五章气井增产措施课件

19991二、油气井增产、水井增注途径二、油气井增产、水井增注途径1.提高或恢复地层渗透率2.保持压力增加地层能量3.降低井底回压4.降低原油粘度19991二、油气井增产、水井增注途径二、油气井增产、水井增注途径1.提高或恢复地层渗透提高或恢复地层渗透19992三、油气井增产和水井增注方法三、油气井增产和水井增注方法 1.水力压裂水力压裂 Hydraulic Fracturing2.酸化酸化 Acidizing3.爆炸爆炸 Explosion19992三、油气井增产和水井增注方法三、油气井增产和水井增注方法 1.水力压水力压19993四、各类储层中增产方法的使用四、各类储层中增产方法的使用砂岩储层砂岩储层 Sandstone Formation 水力压裂、基质酸化水力压裂、基质酸化碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层 水力压裂、基质酸化、酸压水力压裂、基质酸化、酸压特低渗坚硬储层特低渗坚硬储层 高能气体压裂高能气体压裂19993四、各类储层中增产方法的使用砂岩储层四、各类储层中增产方法的使用砂岩储层 Sandst19994五、水力压裂、酸化的作用五、水力压裂、酸化的作用在勘探阶段在勘探阶段 -增加工业可采储量增加工业可采储量在开发阶段在开发阶段 -油气井增产油气井增产 -水井增注水井增注 -调整层间矛盾调整层间矛盾 改善吸水剖面改善吸水剖面 -二次和三次采油中应用二次和三次采油中应用控制井喷控制井喷 其它其它 -煤层气开采煤层气开采 -工业排污工业排污19994五、水力压裂、酸化的作用在勘探阶段五、水力压裂、酸化的作用在勘探阶段 -增加增加19995 图5l 气井生产压降曲线示意图 第二节第二节 增产原理增产原理 19995 图图5l 气井生产压降曲线示意图气井生产压降曲线示意图 第二节第二节 19996 对气井而言，主要有以下五种类型的“损害”：（1）洗井液中固相颗粒的侵人；(2)泥浆滤液侵入降低了气相渗透率；（3）完井或修井注水泥的水泥浆侵人气层；（4）射孔造成的损害；（5）生产过程中的损害。19996 对气井而言，主要有以下五种类型的对气井而言，主要有以下五种类型的19997 “无损害”气井酸处理最大增产倍数图 并未受到损害，只要能较大地增加近井带地层的渗透能力，也可以使气井获得增产19997 “无损害无损害”气井酸处理最大增产倍数图气井酸处理最大增产倍数图 并未并未19998酸化的概念：酸化又叫油层酸处理。是油气田增产酸化又叫油层酸处理。是油气田增产增注措施之一。它利用酸液的水力作用和化增注措施之一。它利用酸液的水力作用和化学溶蚀作用来扩大油气渗流通道，提高地层学溶蚀作用来扩大油气渗流通道，提高地层的渗流能力，达到增产增注目的。的渗流能力，达到增产增注目的。第二节第二节 酸化增产原理酸化增产原理19998酸化的概念：酸化的概念：酸化又叫油层酸处酸化又叫油层酸处19999 类型类型 储层类型储层类型 作作 用用 酸浓度酸浓度 酸洗酸洗/浸浸 砂岩、碳酸盐岩砂岩、碳酸盐岩 清除井筒结垢、疏通清除井筒结垢、疏通 5%左右左右 孔眼（预处理措施）孔眼（预处理措施）基质酸化基质酸化 砂岩、碳酸盐岩砂岩、碳酸盐岩 解除近井堵塞、扩大解除近井堵塞、扩大 10%左右左右 和延伸缝缝洞洞，恢和延伸缝缝洞洞，恢 复和提高地层渗透率复和提高地层渗透率 酸压酸压 砂岩、碳酸盐岩砂岩、碳酸盐岩 解除近井堵塞、沟通解除近井堵塞、沟通 2028%地层裂缝，增大流通地层裂缝，增大流通 面积面积 一、酸化的分类一、酸化的分类19999 类型类型 储层类型储层类型 作作199910 二、二、碳酸盐岩油气层的酸化机理碳酸盐岩油气层的酸化机理碳酸盐岩主要矿物成分：碳酸盐岩主要矿物成分：方解石 CaCO3 50%石灰岩类白云石 CaMg(CO3)2 50 白云岩类碳酸盐岩油气层分类：碳酸盐岩油气层分类：孔隙性碳酸盐岩油气层孔隙性碳酸盐岩油气层孔隙裂缝性碳酸盐岩油气层孔隙裂缝性碳酸盐岩油气层裂缝性碳酸盐岩油气层裂缝性碳酸盐岩油气层199910 二、二、碳酸盐岩油气层的酸化机理碳酸盐岩主要矿碳酸盐岩油气层的酸化机理碳酸盐岩主要矿199911 1.酸岩化学反应及生成物状态酸岩化学反应及生成物状态(1)常用的酸：常用的酸：盐酸（盐酸（HCl），甲酸（甲酸（HCOOH）乙乙酸（酸（CH3COOH），），氯醋酸（氯醋酸（CH3ClCOOH）氢氟酸（氢氟酸（HF），），土酸土酸（HFHCl）(2)盐酸与碳酸盐岩的化学反应盐酸与碳酸盐岩的化学反应 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 4HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2 199911 1.酸岩化学反应及生成物状态酸岩化学反应及生成物状态(1)常常1999122.反应生成物的状态反应生成物的状态(1)CaCl2的状态：的状态：不同浓度不同浓度HCl与与CaCO3反应的数量关系反应的数量关系1999122.