水井增注技術(shù)整理課件油田開發(fā)生產(chǎn)情況概述油藏類型多樣：——油藏的幾何形態(tài)及邊界（塊狀，層狀，透鏡體，小斷塊）——流體性質(zhì)（天然氣、凝析氣、揮發(fā)性、高凝油、稠油、常規(guī)原油）——滲流特征（孔隙性，裂縫及孔隙性）油田開發(fā)過程復(fù)雜——勘探與鉆井——完井與試油——生產(chǎn)與修井——增產(chǎn)與增注給注水、采油帶來困難，為提高原油采收率，必須開展增產(chǎn)增注技術(shù)研究與應(yīng)用！整理課件

油水井增產(chǎn)增注措施是通過消除井筒附近的傷害或在地層中建立高導(dǎo)流能力的結(jié)構(gòu)來提高油井的生產(chǎn)能力。水力壓裂和酸化是常規(guī)增產(chǎn)措施。近幾年來，高能氣體壓裂、爆炸壓裂、酸化壓裂、干法壓裂、高滲透層壓裂、水平井壓裂、層內(nèi)爆炸壓裂等在油田逐漸開始試驗(yàn)和應(yīng)用。一些物理法增產(chǎn)措施也開始應(yīng)用于油水井的增產(chǎn)增注，如：聲波、高壓水射流、電法、微生物等。增產(chǎn)措施的方法隨著油田的開發(fā)，一些新的問題的出現(xiàn)，還會有新的技術(shù)措施不斷涌現(xiàn)出來。上述各項(xiàng)技術(shù)目的都是提高生產(chǎn)指數(shù)，以增加產(chǎn)量或降低注入壓力。

油水井增產(chǎn)增注措施的基本原理

整理課件水力壓裂:利用地面高壓泵組，將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高壓，當(dāng)壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石抗張強(qiáng)度時(shí)，在井底附近地層產(chǎn)生裂縫。繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和導(dǎo)流能力的填砂裂縫，使井達(dá)到增產(chǎn)增注目的工藝措施。壓裂增產(chǎn)增注原理:降低了井底附近地層中流體的滲流阻力；改變流體的滲流狀態(tài)。使原來的徑向流動改變?yōu)橛蛯优c裂縫近似性的單向流動和裂縫與井筒間的單向流動，消除了徑向節(jié)流損失，大大降低了能量消耗。一、水力壓裂理論與技術(shù)整理課件對均質(zhì)未壓裂地層，其模式為徑向流，不同的等壓線為大小不同的以井底為圓心的同心圓。油井壓裂后，其流動模式發(fā)生改變，出現(xiàn)三個(gè)階段：①地層深部流體以擬徑向或橢圓徑向方式流入近裂縫地帶；②近裂縫地帶的流體沿著垂直裂縫面的方向線性流入裂縫；③流體沿裂縫直線流入井底。①②合并，最后形成雙線性流動模式。裂縫導(dǎo)流能力：裂縫寬度與填砂裂縫裂縫滲透率的乘積流體效率：停泵時(shí)縫中剩余流體體積與注入總體積的比值。整理課件壓裂增產(chǎn)機(jī)理研究方法：電模擬未污染井壓裂增產(chǎn)機(jī)理研究：為油井無裂縫和有裂縫兩種情況無縫井流型電位分布曲線圖整理課件特征：(1)等位線間隔較大，表示壓降坡度小；(2)間隔均勻，表示壓力呈線性遞減；(3)流線趨于平行，表示流動趨于單向流。增加裂縫寬度，或者增大裂縫滲透率，電位橢圓線則發(fā)生如下變化：(1)電位橢圓變得十分扁平；(2)電位線間隔變大，表示壓降減小；(3)間隔更加均勻，表示壓力呈線性降低；(4)流線更接近平行線，表示流動接近單向流。有裂縫油井的流型圖整理課件污染井整理課件1.造縫機(jī)理圖1壓裂過程井底壓力變化曲線整理課件造縫條件及裂縫的形態(tài)、方位等與井底附近地層的地應(yīng)力及其分布、巖石的力學(xué)性質(zhì)、壓裂液的滲濾性質(zhì)及注入方式有密切關(guān)系。在致密地層內(nèi)，當(dāng)井底壓力達(dá)到破裂壓力后，地層發(fā)生破裂，然后在較低的延伸壓力下，裂縫向前延伸。對高滲或微裂縫發(fā)育地層，壓裂過程中無明顯的破裂顯示，破裂壓力與延伸壓力相近。整理課件1.1地應(yīng)力及其分布(1)地應(yīng)力地應(yīng)力：作用在單元體上的垂向應(yīng)力來自上覆層的巖石重量，它的大小可以根據(jù)密度測井資料計(jì)算：

由于油氣層中有一定的孔隙壓力(即油藏壓力或流體壓力)，故有效垂向應(yīng)力可表示為：整理課件巖石處于彈性狀態(tài)，垂向主應(yīng)力與水平應(yīng)力的關(guān)系：

實(shí)際上巖石不一定都處于彈性狀態(tài)，根據(jù)研究最大、最小水平主應(yīng)力與垂向應(yīng)力的關(guān)系為：整理課件說明最小周向應(yīng)力發(fā)生在x的方向上，而最大周向應(yīng)力卻在y的方向上。③隨著的增加，周向應(yīng)力迅速降低。(2)井壁上的應(yīng)力1)井筒對地應(yīng)力及其分布的影響在無限大平板上鉆了圓孔之后，將使板內(nèi)原是均勻的應(yīng)力重新分布，造成圓孔附近的應(yīng)力集中。①當(dāng)，時(shí)，說明圓孔壁上各點(diǎn)的周向應(yīng)力相等，且與值無關(guān)。②當(dāng)，時(shí)，整理課件圖2無限大平板中鉆一圓孔的應(yīng)力分布整理課件2)井眼內(nèi)壓所引起的井壁應(yīng)力壓裂過程中，向井筒內(nèi)注入高壓液體，使井內(nèi)壓力很快升高。井筒內(nèi)壓必然產(chǎn)生井壁上的周向應(yīng)力。根據(jù)彈性力學(xué)中的拉梅公式(拉應(yīng)力取負(fù)號)：

當(dāng)re=∞、pe=0及r=ra時(shí)，井壁上的周向應(yīng)力為：整理課件3)壓裂液徑向滲入地層所造成的井壁應(yīng)力由于注入的高壓液體在地層破裂前，滲入井筒周圍地層中，形成了另外一個(gè)應(yīng)力區(qū)，它的作用是增大了井壁周圍巖石中的應(yīng)力。增加值為：

4)井壁上的最小總周向應(yīng)力在地層破裂前，井壁上的最小總周向應(yīng)力應(yīng)為地應(yīng)力、井筒內(nèi)壓及液體滲濾所引起的周向應(yīng)力之和，即：整理課件1.2造縫條件(1)形成垂直裂縫當(dāng)井壁上存在的周向應(yīng)力達(dá)到井壁巖石的水平方向的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖石將在垂直于水平應(yīng)力的方向上產(chǎn)生脆性破裂，即在與周向應(yīng)力相垂直的方向上產(chǎn)生垂直裂縫。造縫條件為：當(dāng)多孔介質(zhì)中存在有孔隙壓力(油藏壓力)的情況，有效應(yīng)力為：

整理課件當(dāng)產(chǎn)生裂縫時(shí)，井筒內(nèi)注入流體的壓力即為地層的破裂壓力，所以：由于最小總周向應(yīng)力發(fā)生在、的對稱點(diǎn)上，垂直裂縫也產(chǎn)生與井筒相對應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)上(、)。理論上垂直裂縫是以井軸為對稱的，實(shí)際上由于地層非均質(zhì)性和局部應(yīng)力場的影響，產(chǎn)生的裂縫往往是不對稱的。整理課件(2)形成水平裂縫假設(shè)由于液體濾失也增大垂向應(yīng)力，增加量和水平方向的情況一樣，那么垂向的總應(yīng)力為：有效垂向應(yīng)力為：

將有效應(yīng)力及代入得到：形成水平縫的條件是：

整理課件(3)破裂壓力梯度(破裂梯度)破裂梯度：地層破裂壓力與地層深度的比值。理論上講，破裂梯度值為裂縫破裂時(shí)的有效破裂壓力與壓裂層的中部深度的比值。實(shí)際上各油田的破裂梯度值都是根據(jù)大量壓裂施工資料統(tǒng)計(jì)出來的，破裂梯度值一般在下列范圍：(15～18)～(22～25)

用破裂梯度的大小估計(jì)裂縫的形態(tài)：一般認(rèn)為小于15～18時(shí)形成垂直裂縫，大于23時(shí)則是水平裂縫。因此深地層出現(xiàn)的多為垂直裂縫，淺地層出現(xiàn)水平裂縫的幾率多。整理課件2.壓裂液(1)壓裂液的作用①前置液：破裂地層并造成一定幾何尺寸裂縫。在溫度較高的地層里，它還可起一定的降溫作用。前置液一般用未交聯(lián)的溶膠。②攜砂液：將支撐劑帶入裂縫中并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定位置上。也有造縫及冷卻地層的作用。攜砂液由于需要攜帶比重很高的支撐劑，必須使用交聯(lián)的壓裂液。③頂替液：中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定位置，并有預(yù)防砂卡的作用；注完攜砂液后要用頂替液將井筒中全部攜砂液替入裂縫中，以提高攜砂液效率和防止井筒沉砂。整理課件(2)壓裂液的性能要求前置液及攜砂液，都應(yīng)具備一定的造縫能力并使裂縫壁面及填砂裂縫有足夠的導(dǎo)流能力。①濾失少②懸砂能力強(qiáng)③摩阻低④穩(wěn)定性⑤配伍性⑥低殘?jiān)咭追蹬泞嘭浽磸V、便于配制、價(jià)錢便宜整理課件2.1壓裂液類型(1)水基壓裂液：水溶脹性聚合物經(jīng)交鏈劑交鏈后形成的凍膠。成膠劑：植物膠、纖維素衍生物、合成聚合物。交鏈劑：硼酸鹽，鈦、鋯等。破膠劑：過硫酸胺、高錳酸鉀和酶等。(2)油基壓裂液：對水敏性地層，多用稠化油，基液為原油、汽油、柴油、煤油或凝析油，稠化劑為脂肪酸皂。(3)泡沫壓裂液：基液多用淡水、鹽水、聚合物水溶液；氣相為二氧化碳、氮?dú)狻⑻烊粴猓话l(fā)泡劑用非離子型活性劑。多用于低壓低滲油氣層改造整理課件2.2壓裂液濾失性

