压裂液.ppt

1,第二节 压裂液,压裂液及其性能要求 压裂液的滤失性 压裂液的滤失系数 压裂液的流动性质 压裂液对储层的伤害及保护,2,一、压裂液及其性能要求,压裂液概念： 压裂施工中，挤入地层中的全部液体。 .作用：传递压力，压开地层，形成新的裂缝，撑开或扩大地层原有的裂缝，同时把支撑剂携带到裂缝中去。,3,(1) 前置液（破裂液）：作用： 造缝，降温，防滤，防卡 要求：粘度高 (2) 携砂液 携砂,延伸裂缝，降温 要求： 粘度高 悬砂性好 (3) 顶替液 替砂 中间顶替液 末尾顶替液,、按施工阶段分类,4,2. 压裂液性能要求,1.滤失量少 2.携砂能力强 3.摩阻低 4.稳定性好（热稳定性、抗机械剪切速率稳定性） 5.配伍性好 6.残渣少 7.易于返排 8.货源广、价格便宜、便于配制,5,3. 压裂液类型,按性质分类： 水基压裂液 油基压裂液 酸基压裂液 其它压裂液：乳化压裂液 、泡沫压裂液、液化汽压裂液,6,（1）水基压裂液,1、概念：以水为溶剂，加入各种添加剂配制而成。 （发展：水稠化水水基冻胶） 2、水基冻胶压裂液 以水为溶剂，加入增粘剂、交链剂、破胶剂等配制而成。,7,水添加剂成胶剂（增稠剂） 成胶液 水添加剂交链剂 交链液 特点：高粘度、低摩阻、地层破胶、其它添加剂。 优缺点：来源广，价廉，悬砂能力强，滤失量低，易返排，能压开较宽的裂缝。 但不太适应水敏性地层。,8,（2）油基压裂液 以原油或粘性成品油作为基液，加入某些添加剂配制而成的压裂液，叫油基压裂液。 油基压裂液的适用范围 油基压裂液适用于低压、油润湿、强水敏地层。 但是受价格昂贵，施工困难和易燃等问题的影响，应用受到一定的限制。,9,（3）酸基压裂液 酸基压裂液的特点 酸基压裂液基液为酸，能溶解地层中的堵塞物，能溶蚀岩石中的颗粒及其胶结物，增加缝的导流能力。但滤失量大，对地面设备及井下管住有强烈的腐蚀作用，施工中易对人体产生伤害。 适应范围 适应于碳酸盐类油气的酸化压裂及含灰质较多的砂岩地层的解堵酸处理。,10,（4）泡沫压裂液 泡沫压裂液实际上是一种液包气乳状液，气体是内相，液体是外相。 泡沫压裂液的基液是水，稠化水、水冻胶、酸液、醇和油。气体有二氧化碳、空气、天然气、氮气等，起泡剂为表面活性剂。 气泡的存在，使压裂液粘度升高。 在一定温度下，产生稳定的泡沫，其干度应为0.60.9，即所需气体体积为泡沫总体积的6090%。在此范围内，随干度从0.6增加到0.9，泡沫的稳定性和粘度也增大。,11,若干度大于0.9，则泡沫变成雾状，其悬砂能力大大下降。 因此，施工中，控制泡沫干度是十分重要的。通常压裂施工中，将干度控制在0.70.8范围内。 1.特点：泡沫压裂液密度低，粘度高，悬砂能力较强，含水少，对地层污染小。但泡沫稳定性较差。 2.适用： 低压地层、水敏地层和气层。 存在问题：p259,12,二、压裂液的滤失性,压裂液滤失原因： 压裂液在裂缝中流动时，在缝内压力和地层压力之差的作用下，使部分压裂液渗入地层的性质。,13,四、压裂液滤失系数,造壁性影响的滤失系数 压裂液粘度影响的滤失系数 地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数,14,1.受压裂液粘度控制的滤失系数C1,假设: 压裂液为牛顿型液体且作线性层流流动； 压裂液呈活塞式侵入，即侵入段地层流体被顶替； 压裂液和地层岩石均不可压缩； 压差vEs 为常数。 利用达西方程，就可导出液体的滤失速度及系数 。 注意：当压裂液的粘度大大超过地层流体的粘度时，压裂液的滤失速度主要取决于压裂液的粘度。,15,“所谓高粘液体”相对于地层流体高得多的液体（例如用原油作压裂液压气层）,16,其中：C1 m/ ； K 地层垂直于裂缝面的渗透度，m2（1m21达西）； P 裂缝面内外压力差，KPa； 地层岩石孔隙度，小数； f 裂缝内压裂液的粘度， mPa·S； V 压裂液滤失速度，m/min； t 滤失时间，min。 