反应生成物的状态反应生成物的状态 不同浓度不同浓度HCl与与CaC199913常用酸对碳酸盐岩的溶解能力（X）m3/m3199913常用酸对碳酸盐岩的溶解能力（常用酸对碳酸盐岩的溶解能力（X）m3/m3199914 CaCl2的状态：的状态：一般呈溶液状态一般呈溶液状态 地层温度地层温度30 C时，时，CaCl2的溶解度为的溶解度为52%、28%的的HCl与与CaCO3完全反应时完全反应时，CaCl2浓浓 度为度为 因此，实际施工中，因此，实际施工中，CaCl2不会产生沉淀不会产生沉淀199914 CaCl2的状态：一般呈溶液状态因此，实际施工的状态：一般呈溶液状态因此，实际施工199915(2)CO2的状态的状态:(见见CO2溶解度曲线溶解度曲线)少部分少部分(约溶约溶5 5方方)解于酸液，解于酸液，绝大部分呈自由绝大部分呈自由状态状态(约约9393标方标方,在地层压力在地层压力P=20MPP=20MPa a,T=75,T=75 时，时，约约0.60.6方方),),当当CO2 达到足够饱和度时达到足够饱和度时,则具有助排则具有助排作用。作用。199915(2)CO2的状态的状态:(见见CO2溶解度溶解度199916141210864270 100 200 300 400 500 MPaCO2 在在残残酸酸中中的的溶溶解解度度M3/M320%CaCl235%CaCl2T=75CO2溶解度曲线溶解度曲线1999161470 100 200 199917 A.携带脱落微粒能力强，防止堵塞，对渗流有利携带脱落微粒能力强，防止堵塞，对渗流有利 B.流动阻力大，对渗流不利流动阻力大，对渗流不利CO2的影响的影响:应从相渗透率和相饱和度的关系上具体分析，应从相渗透率和相饱和度的关系上具体分析，一般有助于酸液反排。一般有助于酸液反排。乳状液的生成乳状液的生成 对地层渗流不利对地层渗流不利 此外，此外，Al2O3，Fe2O3，FeS等杂质与盐酸反应生等杂质与盐酸反应生成成AlCl3，FeCl3等，当等，当PH值上升到一定值时，将生值上升到一定值时，将生成成Fe(OH)3，Al(OH)3沉淀沉淀(3)反应生成物对渗流的影响反应生成物对渗流的影响 CaCl2粘度高粘度高199917 A.携带脱落微粒能力强，防止堵塞，对渗流有携带脱落微粒能力强，防止堵塞，对渗流有199918 3.增产机理：增产机理：(1)通过溶蚀作用，解除近井堵塞、恢通过溶蚀作用，解除近井堵塞、恢复和提高地层渗透率。复和提高地层渗透率。（酸化）（酸化）（2）通过水力作用和溶蚀作用，在裂）通过水力作用和溶蚀作用，在裂缝面上产生不均匀刻蚀缝面上产生不均匀刻蚀,形成不闭合的酸蚀形成不闭合的酸蚀裂缝，沟通较远地带的缝、孔、洞裂缝，沟通较远地带的缝、孔、洞,改善地改善地层渗流条件。层渗流条件。（酸压）（酸压）199918 3.增产机理：增产机理：199919 三、酸岩化学反应速度 酸蚀缝长酸蚀缝长=酸液在地层中的流速酸液在地层中的流速酸液有效作用时间酸液有效作用时间酸液流速：与排量有关，受设备限制酸液流速：与排量有关，受设备限制酸液有效作用时间：由酸岩反应速度控制酸液有效作用时间：由酸岩反应速度控制199919 三、酸岩化学反应速度三、酸岩化学反应速度 酸蚀缝长酸蚀缝长=酸液在地酸液在地199920 1.酸岩复相反应分析酸岩复相反应分析均相反应：均相反应：反应只在同一状态物质中进行。反应只在同一状态物质中进行。如如 气气-气气 液液-液液 固固-固固非均相（复相）反应：非均相（复相）反应：反应在两种或两种以上状态物质间进行。反应在两种或两种以上状态物质间进行。酸岩复相反应酸岩复相反应 在高温、高压条件下，反应在液相（酸液）与在高温、高压条件下，反应在液相（酸液）与固相（岩石）的界面上发生。固相（岩石）的界面上发生。酸岩复相反应特点：酸岩复相反应特点：反应只在两相接触界面上进行反应只在两相接触界面上进行199920 1.酸岩复相反应分析均相反应：酸岩复相反应分析均相反应：酸岩复酸岩复199921酸液岩面扩散边界层HCa2+Mg2+CO2(3)反应生成物离开岩石表面，向酸液反应生成物离开岩石表面，向酸液 扩散扩散(2)H与岩石发生反应（表面反应）与岩石发生反应（表面反应）(1)H向岩石表面（相界面）传递向岩石表面（相界面）传递2.酸岩复相反应过程199921酸液岩面扩散边界层酸液岩面扩散边界层HCa2+(3)反应生成反应生成199922 3.影响酸岩复相反应速度的因素影响酸岩复相反应速度的因素(1)酸液类型酸液类型18 C，0.1当量，离解度当量，离解度:HCL为为92 醋酸为醋酸为1.32H+CaCO3 Ca+H2O+CO2 强酸反应速度快强酸反应速度快,弱酸反应速度慢弱酸反应速度慢 因此因此,采用弱酸可缓速采用弱酸可缓速 199922 3.影响酸岩复相反应速度的因素影响酸岩复相反应速度的因素(1)酸液类型酸液类型1199923(2)酸浓度酸浓度 在在2425之前之前,HCl浓度增加，浓度增加，初始反应速度增加；之后，浓度增加，初始反应速度增加；之后，浓度增加，初始反应速度反而下降初始反应速度反而下降(曲线中的实线曲线中的实线)199923(2)酸浓度酸浓度1999240 10 20 30 盐酸浓度盐酸浓度腐腐蚀蚀速速度度80604020G/m2.h15%22%28%34%37%1999240 10 199925请根据离子反应方程式请根据离子反应方程式:2H+CaCO3 Ca+H2O+CO2 利用同离子效应解释以上现象利用同离子效应解释以上现象 鲜酸浓度越高，余酸的反应速度鲜酸浓度越高，余酸的反应速度越慢越慢因此因此,现场倾向采用高浓度酸液现场倾向采用高浓度酸液思考题：思考题：为什么鲜酸浓度增加，残酸浓度也随之增加为什么鲜酸浓度增加，残酸浓度也随之增加？