压裂技术新进展一.ppt

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1、新技术追踪会议压裂酸化领域几个热点问题（一）,压裂酸化领域几个热点问题,目 录1、水力压裂机理及工艺模拟研究2、水平井分段压裂技术3、压裂裂缝实时测量技术4、压裂工艺及新材料,1、水力压裂机理研究,水力压裂机理的研究给油田开发和工艺技术带来了巨大的推动作用，国外研究结构非常重视大型物理模拟试验研究。目前国内在超深高温储层、复杂岩性储层改造方面面临着一系列的矛盾，也迫切需要开展该项研究：以大庆油田为代表的火成岩储层以胜利油田为代表的砂砾岩储层以塔里木盆地为代表的碳酸盐岩储层以鄂尔多斯盆地为代表的低压致密气藏以四川盆地为代表的高压酸性致密气藏,1、水力压裂机理研究,全球大尺寸真三轴压裂物理模拟系统

2、,Delft University of Technology（1992、1999、2002）地点:荷兰试样尺寸：300300300mm 的立方体干试样地应力模拟加载：最大37.5MPa，相对于地层3500m的直井监测方式：试样表面加载线性位移传感器（LVDT），监测在地应力状态下试样的变形量研究内容:1）砂岩的起裂研究；2）射孔状态下的水力裂缝形态研究；3）地应力和裂缝尖端区域对水力裂缝的粗糙度影响；4）射孔对水力裂缝扭曲的影响；,1、水力压裂机理研究,实验装置的部分照片及流程示意图,1、水力压裂机理研究,设备实验流程,注入管线,液压泵,压力表,位移传感器,封隔器,液体前缘,夹板,切口,树脂

3、,Hallibuton Energy Services（1973、1987、1992、1995）,地点:Dunken Oklahema最大试样尺寸：153457305mm和153153254mm的矩形试样地应力模拟加载：最高加载记录21MPa研究内容:1）直井情况下水力裂缝的起裂研究：点起裂和线起裂；2）斜井情况下，水力裂缝的扩展形态研究;3）水平井的水力裂缝的非平面扩展研究；4）射孔段起裂多裂缝的研究；5）应力变化情况下水力裂缝的扩展；6）水平井水力裂缝的非平面扩展研究；,1、水力压裂机理研究,实验装置流程示意图,上部夹板,加压装置头,压力传感器,聚轴试验台,注入管线增压器,底部夹板,宽度记

4、录仪,液压管线,部分多裂缝实验结果,垂向应力,水平应力,水平应力,The University of New South Wales（1997、2002、2000）,地点:悉尼试样尺寸：400400400mm 的立方体试样地应力模拟加载：最大可达30MPa，研究内容:1）水平井横向（单个和多个）裂缝的起裂研究；2）射孔状态下的水力裂缝形态研究；,1、水力压裂机理研究,实验装置流程示意图,泵注模拟控制系统,多裂缝测试辅助泵注系统,活塞泵,关闭阀,液压油,高粘注入液体,上游压力传感器,上游压力传感器,温度传感器,附加应力传感器,附加应力,数据采集,大尺寸实验装置,顶盖,顶部平板,上部注入管线,岩石

5、试件,下部注入管线,外部平板,底座,内部平板,试样内部结构示意图,Schlumberger Perforating&Testing Center（1991）,试样尺寸：686686813mm 的矩形试样，水泥试样，砂岩等，前者没有考虑孔隙压力，后者考虑了孔隙压力；三向地应力模拟:最高可以达到8000psi56MPa；研究内容:射孔因素对水力裂缝的影响,1、水力压裂机理研究,部分实验结果照片,射孔孔眼,岩屑,端部裂缝,压裂液滤失带,Rock Mechanics Inc.Science Applications Inc.（1982、1986）,试样尺寸：300300380mm 的矩形试样，泥页岩和

6、石膏岩，没有考虑孔隙压力；三向地应力模拟：最高可以达到20.7MPa；研究内容:天然裂缝对水力裂缝扩展的影响,1、水力压裂机理研究,设备结构剖面图,实验设备照片,University of Texas at Austin（2002）,试样尺寸：686686813mm 的立方体试样，考虑了孔 隙压力；三向地应力模拟：最高模拟地应力为14MPa;研究内容:研究注水情况下，水力裂缝的扩展机理,1、水力压裂机理研究,设备平面结构示意图,University of Oklahoma in Norman,Oklahoma,Fracturing Fluid Characterization Facility

7、(FFCF)；（19922000）由混合泵压系统、预处理系统、数据采集系统和流变测量系统组成；工程造价：DOE Contribution:$6,900,000（基础设施建设）Performer Contribution:$4,057,674（试验操作控制系统）研究内容:预测压裂流体在井下的真实状态，压裂液流变特性，支撑剂输送与反排及流体滤失等；,1、水力压裂机理研究,美国MTS公司拟三轴岩石材料实验装置（成都理工大学、四川大学）,94年10月引进,价值约55万美元。系统主要参数：最高轴压：1000KN。最高围压：140MPa，最高环境温度：200；孔隙流体介质：水,100mm（d）200mm（

8、h）,该系统主要由岩石力学、超声波参数、储层参数三大测试系统组成，可以在温度、压力（轴压、围压、孔压）组合（无级调试）控制条件下测试岩石力学参数（抗压强度、弹性模量、泊松比、岩石变形全过程曲线）超声波参数（运动学特征-P、S1、S2波的波速，动力学特征-振幅、衰减、主频等）、储层参数（渗透率、孔隙体积变化率）。该设备上配置有高精度压力、位移、体积变化、温度等传感器和超声波换能器，由计算机进行实验条件控制和数据采集。,SLOPE,Stimulation Laboratory for Oil Production Enhancement,MU,THETA,DARCYS,ARC,ACES,DATA,

9、pulse dampener,tank1,tank 2,blendingtank,stirrer,mixing pump(centrifugal),motorcontroller,crosslinkercylinder,crosslinkerpump,intensifierpump,混配单元,Shear loop,loop lengthmanifold,connectionto heat transfersystem,tube-in-tubeheatexchanger,strut supportsystem,Connect to conductivity system or rheometer

10、(dynamicloading),skid-mountedunit,THETA-Tubing Heat Exchange and Test Apparatus,剪切系统,DARCY,大尺寸 100 in2 酸压系统,流变仪,VGA monitor,cpu case,keyboard,speed indicator,temp indicator,pressure regulator,bob and cup,high-tempbath,试验室规模的流变系统,全尺寸管式流变系统,大尺度试验:裂缝剪切流变系统,轨道式录像可视观察Slot size from:0.5 ft(0.15 m)by 6 ft(

11、1.8 m)To 4 ft(1.2 m)by 16 ft(4.9 m)With 5/16”gap;Shear rates from 10 sec-1 to 60 sec-1 at flow rates from 1 to 6 gal.Min-1(4 to 23 l.Min-1)can be determined,SpecificationsMax.Pressure 500 psigTemperature 300 degree FTransducers 20 psid,ACES With Optional Shear Loop,旋转岩盘装置,大型压裂泵注设备,1、水力压裂机理研究,胜利油田目前在深层勘探方面面临着5000-6000m、温度高达200-260度左右的储层，岩性复杂，并且储层存在较强的塑性，在今后的勘探开发中水力压裂技术必将成为关键技术，因此非常有必要建立并开展大型物理模拟试验装置，促进勘探开发技术的创新。,