壓裂液濾失到地層受三種機(jī)理控制：壓裂液的粘度，油藏巖石和流體的壓縮性及壓裂液的造壁性。(1)受壓裂液粘度控制的濾失系數(shù)當(dāng)壓裂液粘度大大超過油藏流體的粘度時(shí)，壓裂液的濾失速度主要取決于壓裂液的粘度。濾失系數(shù)為：濾失速度為：整理課件(2)受儲層巖石和流體壓縮性控制的濾失系數(shù)當(dāng)壓裂液粘度接近于油藏流體粘度時(shí)，控制壓裂液濾失的是儲層巖石和流體的壓縮性。(3)具有造壁性壓裂液濾失系數(shù)

添加有防濾失劑的壓裂液的濾失速度將受造壁性控制。濾失速度：

則濾失速度：實(shí)驗(yàn)壓差與實(shí)際施工過程不一致時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正整理課件圖4靜濾失儀示意圖整理課件圖5靜濾失曲線整理課件圖6動濾失儀示意圖整理課件圖7動、靜濾失曲線比較圖整理課件(4)綜合濾失系數(shù)實(shí)際壓裂過程中，壓裂液的濾失同時(shí)受三種機(jī)理控制，綜合濾失系數(shù)如下：CⅠ由濾失帶壓力差控制的，CⅡ是由壓縮帶壓力差控制的，CⅢ由濾餅內(nèi)外壓力差控制的，根據(jù)分壓降公式可以得到綜合濾失系數(shù)的另一表達(dá)式：

整理課件(5)摩阻計(jì)算壓裂液從泵出口經(jīng)地面管線—井筒—射孔孔眼進(jìn)入裂縫，在每個(gè)流動通道內(nèi)都會因?yàn)槟ψ瓒a(chǎn)生壓力損失，壓力損失愈大，造縫的有效壓力就愈小。一般情況下，由于地面管線比較短，其摩阻可忽略。1)油管內(nèi)摩阻2)射孔孔眼摩阻3)裂縫內(nèi)摩阻壓力降整理課件3.支撐劑水力壓裂的目標(biāo)是在油氣層內(nèi)形成足夠長度的高導(dǎo)流能力填砂裂縫。填砂裂縫的導(dǎo)流能力是在油層條件下，填砂裂縫滲透率與裂縫寬度的乘積，常用FRCD表示。導(dǎo)流能力也稱為導(dǎo)流率。整理課件3.1支撐劑的要求(1)粒徑均勻，密度小(2)強(qiáng)度大，破碎率小(3)園球度高(4)雜質(zhì)含量少(5)來源廣，價(jià)廉整理課件3.2支撐劑的類型按其力學(xué)性質(zhì)分為兩大類：①脆性支撐劑：如石英砂、玻璃球等特點(diǎn):硬度大，變形小，在高閉合壓力下易破碎；②韌性支撐劑：如核桃殼、鋁球等

特點(diǎn):變形大，承壓面積大，高閉合壓力下不易破碎。目前礦場上常用的支撐劑有兩種：一是天然砂和陶粒；二是人造支撐劑（陶粒）。壓裂中曾使用過核桃殼、鋁球、玻璃珠等支撐劑，由于強(qiáng)度、貨源和價(jià)格等方便的原因，現(xiàn)多已淘汰。整理課件(1)天然砂天然砂廣泛使用于淺層或中深層的壓裂。天然砂的主要礦物成分是粗晶石英，沒有晶體解理，石英砂的最高使用應(yīng)力為21.0～35.0MPa。(2)人造支撐劑(陶粒)陶粒的礦物成份是氧化鋁、硅酸鹽和鐵—鈦氧化物；強(qiáng)度很高，因此它能適用深井高閉合壓力的油氣層壓裂陶粒的密度高，給壓裂施工帶來一定的困難，對壓裂液性能要求高。整理課件(3)樹脂包層支撐劑優(yōu)點(diǎn)：①樹脂薄膜包裹起來的砂粒，增加了砂粒間的接觸面積，提高了抵抗閉合壓力的能力；②樹脂薄膜可將壓碎的粉砂包裹起來，減少了微粒間的運(yùn)移與堵塞孔道的機(jī)會，從而改善了填砂裂縫導(dǎo)流能力。③樹脂包層砂總的體積密度較低，便于懸浮，降低了對攜砂液的要求。④樹脂包層支撐劑具有可變形的特點(diǎn)，使其接觸面積有所增加，可防止支撐劑在軟地層的嵌入。整理課件3.3支撐劑在裂縫內(nèi)的分布

支撐劑在裂縫內(nèi)的分布狀況，決定了壓裂后填砂裂縫的導(dǎo)流能力和增產(chǎn)效果。(1)全懸浮型支撐劑分布高粘壓裂液：是指壓裂液粘度足以把支撐劑完全懸浮起來，在整個(gè)施工過程中沒有支撐劑的沉降，停泵后支撐劑充滿整個(gè)裂縫內(nèi)，因而攜砂液到達(dá)的位置就是支撐裂縫的位置。這種壓裂液稱為全懸浮壓裂液。整理課件①裂縫內(nèi)砂濃度與地面砂比的關(guān)系裂縫內(nèi)的砂濃度(裂縫內(nèi)砂比)：是指單位體積裂縫內(nèi)所含支撐劑的質(zhì)量。裂縫閉合后的砂濃度(鋪砂濃度)：指單位面積裂縫上所鋪的支撐劑質(zhì)量。地面砂比有兩種不同的定義方法：單位體積混砂液中所含的支撐劑質(zhì)量；支撐劑體積與壓裂液體積之比。在t時(shí)間內(nèi)從此單元含砂液中濾失的體積百分?jǐn)?shù)為：整理課件濾失體積百分?jǐn)?shù)則為：經(jīng)濾失后的縫內(nèi)砂濃度為：由公式看出：要求縫內(nèi)保持一定的砂濃度(相當(dāng)于一定的導(dǎo)流能力)時(shí)，地面砂濃度隨著注入單元體積而變化。以注入單元體積數(shù)S代替n,則從縫的前端向井底進(jìn)行計(jì)算時(shí)，用(Sr-S)代替指數(shù)S:整理課件由于濾失速度是隨時(shí)間而變化的，把濾失時(shí)間取平均值，則為：停泵時(shí)縫內(nèi)液體體積為：在忽略裂縫內(nèi)流動阻力的情況下，可以認(rèn)為裂縫內(nèi)的FRCD從縫端到井底是線性增加的，因而要求砂濃度呈線性增加。整理課件②全懸浮型支撐劑分布特點(diǎn)適合于低滲透率地層:不需要很高的填砂裂縫導(dǎo)流能力就能有很好的增產(chǎn)效果。支撐面積大:能最大限度地將壓開的面積全部支撐起來。(2)沉降型支撐劑分布由于剪切和溫度等降解作用，壓裂液在裂縫內(nèi)的攜砂性能并不能達(dá)到全懸浮，在裂縫延伸過程中，部分支撐劑隨攜砂液一起向縫端運(yùn)動，另一部分則可能沉降下來。支撐劑沉降速度、砂堤堆起高度等都與裂縫參數(shù)(長、寬、高)有關(guān)。整理課件1)支撐劑在縫高度上的分布攜帶支撐劑的液體進(jìn)入裂縫后，固體顆粒主要受到水平方向液體攜帶力、垂直向下重力以及向上浮力的作用，當(dāng)顆粒相對于攜帶液有沉降運(yùn)動時(shí)，還會受到粘滯阻力作用。液體的流速逐漸達(dá)到使顆粒處于懸浮狀態(tài)的能力，此時(shí)顆粒停止沉降，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。平衡時(shí)的流速稱為平衡流速，即攜帶顆粒最小流速。在此流速下，顆粒沉積與卷起處于動平衡狀態(tài)整理課件圖10顆粒在縫高上的濃度分布整理課件

平衡狀態(tài)下，垂直裂縫剖面上可以分為四個(gè)區(qū)域：

區(qū)域Ⅰ：沉降下來的砂堤，砂堤的高度為平衡高度；

區(qū)域Ⅱ：在砂堤面上的顆粒滾流區(qū)；

區(qū)域Ⅲ：懸浮區(qū)，雖然顆粒都處于懸浮狀態(tài)，但不是均勻的，存在濃度梯度；

區(qū)域Ⅳ：無砂區(qū)

在平衡狀態(tài)下增加地面排量，則Ⅰ、Ⅱ與Ⅳ區(qū)均將變薄，Ⅲ區(qū)則變厚；如果流速足夠大，Ⅰ區(qū)可能完全消失。進(jìn)一步增加排量，縫內(nèi)的濃度梯度剖面消失，成為均質(zhì)懸浮流。

用低粘壓裂液攜帶支撐劑時(shí)，平衡流速和砂堤的堆起速度是很重要的。

整理課件2)平衡流速平衡流速定義式為：砂堤的平衡高度：湯姆斯解法：利用顆粒自由沉降速度與阻力速度的比值，先得到阻力速度，再利用此阻力速度求出平衡流速。定義式：牛頓液體：整理課件非牛頓液體：阻力速度與平衡流速的關(guān)系可用下二式表示：(層流)(紊流)整理課件我國礦場上常以砂比(小數(shù)或百分?jǐn)?shù))表示加砂濃度，砂比是砂堆體積與壓裂液體積之比，此時(shí)砂液混合物的密度將是：垂直縫是以井軸為對稱的兩條相等的縫，則進(jìn)入單翼縫中的流量，應(yīng)為地面總排量的一半。整理課件3)砂堤的堆起速度砂堤的堆起速度與縫中的實(shí)際流速和平衡流速的速度差有關(guān)。當(dāng)縫中流速達(dá)到平衡流速時(shí)，砂堤停止增高，處于平衡狀態(tài)，因此：

C值為砂子與壓裂液的體積比，即砂比S。整理課件4)平衡時(shí)間假設(shè)砂堤達(dá)到平衡高度的95％，就認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到平衡高度，此時(shí)函數(shù):

