压裂液与支撑剂幻灯片.ppt

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1、压裂液与支撑裂液与支撑剂第1页，共80页，编辑于2022年，星期五概述概述介绍介绍流体力学流体力学压裂液类型压裂液类型压裂液添加剂压裂液添加剂压裂液的选择压裂液的选择压裂支撑剂压裂支撑剂第2页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液的要求压裂液的要求1)和地层岩石和流体配伍和地层岩石和流体配伍2)产生足够的裂缝宽度，以便支撑剂进入产生足够的裂缝宽度，以便支撑剂进入3)能够悬浮和携带支撑剂到裂缝深部能够悬浮和携带支撑剂到裂缝深部4)压裂和后续的停泵过程中保持粘性压裂和后续的停泵过程中保持粘性5)费用低廉费用低廉第3页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液和添加剂压裂液和添加剂水基水基高能高

2、能泡沫基泡沫基酸基酸基油基油基聚合物聚合物杀菌剂杀菌剂破胶剂破胶剂调节剂调节剂表活剂表活剂粘土稳定剂粘土稳定剂 压裂液压裂液添加剂添加剂起泡剂起泡剂降摩剂降摩剂热稳定剂热稳定剂润湿反转剂润湿反转剂降滤失剂降滤失剂交联剂交联剂第4页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液特性压裂液特性粘度粘度-控制裂缝宽度控制裂缝宽度(近井筒近井筒)-影响支撑剂的输送影响支撑剂的输送滤失滤失-控制裂缝中液体的量控制裂缝中液体的量-影响裂缝的几何形状影响裂缝的几何形状密度密度-控制静水压力梯度控制静水压力梯度-影响支撑剂对流影响支撑剂对流摩阻摩阻-控制井口施工压力控制井口施工压力-影响注入排量影响注入排量PH值

3、值-控制交联剂性能控制交联剂性能-影响压裂液特性影响压裂液特性第5页，共80页，编辑于2022年，星期五什么是粘度什么是粘度Q 或剪切速率或剪切速率()牛顿流体牛顿流体 常量常量=pQ对牛顿流体对牛顿流体QQ pp 或剪切应力或剪切应力 第6页，共80页，编辑于2022年，星期五不同流型的不同流型的 和和 之间的关系之间的关系00 by p 宾汉塑性流体宾汉塑性流体拟塑性流体拟塑性流体(剪切稀释剪切稀释)牛顿流体牛顿流体膨胀流体膨胀流体(剪切变稠剪切变稠)例子例子钻井泥浆钻井泥浆压裂液压裂液水水 剪切应力剪切应力()剪切速率剪切速率()第7页，共80页，编辑于2022年，星期五幂率模型一般描述

4、压裂液幂率模型一般描述压裂液=剪切应力剪切应力,lb/ft=剪切速率剪切速率,sec1/2k=稠度系数稠度系数,lb-secn/ftn=流态指数流态指数,无因次无因次2 =k nLOG-SHEAR STRESS(LOG-SHEAR RATE()k=Interceptn=Slope第8页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫模型泡沫模型2使用修改的幂率方程可以模拟泡沫流体使用修改的幂率方程可以模拟泡沫流体方程中方程中k 和和n 用来描述泡沫沿屈服点用来描述泡沫沿屈服点 o o onk=剪切应力剪切应力,lb/ft =屈服点屈服点,lb/ftk =泡沫稠度指数泡沫稠度指数,lb-secn/ft2

5、n=泡沫流态指数泡沫流态指数,无因次无因次o2 第9页，共80页，编辑于2022年，星期五特定剪切速率下的视粘度特定剪切速率下的视粘度用以下方程来计算非牛顿流体的表观粘度用以下方程来计算非牛顿流体的表观粘度 a 47880 k a n-1 a =表观粘度表观粘度,cpka =稠度指数稠度指数,lb-secn/ft2n =流动特性指数流动特性指数,无因次无因次 =剪切速率剪切速率,sec-1其中其中:第10页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂过程中典型的剪切速率压裂过程中典型的剪切速率管柱中的剪切速率管柱中的剪切速率:1000-5000 sec-1裂缝中的剪切速率裂缝中的剪切速率:10-1