199925请根据离子反应方程式请根据离子反应方程式:鲜酸浓度越高鲜酸浓度越高199926 概念：单位体积酸液接触的岩石表面积概念：单位体积酸液接触的岩石表面积面容比越小，反应速度越慢面容比越小，反应速度越慢（3）面容比）面容比思考题：思考题：酸压施工中怎样才能使面容比减小酸压施工中怎样才能使面容比减小？199926 概念：单位体积酸液接触的岩石表面积面容概念：单位体积酸液接触的岩石表面积面容199927（4）温度和速度）温度和速度温度：温度：温度越高，温度越高，H+传质速度越快，反应速度传质速度越快，反应速度也越快。也越快。酸液的流速：酸液的流速：层流，影响小层流，影响小 紊流，影响大，强迫对流使紊流，影响大，强迫对流使H传质速传质速度增大，度增大，但反应速度增加倍数小于流速增但反应速度增加倍数小于流速增加，有助于增加有效作用距离加，有助于增加有效作用距离199927（4）温度和速度温度：）温度和速度温度：199928三、砂岩油气层的酸化机理三、砂岩油气层的酸化机理 土酸：1015%HCl +38%HF 1.HF 的作用的作用 (1)与与 CaCO3反应反应 2HF+CaCO3 =CaF2 +CO2 +H2O (2)与钙长石反应与钙长石反应 16 HF+CaAl2Si2O8=CaF2 +2AlF3 +2SiF4 +8H2O199928三、砂岩油气层的酸化机理三、砂岩油气层的酸化机理 土酸：土酸：101199929(3)与石英反应与石英反应 6 HF +SiO2 =H2SiF6 +2H2O(4)与粘土反应与粘土反应 36 HF +Al2Si4O10(OH)2 =4H2SiF6+12H2O +2H3AlF6 由此可见，由此可见，HF与石英、粘土反应时，与石英、粘土反应时，不产生沉淀，但不产生沉淀，但 与钙质发生反应时，有沉与钙质发生反应时，有沉淀生成。淀生成。199929(3)与石英反应与石英反应 由此可见由此可见1999302.HCl的作用的作用 (1)维持酸液浓度维持酸液浓度,(PH值值),使使CaF2 处于溶解状态处于溶解状态 (2)阻止阻止HF 与与 Ca+、Na+、K+反应反应1999302.HCl的作用的作用199931土酸土酸 1015HCl38HF逆土酸逆土酸 6HF3HCl土酸中HF浓度不宜太大1.HF价格昂贵价格昂贵2.防止破坏砂岩结构防止破坏砂岩结构199931土酸土酸中土酸土酸中HF浓度不宜太大浓度不宜太大199932思考题：思考题：土酸中土酸中HCl是如何阻止是如何阻止HF与与Ca+、Na+、K+反应的？反应的？HCl的作用的作用 溶蚀碳酸钙，阻止溶蚀碳酸钙，阻止HF与碳酸钙反应与碳酸钙反应,防止防止CaF2沉淀，发挥沉淀，发挥HF对泥质的溶蚀作对泥质的溶蚀作用；用；HCl把地层水顶替走，避免把地层水顶替走，避免HF与地层与地层水接触，生成沉淀水接触，生成沉淀199932思考题：思考题：HCl的作用的作用199933 四四 酸液及添加剂酸液及添加剂性能要求酸类型酸液添加剂199933 四四 酸液及添加剂酸液及添加剂199934性能要求1.酸液酸液 (1)溶蚀能力强，生成物溶于残酸溶蚀能力强，生成物溶于残酸(2)与地层流体配伍性好与地层流体配伍性好(3)加入添加剂后化学、物理性质稳定加入添加剂后化学、物理性质稳定(4)在施工条件下，对设备及管线的腐蚀在施工条件下，对设备及管线的腐蚀 程度低于规定标准程度低于规定标准(5)货源广，价格便宜货源广，价格便宜(6)运输、施工方便安全运输、施工方便安全199934性能要求性能要求1.酸液酸液 (1)溶蚀能力强溶蚀能力强199935 2.添加剂添加剂 (1)处理效果好处理效果好 (2)对储层污染小对储层污染小 (3)货源广、价格低货源广、价格低 (4)使用方便、安全使用方便、安全1.无机酸无机酸2.有机酸有机酸-化学缓速酸、乳化酸乳化酸乳化酸乳化酸稠化酸 胶化酸3.多组分酸多组分酸4.缓速酸缓速酸5.粉状酸粉状酸酸液类型酸液类型199935 2.添加剂添加剂1.无机酸酸液类型无机酸酸液类型1999361.缓蚀剂缓蚀剂2.稳定剂稳定剂3.表面活性剂表面活性剂4.降滤剂降滤剂5.其它其它酸液添加剂酸液添加剂 室内腐蚀试验表明室内腐蚀试验表明:在在90条件下条件下,采用采用28%HCL,28%HCL,不使用任何缓蚀剂不使用任何缓蚀剂,酸对钢铁的腐蚀速度为酸对钢铁的腐蚀速度为:6780g/M6780g/M2 2.(.(允许腐蚀速度为允许腐蚀速度为:80 g/M:80 g/M2 2）1.缓蚀剂缓蚀剂1999361.