所以：整理課件3.4支撐劑的選擇

支撐劑的選擇主要是指選擇其類型和粒徑，選擇的目的是為了達(dá)到一定的裂縫導(dǎo)流能力。

研究表明：對低滲地層，水力壓裂應(yīng)以增加裂縫長度為主，但為了有效利用裂縫也需要有足夠的導(dǎo)流能力；對中高滲地層，水力壓裂應(yīng)以增加裂縫導(dǎo)流能力為主。整理課件圖11石英砂與陶粒的導(dǎo)流能力對比圖整理課件影響支撐劑選擇的因素有：①支撐劑的強(qiáng)度一般地，對淺地層且閉合壓力不大時(shí)使用石英砂；對于深層且閉合壓力較大時(shí)多使用陶粒；對中等深度的地層一般用石英砂，尾隨部分陶粒。②粒徑及其分布大粒徑支撐劑在低閉合壓力下可得到高滲透的填砂裂縫，對疏松或可能出砂的地層，要根據(jù)地層出砂的粒徑分布中值確定支撐劑粒徑，以防止地層砂進(jìn)入裂縫堵塞孔道。整理課件③支撐劑類型從圖中可以看到：在低閉合壓力下，陶粒和石英砂支撐裂縫的導(dǎo)流能力相近，在高閉合壓力下，陶粒要比石英砂所支撐裂縫的導(dǎo)流能力大一個(gè)數(shù)量級；同時(shí)也可以看到鋪砂濃度愈大，導(dǎo)流能力也愈大。④其它因素支撐劑的嵌入：顆粒在高閉合壓力下嵌入到巖石中，由于增加了抗壓面積，有可能提高它的抵抗閉合壓力的能力，但由于嵌入而使裂縫變窄，從而降低了導(dǎo)流能力。支撐劑的質(zhì)量、密度以及顆粒園球度等也都會影響裂縫的導(dǎo)流能力。整理課件4.壓裂設(shè)計(jì)壓裂設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)地層條件和設(shè)備能力優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)可行的增產(chǎn)方案。壓裂設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)：包括油藏壓力、滲透性、水敏性、油藏流體物性以及巖石抗張強(qiáng)度等。壓裂設(shè)計(jì)的方法：根據(jù)油層特性和設(shè)備能力，以獲取最大產(chǎn)量或經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，在優(yōu)選裂縫幾何參數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合適的加砂方案。壓裂設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容包括：裂縫幾何參數(shù)優(yōu)選及設(shè)計(jì)；壓裂液類型和配方的選擇；支撐劑選擇及加砂方案設(shè)計(jì)；壓裂效果預(yù)測和經(jīng)濟(jì)分析等。對區(qū)塊整體壓裂設(shè)計(jì)還應(yīng)包括采收率和開采動態(tài)分析等內(nèi)容。整理課件4.1影響壓裂井增產(chǎn)幅度的因素①油層特性：壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等；②裂縫參數(shù)：填砂裂縫的長、寬、高和導(dǎo)流能力。

麥克奎爾與西克拉用電模型作出了垂直裂縫條件下增產(chǎn)倍數(shù)與裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力的關(guān)系曲線。該曲線的假設(shè)條件：①擬穩(wěn)定流動；②定產(chǎn)或定壓生產(chǎn)；③正方形泄油面積；④外邊界封閉；⑤可壓縮流體；⑥裂縫穿過整個(gè)產(chǎn)層。整理課件圖12麥克奎－西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線無因次導(dǎo)流能力增產(chǎn)倍數(shù)縫長與油井半徑之比整理課件從圖中可以看出：裂縫導(dǎo)流能力愈高，則增產(chǎn)倍數(shù)也愈高，造縫愈長，倍數(shù)也愈高。從增長倍數(shù)曲線可以得到如下結(jié)論：①在低滲油藏中，增加裂縫長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利。而對高滲地層正好相反，應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主。②對一定的裂縫長度，存在一個(gè)最佳的裂縫導(dǎo)流能力。整理課件4.2裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型

目前礦場上使用的設(shè)計(jì)模型有二維(PKN、KGD)，擬三維(P3D)和真三維模型。二維模型假設(shè)裂縫高度是常數(shù)，即流體僅沿縫長方向流動；擬三維模型和真三維模型縫高沿縫長方向是變化的，不同的是前者裂縫內(nèi)仍是一維流動(縫長)，后者在縫長、縫高方向均有流動(即存在壓力降)。整理課件(1)卡特模型（裂縫面積公式）1957年，卡特在考慮了液體滲濾條件下，導(dǎo)出了裂縫面積公式，基本假設(shè)為：①裂縫是等寬的；②壓裂液從縫壁面垂直而又線性地滲入地層；③縫壁上某點(diǎn)的濾失速度取決于此點(diǎn)暴露于液體中的時(shí)間；④縫壁上各點(diǎn)的速度函數(shù)是相同的；⑤裂縫內(nèi)各點(diǎn)壓力相等，等于井底延伸壓力。整理課件Geertsma和de-klerk裂縫線性擴(kuò)展示意圖整理課件

水力壓裂過程中，注入裂縫中的壓裂液，一部分濾失于地層，一部分使裂縫的體積增加，即：1)濾失量：面積是時(shí)間函數(shù)：所以：整理課件2)裂縫體積變化：3)裂縫面積用拉氏變換得到裂縫面積公式：對于垂直裂縫，已知縫高H，假設(shè)裂縫是對稱于井軸為的兩條，則縫長為：對于水平裂縫，裂縫半徑R(m)為：整理課件(2)PKN模型（泊金-克恩裂縫縫寬公式）PKN模型是Perkins，Kern和Nordgren三人提出的，它是目前應(yīng)用較多的二維設(shè)計(jì)模型，其基本假設(shè)如下：①巖石是彈性、脆性材料，當(dāng)作用于巖石上的張應(yīng)力大于某個(gè)極限值后，巖石張開破裂；②縫高在整個(gè)縫長方向上不變，即在上、下層受阻；造縫段全部射孔，一開始就壓開整個(gè)地層；③裂縫斷面為橢園形，最大縫寬在裂縫中部；④縫內(nèi)流體流動為層流；⑤縫端部壓力等于垂直于裂縫壁面的總應(yīng)力；⑥不考慮壓裂液濾失于地層。整理課件圖13PKN，KGD模型裂縫示意圖整理課件對于偏心度為零的橢園管、牛頓液體條件下：裂縫內(nèi)的壓力分布和縫寬公式為：對非牛頓液液體，裂縫最大縫寬為：裂縫的平均寬度：整理課件用解析方法求解裂縫幾何參數(shù)時(shí)，常把PKN縫寬公式與卡特面積公式聯(lián)立，給定一個(gè)縫寬，通過迭代求解和。Nordgren提出用體積平衡法進(jìn)行修正，只能用數(shù)值方法求解，表達(dá)式為：

邊界條件：初始條件：巖石剪切模量：x=0，W=Wmaxx=L，W=0t=0，x=0整理課件3)KGD模型假設(shè)條件為：①地層均質(zhì)，各向同性；②線彈性應(yīng)力一應(yīng)變；③裂縫內(nèi)為層流，考慮濾失；④縫寬截面為矩形，側(cè)向?yàn)闄E園形。基本方程：井底最大縫寬：單翼縫長：整理課件

(4)吉爾茲瑪模型吉爾茲瑪?shù)热嘶谂ｎD液體推導(dǎo)了縫長和縫寬的計(jì)算式，流動方程采用了泊稷葉理論，巖石破裂方程是英格蘭與格林提出的。吉爾茲瑪采用了合理的邊界條件，縫端部的閉合圓滑，并考慮了液體濾失。對于垂直裂縫，當(dāng)巖石泊松比v時(shí)，吉爾茲瑪方程為：縫長：縫口寬度：巖石的剪模量：整理課件4.3壓裂效果預(yù)測

壓裂效果預(yù)測有增產(chǎn)倍數(shù)和產(chǎn)量預(yù)測兩種。垂直縫的增產(chǎn)倍數(shù)一般可用麥克奎爾—西克拉增產(chǎn)倍數(shù)曲線確定；水平縫可用解析公式計(jì)算，產(chǎn)量、壓裂的有效期和累積增產(chǎn)量等的預(yù)測可用典型曲線擬合和數(shù)值模擬方法。(1)增產(chǎn)倍數(shù)計(jì)算增產(chǎn)倍數(shù)是壓裂前后油氣井采油指數(shù)的比值，它與油層和裂縫參數(shù)有關(guān)。整理課件①對垂直縫壓裂井壓裂后的增產(chǎn)倍數(shù)可用麥克奎爾－西克拉增產(chǎn)倍數(shù)曲線確定。②對水平縫壓裂井增產(chǎn)倍數(shù)：整理課件圖14水平縫壓裂前后油層中壓力分布整理課件(2)Agarwal典型曲線預(yù)測壓裂井產(chǎn)量1979年Agarwal用數(shù)值模擬方法預(yù)測了壓裂井壓后產(chǎn)量隨時(shí)間變化，并繪制了計(jì)算圖版，可以預(yù)測壓裂井的產(chǎn)量。基本假設(shè)：①油層流體微可壓縮，且粘度為常數(shù)；②導(dǎo)流能力為常數(shù)；③不存在井筒存儲和井筒附近的油層損害；④邊界影響可忽略；⑤忽略氣體紊流影響。整理課件圖15Agarwal曲線整理課件無因次時(shí)間：無因次產(chǎn)量倒數(shù)：(油)，