6、00 sec-1测量的测量的 n 和和 k 通常在通常在170到到600 sec-1之间之间可能并不代表裂缝中液体的实际流态可能并不代表裂缝中液体的实际流态(40 sec-1)第11页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液在裂缝中粘度的估算压裂液在裂缝中粘度的估算 a 47880 ka40.46Qw2hn 1裂缝中非牛顿流体的表观粘度裂缝中非牛顿流体的表观粘度,其中其中:=表观粘度表观粘度,cpk=稠度指数稠度指数,lb-secn/ft 2n =流态指数流态指数,无因次无因次Q =注入排量注入排量,bpmw =裂缝宽度裂缝宽度,inh =裂缝高度裂缝高度,ft剪切速率剪切速率aa第12页，

7、共80页，编辑于2022年，星期五粘度的测量粘度的测量扭转弹簧扭转弹簧旋转杯旋转杯固定锤固定锤测试液测试液第13页，共80页，编辑于2022年，星期五常用液体的粘度值常用液体的粘度值水水线性瓜胶线性瓜胶交联瓜胶交联瓜胶1.00.80.50.000020.030.551.0502000压裂液类型压裂液类型nk 粘度粘度 170 sec-1第14页，共80页，编辑于2022年，星期五流变数据实例流变数据实例1.00.10.010.0010123456ka时间时间,小时小时DBCA.1.00.80.60.40.20123456nDBCASource:Halliburton Energy Servic

8、es250F50 lb/1000 HPG w/Titanium时间时间,小时小时第15页，共80页，编辑于2022年，星期五液体表观粘度的测量液体表观粘度的测量使用实际样品水和化学剂的混合物（施工用液使用实际样品水和化学剂的混合物（施工用液)-现场取样测试现场取样测试(小样小样)混合胍胶和化学剂混合胍胶和化学剂在模拟实际的温度、剪切时间和剪切速率下测试压裂液的流变性在模拟实际的温度、剪切时间和剪切速率下测试压裂液的流变性模拟实际的剪切历史对压裂液进行测试模拟实际的剪切历史对压裂液进行测试做多项测试，确保具有代表性做多项测试，确保具有代表性第16页，共80页，编辑于2022年，星期五液体滤失方程

9、液体滤失方程Ckpvia 0 04691 2./Cpk Ccrrr 0 03741 2./CmAw 0 0164.(实验室测定实验室测定)ki =滤失层的渗透率滤失层的渗透率,达西达西 p=(x+pnet)-p,psi=地层孔隙度地层孔隙度,分数分数 a=滤失液的粘度滤失液的粘度,cpkr=油藏流体的渗透率油藏流体的渗透率,mdCr=地层流体的压缩性地层流体的压缩性,psi-1 r=地层流体的粘度地层流体的粘度,cpm=体积体积 vs t 曲线的斜率曲线的斜率A=测量测量Cw 的岩芯面积的岩芯面积第17页，共80页，编辑于2022年，星期五造壁滤失系数的测量造壁滤失系数的测量(C w)体积体积

10、时间时间初滤失初滤失斜率斜率=C 面积面积/0.0164w*第18页，共80页，编辑于2022年，星期五 液体滤失添加剂液体滤失添加剂(FLA)对造壁液体滤失系数对造壁液体滤失系数Cw的影响的影响.0.0080.0060.0040.00250150250350液体损失系数液体损失系数,C (ft/min )w1/2Titanate FluidWithout FLA40 lb60 lb40 lb60 lbWith 25 lb/1000 galSolid Particulate FLA液体温度液体温度,F第19页，共80页，编辑于2022年，星期五总液体损失总液体损失 Ct平均平均 William