缓蚀剂酸液添加剂缓蚀剂酸液添加剂 室内腐蚀试室内腐蚀试199937缓蚀剂作用原理缓蚀剂作用原理物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附缓蚀剂种类缓蚀剂种类无机缓蚀剂：无机缓蚀剂：砷化物砷化物有机缓蚀剂：有机缓蚀剂：甲醛、丁炔二醇甲醛、丁炔二醇复合缓蚀剂复合缓蚀剂腐蚀的危害腐蚀的危害:(1)损坏管柱、设备和工具损坏管柱、设备和工具 (2)生成生成 Fe(OH)3 ,堵塞地层堵塞地层199937缓蚀剂作用原理腐蚀的危害缓蚀剂作用原理腐蚀的危害:199938酸化缓蚀剂评定指标酸化缓蚀剂评定指标温度温度 压力压力 HCl浓度浓度 腐蚀速度腐蚀速度 备备 注注 MpMpa a%g/m%g/m2 2.h.h 60 60 常压常压 28 3 N8028 3 N80钢钢 4h4h 90 90 常压常压 28 20 28 20 120 15 28 40 120 15 28 40 150 15 28 80150 15 28 80150 15 28 80150 15 28 6.84，Fe2+沉淀沉淀常用稳定剂：常用稳定剂：醋酸醋酸 柠檬酸柠檬酸 CT17199940作用作用:防止铁离子沉淀稳定剂铁离子沉淀条件防止铁离子沉淀稳定剂铁离子沉淀条件:常用常用199941作用：作用：改变润湿性改变润湿性,降低油水界面张力，降低挤注降低油水界面张力，降低挤注 压力压力;加速反排（助排剂加速反排（助排剂);防止油水乳化防止油水乳化(破破 乳剂乳剂);抑制抑制H+传递速度（缓速剂）传递速度（缓速剂）3.表面活性剂表面活性剂种类：种类：固体型：固体型：100目砂、硅粉目砂、硅粉 油溶性树脂油溶性树脂胶质型：胶质型：矿物油矿物油 天然天然/合成聚合物合成聚合物 4.降滤剂降滤剂199941作用：作用：改变润湿性改变润湿性,降低油水界面张力，降低挤注降低油水界面张力，降低挤注199942酸化设计的内容酸化设计的内容1.地质设计地质设计 (1)确定酸化井层确定酸化井层 (2)提供施工井层的基础数据和生产动提供施工井层的基础数据和生产动态资料态资料 (3)低产原因分析低产原因分析 (4)施工目的依据施工目的依据199942酸化设计的内容酸化设计的内容1.地质设计地质设计1999432.工程设计工程设计 (1)酸液类型设计酸液类型设计(根据岩性确定根据岩性确定)(2)用酸量设计用酸量设计(根据酸化类型、裂缝尺根据酸化类型、裂缝尺寸、岩性等确定）寸、岩性等确定）(3)酸压裂缝尺寸计算酸压裂缝尺寸计算 (4)增产预测增产预测1999432.工程设计工程设计 (1)酸液类型设计酸液类型设计(199944预测增产倍数预测增产倍数199944预测增产倍数预测增产倍数199945酸化工艺技术酸化工艺技术1.酸化井层的选择酸化井层的选择2.酸化工艺酸化工艺3.酸化施工质量标准酸化施工质量标准4.酸化施工常见故障及预防酸化施工常见故障及预防酸化井层的选择酸化井层的选择199945酸化工艺技术酸化工艺技术1.酸化井层的选择酸化井层的选择酸化井层的选择酸化井层的选择1999461.酸化施工工序酸化施工工序(1)配酸配酸:先加水先加水,后加酸后加酸,再加添加剂再加添加剂(2)下管柱下管柱,装井口装井口,试压试压(1.5P1.5PF F)(3)低压替酸低压替酸(4)投球胀封隔器投球胀封隔器:保持油、套管压差为：保持油、套管压差为：1MPa (5)挤酸挤酸:按设计压力、排量挤酸按设计压力、排量挤酸(6)挤顶替液挤顶替液(大于井筒体积的大于井筒体积的1.5倍倍)(7)关井反应关井反应(酸压酸压2-3h,水力压裂水力压裂8-15h)(8)开井放喷开井放喷(抽吸抽吸),求产求产酸化工艺酸化工艺1999461.酸化施工工序酸化施工工序(1)配酸配酸:先加水先加水,后加后加1999472.油溶性堵剂选堵酸化工艺技术油溶性堵剂选堵酸化工艺技术适用：适用：碳酸盐岩出水油井碳酸盐岩出水油井,增油堵水措施增油堵水措施机理：机理：先注入选择性堵剂（遇油溶、遇先注入选择性堵剂（遇油溶、遇水凝），然后注入酸液。在酸化施工过水凝），然后注入酸液。在酸化施工过程中，油溶性堵剂将水层堵塞，使酸液程中，油溶性堵剂将水层堵塞，使酸液只对油层作用，不进入水层，达到增油只对油层作用，不进入水层，达到增油降水作用降水作用堵剂：堵剂：有机高分子化合物有机高分子化合物1999472.油溶性堵剂选堵酸化工艺技术油溶性堵剂选堵酸化工艺技术199948施工工艺：施工工艺：(1)注入堵剂注入堵剂(2)顶顶 替堵剂替堵剂(3)关井关井24-30h,使堵剂软化成一体使堵剂软化成一体(4)注入酸液注入酸液(5)顶替酸液顶替酸液(6)关井反应关井反应(7)开井、放喷（抽吸）、求产开井、放喷（抽吸）、求产199948施工工艺：施工工艺：1999493.水力脉冲盐酸处理工艺水力脉冲盐酸处理工艺 工艺方法：工艺方法：在注酸阶段，周期性地将井口压力提高在注酸阶段，周期性地将井口压力提高到最大设计压力，然后骤降至零，使之在地到最大设计压力，然后骤降至零，使之在地层产生周期性水力脉冲，对解堵酸化作用十层产生周期性水力脉冲，对解堵酸化作用十分明显。分明显。1999493.水力脉冲盐酸处理工艺水力脉冲盐酸处理工艺 工艺方法：工艺方法：1999504.碳酸盐岩地层的酸压工艺技术碳酸盐岩地层的酸压工艺技术 与水力压裂相比与水力压裂相比,酸压具有以下特点酸压具有以下特点:优点优点:没有脱砂危险没有脱砂危险 不存在凝胶残留物返排问题不存在凝胶残留物返排问题 从理论上讲从理论上讲,酸压裂缝导流能力比较高酸压裂缝导流能力比较高缺点缺点:酸蚀缝长受酸液有效作用时间限制酸蚀缝长受酸液有效作用时间限制 酸液腐蚀井下管柱和地面设备酸液腐蚀井下管柱和地面设备1999504.