mm和1.25-0.9mm三種不同的規

格。

（2）支撐劑的球度與圓度

天然石英砂的球度、圓度應大于0.6。

人造陶粒的球度、圓度應大于0.8。

（3）支撐劑的酸溶解度

天然石英砂和人造支撐劑的酸溶解度值采用同一規定。見表1—L

表1-1支撐劑酸溶解度

粒徑范圍（mm）酸溶解度的最大允許值（％）

1.25-0.9,0.9?0.45W5

0.45-0.224W7

（4）支撐劑的濁度

支撐劑濁度值不應高于100NTU或100度。

（5）支撐劑抗破碎能力

石英砂支撐劑抗破碎能力相應的粒徑范圍，規定閉合壓力與破碎率指標見表1—2。

表1—2石英砂支撐劑抗破碎測試壓力及指標

粒徑范圍（mm）閉合壓力（MPa）破碎時受力（kN）破碎率（%）

1.25~0.9（16目/20目）2142.56W14

0.9?0.45（20目/40目）2856.75〈14

0.45-0.224（40目/70

357.094<8

目）

陶粒支撐劑的抗破碎能力

陶粒支撐劑的抗破碎能力要經過52MPa,69MPa兩個模擬閉合壓力的測試。因支撐劑性

能比較的需要，閉合壓力可增至86MPa,lOOMPa,相應的粒徑范圍的破碎率指標見表1—3。

表1—3陶粒支撐劑粒徑范圍與的破碎率指標

粒徑范圍（mm）破碎率（%）

1.25?0.9（16目/20目）W25

0.9?0.45（20目/40目）W10

0.45?0.224（40目/70目）W8

1-46、壓裂設備井場布置有哪些要求？

圖1-8表明了在井場使用的常規壓裂設備。

在水力壓裂施工前，聚合物基膠和鹽水可能相混

合，并儲存在壓裂液罐內。清水儲存在水罐中，以便

膠液太濃時使用。在泵入期間，壓裂液從儲液罐流向

一個公共的集管，然后由安裝在混砂車上的離心泵供

給混砂車上的攪拌器。液體濾失添加劑可能加入到攪

拌器內，或者是在前一天原液制備時，在壓裂液儲液

罐內預先進行混合。支撐劑按預先設計的程序加入攪

拌器，交聯的前置液與液體和支撐劑相混合的含砂液

從攪拌器泵送到高壓泵或增壓器的入口管匯。交聯劑

可在攪拌器內加入或在攪拌器下游的高壓泵入口管匯

中加入。如果以柴油作為液體防濾失添加劑，那么，二旌:;二上「噴驅藍酒溜

在攪拌器中混合會使柴油液滴在粘性膠液中混合得更圖「8壓裂井場布置示意圖

好。所有的泵，包括防止停泵的備用泵都與入口管匯相’

