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1、 重复压裂技术发展现状分析与研究 专 业 石油工程系钻井专业 班 级 钻井0851班 学 号 08050072 学生姓名 谢鹏程 指导教师 刘丽 日 期 摘要重复压裂技术是低渗透油田增加单井产量确保油田稳产提高经济效益的重要措施。论文详细分析和研究了原有裂缝失效的可能原因、重复压裂的造缝机理；提出了重复压裂的选井选层原则、重复压裂的工艺技术特点和相应措施；提出了堵老缝压新缝的重复压裂技术，介绍了重复压裂在国内外的应用现状，结合国内外重复压裂的现场应用情况分析了压裂效果及存在的难题，从中明确了低渗透油田重复压裂技术的发展趋势。关键词：重复压裂；机理；现场应用；效果分析AbstractRepeat
2、ed fracturing technology is a low permeability oilfield increase single well production an important measure to ensure the stable oil production and increasing economic benefit. This thesis analyzed and studied the original crack reason of invalidation, repeated fracturing fracture mechanism; the te
3、chnology characteristics of repeated fracturing principle of well and layer selection, repeated fracturing and corresponding measures; put forward blocking old seam pressure of refracturing technology of new fracture, introduces the application of repeated fracturing at home and abroad the field app
4、lication situation at home and abroad, combined with the analysis of the repeated fracturing fracturing effect and existing problems, from the clear trend of refracturing technology in low permeability oilfield.Keywords: repeated fracturing; mechanism; application; effect analysis目 录第一章 水力压裂简介3 1.1
5、水利压裂技术发展现状3 1.2 水力压裂新工艺和新技术3第二章 重复压裂的涵义及其机理分析6 2.1 重复压裂涵义5 2.2 重复压裂机理5 2.2.1 闭合压力变化5 2.2.2 重复压裂裂缝张开平面的方位5 2.2.3 重复压裂最优时间确定6 2.2.4 裂缝失效原因6 2.2.5 重复压裂评估6 2.2.6 重复压裂选井选层的原则7第三章 重复压裂技术应用效果分析9 3.1 现场应用9 3.1.1 Rangely 油田9 3.1.2 阿南油藏10 3.1.3 安塞坪桥油田11 3.2 应用效果分析12 3.3 存在的问题13第四章 结论与建议144.1 结论144.2 建议14致 谢15
6、参考文献16前言水力压裂技术经过了近半个世纪的发展，在压裂设计、压裂液和添加剂支撑剂、压裂设备和监测仪器以及裂缝检测等方面都获得了迅速的发展，使水力压裂技术在缝高控制技术、高渗层防砂压裂、重复压裂、深穿透压裂以及大砂量多级压裂等方面都出现了新的突破。现在水力压裂技术作为油水井增产增注的主要措施，已广泛应用于低渗透油气田的开发中，通过水力压裂改善了井底附近的渗流条件，提高了油井产能，在美国有30%的原油产量是通过压裂获得的国内低渗油田的产量和通过水力压裂改造获得的产量也在逐渐增加，水力压裂技术的最优实施和关键性技术的突破，将给石油工业带来不可估量的前景。水力压裂技术自发展半个多世纪以来，为增加油
7、气井产量、提高油气田开发水平作出了不可磨灭的贡献。但不是所有的压裂措施都能达到预期的增产效果，许多油气井压裂以后增产效果不理想甚至没有增产效果，其中一个重要原因就是压裂过程中压裂本身对油气层造成了损害。因此有必要对压裂过程中的裂缝损害进行研究并找出相应的解决措施。水力压裂过程中存在的损害主要包括粘土膨胀与颗粒运移损害、机械杂质引起堵塞损害、支撑裂缝导流能力的损害等。所以，要提高压裂效果，可以从改进压后裂缝导流能力和提高裂缝壁面附近地层的渗透率两个方面入手，这就是要进行水力压裂复合酸化技术研究的依据。同样水力压裂技术自应用以来，已被证明是一项行之有效的增产工艺技术，但是，随着压裂井(层)的开发生
8、产，第一次产生的水力裂缝会逐渐失去作用，因此必须进行重复压裂来提高油气井的产量，以保证油气藏实现增产稳产的开发目标。所谓重复压裂是指同层的第二次或更多次的压裂。早在50年代，国内外就已开始进行重复压裂，在美国将近30%的压裂属于重复压裂，我国则更普遍一些。受当时技术与认识水平的限制，一般认为，重复压裂是原有水力裂缝的进一步延伸或重新张开已经闭合的水力裂缝，且施工规模必须大于第一次压裂作业的24倍，才能获得与前次持平的产量，否则，重复压裂是无效的。到了80年代中、后期，随着油气价格的变化和现代水力压裂技术的发展，国外(主要是美国)又将重复压裂作为一项重要的技术研究课题，从重复压裂机制、油藏数值模