碳酸盐岩地层的酸压工艺技术碳酸盐岩地层的酸压工艺技术 与水与水199951酸化施工的质量标准酸化施工的质量标准 1.配准管柱配准管柱,对准目的层；对准目的层；2.酸化前要洗井合格酸化前要洗井合格,目的层以下目的层以下10米不得留有泥米不得留有泥浆；浆；3.酸化用酸和添加剂必须符合质量要求。酸液总酸化用酸和添加剂必须符合质量要求。酸液总量、浓度、及添加剂必须符合设计要求；量、浓度、及添加剂必须符合设计要求；4.替挤清水数量准确替挤清水数量准确,达到设计要求达到设计要求,确保酸液全确保酸液全部进行地层；部进行地层；5.必须做到施工连续必须做到施工连续,排液及时排液及时,反应时间不超过反应时间不超过3小时。小时。199951酸化施工的质量标准酸化施工的质量标准 1.配准配准199952酸化常见事故预防及处理酸化常见事故预防及处理 故障现象故障现象 原原 因因 预防及处理预防及处理 1.压裂压裂 泵有水击声、泵有水击声、1.上水管线堵塞上水管线堵塞 1.检查上水管线检查上水管线 排量小排量小 2.柱塞或阀漏失柱塞或阀漏失 2.更换阀体更换阀体,密封密封圈圈 2.低压替酸、压力高低压替酸、压力高 排量太大排量太大,封隔器封隔器 减小排量减小排量 替不进替不进 已胀开已胀开3.封隔器封隔器(水力压差水力压差 1.定压单流阀弹簧太松定压单流阀弹簧太松 1.调整弹簧长度调整弹簧长度 式式)胀不开胀不开 2.高温井胶皮老化高温井胶皮老化 2.施工前先降温施工前先降温 4.挤酸过程中挤酸过程中,套压套压 1.胶皮破裂胶皮破裂 1.换胶皮换胶皮 突然上升突然上升 2.油管漏失油管漏失 2.停止施工停止施工 5.高压管线刺漏高压管线刺漏 1.丝扣震松丝扣震松 1.放压上紧油壬放压上紧油壬 2.盘根震坏盘根震坏 2.更换盘根更换盘根199952酸化常见事故预防及处理酸化常见事故预防及处理199953 图56 受损害气井产量与损害因素关系图199953 图图56 受损害气井产量与损害因素关系图受损害气井产量与损害因素关系图199954 水力压裂是油田开发中一项重要的增产水力压裂是油田开发中一项重要的增产增注措施。它利用水力传压作用，使油层产增注措施。它利用水力传压作用，使油层产生裂缝，从而解除井底堵塞，改善低渗透地生裂缝，从而解除井底堵塞，改善低渗透地层的渗流条件，达到增产增注目的。层的渗流条件，达到增产增注目的。一、一、压裂增产原理压裂增产原理水力压裂概念水力压裂概念第三节第三节 压裂机理压裂机理199954 水力压裂是油田开发中一项重水力压裂是油田开发中一项重199955油气层水力压裂示意图油气层水力压裂示意图 S1S1S2S2S3S3S4S4压裂压裂压裂压裂199955油气层水力压裂示意图油气层水力压裂示意图 S1S2S3S4压裂压裂压裂压裂199956压裂就是向井筒内以高于地层吸收能力的速率注人工作液体，在井筒内产生高于储层破裂强度的压力，从而使储层“破裂”并向层内延伸成一条或数条水力裂缝后，使用“支撑”或“刻蚀”的方法使这些裂缝在井筒内压力释放后也不能完全闭合。在气井重新投产时仍能维持较高的导流能力，这时气井的渗流变成图57所示模式，当裂缝穿透不太深时，储层内的渗流为平面径向流加单向流（a），当裂缝穿透深度接近气井的泄流半径时，则储层内的渗透会变成两组单向流（b）。199956压裂就是向井筒内以高于地层吸收能力的速率注人工作压裂就是向井筒内以高于地层吸收能力的速率注人工作199957 （a）浅穿透裂缝渗流模式图 （b）深穿透裂缝渗流模式图 图57 199957 （a）浅穿透裂缝渗流模式图）浅穿透裂缝渗流模式图 199958 图58 Mcguil曲线L一有效裂缝长度，m；re一泄油半径，m；Kf裂缝导流能力，m2m；k储层渗透率，m2；h一储层有效厚度，m199958 图图199959曲线分析：曲线分析：1.导流能力比值较小时（在曲线的左半段）导流能力比值较小时（在曲线的左半段）(1)曲线变化较陡，曲线变化较陡，即此时随导流能力比的增加，增产即此时随导流能力比的增加，增产 倍数增加较快。倍数增加较快。(2)导流能力比为定值时导流能力比为定值时,缝长变化对增产倍数影响不大。缝长变化对增产倍数影响不大。此时欲使增产倍数提高，应以增大裂缝导流此时欲使增产倍数提高，应以增大裂缝导流能力为主，不要盲目延伸裂（增大施工规模）。能力为主，不要盲目延伸裂（增大施工规模）。199959曲线分析：曲线分析：199960 2.当导流能力比值较大时当导流能力比值较大时(曲线右半段曲线右半段)(1)缝长为定值时缝长为定值时,曲线变化平缓曲线变化平缓,即随导流能即随导流能力比增加力比增加,增产倍数几乎不变。增产倍数几乎不变。（2）导流能力比为定值，随缝长增加，增产）导流能力比为定值，随缝长增加，增产倍数明显增加。倍数明显增加。此时欲提高导流能力，应以增加缝此时欲提高导流能力，应以增加缝长为主。长为主。199960 2.当导流能力比值较大时当导流能力比值较大时(199961最佳有效缝长与地层渗透率的关系：最佳有效缝长与地层渗透率的关系：低渗延缝，高渗解堵低渗延缝，高渗解堵199961最佳有效缝长与地层渗透率的关系：低渗延缝，高渗解最佳有效缝长与地层渗透率的关系：低渗延缝，高渗解199962二、人工裂缝方向判断二、人工裂缝方向判断1.