11、s 方法方法 CC CCC CCCCCCtcvwvwwrcvw 24222221/2第20页，共80页，编辑于2022年，星期五滤失对液体效率的影响滤失对液体效率的影响低的液体效率低的液体效率短裂缝短裂缝 高滤失高滤失长裂缝长裂缝高液体效率高液体效率低滤失低滤失第21页，共80页，编辑于2022年，星期五液体效率液体效率裂缝中液体的百分比裂缝中液体的百分比影响产生的裂缝尺寸影响产生的裂缝尺寸高漏失可导致砂堵高漏失可导致砂堵低漏失会延长闭合时间，影响支撑剂的铺置低漏失会延长闭合时间，影响支撑剂的铺置-对流对流-沉降沉降第22页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液的类型压裂液的类型水基压裂液

12、水基压裂液-线性胍胶压裂液线性胍胶压裂液-交联胍胶压裂液交联胍胶压裂液泡沫基或高能压裂液泡沫基或高能压裂液-N ,CO ,或混合或混合-水，酸，油水，酸，油油基压裂液油基压裂液-凝胶油基凝胶油基-交联油基交联油基-水包油乳化液水包油乳化液酸基压裂液酸基压裂液-凝胶酸凝胶酸-交联酸交联酸-泡沫酸泡沫酸22第23页，共80页，编辑于2022年，星期五线性胍胶压裂液线性胍胶压裂液聚合物聚合物-胍胶胍胶-羥丙基胍胶羥丙基胍胶(HPG)-羧甲基羥丙基胍胶羧甲基羥丙基胍胶(CMHPG)-羥乙基纤维素羥乙基纤维素(HEC)-羧甲基羥乙基纤维素羧甲基羥乙基纤维素(CMHEC)-羧甲基纤维素羧甲基纤维素(CMC

13、)第24页，共80页，编辑于2022年，星期五聚合物残渣聚合物残渣(按重量按重量)高高中等中等低低无无GuarGuarHPG and CMHPGHEC,CMC,CMHEC&Polyacrylamides(聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺)8-13%5-61-40胶凝剂胶凝剂%残渣残渣第25页，共80页，编辑于2022年，星期五聚合物的相关成本聚合物的相关成本GuarHPGCMHPGHECCMHECXanthan(黄原胶黄原胶)成本增加成本增加第26页，共80页，编辑于2022年，星期五线性胍胶粘度曲线实例线性胍胶粘度曲线实例.304050607080901001101030507090温度温度,F表观粘度

14、表观粘度 300 rpm,(511 sec-1)cp60504030lbs/1,000Source:Dowell SchlumbergerJ-876(HPG)第27页，共80页，编辑于2022年，星期五交联凝胶压裂液交联凝胶压裂液交联剂交联剂-硼硼-钛钛-锆锆-锑锑-铝铝第28页，共80页，编辑于2022年，星期五交联机理交联机理线性胍胶粘度不足以输送支撑剂到裂缝深部线性胍胶粘度不足以输送支撑剂到裂缝深部线性胍胶液中加入金属交联剂，将线性胍胶聚合体链连接在一起，线性胍胶液中加入金属交联剂，将线性胍胶聚合体链连接在一起，形成很长的聚合链形成很长的聚合链-随聚合链长度增加，液体粘度增加随聚合链长度

15、增加，液体粘度增加可以通过温度和可以通过温度和pH值控制交联值控制交联线性胍胶线性胍胶交联胍胶交联胍胶第29页，共80页，编辑于2022年，星期五交联时间交联时间交联快增加摩阻交联快增加摩阻胶联后沿管柱向下注入过程中承受剪切，降低最终粘度胶联后沿管柱向下注入过程中承受剪切，降低最终粘度-硼酸盐体系具有最小的剪切敏感性硼酸盐体系具有最小的剪切敏感性-钛和锆酸盐体系对剪切特别敏感钛和锆酸盐体系对剪切特别敏感大部分压裂液体系的交联时间可被加快或延迟大部分压裂液体系的交联时间可被加快或延迟第30页，共80页，编辑于2022年，星期五交联体系交联体系各服务公司都有自己的体系各服务公司都有自己的体系有些体