9、拟、压裂材料、压裂设计、施工等方面进行研究攻关，获得的主要认识有：(1)重复压裂的水力裂缝方位可能与第一次形成的裂缝方位有所不同，即重复压裂可能产生出新的水力裂缝；(2)重复压裂应重新优选压裂材料；(3)对于致密气藏，重复压裂设计的原则是增加裂缝长度，对于高渗透性气藏，则应提高裂缝的导流能力。这些研究成果获得了现场证实，如美国在阿拉斯加的KuparukRiver油田在380口生产井中重复压裂了185口，压后采油指数平均提高了2倍，取得了非常好的增产稳产效果。目前我国主要油田已进入中、高含水期的开发阶段，重复压裂作为老油田综合治理、控水稳油的重要组成部分，急需以技术进步来克服我国重复压裂成功率低
10、、增产量低、有效期短、科研落后于现场施工等被动局面。这些初步研究成果将进一步推动重复压裂技术研究，对注水开发老油田综合治理，实现控水稳油具有重要意义。早在五、六十年代国内外就开展了大量的重复压裂实践，但由于重复压裂开展的理论研究工作远远落后于现场要求，使重复压裂缺乏必要的、科学的、系统的理论指导，导致大量的重复压裂作业没有取得理想的效果主要表现在施工成功率低、增产效果差、增产有效期短，部分重复压裂甚至无效。我国许多油气田在投入开发初期就普遍进行了压裂改造，获得了很好的开发效果。目前多数主力油气田都已进入开发中后期，重复压裂作为老油气田综合治理的技术措施，是急待解决的重大课题。本文从原有裂缝失效
11、的可能原因与重复压裂的系统评估技术、重复压裂裂缝延伸方式及判断方法、重复压裂的选井选层原则与方法以及重复压裂裂缝延伸模拟方法等方面系统进行了研究，对于指导和实施重复压裂具有重要意义。第一章 水力压裂简介1.1 水利压裂技术发展现状水力压裂就是利用地面大功率高压机泵组，以大大超过地层吸收能力的排量将高粘液体注入井中，随即在井底憋起高压而劈开地层形成裂缝；继续注入液体，促使裂缝延伸扩张，而后将带有支撑剂的液体注入地层。这样停泵卸压后即可在地层中形成具有一定长度、一定宽度和高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝有很高的导流能力，有效地改善了油气层的渗流条件，为流体提供了很好的渗流通道，从而大幅度提高油、
12、气、水井的产液、产气量或吸水能力。随着油田开发水平的提高，水力压裂技术越来越受到人们的重视。水力压裂自1947年在美国堪萨斯州胡果顿气田试验成功以来经过50多年的发展，不仅已成为油气井增产、水井增注的重要技术措施，而且是油藏整体开发的重要组成部分和评价认识储层的重要方法。近年来，水力压裂己广泛用于调整油气层开采中的三大矛盾、提高注水效果和加快油气田的开发速度等领域。此外，它可用于极低渗透率气田的开发，使本来没有工业价值的气田成为具有相当工业储量和开发规模的大气田。如今，水力压裂技术在裂缝模型、压裂井动态预测、压裂液、支撑剂、压裂施工设备、应用领域等方面均取得了惊人的发展。压裂液方面：目前，国内
13、压裂液已形成系列，品种达30多种，常见的水基压裂液，占90%，泡沫压裂液占约10%，油基压裂液使用很少。90年代，研制出了延迟交联技术和新型胶囊破胶剂技术，从而研制出低伤害压裂液，这对于低渗透油层乃是十分有害的，于是国外一些公司有相继研制出新型无伤害压裂液。这类压裂液的最大特点是不含聚合物绸化剂，或绸化剂浓度极低。如液态CO2压裂液就是用100%的纯液态CO2，它具有返排彻底、无残渣、对地层无伤害等特点。自进行大规模水力压裂以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和应用工艺技术方面又取得了许多新的突破，并在现场应用中发挥了重要作用。1.2 水力压裂新工艺和新技术1）高压水旋转射流技术：高压水
14、旋转射流技术是利用井下可控转速的自振空化发生器产生低频水力波、高频振荡冲击波和空化超声波三种物理作用，对近井地层进行直接深穿透处理，彻底清除储层堵塞，疏通油流孔道，从而提高处理深度和处理效果，使油水井恢复生产。该技术具有效率高、成本低、无污染等优点，是适用于低渗油田油水井增产增注的新型工艺技术。（1）基本原理高压水旋转射流解堵工具主要由井下过滤器、扶正器、旋转控制器和自振空化喷射器组成。整套工具用油管下至待处理目的层，处理液通过水泥车打压经单向阀、过滤器后进入旋转发生器，产生多股径向高压水射流。喷头上沿四周分布四个风琴管喷嘴，其中两个倾斜动力喷嘴喷出侧向射流产生旋转力矩，驱动喷头旋转，两个径向
15、喷嘴产生径向高频自振空化射流，直接冲击管壁和地层。工具在井下边旋转边上下移动，旋转速度由旋转控制器控制，每转一周有四个水力脉冲，同时产生低频旋转水力波、高频振荡冲击波、空化噪声超声波三种物理作用综合作用地层，达到对整个射孔井段的完全处理。（2）适用范围和选井条件1) 地层渗透性较高，具有一定产能，近井地带污染堵塞引起产量下降或停产停注的油水井。2) 地层污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易酸化等措施的油水井。3) 地层能量低，酸化后无法排酸的井。4) 油层薄、层段小，层间干扰严重的多层分注井。5) 需调整油井产液剖面及水井吸水剖面的井。6) 可作为油水井酸化、压裂、注蒸汽、注聚等措施前的预处理。（3）重复压裂技术重复压裂