压裂增产增注作用压裂增产增注作用 (1)改善低渗透地层改善低渗透地层 (2)调整层间矛调整层间矛盾盾 (3)解除井底附近堵塞解除井底附近堵塞2.人工裂缝方向判断人工裂缝方向判断 （1）按主应力：垂直于最小主应力）按主应力：垂直于最小主应力 （2）按周向应力：沿最小周向应力点延伸按周向应力：沿最小周向应力点延伸 （3）按施工曲线：有峰值为垂直缝按施工曲线：有峰值为垂直缝 （4）按断层：正断层只能产生垂直裂缝隙按断层：正断层只能产生垂直裂缝隙,逆断层有两种可能逆断层有两种可能199962二、人工裂缝方向判断二、人工裂缝方向判断1.压裂增产增注作用压裂增产增注作用199963压裂施工曲线PF破裂压力PE 延伸压力PS 地层压力PI 地面瞬时关井 压力199963压裂施工曲线压裂施工曲线199964三、压裂液及其性能要求三、压裂液及其性能要求 (1)前置液前置液 造缝，降温，防滤，防卡造缝，降温，防滤，防卡 要求：粘度要求：粘度 用量用量 (2)携砂液携砂液 携砂携砂,延缝，降温延缝，降温 要求：要求：粘度高粘度高 悬砂性好悬砂性好 (3)顶替液顶替液 替砂替砂 中间顶替液中间顶替液 尾顶替液尾顶替液1.压裂液作用压裂液作用199964三、压裂液及其性能要求三、压裂液及其性能要求 (1)前置前置1999652.压裂液性能要求压裂液性能要求z滤失低滤失低z携砂能力强携砂能力强z摩阻低、比重大摩阻低、比重大z稳定性好稳定性好z配伍性好配伍性好z残渣少残渣少z易于返排易于返排z货源广、价格便宜、便于配制货源广、价格便宜、便于配制 1999652.压裂液性能要求滤失低压裂液性能要求滤失低1999663.压裂液类型压裂液类型z水基压裂液水基压裂液z油基压裂液油基压裂液z乳化压裂液乳化压裂液 z泡沫压裂液泡沫压裂液z液化汽压裂液液化汽压裂液z酸基压裂液酸基压裂液1999663.压裂液类型水基压裂液压裂液类型水基压裂液1999674.压裂液发展压裂液发展z七十年代以来七十年代以来y国外国外:水基冻胶压裂液的次数占水基冻胶压裂液的次数占三分之二，用量占总量的三分之二，用量占总量的90%以上以上y国内国内:则基本上使用的都是水基则基本上使用的都是水基压裂液。压裂液。y目前，泡沫压裂液、液体目前，泡沫压裂液、液体CO2压压裂液裂液、液氮压裂液液氮压裂液也开始应用。也开始应用。1999674.压裂液发展七十年代以来压裂液发展七十年代以来199968压裂液添加剂压裂液添加剂z破胶剂破胶剂z降滤剂降滤剂z防膨剂防膨剂z杀菌剂杀菌剂z表面活性剂表面活性剂z值调节剂值调节剂z稳定剂稳定剂199968压裂液添加剂破胶剂压裂液添加剂破胶剂199969表面活性剂作用表面活性剂作用z减少压裂液滞留量减少压裂液滞留量z提高返排速度和返排量提高返排速度和返排量z降低在形成油水乳化液的可能性降低在形成油水乳化液的可能性z当使用乳化压裂液时，加入表面活性剂当使用乳化压裂液时，加入表面活性剂还能起到稳定乳化液的作用还能起到稳定乳化液的作用 199969表面活性剂作用减少压裂液滞留量表面活性剂作用减少压裂液滞留量199970压裂液对储层的伤害及保护压裂液对储层的伤害及保护z按压裂液作用位置分：按压裂液作用位置分：y地层基质伤害地层基质伤害y支撑裂缝伤害支撑裂缝伤害z按流体性质分：按流体性质分：y液体伤害液体伤害y固体伤害固体伤害y压裂液滤饼和浓缩胶压裂液滤饼和浓缩胶199970压裂液对储层的伤害及保护按压裂液作用位置分：压裂液对储层的伤害及保护按压裂液作用位置分：199971压裂液对储层的伤害压裂液对储层的伤害z压裂液在地层中滞留产生液堵压裂液在地层中滞留产生液堵z地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生的伤害的伤害z压裂液与原油乳化造成的地层伤害压裂液与原油乳化造成的地层伤害z润湿性发生反转造成的伤害润湿性发生反转造成的伤害z压裂液残渣对地层造成的损害压裂液残渣对地层造成的损害z压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害压裂液对地层的冷却效应造成地层伤害z压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害压裂液滤饼和浓缩对地层的伤害199971压裂液对储层的伤害压裂液在地层中滞留产生液堵压裂液对储层的伤害压裂液在地层中滞留产生液堵199972四、压裂设计（一）地质设计（二）工程设计199972四、压裂设计四、压裂设计199973(二二)压裂工程设计的内容压裂工程设计的内容 1.压裂施工井的基本情况和动态资料；压裂施工井的基本情况和动态资料；(1)施工井的基本数据施工井的基本数据 (2)压裂层段基本数据压裂层段基本数据 (3)生产动态资料生产动态资料 2.低产原因分析；低产原因分析；3.施工目的依据施工目的依据,效果预测；效果预测；目的目的 依据依据 效果预测效果预测(缝长、缝宽、增产倍比、缝长、缝宽、增产倍比、经济评价经济评价)4.确定施工参数确定施工参数；5.选择管柱选择管柱,确定压裂方式确定压裂方式,校核管柱强度；校核管柱强度；6.