連接。在入口管匯離心泵為高壓泵提供充足的供液，高壓泵與高壓管匯相連接，高壓管匯與

通向井口的高壓管線相連。經常使用的井口隔離工具將井口和壓裂施工的高壓隔離開來，以

便保護井口。

攪拌器上還需要有密度計，以使攪拌器的操作人員能控制支撐劑濃度。井口附近還需要

有一個密度汁，用來監測注入井內的最終的含砂液濃度，而且可用來確定最后沖洗或返排的

時間，以防裂縫中的支撐劑反吐出來，確保井筒附近的裂縫中達到最后設計的泵入濃度。

對于關鍵性的壓裂施工，特別是對于勘探井，將有一個施工指揮中心或壓裂指揮車，如

一臺監測車或現場計算機、監測設備和監測車，便于人們觀察的大量壓裂數據的圖形顯示將

由現場計算機就地繪出。

1-47、壓裂液儲罐的作用是什么？有哪些類型？

壓裂液儲罐儲存施工液體，并將使用的各種類型的液體分離開來。壓裂液儲罐有矩形、

垂直安裝或水平安裝的圓柱形儲罐(臥式罐)。理想的儲罐應加涂層襯里，以防止鐵生銹。

這些儲罐通過。101.6mni直徑的軟管與攪拌器相連接。連到儲罐上的軟管可直接聯接

到儲罐的正面，通常是聯接到從儲罐上伸出的(0203.2?254.0mm)的管匯上。伸出的管

匯可使幾個儲罐一起接到管匯的每個接頭。一條循環管線接到儲罐，用來混合液體和添加劑。

儲罐也可能有傾斜的，具有U型的底面，以便利用盡可能多的壓裂液。

1-48、什么是壓裂輸砂設備？它的作用是什么？

輸砂設備以最簡單的方式將支撐劑輸送到攪拌器。小型壓裂施工可能只需要一臺或幾臺

運砂車，將其停放在攪拌器的漏斗上方，以手工控制一個滑門開關的大小來改變其輸送速率,

靠重力將支撐劑供給攪拌器。通常每臺運砂車能容納10nr的支撐劑。

大型壓裂施工則需要以高速率輸送大量的支撐劑，為滿足這種高要求，現場使用儲存倉,

它們的容量為55?115nl3。這些儲倉分成幾個不同大小的倉室，每個倉室都有一個或多個用

液壓控制的調節閥門，以便調整支撐劑的輸送速率。支撐劑落到儲倉下部的傳送帶上，然后

由傳送帶將支撐劑輸送到攪拌器，每一支撐劑儲倉的輸送能力取決于液壓系統的額定功率，

通常為4535?9070kg/min,,每個儲倉都有自己的動力設備。

如果需要多個支撐劑儲倉，或輸送速率超過單個儲倉的能力，那么，可沿著輸送支撐劑

的傳送帶安置這些儲倉。

1-49、壓裂液與支撐劑配比混合器一混砂車的功用是什么？

混砂車的主要設備是攪拌器，是壓裂液和支撐劑配比混合器。其主要的功能是將所有預

先混合好的壓裂液、各種液體和干的添加劑，以預期的比例和速率與支撐劑均勻混合，攪拌

器同時向所有的高壓泵供給含砂液進行增壓，并注入到井筒。

來自壓裂液儲罐的壓裂液、支撐劑和其它液體或干的添加劑，都在混合罐內進行充分的

混合，由一個或一組漿葉、螺旋推運器及液體噴嘴產生的攪拌，使壓裂液和其中的各種成分

得到均勻混合。攪拌器的容量為0.96?3.2m）抽吸泵將壓裂液從儲罐抽到混合罐內，該裝

置有一到二臺離心泵（泵的數量取決于液體的注入排量），多數情況下只需一臺泵。離心泵

的大小和動力設備決定了攪拌器的攪拌速率。

干的添加劑，如交聯劑或防濾失添加劑，用漏斗或噴嘴式的混合器將其加入壓裂液中，

可在壓裂施工前將干的添加劑預先與壓裂液相混合，或者在壓裂施工期間，將其加入壓裂液

中、用一可調節的葉片輸送器控制添加劑的加入速率，液體直接流進混合罐內。

許多攪拌器都裝有幾臺泵，在混合及壓裂施工期間，在適當的時候起動這些泵來加入不

同的液體，如加入表面活性劑、液體聚合物、交聯劑和控制液體濾失的碳氫化合物。

當壓裂液、支撐劑和其它添加劑在混合罐內相互混合后，罐出口的離心泵將液體從罐內