(氣)無因次導(dǎo)流能力：

預(yù)測產(chǎn)量方法：由地層參數(shù)和裂縫參數(shù)計(jì)算給定生產(chǎn)時(shí)間的無因次時(shí)間，由和查曲線確定，再由無因次產(chǎn)量倒數(shù)公式計(jì)算油或氣井產(chǎn)量。整理課件4.4裂縫參數(shù)設(shè)計(jì)方法①預(yù)測不同裂縫長度和導(dǎo)流能力下的產(chǎn)量②優(yōu)選裂縫參數(shù)③選擇支撐劑類型④尾隨東方陶粒體積和尾隨比的確定尾隨段長度為：其它設(shè)計(jì)參數(shù)：平均砂比、排量，最大砂比、生產(chǎn)壓差。⑤壓裂液選擇整理課件圖16產(chǎn)量與縫長和無因次導(dǎo)流能力關(guān)系整理課件4.5水力壓裂設(shè)計(jì)步驟(1)壓裂設(shè)計(jì)解決的兩大類問題：①在給定地層壓力，從增產(chǎn)倍數(shù)出發(fā)，在若干個(gè)壓裂液、啊及其不同組合的若干方案中選擇最優(yōu)方案；②從設(shè)備能力（包括配液能力）和現(xiàn)有條件出發(fā)，預(yù)測不同方案的增產(chǎn)能力，選擇最佳方案。(2)水力壓裂的一般步驟：①油層參數(shù)（Re、Hr、h、Pr、K、Tr、Dt、De等）②壓裂液參數(shù)（K、n、C等）③支撐劑參數(shù)④施工參數(shù)（破裂壓力梯度、泵排量等）整理課件(3)裂縫面積、縫長、縫寬設(shè)計(jì)①計(jì)算地面、地下破裂壓力、裂縫閉合壓力等；②確定不同裂縫單位面積上砂濃度在閉合壓力下的導(dǎo)流能力；③麥克奎爾-西克拉先對導(dǎo)流能力計(jì)算，并計(jì)算不同穿透比時(shí)的增產(chǎn)倍數(shù)；④確定填砂裂縫面積；⑤利用PKN模型計(jì)算鋪砂濃度；⑥根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)篩選最佳裂縫幾何參數(shù)。整理課件(4)液量和砂量的確定①綜合濾失系數(shù)的計(jì)算；②利用卡特模型已知縫面積計(jì)算施工時(shí)間和液量；③砂量：鋪砂濃度×裂縫面積④支撐劑分布狀況：縫中沉降速度、沉降時(shí)間等。(5)壓裂液注入及加砂程序前置液、攜砂液、頂替液的用量，多級注入程序等。(6)壓裂效果預(yù)測(7)壓裂工藝的確定：施工設(shè)備、施工管柱等設(shè)備：儲罐；泵車；混砂車；運(yùn)砂車；管匯車；儀表車（壓裂指揮車）；消防車.整理課件油井壓裂增產(chǎn)應(yīng)注意以下問題：（1）中低滲透層——壓裂，效果比較明顯。（2）當(dāng)裂縫滲透率高于地層滲透率10000倍以上時(shí)，地層阻力會大大降低，增產(chǎn)倍數(shù)高。（3）油井壓裂效果與地層壓力有近似直線關(guān)系。在相同條件下地層壓力越高，增產(chǎn)倍數(shù)越大，也就是說地層壓力高，壓裂效果好。——選井整理課件低滲透砂巖油藏改造技術(shù)一、概述二、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢及矛盾三、水力壓裂技術(shù)四、區(qū)塊整體壓裂開發(fā)技術(shù)五、壓裂配套工藝技術(shù)整理課件1、低滲透油藏砂巖基質(zhì)滲透率小于５０×10-3μm2的油藏2、分類標(biāo)準(zhǔn)不同國家分類不同，主要有以下幾種分類標(biāo)準(zhǔn)：前蘇聯(lián)≤50～100×10-3μm2低滲透美國>10×10-3μm2好≤10×10-3μm2低滲透中國10～50×10-3μm2低滲透1～10×10-3μm2特低滲0.1～1×10-3μm2超低滲

（一）低滲透油藏及分類一、概述整理課件3、孔隙度\滲透率統(tǒng)計(jì)（國內(nèi)）孔隙度一般8-18％，滲透率低于10×10-3μm2的占20%（一）低滲透油藏及分類整理課件1、油層內(nèi)部滲流困難，供油能力差；2、彈性能量開采時(shí)間短，油層壓力遞減快；3、由于巖石的孔喉半徑小，油層容易受到傷害4、斷層和天然裂縫比較發(fā)育；5、整體開發(fā)效益通常低于中高滲透常規(guī)油田。（二）低滲透油藏特征整理課件（三）儲量分布低滲透砂巖油田在世界范圍內(nèi)分布廣泛，對世界能源貢獻(xiàn)具有重要作用。隨著全世界對能源需求的不斷增加，越來越多的難動用儲量近年來相繼投入開發(fā)，這其中有很大一部分就是低滲透油田。國外：美國、加拿大、澳大利亞、俄羅斯等國內(nèi)：分布與國內(nèi)的各大油田整理課件到2004年，我國陸上探明低滲透油田的儲量為52.1×108t，動用地質(zhì)儲量近27×108t，動用程度52%。低滲透油田廣泛地分布在我國21個(gè)油氣區(qū)內(nèi)，長慶、四川幾乎全部為低滲透油氣田，吐哈、吉林、二連等油田低滲透儲量也占50%以上，在陸上低滲透探明儲量中勝利、新疆等油田分別約占15%。2、國內(nèi)低滲透砂巖油田儲量分布及動用概況整理課件這些油區(qū)共動用低滲透地質(zhì)儲量22億噸，占全國的80％以上。整理課件1、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢二、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢及矛盾

含水上升快，采液指數(shù)下降，單井產(chǎn)量低，穩(wěn)產(chǎn)和提液難度較大。

油層改造措施增油效果逐年下降，壓裂后含水上升快，有效期短。

注入水的水質(zhì)不合格，造成已開發(fā)區(qū)欠注較為嚴(yán)重、難以保持需要的地層壓力，單井產(chǎn)量下降快。整理課件(1)需要進(jìn)行大規(guī)模壓裂改造;(2)油藏埋藏深、溫度高、井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜給壓裂酸化所需材料、設(shè)備、施工工藝配套提出了更高要求，增加了施工難度.整理課件新投入開發(fā)的油田由于地層能量補(bǔ)充不及時(shí)造成有效期縮短老油田開發(fā)由于壓裂注水開發(fā)后對剩余油分布認(rèn)識不清，導(dǎo)致壓裂目的不明確，工藝措施針對性不強(qiáng)，效果不理想。統(tǒng)計(jì)近年來勝利油田重復(fù)壓裂改造井41井次，有效率不到50％，有效期短60-70d，單井增產(chǎn)幅度小。2）油井壓裂效果變差，特別是重復(fù)壓裂改造。2、低滲透油藏開發(fā)矛盾整理課件提高低滲透油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵是保持地層能量，通過各油田注水現(xiàn)狀分析證明，水質(zhì)仍難以達(dá)到注水要求。盡管目前污水處理設(shè)備有了長足的改善，但固相顆粒直徑與固體含量仍達(dá)不到注入要求，特別是小段塊油田。油田A1純化樁74樊29清水臨南史100渤南注顆粒直徑，μm≤1.02.022/懸浮固體mg/L≤1.02.2524.145-8.510.3含油量，mg/L≤5.00.19<202.334.53.0腐蝕率，mg/L≤0.076.00760.060.050.1418/３）注水仍舊是低滲透油田開發(fā)中最尖銳的矛盾（1）水質(zhì)不達(dá)標(biāo)2、低滲透油藏開發(fā)矛盾整理課件層間物性差異，造成縱向上吸水不均衡、以及注采對應(yīng)性差、井間連通性差等，造成注水效果變差。３）注水仍舊是低滲透油田開發(fā)中最尖銳的矛盾（3）層間影響整理課件4）未開發(fā)儲量儲層含油豐度降低，自然產(chǎn)能變差，新建產(chǎn)能對配套工藝技術(shù)的要求更高。整理課件

5）層多、層薄、小斷塊、構(gòu)造復(fù)雜

勝利油田全油區(qū)72個(gè)低滲透區(qū)塊2220個(gè)小層，平均單層厚度3.6m，最小的單層均厚度0.2m，最大單層平均厚度12.8m。如純41塊純化鎮(zhèn)組油層16層22.4m，平均單層1.4m，紅一組油層10層18.4m，平均單層1.84m，且一般產(chǎn)層巖石應(yīng)力高于隔層巖石應(yīng)力，易造成裂縫向夾層延伸。整理課件膨脹性粘土礦物含量高易造成水敏；伊利石和高嶺石易造成速敏；儲層微裂縫發(fā)育，應(yīng)力敏感性強(qiáng)；綠泥石易造成酸敏。6）儲層敏感性強(qiáng)整理課件低滲透砂巖油藏改造技術(shù)一、概述二、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢及矛盾三、水力壓裂技術(shù)四、區(qū)塊整體壓裂開發(fā)技術(shù)五、壓裂配套工藝技術(shù)整理課件

1947年，水力壓裂增產(chǎn)作業(yè)首次在美國進(jìn)行；六十年代后，成為單井主要增產(chǎn)增注措施。我國已探明的低滲透地質(zhì)儲量約40億噸，占全部探明儲量的24.5%，這部分儲量只有通過壓裂改造才能具備工業(yè)開采價(jià)值。近30年來，壓裂技術(shù)得到很大發(fā)展，形成適應(yīng)于不同溫度條件的壓裂液體系、適合不同閉合壓力條件的支撐劑體系，研制出性能更佳的新設(shè)備，創(chuàng)建了新的設(shè)計(jì)模型和分析、診斷方法，壓裂工藝技術(shù)日趨完善。

三、水力壓裂技術(shù)整理課件

水力壓裂技術(shù)系統(tǒng)可分為設(shè)計(jì)、實(shí)施、評估三個(gè)基本環(huán)節(jié)，主要包括:壓前地層評估、壓裂材料優(yōu)化選擇、壓裂工藝技術(shù)、壓裂實(shí)施及水力裂縫診斷與壓后評估。整理課件1.壓前地層評估技術(shù)壓前地層評估技術(shù)主要包括油藏特征分析、測井分析、巖石力學(xué)參數(shù)解釋、不穩(wěn)定試井分析、小型壓裂分析、試擠及油藏模擬等技術(shù)。（一）水力壓裂技術(shù)整理課件（1）小型壓裂及壓前試擠的必要性小型壓裂和大型壓裂的區(qū)別在于前者不加砂，而后者加砂。小型壓裂一般采用變排量施工，將施工排量由小到大逐漸提高，來計(jì)算地層的延伸壓力和最佳排量。通過小型壓裂，可以計(jì)算油層的有效滲透率、壓裂液的濾失系數(shù)、壓裂裂縫高度、地層的閉合應(yīng)力、孔眼摩阻等參數(shù)。利用這些參數(shù)進(jìn)行大型加砂壓裂方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定前置液的比例、加砂量的多少，從而保證壓裂施工順利進(jìn)行。整理課件小型壓裂分析主要包括：階梯排量測試，確定延伸壓力經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算濾失系數(shù)階段壓力降測試天然裂縫發(fā)育特征分析（G函數(shù)導(dǎo)數(shù)分析）壓力降落分析解釋技術(shù)由二維方法已經(jīng)發(fā)展到全三維解釋方法，即利用凈壓力模擬分析計(jì)算地層的濾失系數(shù)、裂縫幾何尺寸，提高了結(jié)果的精確程度。(2)小型壓裂分析整理課件由于小型壓裂的投入基本上與大型壓裂相同，因此在一口井上進(jìn)行小型壓裂和大型壓裂的費(fèi)用相當(dāng)于兩次壓裂，這樣投資是比較大的。為減少投入，可采用另外一種成本較低的測試方法，即試擠。試擠是簡化了的小型壓裂，它只可定性的描述地層特征。試擠就是用一輛或幾輛700型水泥車進(jìn)行擠注測試。(3)試擠整理課件2.壓裂工藝技術(shù)基本原理(如前所述)(1)常規(guī)壓裂工藝技術(shù)整理課件多裂縫投球壓裂工藝