成本核算成本核算,效益分析；效益分析；7.制定安全措施；制定安全措施；199973(二二)压裂工程设计的内容压裂工程设计的内容199974(二二)压裂设计的一般步骤压裂设计的一般步骤压裂设计分为两大类：压裂设计分为两大类：第一类设计：第一类设计：已知地层条件，预定增已知地层条件，预定增产倍数，寻求最佳方案产倍数，寻求最佳方案 第二类设计：第二类设计：先给定压裂液用量、排先给定压裂液用量、排量等，预测裂缝尺寸、增产倍数量等，预测裂缝尺寸、增产倍数199974(二二)压裂设计的一般步骤压裂设计分为两大类：压裂设计的一般步骤压裂设计分为两大类：199975五五 压裂工艺与压裂技术压裂工艺与压裂技术压裂选井选层原则压裂选井选层原则 不宜压裂的井层不宜压裂的井层 1.油层压力衰竭不宜压裂油层压力衰竭不宜压裂 2.井下技术状况差，例如固井质量不好、或井下技术状况差，例如固井质量不好、或可能窜槽、套管变形或有严重损伤、井下有落可能窜槽、套管变形或有严重损伤、井下有落物、经过复杂措施处理过的井层均不宜压裂。物、经过复杂措施处理过的井层均不宜压裂。3.高含水井或高气油比井高含水井或高气油比井,不宜压裂不宜压裂 199975五五 压裂工艺与压裂技术压裂工艺与压裂技术 199976 4.4.注水效果明显，裂缝比较发育的井注水效果明显，裂缝比较发育的井层，为了避免油井水淹，是否压裂需慎层，为了避免油井水淹，是否压裂需慎重。重。5.5.附近有与水或气的接触面（如底附近有与水或气的接触面（如底水驱油藏或存在底水的油藏），而且位水驱油藏或存在底水的油藏），而且位于裂缝可能通过的方向时。于裂缝可能通过的方向时。6.6.在压裂层与水层或气层间的夹层在压裂层与水层或气层间的夹层很薄时。很薄时。7.7.高渗透地下亏空的井不宜压裂。高渗透地下亏空的井不宜压裂。199976 4.注水效果明显，裂缝比较发育的井层注水效果明显，裂缝比较发育的井层199977压裂工艺方法压裂工艺方法 (一)、合层压裂对一个生产层组的各小层不加选择地同时进行压裂施工。(二)、多层压裂（或选择性压裂）一次压裂作业可压开多层或有选择地压开预定油层的方法。199977压裂工艺方法压裂工艺方法1999781.1.限流法分层压裂技术限流法分层压裂技术原理原理:控制各层孔数及孔径控制各层孔数及孔径,以以 控制其孔眼压差和流量控制其孔眼压差和流量,使各层相继被压开使各层相继被压开关键关键:确定各层孔眼摩阻确定各层孔眼摩阻适用适用:完井压裂完井压裂 压裂技术压裂技术1999781.限流法分层压裂技术原理限流法分层压裂技术原理:控制各层孔数及孔控制各层孔数及孔1999792.氮气压裂技术1.适应范围适应范围:低压（低压（）、低渗（）、低渗（k10-5 m2）、低）、低孔（孔（=10-3S 时时,产生一条对称缝产生一条对称缝 当当10-6S t10-3S,产生多条径向裂缝产生多条径向裂缝199981(1)造缝机理造缝机理 火药燃烧火药燃烧,井底压力达到井底压力达到199982(2)增产机理增产机理 高能气体燃烧产生的压力较高高能气体燃烧产生的压力较高,导导致地层岩石产生残余变形；又由于裂致地层岩石产生残余变形；又由于裂缝面不一定都与主应力方向垂直，裂缝面不一定都与主应力方向垂直，裂缝面受剪应力作用，产生相对位移；缝面受剪应力作用，产生相对位移；在高温高压脉冲作用下，缝面受冲刷，在高温高压脉冲作用下，缝面受冲刷，以及岩石中的钙质等胶结物溶解，使以及岩石中的钙质等胶结物溶解，使缝面形成沟漕。缝面形成沟漕。199982(2)增产机理增产机理1999834.控缝高压裂技术控缝高压裂技术技术方法：技术方法：控缝高压裂技术就是通过上浮式和控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂下沉式导向剂在裂 缝的顶部和底部形缝的顶部和底部形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力向上成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步延伸的目的。上进一步延伸的目的。1999834.控缝高压裂技术技术方法：控缝高压裂技术技术方法：199984第四节第四节 评层选井一储层评价及施工合理评层选井一储层评价及施工合理性研究评价性研究评价 增产措施的最终目的是使油气井增加产量（有时可达到增加可采储量之望）并取得尽可能高的投资收益（经济效益）施工后油气井能否增产及增产幅度不但与所选的工艺方法和工艺设计的完成程度有关，而更重要的则取决于施工井层的地质因素及其与施工工程效果的合理组合。199984第四节第四节 评层选井一储层评价及施工合理性研究评价评层选井一储层评价及施工合理性研究评价 199985一、储层评价一、储层评价 储层评价主要应包括以下内容：1气藏的地质特征主要有：气藏的地质特征主要有：（1）沉积环境及岩相变化趋势；（2）岩性及其在纵、横向上的变化 （3）岩石物性参数 （4）测井资料及其对比。（5）储层岩石力学性质参数 （6）储层流体性质199985一、储层评价一、储层评价 1999862井区地层特点及低产原因研究井区地层特点及低产原因研究 造成气井低产（与同层邻井相比，除了地层本身低渗的原因外）的原因不外三条：（1）井区内储层渗透率低，且裂缝不发育，可以从录井、试井和测井证实，如果储层孔隙度和含气饱和度都令人满意，对这类井进行压裂施工增产的希望是很大的。