抽出，并通過裝在一個特制管匯上的（101.6mm）的軟管為高壓泵組加壓。

1-50、壓裂設備中的泵送裝置一壓裂車的結構如何？功用是什么？

壓裂車的工作設備是壓力泵，多為柱塞泵。泵提供必要的動力，以達到設計的壓裂液泵

入速率和注入壓力來產生和擴展裂縫。這些泵送裝置被分成兩大類：常規泵和增壓泵或多級

壓力泵。一個重要的額定指標是其水馬力數，它表明泵的輸送能力。

壓裂車常規泵送裝置中泵的工作壓力范圍為0?69MPa,在特定情況下，也可在高壓情

況下使用，但其可靠性大為降低。裝置有三個主要組成部分：動力機組、動力端和液體端。

泵送裝置一般安裝在車上，每臺泵送裝置的額定水馬力數取決于所使用的動力機組的大

小，柱塞直徑控制泵入速率。額定水馬力范圍為520?1195KW。

增壓泵或多級壓力泵可長時間工作在69~138Mpa（或更高）的施工壓力范圍，對于長

時間運轉（2h以上），增壓泵比常規泵更可靠。

『51、什么是壓裂井口接頭？有什么作用？

井口接頭是在一口有油管的

井上適當的位置安裝的井口設備。

由于壓力極高和支撐劑的磨損作

用，壓裂施工可能會損壞井口設

備。安裝井口接頭可避免這些潛在

的損壞因素、這種工具用高強度管

鋼制作的管芯同油管密封。這種工

具可在不損壞井的高壓下安裝，它

可用高壓橡膠密封,并適用于大多

數管子尺寸和井口設備，井口隔離

工具適用的施工壓力范圍可達

138Mpao

1-52,AC100型井口保護器的結構圖1-9井口保護器安裝圖圖

特點有哪些？

（1）高壓作業時井口保護器安裝在采油樹上，以保護采油樹免受工作液的高壓和腐蝕

作用。該井口保護器安裝位置參見圖1—9。

（2）該井口保護器密封件不外露，無論井內有無壓力均可插入與取出。

(3)該井口保護器底部用法蘭與采油樹連接，頂部用油壬與壓裂車高壓排出管匯連接,

油壬與法蘭都必須配套。

(4)該井口保護器外部無活動件，結構緊湊，可靠性較好，可以有不同的行程。

(5)必須按照井U油管實際尺寸選擇合適的芯軸及盤根帽尺寸，尺寸不合適，不能起

保護作用。

作業時，插入芯軸前應從B閥注入液壓油、使液壓腔充滿液壓油，插入芯軸的速度要慢，

通過從C閥排放液壓油來控制。該井口保護器的安裝位置和工作位置參見圖1—10。

1-53、壓裂施工設計的基本步驟有哪些？

壓裂施工設計的基本步驟有：

(1)收集將要進行壓裂井所有需要的數據，包括儲層、完井和估算的施工參數。

(2)選定一些適當的液體，或者指定認為在特定作業中需要的粘度值。

(3)對使用石英砂和高強度支撐劑的小型和大型施工做出壓后生產情況的預測。

(4)詳盡地模擬計算石英砂和高強度支撐劑的施工，以便確定作業規模對總的施工效

果，主要是對產能的影響。

(5)選定能得到最大投資回收的規模和類型，論證設計計算結果，以達到最佳經濟效

乙

jiio

(6)改進最后的施工設計，使得在最小的風險和費用下獲得所希望的裂縫。

(7)選定壓裂液粘度值后，要確定符合該粘度值的壓裂液。

這里不需要強調第五個步驟。為簡便起見只需把費用收回時間作為考慮施工設計時的經

濟極限條件。

1-54、壓裂施工設計所需資料有哪些？

壓裂資料可以分為不可控制參數和可控制參數。

不可控制參數即那些無法進行調整的儲層特征參數，包括以下幾項：

(1)儲層滲透率和孔隙度。

(2)儲層凈厚度及其橫向延伸。

(3)儲層應力狀態。

(4)儲層的溫度和壓力。

(5)儲層流體特性及其飽和度。

(6)鄰近遮擋層的厚度及其延伸范圍。

(7)鄰近遮擋層的應力狀態。