16、系具有温度活性有些体系具有温度活性有些体系由化学剂浓度控制有些体系由化学剂浓度控制(保护剂保护剂)第31页，共80页，编辑于2022年，星期五常用的交联剂常用的交联剂硼酸盐硼酸盐钛，锆酸盐钛，锆酸盐温度温度 F交联交联剪切降解剪切降解交联速率交联速率pH 值范围值范围300+可逆的可逆的无无变化的变化的8-12Up to 400持久持久剪切敏感剪切敏感变化的变化的高温高温:高高 pH 10+低温低温:低低 pH 5第32页，共80页，编辑于2022年，星期五聚合体和交联剂对粘度的影响聚合体和交联剂对粘度的影响Guar HPG CMHPG钛钛 锆锆 硼硼粘度粘度第33页，共80页，编辑于2022

17、年，星期五不同温度下的粘度不同温度下的粘度0204060801001201400200400600800时间，分钟时间，分钟粘度粘度 170 sec-1(cp)200 F250 F300 F第34页，共80页，编辑于2022年，星期五增能压裂液增能压裂液液体中伴入气体液体中伴入气体-体积比不超过体积比不超过 50%用来帮助返排用来帮助返排气体不增加粘度气体不增加粘度-由基础液体粘度控制由基础液体粘度控制气体并没有增加漏失控制气体并没有增加漏失控制线性或交联胍胶作为基础液体线性或交联胍胶作为基础液体第35页，共80页，编辑于2022年，星期五增能压裂液体增能压裂液体类型类型-氮气氮气(N )-二

18、氧化碳二氧化碳(CO )优点优点-减少液体体积减少液体体积-提高液体返排性提高液体返排性缺点缺点-成本增加成本增加-静水压力损失静水压力损失仅在希望在合适期间返排的部分液体中使用仅在希望在合适期间返排的部分液体中使用计算需依据井底压力计算需依据井底压力22第36页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫液体泡沫液体-比单相液体更复杂比单相液体更复杂两相减少漏失两相减少漏失粘度取决于粘度取决于:-泡沫的质量泡沫的质量(液体液体/气体交互作用气体交互作用)-泡沫结构泡沫结构(泡沫尺寸分布泡沫尺寸分布)-基液的流变特性基液的流变特性-温度和压力温度和压力-剪切历史剪切历史井底压力的测量很重要井底压力

19、的测量很重要第37页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫压裂液泡沫压裂液氮气氮气(N )-水水(淡水和盐水淡水和盐水)-水水-甲醇甲醇-甲醇甲醇-烃烃-酸酸二氧化碳二氧化碳(CO )-水水-酸酸变化变化-普通的和稳定的普通的和稳定的-变化的泡沫质量变化的泡沫质量-交联交联-二元二元(N 和和 CO 的混合物的混合物)2222第38页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫中所用气体的特性泡沫中所用气体的特性氮气氮气二氧化碳二氧化碳输送输送液体液体 -320 F,25 psig液体液体 0 F,300 psig泵注方法泵注方法专门的低温泵专门的低温泵常规的三缸泵常规的三缸泵注入阶段注入阶段泵

20、注液体经过热转换器泵注液体经过热转换器以气体注入以气体注入液体液体化学反应化学反应没有反应没有反应碳酸泡沫碳酸泡沫pH惰性惰性3.5操作的灵活性操作的灵活性仅仅是气体仅仅是气体可以是液体，气体或固体可以是液体，气体或固体密度密度 5,000 psi,60 F2.8 ppg8.5 ppg临界温度临界温度-232 F88F第39页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫压裂液泡沫压裂液 优点优点注入地层的液体最少注入地层的液体最少自增能自增能良好的液体滤失控制良好的液体滤失控制减少固相减少固相(F.L.A.&聚合体聚合体)缺点缺点静水压力损失静水压力损失(氮气氮气)增加了摩阻压力增加了摩阻压力(二

