《精编》压裂酸化设备简介

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1、压裂 酸化工艺简介 分二部分 一 压裂现场工艺技术简介二 酸化现场工艺技术简介 压裂基础知识 压裂 依靠地面注入设备 以高于储层吸收能力的排量向地层注入流体 在储层中产生裂缝 在裂缝中填入一定量的支撑剂 形成高导流能力的流动通道 压裂的目的 加快石油流体的产率压裂的增产机理 减少流体流动的阻力 改善近井地带的渗流环境 向井流 线性流 压裂基础知识 向井流 线性流 流动方向改变示意图 压裂基础知识 裂缝的形状 二维模型 PKN与GDK PKNGDK 压裂基础知识 普通三维模型没有对裂缝方位作假设 适合于研究水力裂缝起裂的细节 平面三维模型假设裂缝是平面的 其方向与最小主应力方向垂直 适应研究裂缝

2、的主体在起裂地层以外或压裂液垂向流动比水平流动更强烈的情况 拟三维模型以单元为基础对裂缝形态进行研究 三维模型 压裂施工的基本步骤 压裂组织流程 压裂地质方案 压裂工程设计 压裂准备 井场准备 配液 备砂 压裂施工 压裂资料交接 压裂评价考核压裂现场施工流程 井场压裂设备布置 压裂高低压管线连接 走泵排空 井口 管线试压 注入前置液 注入携砂液 注入替置液 施工结束 储液罐 砂罐 低压管汇 混砂车 供液管汇 压裂泵车 高压管汇 监控车 压裂井口 压裂施工现场示意图 压裂现场 2500型压裂泵车 压裂施工主要设备简介 2500型压裂泵 外型尺寸 10 94 2 6m 4 05m额定最大排量 15

3、 9m3 min额定最大输砂 10909Kg min工作液最大含砂浓度 1820Kg 添加支撑剂 为压裂泵车供液 添加化学添加剂 外型尺寸 10 8 2 5m 3 97m液吊最大吊重 8000Kg试压泵最高试验压力 103 4MPa3 高压管汇最大推荐排量 2 86m3 min 18bbl min 外型尺寸 11m 2 6m 3 7m罐有效容量 7 5m3最高工作压力 103 4MPa最大液氮排量 97 96l min最大氮气排量 101 2Nm3 min 采集施工参数 控制压裂泵车 压裂施工曲线 供液车 水力压裂控制缝高技术 1 影响裂缝几佑形态因素有 流体的粘度和密度 支撑剂浓度 施工排量

4、 射孔孔眼位置分布2 垂直裂缝即可以向上延伸主要因素是 可向下延伸 控制裂缝向上延伸在压裂液的前置液中加入漂浮暂堵剂 在裂缝顶部形成一个低渗透层 改变压裂过程中裂缝顶部应力状态 堵塞裂缝向上延伸通道 暂堵剂是固体颗粒 化学性质稳定 不会对油造成伤害由于裂缝在吉壁附近处延伸高度最大 在裂缝形成的早期就必须加以控制 煤层气压裂配套技术 煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的天然气 是我国尚待开发的重要天然气资源 煤层气在煤田开采中 一直被视为灾害气体 以美国为代表的煤层气开发已形成工业开采 年产量超过2000亿m3 我国是一个煤碳大国 目前正在进行勘探和开以应用研究 但最关键的技术之一就是煤层改造

5、工艺技术 煤层特点 煤层的原始渗透性一般都比较差 主要导流能力的主要是煤层的原生和次生裂隙 这些裂隙的连通性受多种因素响很难相互沟通 这注需要改造 最常用的改造方法 是压裂和洞穴应力释入法 CO2压裂特点与应用范围 泡沫由气液两相组成 具有静液柱压力低 滤失量小 携砂性能好 助排能力强 对地层伤害小等特点 泡沫压裂特别适合于低渗透 低压及水敏地层的油气藏改造 N2 泵注时为气体 井口形成泡沫CO2 泵注时为液体 在井底或地层中气化 形成泡沫 CO2泡沫液优点 CO2与水反应生成碳酸使体系的pH值降低 减少了对地层的伤害 也降低了压裂液的表面张力 有助于压后返排 第二部分 酸化工作概况及其配套工

6、艺技术一 酸化基础知识二 灰岩酸化技术三 砂岩酸化技术 基质酸化 孔隙酸化 常规酸化 原理 不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙 晶间 孔穴或裂缝 的工艺 利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物 改善储层渗流条件 提高油气产能 目的 解堵 特点 不压破地层 压裂酸化 原理 压破地层的情况下将酸液注入溶蚀裂缝壁面形成沟槽的工艺 利用裂缝壁面的不整合 建立高导流通道 改善储层渗流条件 提高油气产能 目的 改善渗流环境 特点 压破地层 基质酸化酸化增产原理 1 酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应 溶蚀孔壁或缝壁 增大孔隙体积 扩大裂缝宽度 改善流体渗流条件 2 酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物 或破坏