当压裂液的粘度大大超过地层原油的粘度时，压裂液的虑失速度主要取决于压裂液的粘度。,17,2.受地层岩石和流体压缩性控制的滤失系数C2,假设: 地层岩石和流体可压缩，其压缩系数为f（等于常数）； 渗滤前缘的位置不随时间变化。 滤失过程： 所谓低粘压裂液（压裂液粘度与地层流体粘度接近）,Cf 储层综合压缩系数，（KPa）-1； a 储层流体粘度，mPa·S。,18,3.受造壁性控制的滤失系数C3,在压裂液向地层的渗滤过程中，压裂液中的水和细粉沫就通过孔隙进入地层，而粗颗粒物质则聚集在裂缝面上，形成防滤失阻挡层，通常称为滤饼。 滤饼的形成，有效地降低了滤失速度。 C3采用试验确定:,式中：Vt 滤失量，ml（cm3）； m 斜率，mtg cm3/ ； t 滤失时间，min。,19,数据处理,20,综合滤失系数 当只有造壁性时：C = C3 当无造壁性时：,21,（五）综合滤失系数C对裂缝延伸的影响 从水力压裂的基本原理我们已经知道，裂缝延伸得愈长，其增产效果就越显著。 通过对压裂液综合滤失系数和排量对缝长的影响的研究，得到图6-8所示的一组曲线。 条件：压裂液80m3，缝宽5mm 曲线1表示排量Q0.4m3/min时，压裂液滤失系数C与缝长L的关系曲线。 曲线2表示排量Q4.0m3/min时，压裂液滤失系数C与缝长L的关系曲线。 曲线3表示排量Q4.0m3/min时，压裂液滤失系数C与滤失体积百分比之间的关系曲线。 曲线4表示排量Q0.4m3/min时，压裂液滤失系数C与滤失体积百分比之间的关系曲线。,22,曲线分析： 从1、2曲线可看出，在相同条件下，排量大，则裂缝延伸长； 从3、4曲线可看出，在压裂液性能好的情况下，滤失量减少比提高排量效果好。（需查原著： 3、4曲线的压裂液性能是否相同？）,图6-8 滤失系数与缝长关系曲线,23,随着压裂液滤失系数减小，滤失量减小，用于延伸和扩展裂缝的压裂液体积增加，故缝长增加。 由图中可以看出，使裂缝长度延伸有两条途径：一是改善压裂液性能，减小滤失系数，二是提高泵注排量。,24,结 论： 降低压裂液滤失系数和增大施工排量都能增加缝长。一般说来，压裂液质量不佳（滤失系数大），提高排量以达到延长裂缝的目的，常会使摩阻增大，泵压升高，给施工带来困难，这是不经济的。而改善压裂液性能（减小滤失系数）则可得到较长的裂缝。 通常采用高质量压裂液，并加大施工排量，将大大提高压裂施工效果。,25,压裂液滤失性小结,压裂液滤失机理 1.滤饼与初滤失 2.压裂液滤失的三个过程 压裂液滤失系数 1.造壁性影响的滤失系数 2.压裂液粘度影响的滤失系数 3.地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数 4. 综合滤失系数,26,三、 压裂液添加剂,破胶剂 降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 值调节剂 稳定剂,27,1.某油层深600米，油层孔隙度0.25，渗透率0.15平方微米。目前油层压力8820千帕，地层流体粘度5×10-3帕秒，地层流体压缩系数 3.57×10-81/千帕，该地区地层破裂压力梯度16.56千帕/米，若采用本层原油作压裂液，试求压裂液的滤失系数? 2.某油层深1500米，地层渗透率5×10-2平方微米，孔隙度0.25，地层原油粘度2×10-3帕秒，地层流体压缩系数7×10-61/千帕，该地区地层破裂压力梯度为19.6千帕/米，目前油层压力15680千帕，若用在地层条件下粘度为5×10-2帕秒的压裂液进行压裂，其中由实验得出该压裂液的C3=5×10-4米/分，试求综合压裂液滤中系数?,