21、氧化碳二氧化碳)高能物质的耗费高能物质的耗费支撑剂对流更明显支撑剂对流更明显(氮氮)BHTP更难解释更难解释第40页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫稳定性泡沫稳定性结构好的泡沫更稳定结构好的泡沫更稳定聚合物增加了稳定性聚合物增加了稳定性压力增加了稳定性压力增加了稳定性高剪切周期增加了稳定性高剪切周期增加了稳定性表活剂（起泡剂）类型和浓度影响稳定性表活剂（起泡剂）类型和浓度影响稳定性第41页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫结构泡沫结构描述泡沫尺寸分布，形状和结构描述泡沫尺寸分布，形状和结构取决于压力，质量，流动条件，剪切历史，泡沫生成技术和化取决于压力，质量，流动条件，剪切历史，

22、泡沫生成技术和化学成分学成分结构好的泡沫更稳定结构好的泡沫更稳定第42页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫半衰期泡沫半衰期测量泡沫的稳定性测量泡沫的稳定性的液体从泡沫中析出的时间的液体从泡沫中析出的时间未交联泡沫的半衰期一般为未交联泡沫的半衰期一般为1 小时小时交联泡沫的半衰期长一些交联泡沫的半衰期长一些第43页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫质量影响粘度泡沫质量影响粘度粘度粘度,cp泡沫质量泡沫质量,%020406080100第44页，共80页，编辑于2022年，星期五泡沫质量泡沫质量两种方法计算质量两种方法计算质量常规常规-将泡沫看作气（分散相）液（连续相）混合物将泡沫看作气

23、（分散相）液（连续相）混合物恒定内相恒定内相(CIP)-将泡沫看作气体和支撑剂（内相）液体（外相）的混合物将泡沫看作气体和支撑剂（内相）液体（外相）的混合物 第45页，共80页，编辑于2022年，星期五恒定内相泡沫的特性恒定内相泡沫的特性恒定内相的特性恒定内相的特性常规的特性常规的特性对于恒定内相对于恒定内相,当加入砂后，氮气增加了当加入砂后，氮气增加了气体气体砂砂液体液体内相内相外相外相忽略的忽略的气体气体支撑剂支撑剂液体液体内相内相外相外相第46页，共80页，编辑于2022年，星期五恒定内相恒定内相VS.常规常规恒定内相恒定内相(CIP)假定支撑剂是分散相的一部分假定支撑剂是分散相的一部分

24、常规仅仅考虑液相和气相常规仅仅考虑液相和气相相同体积的液体相同体积的液体,CIP泡沫质量比常规的高泡沫质量比常规的高CIP采用的气体少，液体多采用的气体少，液体多CIP考虑了非净液，常规仅仅包含净液考虑了非净液，常规仅仅包含净液第47页，共80页，编辑于2022年，星期五常规的压裂液添加剂常规的压裂液添加剂聚合物聚合物交联剂交联剂破胶剂破胶剂缓冲剂缓冲剂起泡剂起泡剂热稳定剂热稳定剂杀菌剂杀菌剂表活剂表活剂粘土稳定剂粘土稳定剂降阻剂降阻剂转向剂转向剂降滤剂降滤剂第48页，共80页，编辑于2022年，星期五相关的配伍性相关的配伍性每种情况使用最少量的添加剂每种情况使用最少量的添加剂检验所有添加剂的

25、配伍性检验所有添加剂的配伍性很多添加剂热敏和很多添加剂热敏和/或对或对pH值敏感值敏感第49页，共80页，编辑于2022年，星期五杀菌剂杀菌剂所有水包含细菌所有水包含细菌水基压裂液通常使用杀菌剂水基压裂液通常使用杀菌剂需要控制喜氧菌和厌氧菌的生长需要控制喜氧菌和厌氧菌的生长细菌会伤害有机聚合物，损害连接，减少粘度细菌会伤害有机聚合物，损害连接，减少粘度第50页，共80页，编辑于2022年，星期五破胶剂破胶剂大部份或所有压裂使用破胶剂温度应该在大部份或所有压裂使用破胶剂温度应该在250F以下以下破胶剂用量和类型是以下项的函数破胶剂用量和类型是以下项的函数:-pH-温度温度-聚合物用量聚合物用量胶