可控制參數指那些可加以調整，來進行優化施工的完井特征參數。以下是典型的可控制

參數：

(1)井筒套管、油管及井口狀況。

(2)井下設備。

(3)射孔位置和射孔數。

(4)壓裂液和支撐劑。

(5)壓裂施工排量和用料計劃。

由不可控制參數，如儲層數據，可以估算壓裂前后井的產量。

由可控制參數，如完井數據，可以提出壓裂施工設計機械方面的要求。

1-55、壓裂施工設計時如何選擇壓裂液？

選擇壓裂液應考慮五個技術因素：粘度、液體摩阻損失、濾失、返排、及儲層巖石的配

伍性。

當某種液體滿足以上五個技術條件，就需考慮另外兩方面的因素：費用和來源。

1、粘度

壓裂液粘度將影響縫寬和縫長的分布，以及支撐劑的最終分布。目前大部分施工設計都

采用中等粘度到高粘度的液體，這些液體在施工期間，能把近于全懸浮的高濃度支撐劑輕易

地泵入，并產生足夠的縫寬。選擇高粘液體是希望獲得較寬的支撐縫，以避免支撐劑沉降在

井筒或縫內而發生砂堵。

從粘度出發選擇液體的步驟如下：

(1)選擇一種有足夠粘度的液體，對初始范圍計算和總的施工規模設計，要能給出使

支撐劑近乎全懸浮的條件。

(2)通過減少膠液濃度，使該液體粘度降低，從而得到非全懸浮狀態，但要保證施工

成功。

(3)如需要更寬的支撐縫時;使用極低粘度的液體以形成短寬支撐縫。

2、壓裂液摩阻損失

由于過高的管線摩阻會造成一些液體的低注入速率和高施工壓力。所以應根據一定地面

施工壓力下，能達到的各種排量，或者一定排量下的各種施工壓力，對可選用的液體加以比

較。

3、返排

返排主要就是排出施工所用壓裂液，所以要求壓裂液具備三個最重要條件：

(1)施工結束后，壓裂液迅速破膠后成為極低粘度液體，易于返排。

(2)破膠液體的低殘渣，使得支撐帶地層不受污染。

(3)液體密度極低，使靜態油層壓力足以驅動壓裂液返排到地面。

在進行設計時，需估算靜態儲層壓力，這樣在預測該壓力是否足以允許壓裂液自然排出

時就很簡單了。如果儲層壓力低不太正常，此時就要考慮用膠狀油和泡沫。如果儲層壓力稍

低，則使用膠狀油即可流回地面。如果壓力很低，就要選擇泡沫，這樣，不需長時間抽吸，

即可迅速返排回地面。

4、與儲層流體的配伍性

儲層巖石的巖相學特征及其孔隙中所含流體，往往對壓裂液很敏感，預測可能產生問題

的最好方法是：在實驗室對巖芯流動進行研究。

設計應當重視對壓裂層段進行地質或化學分析中所獲得的任何資料。如粘土分析中發現

儲層巖石含有大量可膨脹粘土、如蒙脫石。利用這種資料?，在選取壓裂液時;應使粘土膨脹

降至最低。

另一應考慮的因素是：各種主要含鐵離子化合物的沉淀問題。現有化學添加劑可以防止

出現此問題。由于各種可能的原因，某些儲層對任何水組分都具敏感性，一旦懷疑有這種可

能，就需考慮用油基壓裂液。

1-56、壓裂施工設計時如何選擇支撐劑？

支撐劑選取的要點是：一定應力下支撐劑滲透率與儲層滲透率的比較，以及通過孔眼和

裂縫時支撐劑的可輸送性。

1.支撐劑滲透率

支撐劑可供選擇的數目要遠少于壓裂液的。目前所用支撐劑數目不過五、六種，它們

之間的基本差別就是高應力下支撐帶的滲透率。石英砂、中密度和高強度支撐劑是三種主要

的類型。

2.支撐劑的可輸送性

只要壓裂液有適當的粘度和施工排量，一般施工將支撐劑從混砂罐中輸送到射孔孔眼入

口處是沒有什么困難的。在泵入支撐劑階段，井筒中可能出現的問題是支撐劑沉降。除井筒

之外，第一個最可能出現砂堵的位置就是孔眼通道，這一通道必須有確保支撐劑通過而不發

生橋堵的橫截面。支撐劑選取的一個準則是，其顆粒小到足以通過孔眼而不發生砂堵。