適用于一個(gè)壓裂層段內(nèi)有兩個(gè)小層，而且夾層小的薄互層井。壓裂時(shí)先壓開一個(gè)小層，當(dāng)加砂結(jié)束后，利用已壓開層吸收液量大的特點(diǎn)，投可溶性高強(qiáng)度蠟球或橡膠炮眼球，暫時(shí)封堵已壓開層的炮眼，然后逐步提高施工排量，致使第二個(gè)小層壓開裂縫，從而達(dá)到一個(gè)壓裂井段內(nèi)壓開多層的目的。這項(xiàng)技術(shù)施工簡便，時(shí)間短，又因同一壓裂井段小層間壓差小，不易造成竄槽。多裂縫投球壓裂工藝壓裂施工工藝技術(shù)整理課件限流壓裂工藝適用條件：針對小夾層多個(gè)薄互層(小層數(shù)多于5層以上)的壓裂。其層間地應(yīng)力差異小，其它壓裂工藝（多裂縫投球壓裂、限流法壓裂）無法使用。使用較大壓裂施工排量壓開夾層，實(shí)現(xiàn)一次壓裂多個(gè)小層目的。限流壓裂工藝壓裂施工工藝技術(shù)整理課件5、壓后評估技術(shù)壓裂前后井溫測井壓后評估技術(shù)１、井溫測井２、同位素測井３、試井分析４、壓力降落診斷５、壓裂效果評價(jià)整理課件低滲透砂巖油藏改造技術(shù)一、概述二、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢及矛盾三、水力壓裂技術(shù)四、區(qū)塊整體壓裂開發(fā)技術(shù)五、壓裂配套工藝技術(shù)整理課件低滲透油田整體壓裂開發(fā)配套技術(shù)低滲透油田整體改造開發(fā)技術(shù)模式以油藏精細(xì)描述為基礎(chǔ)以壓裂工藝改造為主導(dǎo)重視儲層保護(hù)優(yōu)化開發(fā)井網(wǎng)保持地層能量實(shí)現(xiàn)供采平衡

設(shè)計(jì)思想:單井增產(chǎn)措施的優(yōu)化→區(qū)塊壓裂方案的優(yōu)化→整體改造開發(fā)方案的優(yōu)化總體目標(biāo)：采油速度和采收率、開發(fā)效益四、區(qū)塊整體壓裂開發(fā)技術(shù)整理課件低滲透砂巖油藏改造技術(shù)一、概述二、低滲透油藏開發(fā)面臨形勢及矛盾三、水力壓裂技術(shù)四、區(qū)塊整體壓裂開發(fā)技術(shù)五、壓裂配套工藝技術(shù)整理課件五、壓裂配套工藝技術(shù)1、射孔方案優(yōu)化技術(shù)射孔與壓裂起裂密切相關(guān)，對裂縫擴(kuò)展和幾何尺寸產(chǎn)生直接影響，應(yīng)針對不同的儲層條件選擇合適的射孔方式，并進(jìn)行優(yōu)化，特別對于多層薄層、致密地層選擇何種射孔方式對于壓裂改造至關(guān)重要。整理課件

一個(gè)復(fù)雜的、曲折的裂縫網(wǎng)絡(luò)連接著近井筒和水力裂縫主體。這個(gè)近井筒的裂縫曲折的存在是導(dǎo)致許多壓裂作業(yè)提前脫砂、砂堵的原因。解決“裂縫彎曲”摩阻的方法之一即利用射孔優(yōu)化技術(shù)。即利用射孔孔數(shù)、射孔相位來消除“裂縫曲折”摩阻。近井筒區(qū)域產(chǎn)生的多條裂縫“曲折”孔眼裂縫的多條裂縫整理課件

裂縫高度影響因素：分層應(yīng)力、楊氏模量、波松比、壓裂液利用率、產(chǎn)層厚度等

技術(shù)措施：優(yōu)化射孔方案、人工應(yīng)力遮擋、壓裂工作液選擇及施工參數(shù)優(yōu)化2、控制裂縫高度壓裂技術(shù)整理課件油溶性轉(zhuǎn)向劑轉(zhuǎn)向壓裂整理課件壓裂——廣泛應(yīng)用于低滲油藏中、高滲的問題——壓裂最早在委內(nèi)瑞拉將壓裂和防砂兩種工藝結(jié)合應(yīng)用于中高滲油藏，但未得到廣泛應(yīng)用。到1984年，Smith等人首次發(fā)表了以充填寬裂縫為主要目的的“端部脫砂壓裂”技術(shù)，將中高滲的壓裂推向工業(yè)應(yīng)用的新階段。2-1前言二、高滲透油層壓裂整理課件問題：

①常規(guī)防砂方法雖然能在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到防砂目的，但通常是以較大程度地犧牲油井的部分產(chǎn)能為代價(jià)。②中高滲油層不僅在井底地帶普遍存在污染，而且地層深部的滲透率因生產(chǎn)過程中的微粒運(yùn)移也會不斷下降，有的相當(dāng)嚴(yán)重。常規(guī)解堵方法不僅有效期短，且不能解決地層深部的傷害解除和防范問題。（1）中高滲油藏開發(fā)的問題及壓裂的原因整理課件壓裂原因：近井地帶解堵及穿過地層傷害帶防砂（形成有效防砂帶）：通過優(yōu)選填砂粒徑及其匹配減少顆粒運(yùn)移和瀝青質(zhì)產(chǎn)生; 提高油藏與井筒間的連通性.油井增產(chǎn)：降低生產(chǎn)壓差整理課件（2）高滲層壓裂的關(guān)鍵：端部脫砂(TSO)技術(shù)在水力壓裂過程中，抑制裂縫的進(jìn)一步延伸并允許成縫以后擴(kuò)張和充填，造出短而寬的裂縫的技術(shù)（3）高滲層壓裂的結(jié)果：能超越近井傷害地帶，產(chǎn)生負(fù)表皮效應(yīng)。整理課件（4）高滲層壓裂的應(yīng)用——防砂常規(guī)防砂方法（化學(xué)和機(jī)械）缺點(diǎn)：不能克服井底固有的污染帶；使油井產(chǎn)能進(jìn)一步損失；提高產(chǎn)量必須放大壓差，但導(dǎo)致地層砂不斷向井底地帶運(yùn)移，產(chǎn)能下降。

地層出砂的巖石破壞機(jī)理：拉伸破壞、剪切破壞、粘結(jié)破壞和孔隙坍塌。整理課件（5）高滲層壓裂裂縫的作用——緩解或避免巖石的破壞（相同產(chǎn)量可保持低壓差）高滲裂縫的解堵作用及雙線性流動作用，使油井產(chǎn)能提高2-3倍。在相同產(chǎn)量下，壓后壓差可降低2倍以上，流體壓力梯度會有大幅度降低。整理課件裂縫支撐帶對地層微粒的橋堵（類似井底礫石充填）根據(jù)地層微粒的粒徑分布規(guī)律和礫石充填中選擇礫石大小的準(zhǔn)則，可以選擇壓裂砂粒徑規(guī)格。必要時(shí)可以選擇充填涂料砂或在近井的縫口段充填涂料砂，以提高裂縫對地層砂的橋堵作用。整理課件2-2高滲層壓裂的發(fā)展（1）礫石充填

礫石充填指將精選的一定尺寸的礫石充填在地層和井間，以便阻止經(jīng)過孔隙介質(zhì)運(yùn)移的油藏巖石顆粒進(jìn)入井內(nèi)的方法。濾砂管是用來保持礫石充填位置的裝置。這種阻止油藏巖石顆粒進(jìn)入油井中的方法會引起顆粒在近井區(qū)域沉積和礫石充填后滲透率的降低(即傷害)。（2）水平井開發(fā)整理課件

（3）壓裂充填壓裂和礫石充填的結(jié)合。既要在地層壓開并充填支撐裂縫，又要在井底進(jìn)行繞絲篩管礫石充填。作業(yè)可分一次或兩次完成。主要用于井底污染較嚴(yán)重、目的層松軟、出砂嚴(yán)重的情況。優(yōu)點(diǎn)：利用了裂縫的防砂作用、解堵導(dǎo)流增產(chǎn)作用；繞絲篩管礫石充填防砂作用，比單純的礫石充填防砂效果好，且解堵增產(chǎn)。缺點(diǎn)：作業(yè)較復(fù)雜整理課件