26、囊破胶剂用以延迟破胶胶囊破胶剂用以延迟破胶很难获得最佳的破胶；通常不是太快就是太慢很难获得最佳的破胶；通常不是太快就是太慢-现场破胶测试非常重要现场破胶测试非常重要第51页，共80页，编辑于2022年，星期五破胶条件破胶条件常规酶常规酶高温酶高温酶耐耐pH 酶酶氧化剂氧化剂催化剂催化剂高温氧化剂高温氧化剂胶囊破胶剂胶囊破胶剂延迟氧化剂延迟氧化剂弱酸弱酸3-7.53-7.53-143-143-143-143-143-14NA70-130 F100-250 F100-250 F130-260 F*70-120 F180-250 F100-300 F100-300 F200+F*pH 值范围值范围温

27、度范围温度范围*温度超过温度超过180F时，失效非常快，并且非常敏感时，失效非常快，并且非常敏感*碳酸盐岩油藏不可用碳酸盐岩油藏不可用第52页，共80页，编辑于2022年，星期五氧化和酶破胶剂氧化和酶破胶剂氧化破胶剂氧化破胶剂(过硫酸铵和钠过硫酸铵和钠)-和金属离子发生化学反应和金属离子发生化学反应酶破胶剂酶破胶剂(糖糖)-交联点酶的解裂交联点酶的解裂-“Lock and Key”第53页，共80页，编辑于2022年，星期五氧化破胶剂用量对粘度的影响氧化破胶剂用量对粘度的影响30025020015010050004080160200120时间，分钟时间，分钟0.00 AP0.05 AP0.10

28、 AP0.20 AP0.50 APAP 过硫酸铵过硫酸铵lb/1,000 gal 表观粘度表观粘度,cp 100 sec-1200F第54页，共80页，编辑于2022年，星期五氧化破胶剂用量对液体粘度的影响氧化破胶剂用量对液体粘度的影响161284000.51.01.52.0粘度粘度,cp 511 sec-1过硫酸铵过硫酸铵,lbm/1,000 gal HPG/TitanateHPG200F第55页，共80页，编辑于2022年，星期五缓冲剂缓冲剂控制液体的控制液体的pHpH值影响交联剂值影响交联剂pH值低时，大部分液体破胶很快值低时，大部分液体破胶很快pH值高时，液体热稳定性高值高时，液体热稳

29、定性高对泵注的具体液体，工程师需要熟悉其对泵注的具体液体，工程师需要熟悉其pH要求要求第56页，共80页，编辑于2022年，星期五表面活性剂表面活性剂非乳化剂非乳化剂水湿水湿碳氟化合物碳氟化合物非离子表面活性剂非离子表面活性剂-少的吸附少的吸附-和粘土稳定剂配伍和粘土稳定剂配伍互溶剂互溶剂第57页，共80页，编辑于2022年，星期五粘土稳定剂粘土稳定剂盐粒盐粒-Sodium Chloride(NaCl)-Calcium Chloride(CaCl2)-Potassium Chloride(KCl)-Ammonium Chloride(NH4Cl)液态液态KCl替代品替代品阳离子聚合物阳离子聚合

30、物第58页，共80页，编辑于2022年，星期五液体防滤失添加剂液体防滤失添加剂控制向天然裂缝的漏失控制向天然裂缝的漏失-桥堵剂桥堵剂固体固体,比如石灰粉比如石灰粉,100 目，等等目，等等-粘糊剂粘糊剂软材料软材料 树脂树脂,淀粉淀粉,胶状材料胶状材料-多相多相乳状烃乳状烃 泡沫泡沫第59页，共80页，编辑于2022年，星期五转向剂转向剂物理方法改变流向物理方法改变流向-堵球堵球-堵球和挡板工艺堵球和挡板工艺-砂柱塞砂柱塞(木塞木塞)-采用封隔器和桥塞选择性压裂采用封隔器和桥塞选择性压裂第60页，共80页，编辑于2022年，星期五转向剂转向剂化学方法改变流动方向化学方法改变流动方向-岩盐岩盐-