井筒附近的裂縫寬度必須足夠大，使初始階段的支撐劑能暢通進入。一般情況下，縫寬

與最大支撐劑顆粒直徑之比至少為2.5?3倍。

然而加砂濃度太大時，由于支撐劑在裂縫壁面間引起橋堵。從而也可能沿縫長發生砂堵

現象。砂堵現象的發生，取決于選擇的具體液體——支撐劑的組合，高濾失或低粘度液體不

足以產生足夠的寬度來防止砂堵的發生。顆粒太大的支撐劑即使在高粘,低濾失的壓裂液中，

也同樣會出現橋塞。

1-57、壓裂施工設計時如何選擇壓裂施工參數？

壓裂施工參數系統的選擇基于地層的特征、井口耐壓、井下管柱、套管、施工設備性能

及壓裂材料的性能等。在充分考慮各種影響因素和限制條件的情況下，選擇套能達到優化

設計的縫長和與油藏匹配的導流能力的施工參數系統。

注入方式的選擇：注入方式的選擇原則是在滿足泵注參數的前提下，在限壓以下盡可能

選擇最簡單的注入方式，同時使壓裂液在井筒中的流動摩阻最低。通常注入方式有油管注入、

環空注入、油套混注和套管注入等。?般情況下，油管注入易形成較高摩阻，這時可換大直

徑油管或使用其他注入方式以減小摩阻。

施工排量的選擇：一般在井口限壓允許的條件下，應盡可能提高施工排量，但由于增加

排量裂縫垂向延伸也將增加，故此施工排量的選擇應適當，確保提高排量時裂縫垂向延伸是

有限的。

砂液比的選擇：為獲得優化的設計，使井的改造增產效果最佳，應根據油藏的特性及產

出能力，取得優化的裂縫長度和導流能力。一般情況卜，對低滲油氣藏需造長縫，但不需太

高導流能力，因此平均砂液比在30%?50%即可。對中、高滲油、氣藏則需短、寬高導流

裂縫，因此平均砂液比要達到50%以上。

加砂程序的確定：以往加砂程序均為階梯式，很難實現十分理想的“楔形”支撐剖面，

采用線性加砂程序即砂液比是以一條直線式增加，可實現較理想的支撐剖面。但實施中很難

操作，故盡可能使砂液比增加幅度減少。一般采用線性加砂程序裂縫導流能力沿縫長分布更

加合理。

壓裂施工水馬力的確定：壓裂施工水馬力的確定，主要取決于施工排量和井口壓力。其

水馬力為：

W=2.23pQ

式中W——水馬力，hp；

p----井口壓力，MPa；

Q----施工排量，m'1/min。

1.井口壓力的確定

壓裂時地面井口壓力的大小主要受裂縫延伸壓力、壓裂液流動摩阻、液柱壓力及其他摩

阻影響，即：

P井口=P延一P靜+Pm+P其他

式中P井口——地面井口壓力，MPa；

p延——裂縫延伸壓力，MPa；

p靜——靜水柱壓力，MPa；

Pm壓裂液在管路中的流動摩阻，MPa；

P其他一壓裂液通過噴砂器、射孔孔眼等摩阻，MPa。

2.壓裂車數量的確定.

計算出所需水馬力后，再根據每臺泵車可使用的水馬力即可得到壓裂車數量:

N=卬/嗎

式中N——壓裂車數量；

叱——每臺泵車可使用水馬力，hPo

1-58、壓裂作業施工的原則是什么？

(1)施工必須達到設計要求，資料齊全、準確。

(2)施工過程不能損害油氣層，有利于油氣田穩產高產。

(3)施工后井下情況清楚，管柱清潔，深度規范符合要求。

(4)完井后井口井場設備齊全、完好、規格，符合按時投產要求。

1-59、壓裂施工質量標準有哪些？

(1)油、氣、水井壓裂層位必須按地質方案進行，壓裂管柱下入深度必須準確，一律

使用普通油管，嚴禁使用涂料玻璃油管，做到按設計施工不壓錯層位。

(2)壓裂砂應經過清洗、分選，同級壓裂砂粒徑差不許大于0.5mm,石英含量在95%

以上，分級使用。水井壓裂砂直徑規定為0.4?0.8mm或0.8?1.2mm,但不可混用。油井壓

裂砂直徑規定為0.8~1.2mm?