（4）壓裂防砂不進(jìn)行井內(nèi)礫石充填，單純依靠壓裂作業(yè)達(dá)到防砂和解堵增產(chǎn)作用。適用的地層應(yīng)有一定的硬度以保證裂縫閉合后能擠住填砂裂縫使壓裂砂不返進(jìn)井內(nèi)。對軟地層裂縫用固結(jié)劑固結(jié)，稍硬地層則不用。整理課件2-3端部脫砂技術(shù)端部脫砂壓裂技術(shù)是一種非常規(guī)的壓裂技術(shù)，當(dāng)裂縫達(dá)到預(yù)定的縫長時(shí)，前置液全部濾失完，這時(shí)在裂縫端部將發(fā)生脫砂(即砂堵)，裂縫凈壓力急劇升高，迫使裂縫在寬度方向上發(fā)展，以獲得比常規(guī)壓裂寬幾倍至幾十倍的支撐裂縫。施工：端部脫砂壓裂是在水力壓裂過程中有控制的使支撐劑在裂縫的端部脫出，形成砂堵，阻止裂縫繼續(xù)向前延伸，同時(shí)以一定排量繼續(xù)泵注高砂比壓裂液，迫使裂縫膨脹變寬，從而造出一條較高導(dǎo)流能力的裂縫。整理課件中高滲油層壓裂實(shí)現(xiàn)短寬裂縫的原因無因次裂縫導(dǎo)流能力的大小，代表了裂縫實(shí)際導(dǎo)流能力和自然滲透能力的差異大小，當(dāng)該值較大時(shí)，才能形成明顯的雙線性流動形式。當(dāng)壓裂層K值較大時(shí)，限制縫長（分母）并盡可能產(chǎn)生較高縫導(dǎo)流能力（分子）才能獲得較高的無因次裂縫導(dǎo)流能力。整理課件脫砂帶的形成過程：砂漿進(jìn)入裂縫之后，前置液繼續(xù)快速濾失，砂漿前緣逐漸向裂縫周邊運(yùn)移，然后開始在周邊地帶的某一局部區(qū)域形成砂橋。隨著液體的繼續(xù)濾失，砂漿前緣進(jìn)一步外移，已形成的砂橋會沿著周邊方向逐漸接續(xù)，最終形成封閉性周邊脫砂帶。脫砂帶封閉以后，在后續(xù)流體的推動下，砂漿仍試圖向裂縫周邊靠近，部分液體會滲濾到脫砂帶的外側(cè)，砂粒被擋在脫砂帶內(nèi)側(cè)，脫砂帶厚度逐漸積聚增大。（1）端部脫砂技術(shù)整理課件脫砂之后縫內(nèi)狀態(tài)示意圖整理課件?裂縫擴(kuò)展的力學(xué)條件：?裂縫擴(kuò)展的物質(zhì)條件：

供液速度>濾失速度脫砂帶對裂縫擴(kuò)展的控制作用原理整理課件造縫(與傳統(tǒng)壓裂相同)和縫拓寬、充填(端部脫砂)端部脫砂技術(shù)中的縫寬擴(kuò)張整理課件（2）難點(diǎn)控制、檢測（3）與常規(guī)壓裂不同點(diǎn)濾失——其一是因?yàn)楦邼B層是典型軟地層并且彈性模數(shù)值低；其二是因?yàn)榱黧w體積相對較小而濾失量很高(高滲透性可壓縮油藏流體和非造壁性壓裂液)。充填——縫內(nèi)砂漿前緣提前到達(dá)裂縫邊緣，從而限制縫長和縫高的進(jìn)一步增長，促使縫寬增大。整理課件2-4處理方法設(shè)計(jì)和實(shí)施（1）作業(yè)程序

）射開產(chǎn)層；2）下入礫石充填篩管防砂裝置；3）用酸浸泡清洗孔眼；4）測試并解釋處理前診斷數(shù)據(jù)；5）在診斷、檢查設(shè)計(jì)變量基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)端部脫砂泵送方案；6）充填結(jié)束或作業(yè)管中留下足以形成環(huán)空充填體積后，進(jìn)行端部脫砂處理；7）降低泵速到1～2桶/分，打開環(huán)空閥循環(huán)并充填、候凝；8）當(dāng)油壓達(dá)到安全上限后停泵；9）準(zhǔn)備投產(chǎn)。整理課件（2）注意問題射孔：孔數(shù)測試：基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)備：高支撐劑濃度——大功率設(shè)備（3）理論（4）壓裂工藝及設(shè)計(jì)造縫到出現(xiàn)頂端脫砂階段（低砂比攜砂液）；裂縫膨脹變寬及支撐劑大量充填階段（高砂比攜砂液）整理課件端部脫砂壓裂過程可分為兩個(gè)階段：造縫到出現(xiàn)端部脫砂的常規(guī)壓裂；裂縫膨脹變寬及支撐劑大量充填階段。對第一階段采用常規(guī)壓裂的擬三維或全三維壓裂模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，對第二階段則以第一階段結(jié)束時(shí)的參數(shù)為為初始參數(shù)，通過物質(zhì)平衡或其它方法進(jìn)行壓裂設(shè)計(jì)。端部脫砂壓裂施工的成功率取決于壓裂設(shè)計(jì)的合理性。其中壓裂液的濾失系數(shù)最為關(guān)鍵，因此應(yīng)準(zhǔn)確的取值，一般可通過小型壓裂來確定。整理課件（5）端部脫砂壓裂適用范圍端部脫砂壓裂技術(shù)主要適用于中、高滲油氣藏和不穩(wěn)定松軟地層的油井解堵、防砂。可形成高導(dǎo)流能力的裂縫。該技術(shù)已作為一種新的完井方法，與其它方法配合成功地進(jìn)行各類油氣藏的完井。在一些膠結(jié)較差的油氣層，應(yīng)用端部脫砂壓裂與礫石充填、篩管等方法配合完井，可以有效地防砂。整理課件三、酸化前言（1）增產(chǎn)增注原理：解堵；提高油層滲透率（2）優(yōu)點(diǎn)：規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)投入小（3）缺點(diǎn)：與壓裂比提高產(chǎn)能的潛力有限； 易造成新的傷害整理課件酸化原理:通過酸液對巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物的溶蝕作用，提高地層孔隙和裂縫的滲透性。酸化分類：按照工藝可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化。①酸洗：將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼；②基質(zhì)酸化：在低于破裂壓力下將酸注入地層，靠酸液溶蝕作用提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性；③酸壓：在高于破裂壓力下將酸注入地層，在地層形成裂縫，通過酸對裂縫壁面不均勻溶蝕形成高導(dǎo)流能力的裂縫。整理課件1.酸液及添加劑

1.1常用酸液種類及性能碳酸鹽巖油氣層的酸化主要用鹽酸，有時(shí)也用甲酸、醋酸、多組分酸和氨基磺酸等酸液。為了延緩酸的反應(yīng)速度，也采用油酸乳化液、稠化鹽酸液、泡沫鹽酸液等。砂巖油氣層的酸化主要用土酸。整理課件(1)鹽酸鹽酸處理的主要優(yōu)點(diǎn)：①屬于強(qiáng)酸，與許多金屬、金屬氧化物、鹽類和堿類都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②由于鹽酸對碳酸鹽巖的溶蝕力強(qiáng)，反應(yīng)生成的氯化鈣、氯化鎂鹽類能全部溶解于殘酸水，不會產(chǎn)生化學(xué)沉淀；③反應(yīng)生成的CO2部分溶于殘酸，部分呈小氣泡狀態(tài)分布于殘酸中，對酸化效果影響較小；④酸壓時(shí)對裂縫壁面的不均勻溶蝕程度高；⑤成本較低。整理課件高濃度鹽酸處理的優(yōu)點(diǎn)：①酸巖反應(yīng)速度相對變慢，有效作用范圍增大；②單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的，利于廢酸的排出；③單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多氯化鈣、氯化鎂，提高了廢酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速度，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從地層中排出；④受到地層水稀釋的影響較小。整理課件鹽酸處理的主要缺點(diǎn)：①與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，由于地層溫度高，鹽酸與地層作用太快，因而處理不到地層深部；②鹽酸會使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)斑痕，腐蝕嚴(yán)重。③對H2S含量較高的井，鹽酸處理易引起鋼材的氫脆斷裂。整理課件2)甲酸和乙酸甲酸和乙酸都是有機(jī)弱酸，反應(yīng)速度比同濃度的鹽酸要慢幾倍到十幾倍。甲酸或乙酸與碳酸鹽作用生成的鹽類，在水中的溶解度較小。一般甲酸液的濃度不超過10％；乙酸液的濃度不超過15％。甲酸比乙酸的溶蝕能力強(qiáng)，售價(jià)便宜。適用于鹽酸液的緩速和緩蝕問題無法解決的高溫深井碳酸鹽巖層。整理課件(3)多組分酸多組分酸是一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物。多組分酸有緩速作用。