31、苯甲酸片苯甲酸片(精细的或毛料精细的或毛料)-油溶树脂油溶树脂(高低温高低温)-球球(蜡球蜡球)-交联聚合物交联聚合物-泡沫泡沫-梧桐胶和油溶树脂的混合物梧桐胶和油溶树脂的混合物第61页，共80页，编辑于2022年，星期五化学添加剂概述化学添加剂概述杀菌剂杀菌剂破胶剂破胶剂缓冲剂缓冲剂粘土稳定剂粘土稳定剂转向剂转向剂液体滤失添加剂液体滤失添加剂降阻剂降阻剂铁控制剂铁控制剂表活剂表活剂瓜胶稳定剂瓜胶稳定剂杀菌杀菌降低液体粘度降低液体粘度调节调节 pH防粘土膨胀防粘土膨胀改变液体流动改变液体流动提高液体效率提高液体效率减少摩阻减少摩阻溶解铁溶解铁降低表面张力降低表面张力减少热降减少热降Gluter

32、idehyde CarbonatesAcid,Oxidizer,Enzyme BreakerSodium Bicarb.,Fumaric AcidKCl,NH Cl,KCl SubstitutesBall Sealers,Rock Salt,Flake Boric-AcidDiesel,Particulates,Fine SandAnionic CopolymerAcetic&Citric Acid.EDTA,NTAFluorocarbon,NonionicMEOH,Sodium Thiosulphate添加剂类型添加剂类型功能功能特征产品特征产品4第62页，共80页，编辑于2022年，星期五

33、选择压裂类型选择压裂类型在胶结疏松地层选择压裂在胶结疏松地层选择压裂-充填充填解除地层伤害解除地层伤害中等规模的改造以增强流动中等规模的改造以增强流动深穿透裂缝深穿透裂缝(60%排驱半径排驱半径)第63页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂液及其使用条件压裂液及其使用条件基础液基础液压裂液类型压裂液类型主要组成主要组成用于用于线性液体线性液体凝胶水凝胶水,GUAR 1000 md-ft or Lf 300 ft低压低压或水敏或水敏泡沫压裂液泡沫压裂液70-75 QualityOr低低 pHX-Linked+25%CO低压低压或水敏或水敏B,T or Z X-LinkedGuar/HPG高高

34、 pHX-Linked+25%N 低低 pHX-Linked+25%CO B,T or Z X-LinkedHPG/CMHPG222第65页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂支撑剂体系压裂支撑剂体系第66页，共80页，编辑于2022年，星期五压裂支撑剂体系压裂支撑剂体系支撑剂需要支撑压开的裂缝，以增加流动能力支撑剂需要支撑压开的裂缝，以增加流动能力理想的特性理想的特性-高强度高强度-抗腐蚀抗腐蚀-低比重低比重-容易获得，费用低廉容易获得，费用低廉支撑剂类型支撑剂类型-石英砂石英砂-烧结矾土烧结矾土-陶粒陶粒-树脂涂层树脂涂层,烧结矾土或陶粒烧结矾土或陶粒第67页，共80页，编辑于2022

35、年，星期五最重要的参数是油藏条件下的裂缝导流能力最重要的参数是油藏条件下的裂缝导流能力裂缝导流能力裂缝导流能力,wkf wkf =裂缝宽度裂缝宽度 x 裂缝渗透率裂缝渗透率支撑缝宽主要是支撑剂铺置浓度的函数支撑缝宽主要是支撑剂铺置浓度的函数第68页，共80页，编辑于2022年，星期五无因次裂缝导流能力无因次裂缝导流能力wk -裂缝导流能力裂缝导流能力,md-ftk -地层渗透率地层渗透率,mdL -裂缝半缝长裂缝半缝长,ft最小化裂缝中的压降最小化裂缝中的压降(实际导流能力实际导流能力)需要需要C 10 rffCwkkLrff 第69页，共80页，编辑于2022年，星期五最佳导流能力最佳导流能

