压裂原理教学文稿.ppt

;水力压裂原理、 水力压力工艺技术 压裂材料;授课主要内容;背景;油气井增产方法 ? 水力压裂 Hydraulic Fracturing ? 酸化 Acidizing ? 爆炸 Explosion ? 高能气体压裂 ? 水力冲击波压裂 ? 振动压裂;油气层增产工艺 ? 砂岩储层 ? 水力压裂、基质酸化 ? 碳酸盐岩储层 ? 酸压、基质酸化、水力压裂 ? 特低渗坚硬储层 ? 高能气体压裂、高能气体压裂+水力压裂…...;水力压裂、酸化的作用 ? 在勘探阶段 ? 增加工业可采储量 ? 在开发阶段 ? 油气井增产 ? 水井增注 ? 调整层间矛盾，改善吸水剖面 ? 二次和三次采油中应用 ?其它方面 ? 煤层气开采，工业排污，废核处理等。;基本概念 用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，而在井底憋起高压，当该压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。继续将带有支撑剂的携砂液注入压裂液，裂缝继续延伸并在裂缝中充填支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够长、有一定导流能力的填砂裂缝。;水力压裂示意图;增产机理;改善油气流动方式。;p;解除井底附近污染。;力学观点：裂缝形成与延伸是力学行为。 生产角度：裂缝方位与形态影响压裂改造效果 ;地应力 存在于地壳内部的应力，是由于地壳内部的垂直运动和水平运动及其它因素综合作用引起介质内部单位面积上的作用力。 ;原地应力：重力应力 构造应力 孔隙流体压力 热应力 ; 其中：?r(h) 为上覆岩层密度，由密度测井曲线获得。;由广义虎克定律计算总应变;由于泊松效应，垂向应力产生的侧向压力;(2) 构造应力;特点 构造应力属于水平的平面应力状态 挤压构造力引起挤压构造应力 张性构造力引起拉张构造应力 构造运动的边界影响使其在传播过程中逐渐衰减。;断层和裂缝发育区 — 正断层，水平应力?x可能只有垂向应力?z的1/3。;(3) 热应力;获取地应力的方法;研究思路：;静态岩石力学参数实验测试;三轴岩石力学测试系统示意图 ;CX560井的岩芯力学参数试验结果;利用声波、密度等测井资料获取动态 岩石力学参数;地层体积压缩系数; 动静态 岩石力学参数相关关系;综合应用测试、室内实验、压裂资料获得分层应力剖面模型; 关键：利用压裂施工的监测数据来确定最大水平主应力方向的构造应力系数 KＨ、最小水平主应力方向的构造应力系数 Kh。 ;川孝5 6 8井施工曲线 ;须四段地应力的数学模型：;CX560井（3491.0-3450m）水平主应力曲线 ;利用测井资料获取地应力、大量岩石力学动态参数;薄板模型; 对于弯曲板的任一横截面，正应力最大值出现在隆起一侧的板面上，因而板面上一点的主应力为：;分层应力剖面模型;储层的两个构造主曲率 ;迪那2号构造地震T8反射层构造图 ;迪那2号构造水平最大地应力分布图 ;迪那2号构造水平最小地应力分布图 ;2 人工裂缝方位;显裂缝地层很难出现人工裂缝。 微裂缝地层 —垂直于最小主应力方向； —基本上沿微裂缝方向发展，把微裂缝串成显裂缝;y;井壁上的总周向应力(应力迭加原理)??＝地应力+井筒内压+渗滤引起的周向应力;2 水力压裂造缝条件;有液体渗滤;无液体渗滤;(2) 形成水平缝;有液体渗滤;当破裂时，Pi=PF;无液体渗滤;当破裂时，Pi=PF; 射孔井破裂压力研究 ;射孔井及孔眼周围应力分布 ;射孔孔壁上的应力为:; 在井壁处的最大有效拉伸应力达到岩石的抗拉强度σt时，岩石发生断裂，即：;储层污染对破裂压力影响的研究 ;图2.6 泥浆伤害对岩心弹性模量的影响情况 ;泥浆伤害前后岩心微观结构的变化;*;*;*;*;结束;3 破裂压力梯度