7、堵塞物的结构使之解体 然后随残酸液一起排出地层 起到疏通流道的作用 恢复地层原始渗透能力 压裂酸化增产原理 1 酸溶蚀压开的人工裂缝 形成大大高于地层原始渗透率的酸蚀裂缝 提高油气渗流能力 2 酸蚀裂缝沟通高渗透裂缝带 扩大泄流面积3 酸液进入裂缝壁面孔隙或裂隙与岩石发生反应 溶蚀孔壁或微缝壁 改善流体向裂缝渗流条件 4 酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物 或破坏堵塞物的结构使之解体 疏通流道 恢复地层原始渗透能力 酸化压裂与加砂压裂的关系 1 完全不同的两种工艺 传统增产措施 2 使用的液体不同3 形成高渗透裂缝的原理不同4 对地层的适应性不同 酸压只用于碳酸盐岩储层 5 增产原理相似6 使用的施

8、工工艺相似7 使用的设备相似 碳酸盐酸化 1 碳酸盐矿物分类方解石 碳酸钙矿物 白云石 碳酸钙矿物和碳酸镁矿物的比为1 1 2 碳酸盐矿物物理性质双重孔隙或渗透率不均匀分布 3 碳酸盐酸化特点常选用盐酸 其目的是溶解基质和旁通伤害物 碳酸盐酸化 碳酸盐酸化一般用盐酸 其目的是产生高导流能力的通道 也称酸蚀孔洞 以旁通伤害物或存在低渗透裂缝性油层中被堵塞的裂缝 为解决地层温度高于205 情况下的腐蚀问题 可用有机酸代替盐酸 可通过盐酸乳化形成微乳液 降低酸与岩石的接触面积 可达到深穿透的目的 此种情况下 在酸的有效作用范围内孔隙尺寸均匀增加 无酸蚀孔洞的产生 碳酸盐酸化 有机酸的使用甲酸和乙酸可

9、一起使用 但常仅选用一种酸 可将有机酸和盐酸混合使用 有机酸与岩石的反应比盐酸更均匀 但需要的液量较大 溶解单位体积的岩石所需的有机酸的费用大大高于所用盐酸的费用 设计时必须考虑作业的经济效益 碳酸盐酸化 酸化反反应过程盐酸与碳酸盐矿物的反应 包括以下步骤 1 氢离子 H 传递到矿物表面 2 离子与矿物反应 3 反应产物从矿物表面传递到本体溶液 若这些步骤中的某一步骤比其它步骤慢 则这一步骤决定整个反应过程的反应速度 并被称作决速步骤 酸岩反应步骤 1 酸至反应壁面的传递2 表面反应3 反应产物离开表面 三维径向酸蚀孔洞形式的实验模拟 据Daccord和Lenormand 1987 砂岩酸化

10、砂岩储层的酸化通常不进行酸压 砂岩储层的胶结疏松 酸压可能由于大量溶蚀 致使岩石松散 引起油井过早出砂 酸压可能压破地层边界以及水 气层边界 造成地层能量亏空和过早见水 见气 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石 不能形成沟槽 酸压后裂缝大部闭合 形成的裂缝导流能力低 且由于用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道 砂岩一般只做解堵酸化 砂岩酸化 砂岩储层酸化主要使用土酸 即HF和HCl的混合液 其它使用的多数酸液 如氟硼酸 浓缩土酸 胶束土酸 互溶土酸 地下生成酸等 其主体部分都是HF HCl 都是利用HCl溶解砂岩储层中的钙质成分 利用HF溶解砂岩中其它胶结物或基质 酸液添加剂 添加剂对于油井 在前置液或

11、酸中加入互溶剂可使地层变为水润湿 这有助于处理与岩石更充分地接触 酸用缓蚀剂和增效剂用于保护管柱 表面活性剂和破乳剂也是必要的 它们的作用为降低处理液和油藏流体间的界面张力和防止乳化 抗渣剂 防垢剂和铁离子稳定剂的使用可克服特殊的问题 混合添加剂 不同组分间的配伍性和它们与井底条件的配伍 常规酸化工艺常用工序 1 井 用1 2m3HCl正替入油管后用清水正井目的 清除管壁脏物及铁锈2 注前置液 盐酸作预处理目的 溶解碳酸盐岩类矿物 防止CaF2 顶走地层水 防止Na2SiF6 K2SiF6 清井带油垢 保持较低的pH值 3 土酸液 HCl HF作用 HCL溶解碳酸盐类胶结物 并保持pH值 HF溶解石英长石及粘土矿物目的 沟通并扩大孔道 提高地层渗透性4 注后置液 油井柴油等或HCl 气井用酸或气 N2 天然气 目的 恢复地层固相及沉淀性酸反应物的亲水性 防止乳化生成5 注顶替液 活性水 谢谢各位