(3)油、水井壓裂要保持清潔，不許污染、堵塞壓裂層。油井使用原油作壓裂液時，

含水量不能超過10%，使用水基壓裂液雜質不大于25%。水井應用清水作壓裂液時水質必

須合格(機械雜質不超過2mg/L),含鐵小于0.5mg/L。配制成壓裂液要經過技術檢驗合

格，填寫出廠合格證，方可出廠使用。

(4)不同油田，不同區塊(帶)油、氣、水井，加砂量不一樣。

(5)油、氣、水井壓裂加砂后替擠量要嚴格執行設計要求。

(6)油、氣、水井壓裂前后一律要探砂面，若砂面在射孔底界以下10m不沖砂，10m

以上沖砂至人工井底。

(7)水井壓裂前必須洗井合格，壓裂后用施工管柱立即轉注3?5d,然后再起出壓裂

管柱，下入配注管柱。

(8)汕、水井壓裂后要注意擴散壓力，在活動管柱和起下作業中，不許放噴，以防吐

砂。

(9)壓裂之后，按施工設計要求下入完井管柱。具體要求是：

①油井下測試管柱，喇叭口深度下至射孔頂界以上5?10m。

②油井下配產管柱，按配產設計要求下入管柱，封隔器要全部密封方可交井。

③水井完井管柱按配注要求下入。

(10)施工完井，井口設備完好，不刺不漏，井場清潔，具備投產條件，文明施工，方

可交井。

1-60,壓裂施工程序是什么？

一個完整的壓裂工作程序如下：

準備f接井f井控f動井口f安裝井口防噴器f下壓裂管柱f措施f下完井管柱f替

噴一試生產一驗收一交井

而其中所謂“措施”一般分為七個步驟：

擺車——循環——試壓——試擠——壓裂(預壓)——加砂——替擠(頂替)。

1-61、壓裂施工操作規程是什么？

1.探清井底，目的層無砂堵，沉砂口袋內無泥漿。

2.井口閘門、法蘭、卡箍螺絲應齊全上緊，各部件嚴密封，采油樹過高或預計井口壓

力在30MPa以上者應采取加固措施。

3.不進行其它作業的生產井在壓裂前一天關井。井深、氣量大的井應用2.5mm以上油

嘴放氣，用防膨液循環壓井，油套管須通暢、清潔。

4.壓裂井場布置應緊湊，高壓管線盡量短，聯接管線不交叉，不重疊，不懸空。

5.任務明確，各負其責，統一指揮，協調一致。

6.各壓裂車循環排氣，壓裂車處于正常狀態后，按設計要求逐一試壓。

7.接好壓裂車與井口閘門。

8.初次壓裂井與新區，用1?2部壓裂車試擠2?3個注入點，求得目的層吸水指數。

9.正常壓裂，經判斷確定已形成裂縫，開始慢慢均勻加砂，逐漸加大到設計要求的砂

液比，加完設計的總加砂量。

10.凡分層壓裂需對封隔器平衡壓力時，平衡壓力應在預定限度內，壓力上下波動不超

過50%。

11.用高粘水基壓裂液時要嚴格控制配液粘度及交聯比例及時間。

12.注頂替液排量不能低于注攜砂液時的排量，頂替液量應嚴格執行設計要求。

13.加砂過程若由于設備，井口或管線發生故障被迫停泵時間較長時，應抓緊時間進行

洗井。

14.壓裂完應關嚴井口后，才能放壓卸管線。

15.應及時計量與錄取資料。

16.每壓一層，應以各罐總輸出量為準核對總注入量。

17.參與正常壓裂施工人員必須堅守崗位，盡職責，其它人員不得進入高壓區，離開高

壓區20nl以外，在此范圍內不能吸煙，有明火等。

18.大型壓裂時需有消防車，保健醫生在井場。

19.壓裂過程若發生意外須聽從統一指揮，如地面管線脫扣飛出，必須停泵關井口閘門

再行處理。若發生套管脫扣或井口破壞，先控制井噴、壓裂車應熄火，打開由壬，拖出危險

區，切斷電源，嚴禁明火。

20.壓裂或頂替過程若發生泵壓急劇升高，應停泵，分析原因，采取指施。

1-62、壓裂施工前井場(包括進井場道路)的準備工作有哪些？

井場準備，主要考慮要有足夠的場地并容易進入。

有時，由于鉆井施工而留在現場的東西，或早先安排在現場的生產設備，如罐槽、分離

器和防火坑等，使得設備的放置和物品處理很困難甚至不實際，由于這些障礙，經常會導致

設備和物品的安置不妥，并限制了施工規模。為了避免不適當拖延時間、不安全因素和其它

限制，要按比例準備一份現場草圖，包括泥坑、道路、管線等，還要制作按比例縮小的模型

以表示現場的設備、砂罐和壓裂液罐的放置。下面為考慮要點：

(1)為安全起見，設備的人工操作部件距離井口至少15m,最好30m,如果發生問題，

需要特殊設備進行控制和檢查時:人們易于接近。

(2)在壓裂液罐后部要有足夠的空間，使得在不需移動已放設備的情況下，就能在各

施工階段之間向罐內重新充液或排出污染的罐內液體。要確認地面能足以承受運水設備的重

量。

(3)如果可能，要使施工場地大得足以擺放全部壓裂液罐，而不需將其中的一些罐放

在遠處。

(4)從