（2）井区渗透率高（或天然裂缝发育），但伤害严重，经验证明，高渗层最易受到钻井完井过程的固相颗粒损害。（3）非均质造成的局部低孔低渗，这在碳酸盐岩气藏中是常见的：同一气层内，邻井（一般仅离23km）的储层参数和产气能力均不能对比。1999862井区地层特点及低产原因研究井区地层特点及低产原因研究199987二、井身条件及工艺选择二、井身条件及工艺选择 1完井方法 大段裸眼或村管完井不适宜进行大型压裂施工 2固井质量 只有固井质量好，才可能保证施工注人的酸液进人预定的层位和井段，而管外水泥窜漏常常使施工液进人本来渗透性就好而不需要进行增产处理的层段。除固井质量外，油层套管关抗内压强度也必须经过校核，当预计井底施工压力高于套管抗内压强度时，就必须考虑使用封隔器。否则，压坏套管将造成极大的损失。199987二、井身条件及工艺选择二、井身条件及工艺选择 199988三、储层评价的主要方法三、储层评价的主要方法 1静态评价方法静态评价方法 利用油气田勘探期获得的气田地质的总体状况及施工井录井及试生产期的数据进行对比分析，评价施工井在区域内井况，包括储层条件比较和产出能力比较，从本构造，本产层的总体状态出发研究单井是否属于低产，影响产能的可能原因，寻找提高产出能力的工艺途径，预测可望获得的增产效果。静态评价中，应收集齐全进行压裂及酸化设计所需的全部数据，包括：1）储层的基本数据：2）施工井的基本数据施工井所处的构造位置；完井层位及井深；3）历次增产措施施工数据 4）历次测试及试生产数据199988三、储层评价的主要方法三、储层评价的主要方法 1999892动态评价方法动态评价方法 利用现代试井手段和气藏工程计算方法对施工井的地下实际流动状态进行拟合分析，计算出该井在生产或试生产流动时的渗流模式及渗流阻力通常表现为渗透率。动态评价方法可帮助我们解决三个问题：（1）渗透率高低；（2）气层压力状态；（3）气层含水及气井的出水情况。3综合评价的方法综合评价的方法 动、静态评价方法综合运用，利用不同方法得到的不同信息经常可以相互佐证，加深对施工并层的认识深度，从而提高所选工艺的针对性。1999892动态评价方法动态评价方法 199990四、施工合理性评价的原则和方法四、施工合理性评价的原则和方法 储层评价完成后，对气井低产原因及施工后可望获得的增产效果就有了一个基本的估计，在此基础上可提出若干个能达到增产要求的施工方案来（包括不同的工艺方法和施工参数），通过设计计算，还可以进一步得出不同施工方案可能获得的增产效果。究竟选择什么方案实施呢，需要进行决策，一般情况下，决策的依据和原则都是经济效果。最常用的有三种方法：(1)投入产出比较法 （2）投资回收期比较法；（3）净现值（NPV）对比方法 199990四、施工合理性评价的原则和方法四、施工合理性评价的原则和方法 199991第五节第五节 现场质量控制现场质量控制 一、施工准备的质量控制要点一、施工准备的质量控制要点 1井场准备 2井口装置 3井筒 4施工装备 5工作液准备 二、施工过程质量控制二、施工过程质量控制 1低压替液 2座封封隔器 3高压泵注 199991第五节第五节 现场质量控制现场质量控制 一、施工准备的质量控制要点一、施工准备的质量控制要点199992三、后期管理的质量要求三、后期管理的质量要求 1放喷排液期间的质量要求 2测试过程的质量要求 3试生产期间的质量要求四、施工资料的录取要求四、施工资料的录取要求 气井增产措施全过程的资料录取是施工质量的检验指标之一 从气井生产特征的角度出发，施工前后的资料应包括下述内容：（1）施工前后的测试和生产资料、压力恢复曲线及其解释结果，对有试生产条件的气井，施工后的生产资料和压力恢复曲线以试生产结束后所测得的为准；199992三、后期管理的质量要求三、后期管理的质量要求 199993（2）与施工层位有关的所有岩心试验资料（3）施工设计及其与设计有关的所有试验（4）现场配液资料（5）施工资料。（6）排液资料。（7）测试和试生产资料；（8）如有可能或按设计要求安排的施工前后的生产测井资料；（9）施工前后的采气曲线199993（2）与施工层位有关的所有岩心试验资料）与施工层位有关的所有岩心试验资料1999946-1 小小 结结1.压裂增产增注作用压裂增产增注作用 (1)改善低渗透地层改善低渗透地层 (2)调整层间矛盾调整层间矛盾 (3)解除井底附近堵塞解除井底附近堵塞2.人工裂缝方向判断人工裂缝方向判断 （1）按主应力：垂直于最小主应力）按主应力：垂直于最小主应力 （2）按周向应力：沿最小周向应力点延伸按周向应力：沿最小周向应力点延伸 （3）按施工曲线：有峰值为垂直缝按施工曲线：有峰值为垂直缝 （4）按断层：正断层只能产生垂直裂缝隙按断层：正断层只能产生垂直裂缝隙,逆断逆断层有两种可能层有两种可能3.裂缝形成条件裂缝形成条件(略略)4.压裂压裂 施工曲线的应用施工曲线的应用 5.基本概念基本概念:水力压裂水力压裂 破裂压力破裂压力 延伸压力延伸压力 1999946-1 小小 结结1.压裂增产增注作用压裂增产增注作用