酸巖反應(yīng)速度依據(jù)氫離子濃度而定。多組分酸中的氫離子數(shù)主要由鹽酸的氫離子數(shù)決定。根據(jù)同離子效應(yīng)，極大地降低了有機(jī)酸的電離程度，當(dāng)鹽酸活性耗完后，有機(jī)酸才離解起溶蝕作用。所以，鹽酸在井壁附近起溶蝕作用，有機(jī)酸在地層較遠(yuǎn)處起溶蝕作用，混合酸液的反應(yīng)時(shí)間近似等于鹽酸和有機(jī)酸反應(yīng)時(shí)間之和，因此可以得到較大的有效酸化處理范圍。整理課件(4)乳化酸乳化酸即為油包酸型乳狀液，其外相為原油，或在原油中混合柴油、煤油、汽油等石油餾分，或?yàn)椴裼汀⒚河偷容p餾分。其內(nèi)相一般為15～31％濃度的鹽酸，或有機(jī)酸、土酸等。油酸乳化液的粘度較高，用油酸乳化液壓裂時(shí)，能形成較寬的裂縫，減少了裂縫的面容比，有利于延緩酸巖的反應(yīng)速度。油酸乳化液存在的主要問題是摩阻較大，使施工注入排量受到限制。整理課件(5)稠化酸稠化酸是指在鹽酸中加入增稠劑，使酸液粘度增加。特點(diǎn)：①降低了氫離子向巖石壁面的傳遞速度，起到了緩速的作用。②高粘度的稠化酸與低粘度的鹽酸溶液相比，酸壓時(shí)還具有能壓成寬裂縫、濾失量小、摩阻低、懸浮固體微粒的性能好等特性。③稠化酸在地層溫度條件下，經(jīng)過一定時(shí)間，即自動破膠，便于返排。④目前使用的增稠劑在地層溫度較高時(shí)，會很快在酸液中降解，從而使稠化酸變稀。整理課件(6)泡沫酸泡沫酸是用少量泡沫劑將氣體(一般用氮?dú)?分散于酸液中所制成。特點(diǎn)：①在酸壓中濾失量低，相對增加了酸液的溶蝕能力；②排液能力大，減了對油氣層的損害；③粘度高，在排液中可攜帶出對導(dǎo)流能力有害的微粒；④有降低粘土不利影響方面的作用。整理課件(7)土酸土酸：10％～15％濃度鹽酸和3％～8％濃度的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液。土酸中的氫氟酸是一種強(qiáng)酸，對砂巖中的一切成分(石英、粘土、碳酸鹽等)都有溶蝕能力，但不能單獨(dú)用氫氟酸，由于氫氟酸與碳酸鈣和鈣長石(硅酸鈣鋁)等反應(yīng)生成氟化鈣沉淀，與地層水接觸生成氟硅酸鈉和氟硅酸鉀堵塞地層。因此要與鹽酸混合配制成土酸使用。整理課件1.2酸液添加劑添加劑：酸化時(shí)要在酸液中加入某些物質(zhì)，以改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產(chǎn)生有害影響。常用的添加劑種類有：緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、緩速劑，有時(shí)還加入增粘劑、減阻劑、暫時(shí)堵塞劑及破乳劑等。整理課件(1)緩蝕劑緩蝕劑的主要作用在于減緩局部的電池的腐蝕作用。其機(jī)理有三方面：①抑制陰極腐蝕；②抑制陽極腐蝕；③于金屬表面形成一層保護(hù)膜。國內(nèi)外使用的鹽酸緩蝕劑分為兩大類：無機(jī)緩蝕劑，如含砷化合物(亞砷酸鈉、三氯化砷等)；有機(jī)緩蝕劑，如胺類(苯胺、松香胺)，醛類(甲醛)、喹啉衍生物、烷基吡啶、炔醇類化合物等。整理課件(2)表面活性劑酸液中加入表面活性劑，可以降低酸液的表面張力，減少注酸和排出殘酸時(shí)的毛細(xì)管阻力，防止在地層中形成油水乳狀物，便于殘酸的排出。一般較多地采用陰離子型和非離子型表面活性劑。油層酸化時(shí)油層內(nèi)有乳化物生成時(shí)，可在酸中加入破乳劑，如有機(jī)胺鹽類，或季銨鹽類和聚氧乙烯烷基酚類活性劑。整理課件(3)穩(wěn)定劑酸液與金屬設(shè)備及井下管柱接觸，溶解鐵垢和腐蝕鐵金屬，使酸液含鐵量增多。油層本身含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的氧化物，酸液進(jìn)入地層以后，也會生成鐵離子。為防止氫氧化鐵沉淀，避免發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象，而加入的某些化學(xué)物質(zhì)，稱為穩(wěn)定劑。常用的穩(wěn)定劑有醋酸、檸檬酸，有時(shí)用乙二胺四醋酸(EDTA)及氮川三乙酸鈉鹽(NTA)等。整理課件(4)增粘劑和減阻劑增粘劑：酸液中加入高粘度的增粘劑能延緩酸巖反應(yīng)速度，增大活性酸的有效作用范圍。常用的增粘劑:HPAM、羥乙基纖維素和胍膠等。增粘劑也是很有效的減阻劑，可使稠化酸的摩阻損失低于水。(5)暫時(shí)堵塞劑將一定數(shù)量的暫時(shí)堵塞劑加入酸液中，隨液流進(jìn)入高滲透層段，可將高滲透層段的孔道暫時(shí)堵塞起來，使以后泵注的酸液進(jìn)入低滲透層段起溶蝕作用。常用的有膨脹性聚合物如聚乙烯、聚甲醛、PAM等。整理課件2.碳酸鹽巖地層的鹽酸處理碳酸鹽巖地層的主要礦物成分是方解石和白云石。碳酸鹽巖的儲集空間分為孔隙和裂縫兩種類型。根據(jù)孔隙和裂縫在地層中的主次關(guān)系又可把碳酸鹽巖油氣層分為三類：孔隙性碳酸鹽巖油氣層、孔隙—裂縫性碳酸鹽巖油氣層(孔隙是主要儲集空間，裂縫是滲流通道)、裂縫性碳酸鹽巖油氣層。碳酸鹽巖油氣層酸處理：就是要解除孔隙、裂縫中的堵塞物質(zhì)，或擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高油氣層的滲流性。整理課件2.1鹽酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)(1)化學(xué)反應(yīng)及生成物狀態(tài)碳酸鹽巖油氣層的酸化常用鹽酸，其化學(xué)反應(yīng)如下：2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑生成物狀態(tài)：氯化鈣、氯化鎂全部溶于殘酸中。二氧化碳?xì)怏w在油藏壓力和溫度下，小部分溶解到液體中，大部分呈游離狀態(tài)的微小氣泡，分散在殘酸溶液中，有助于殘酸溶液從油氣層中排出。整理課件(2)反應(yīng)過程分析酸巖反應(yīng)速度：指單位時(shí)間內(nèi)酸濃度降低值或指單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量。酸巖反應(yīng)過程可看成由以下三個(gè)步驟組成。①酸液中的H傳遞到碳酸鹽巖表面；②在巖面與碳酸鹽進(jìn)行反應(yīng)；③反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開巖面。整理課件表面反應(yīng)：酸液中的H+在巖面上與碳酸鹽巖反應(yīng)。擴(kuò)散邊界層：H+在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積起生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡，巖面附近這一堆積生成物的微薄液層，稱為擴(kuò)散邊界層。擴(kuò)散邊界層與溶液內(nèi)部的性質(zhì)不同。溶液內(nèi)部，在垂直于巖面的方向上，沒有離子濃度差，而邊界內(nèi)部，在垂直于巖面的方向上，則存在離子濃度差整理課件圖3酸—巖反應(yīng)系統(tǒng)示意圖整理課件圖4擴(kuò)散邊界層的濃度分布整理課件擴(kuò)散作用：由于在邊界層內(nèi)存在著上述的離子濃度差，反應(yīng)物和生成物就會在各自的離子濃度梯度作用下，向相反的方向傳遞。這種由于離子濃度差而產(chǎn)生的離子移動稱為擴(kuò)散作用。酸液中的H+是通過對流和擴(kuò)散兩種方式，透過邊界層傳遞到巖面的。H+的傳質(zhì)速度：H+透過邊界層達(dá)到巖面的速度。H+的傳質(zhì)速度比H+在巖面上的表面反應(yīng)速度慢得多。鹽酸與碳酸鹽巖反應(yīng)時(shí)，H+的傳質(zhì)速度、H+在巖面上的反應(yīng)速度和生成物離開巖面的速度，均對整個(gè)過程的反應(yīng)速度有影響，但是起決定作用的是其中較慢的H+的傳質(zhì)速度。整理課件2.2影響酸巖反應(yīng)速度的因素(1)酸巖復(fù)相反應(yīng)速度表達(dá)式酸巖復(fù)相反應(yīng)速度主要取決于H+的傳質(zhì)速度。

酸巖反應(yīng)速度與擴(kuò)散邊界層內(nèi)離子濃度梯度的關(guān)系：

面容比：巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比，。酸巖反應(yīng)速度與酸巖系統(tǒng)的面容比、H+的傳質(zhì)系數(shù)和垂直于邊界層方向的酸濃度梯度有關(guān)。整理課件(2)影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素分析1)面容比

、當(dāng)其它條件不變時(shí)，面容比越大，單位體積酸液中的H+傳遞到巖石表面的數(shù)量就越多，反應(yīng)速度也越快。對滲透性低的孔隙性地層，面容比很大:

酸處理時(shí)，擠入地層的酸液與巖石孔隙的接觸面積很大，酸巖反應(yīng)速度接近于表面反應(yīng)速度，酸液幾乎是瞬時(shí)反應(yīng)完畢，活性酸深入地層的距離僅幾十厘米就變成殘酸，影響酸化效果。酸壓時(shí)，由于壓成裂縫的面容比小，酸巖反應(yīng)速度相對變慢，活性酸深入地層的距離可增加到十幾米，因此，裂縫壓得越寬，酸處理的增產(chǎn)效果越顯著。整理課件2)酸液的流速

酸巖的反應(yīng)速度隨酸液流動速度的增加而加快，因?yàn)殡S流速的增加，酸液的流動可能會由層流變?yōu)槲闪鳎瑥亩鴮?dǎo)致H+的傳質(zhì)速度顯著增加，反應(yīng)速度相應(yīng)增加。但隨著酸液流速的增加，酸巖反應(yīng)速度的增加小于流速增加的倍比，即酸液來不及反應(yīng)完已經(jīng)流入地層深處，所以提高注酸排量可以增加活性酸的有效作用范圍，但排量過大會導(dǎo)致施工壓力大于地層破裂壓力，酸液沿裂縫流動，影響井筒周圍的酸化解堵效果。整理課件3)酸液的類型不同類型的酸液，其離解程度、離解的H+數(shù)量不同，反應(yīng)速度也不同。根據(jù)酸巖復(fù)相反應(yīng)速度表達(dá)式，若近似認(rèn)為邊界層內(nèi)的H+濃度呈線性變化，則：