36、力C =10 产生无限导流裂缝产生无限导流裂缝在渗透性油藏或闭合应力高的深部地层，可能很难获得在渗透性油藏或闭合应力高的深部地层，可能很难获得C =10假定可以获得足够的导流能力假定可以获得足够的导流能力C 采用油藏模拟来确定最佳的采用油藏模拟来确定最佳的缝长缝长L选择支撑剂类型和浓度以最大化选择支撑剂类型和浓度以最大化C ,直到直到10rrrrf第70页，共80页，编辑于2022年，星期五支撑剂的有效闭合应力支撑剂的有效闭合应力p井底流动压力井底流动压力，psiwf pxwf pcs Pcs 有效闭合应力有效闭合应力,psi 当井底流压增加，支撑剂上应力增加当井底流压增加，支撑剂上应力增加其

37、中其中:x 最小主应力最小主应力,psi第71页，共80页，编辑于2022年，星期五支撑剂的有效闭合应力支撑剂的有效闭合应力压力压力时间时间平均油藏压力平均油藏压力pwfp -小油嘴小油嘴wfp -大油嘴大油嘴wf p =-pcsxwf第72页，共80页，编辑于2022年，星期五油藏中裂缝导流能力油藏中裂缝导流能力油藏导流能力随下列因素降低油藏导流能力随下列因素降低-闭合应力闭合应力-腐蚀腐蚀-压碎压碎-嵌入嵌入-压裂液成胶剂残渣压裂液成胶剂残渣-对流对流-支撑剂沉降支撑剂沉降第73页，共80页，编辑于2022年，星期五不同支撑剂的裂缝导流能力不同支撑剂的裂缝导流能力2,0004,0006,0

38、008,00010,0001001,00010,000裂缝导流能力裂缝导流能力,md-ft有效闭合应力，有效闭合应力，psiLWPISP 1ISP+BauxiteAcFracBlackJordan SandPhenolic RCS(300 F)第74页，共80页，编辑于2022年，星期五残余导流能力的百分比残余导流能力的百分比250F.1008060402000100200300残余导流能力残余导流能力,%时间，小时时间，小时20/40 Ottawa Sand20/40 ISP20/40 Bauxite20/40 ISP+20/40 RCS第75页，共80页，编辑于2022年，星期五支撑剂类型

39、支撑剂类型砂的品种砂的品种-Ottawa,Jordan,England,etc.-Brady树脂涂层砂树脂涂层砂-可处理可处理(砂的返排问题砂的返排问题)-预处理预处理(提高强度提高强度)陶粒陶粒-烧结矾土烧结矾土(高强度高强度)-中强度中强度(ISP)-低密度低密度(LWP)第76页，共80页，编辑于2022年，星期五支撑剂选择支撑剂选择支撑剂用量是下列因素的函数支撑剂用量是下列因素的函数-设计的裂缝长度设计的裂缝长度-需要支撑剂浓度需要支撑剂浓度-预期的裂缝高度预期的裂缝高度第77页，共80页，编辑于2022年，星期五支撑剂选择支撑剂选择选择支撑剂，就要选择选择支撑剂，就要选择-支撑剂类型支撑剂类型-砂砂-树脂涂层树脂涂层-陶粒陶粒-支撑剂尺寸支撑剂尺寸-12/20-16/30-20/40-40/70第78页，共80页，编辑于2022年，星期五依据闭合应力选择支撑剂依据闭合应力选择支撑剂少少砂砂RCS少少多多少少多多多多ISP250F12,000 psi6,000 psiHSB第79页，共80页，编辑于2022年，星期五选择支撑剂尺寸选择支撑剂尺寸射孔直径应当是支撑剂直径的射孔直径应当是支撑剂直径的6倍倍动态裂缝宽度应当是颗粒直径的动态裂缝宽度应当是颗粒直径的3倍倍闭合应力高时，采用小粒径的支撑剂闭合应力高时，采用小粒径的支撑剂第80页，共80页，编辑于2022年，星期五