巖石表面的氫離子濃度為零，即Cs=0,則有：

說明：酸巖反應(yīng)速度近似與酸溶液內(nèi)部的氫離子濃度成正比，強(qiáng)酸反應(yīng)速度快，弱酸反應(yīng)速度慢。整理課件4)鹽酸濃度實(shí)線表示各種濃度的新鮮酸液的初始反應(yīng)速度。虛線表示已反應(yīng)的酸液(余酸)從初始濃度降到某濃度時(shí)反應(yīng)速度的變化規(guī)律。從圖中可以看到，相同濃度條件下，初始鹽酸濃度越大，余酸的反應(yīng)速度越慢，因此濃酸的反應(yīng)時(shí)間長，有效作用范圍比稀酸大。根據(jù)同離子效應(yīng)，當(dāng)新鮮酸變?yōu)橛嗨釙r(shí)，酸液中已存在大量的生成物CaCl2，使酸溶液中的濃度增加，使鹽酸的離解度降低，濃度變低，反應(yīng)速度下降。整理課件圖5鹽酸濃度對反應(yīng)速度的影響整理課件5)溫度溫度升高，的熱運(yùn)動加劇，傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度隨之加快。6)壓力反應(yīng)速度隨壓力增加而減慢，由試驗(yàn)曲線上可以看出，當(dāng)壓力小于3MPa時(shí)，壓力對反應(yīng)速度的影響顯著，壓力超過5～6MPa，壓力對反應(yīng)速度的影響甚微。因此，油、氣層酸化可不考慮壓力對反應(yīng)速度的影響。7）其它因素：巖石的化學(xué)組分、物理化學(xué)性質(zhì)、酸液粘度等碳酸鹽巖的泥質(zhì)含量越高，反應(yīng)速度相對越慢；碳酸鹽巖油層面上粘有油膜，可減慢酸巖反應(yīng)速度；增大酸液粘度，限制了的傳質(zhì)速度，使反應(yīng)速度減慢。整理課件圖6溫度對反應(yīng)速度的影響整理課件圖7壓力對反應(yīng)速度的影響整理課件（3）提高酸化效果的措施降低面容比；提高酸液流速；使用稠化鹽酸、高濃度鹽酸和多組分酸；降低井底溫度等。整理課件2.3砂巖油氣層的土酸處理砂巖是由砂粒和粒間膠結(jié)物所組成，砂粒主要是石英和長石，膠結(jié)物主要為硅酸鹽類和碳酸鹽類物質(zhì)。砂巖的油氣儲集空間和滲透通道就是砂粒與砂粒之間未被膠結(jié)物完全充填的孔隙。砂巖油氣層的酸處理：就是通過酸液溶解砂粒之間的膠結(jié)物和部分砂粒，或孔隙中的泥質(zhì)堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢復(fù)、提高井底附近地層的滲透率。整理課件2.3.1砂巖地層土酸處理原理（1）砂巖地層土酸處理原理①氫氟酸與硅酸鹽類以及碳酸鹽類反應(yīng)時(shí)，其生成物中有氣態(tài)物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，也會生成不溶于殘酸液的沉淀，其反應(yīng)如下：

2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O16HF+CaAl2Si3O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O反應(yīng)生成的CaF2，當(dāng)酸液濃度高時(shí)，處于溶解狀態(tài)，當(dāng)酸液濃度降低后，即會沉淀。酸液中包含有HCl時(shí)，依靠HCl維持酸液在較低的pH值，以提高CaF2的溶解度。整理課件②氫氟酸與石英的反應(yīng):6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

反應(yīng)生成的氟硅酸(H2SiF6)在水中可解離為H+和,而后者又能和地層水中的Ca+、Na+、K+、NH4+等離子相結(jié)合。生成的CaSiF6、(NH)2SiF6易溶于水，而Na2SiF6及K2SiF6均為不溶物質(zhì)會堵塞地層。因此在酸處理過程中，應(yīng)先將地層水頂替走，避免與氫氟酸接觸，處理時(shí)一般用鹽酸作為預(yù)沖洗液。整理課件③氫氟酸與砂巖中各種成分的反應(yīng)速度各不相同。氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度最快，其次是硅酸鹽(粘土)，最慢是石英。當(dāng)氫氟酸進(jìn)入砂巖油氣層后，大部分氫氟酸首先消耗在與碳酸鹽的反應(yīng)上，不僅浪費(fèi)了大量的氫氟酸，并且妨礙了它與泥質(zhì)成分的反應(yīng)。鹽酸和碳酸鹽的反應(yīng)速度比氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度快，土酸中的鹽酸成分可先把碳酸鹽類溶解掉，從而能充分發(fā)揮氫氟酸溶蝕粘土和石英成分的作用。總結(jié):依靠土酸液中的鹽酸成分溶蝕碳酸鹽類物質(zhì)，并維持酸液較低的pH值，依靠氫氟酸成分溶蝕泥質(zhì)成分和部分石英顆粒，從而達(dá)到清除井壁的泥餅及地層中的粘土堵塞，恢復(fù)和增加近井地帶的滲透率的目的。整理課件(2)鹽酸預(yù)處理的作用為了進(jìn)一步防止CaF2等不溶物的沉淀和充分發(fā)揮HF對泥質(zhì)成分的溶蝕作用，在土酸處理前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行鹽酸處理，預(yù)處理的作用有：①鹽酸先溶蝕掉大部分碳酸鹽物質(zhì)，減少氫氟酸的消耗，減少CaF2的沉淀，充分發(fā)揮氫氟酸對泥質(zhì)和石英等成分的溶蝕作用；②鹽酸頂替地層水，避免氫氟酸與地層水接觸，防止生成氟硅酸鉀和氟硅酸鈉沉淀。整理課件2.3.2土酸處理設(shè)計(jì)

氫氟酸濃度超過鹽酸濃度(如6％HF+3％HCl)的土酸溶液為逆土酸。(1)土酸酸化設(shè)計(jì)步驟1)油氣層損害原因分析：對油氣層損害造成的低產(chǎn)或低注入井，主要采用試井分析確定表皮系數(shù)，結(jié)合鉆井和生產(chǎn)過程確定儲層損害的類型、原因、位置及范圍；2)選擇適宜的處理液配方：包括能清除損害、不形成二次沉淀酸液及添加劑等。整理課件3)確定注入壓力或注入排量當(dāng)施工壓力大于地層破裂壓力時(shí)，對單油氣層，酸液將沿著裂縫流動，而對井筒周圍大部分的損害帶起不到解堵的作用，同時(shí)由于砂巖油氣層碳酸鹽含量低，在不加砂條件下，施工結(jié)束后裂縫將閉合，酸化的效果肯定不理想。施工壓力是以井底壓力低于破裂壓力為原則的。理想情況下的最大施工排量可以用達(dá)西方程確定：整理課件4)確定處理液量①前置液預(yù)沖洗量：預(yù)沖洗液的作用是避免地層水與HF接觸，防止HF與碳酸鹽反應(yīng)生成沉淀，以提高HF的酸化效果。預(yù)沖洗液一般根據(jù)地層碳酸鹽和粘土含量以及地層的滲透率大小，使用5％～15％的鹽酸或5％～10％的醋酸。若徑向驅(qū)替地層內(nèi)液體至損害半徑處，則需要的液量為：

在徑向距離內(nèi)溶解所有可溶于HCl的物質(zhì)需要的液量為：整理課件②土酸液量：土酸的用量和氫氟酸的濃度都應(yīng)有所控制，若用量過多，氫氟酸濃度過大(超過8％)時(shí)，一則氫氟酸價(jià)格昂貴，二則由于大量溶解膠結(jié)物，有可能使砂粒脫落，破壞砂巖的結(jié)構(gòu)，引起地層出砂。注意：土酸用量一般不宜超過預(yù)處理的鹽酸用量，反應(yīng)時(shí)間一般不超過8～12小時(shí)。③后沖洗液量：后沖洗液的作用在于將正規(guī)處理酸液驅(qū)離井筒半徑12～15倍以外，否則，殘酸中的反應(yīng)產(chǎn)物沉淀會降低產(chǎn)量。推薦的后沖洗液有：對油井，使用NH4Cl，或5～7.5％的HCl和柴油；對氣井使用NH4Cl、5～7.5％的HCl或氮?dú)狻?)返排方法的確定整理課件(2)提高土酸處理效果的方法影響土酸處理效果的因素包括：在高溫油氣層內(nèi)由于HF的急劇消耗，導(dǎo)致處理的范圍很少；土酸的高溶解能力可能局部破壞巖石的結(jié)構(gòu)造成出砂；反應(yīng)后脫落下來的石英和粘土等顆粒隨液流運(yùn)移，堵塞地層。

整理課件提高土酸處理效果的方法

目前使用最多的方法是就地產(chǎn)生氫氟酸，使氫氟酸處理地層深處的粘土。①同時(shí)將氟化銨水溶液與有機(jī)脂(乙酸甲脂)注入地層，一定時(shí)間后有機(jī)脂水解生成有機(jī)酸(甲酸)，有機(jī)酸與氟化銨作用生成氫氟酸。②利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸(自生土酸)。③采用替換酸：氟硼酸是應(yīng)用最多的一種替換酸，它可以在任何給定條件下保持較低的HF含量，因而也就具有較低的反應(yīng)性，而且當(dāng)HF消耗時(shí)，通過氟硼酸的水解可以產(chǎn)生HF。

整理課件④采用互溶劑—土酸處理、鹽酸－氟化銨處理(自生土酸)等新工藝互溶劑的作用是：有效防止破乳劑與陽離子緩蝕劑吸附在砂粒表面上；當(dāng)采用陽離子破乳劑時(shí)，無論鹽酸或土酸處理均應(yīng)使用互溶劑；如果使用某種活性劑它能吸附于砂巖或粘土上，則應(yīng)使用互溶劑，互溶劑在酸液中能溶解活性劑從而增加了活性劑的有效性；使用非離子型活性劑對各類酸液都是非常有效的添加劑。整理課件2.4酸化壓裂技術(shù)酸化壓裂(簡稱酸壓)用酸液作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂。酸壓過程中一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面。停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能力，可達(dá)到提高地層滲透性的目的。整理課件酸壓和水力壓裂的比較：①相同點(diǎn)：增產(chǎn)的基本原理和目的都是相同的，目標(biāo)是為了產(chǎn)生有足夠長度和導(dǎo)流能力的裂縫，減少油氣水滲流阻力。②主要差別：在于如何實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)流性，對水力壓裂，裂縫內(nèi)的支撐劑阻止停泵后裂縫閉合，酸壓一般不使用支撐劑，而是依靠酸液對裂縫壁面的不均勻刻蝕產(chǎn)生一定的導(dǎo)流能力。整理課件2.4.1酸液的濾失(1)酸液濾失量的計(jì)算:①把地層儲集空間近似為孔隙型，濾失主要受酸液的粘度控制，可以用計(jì)算壓裂液的濾失系數(shù)公式來計(jì)算。②當(dāng)濾失速度和濾失量都很大，酸壓施工中常出現(xiàn)施工壓力突然下降現(xiàn)象，這就是天然裂縫張開，導(dǎo)致酸液濾失量突然增加所致。對這種情況，一般都是通過室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)近似確定。整理課件(2)控制酸液的濾失常用的方法和措施有：①固相防濾失劑：最常用的酸液固相防濾失劑是刺梧桐膠質(zhì)和硅粉。刺梧桐膠質(zhì)在酸中能膨脹并形成鼓起的小顆粒，在裂縫壁面形成橋塞，阻止酸蝕孔道的發(fā)展，降低濾失面積。硅粉在水力壓裂中常用作防濾失劑，在酸壓中加入酸壓前置液中，以