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1、低渗透储层评价与压裂酸化改造技术低渗透储层评价与压裂酸化改造技术主讲人：单文文主讲人：单文文20072007年年4 4月月前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估1 1、压裂酸化前储层评价技术、压裂酸化前储层评价技术2 2、压裂酸化材料近期研究进展、压裂酸化材料近期研究进展3 3、压裂酸化优化设计技术、压裂酸化优化设计技术4 4、压裂酸化工艺技术的近期发展、压裂酸化工艺技术的近期发展提 纲 跨入新世纪，水力压裂仍公认是实用的发展跨入新世纪，水力压裂仍公认是实用的发展中的技术：中的技术：“Hydraulic Fracturing,A Technology For
2、All Time”;并被认为并被认为-油气藏管理的重要手段油气藏管理的重要手段“Fracturing for Reservoir Management”,适用于适用于低、中、高渗储层低、中、高渗储层 ;（美（美）前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估 作用与效果作用与效果提高单井产量提高单井产量提高低渗油气藏的有效经济开发水平提高低渗油气藏的有效经济开发水平提高复杂油气藏的储量动用程度提高复杂油气藏的储量动用程度提高油气藏管理水平提高油气藏管理水平水平井与复杂井压裂技术的发展水平井与复杂井压裂技术的发展未胶结砂层的未胶结砂层的Frac-Pack重复压裂技术的发
3、展重复压裂技术的发展前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估 压裂酸化是一项应用性的工程技术压裂酸化是一项应用性的工程技术 应用性应用性,可操作性可操作性 多学科交叉、渗透多学科交叉、渗透 技术系统技术系统 概念上的扩展概念上的扩展 从油藏工程提出目标，与油藏工程交叉、渗从油藏工程提出目标，与油藏工程交叉、渗透、组合透、组合 在理论应用上、技术上的发展在理论应用上、技术上的发展前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估 油气藏管理的重要手段油气藏管理的重要手段 提高单井产量提高单井产量 提高采出程度提高采出程度 提高提高NPV与投资
4、回报率与投资回报率前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估n 低渗层整体压裂，低渗层整体压裂，开发压裂技术开发压裂技术n 致密气藏大型水力致密气藏大型水力 压裂技术（压裂技术（MHFMHF）n 重复压裂技术重复压裂技术n COCO2 2泡沫压裂技术泡沫压裂技术n 碳酸盐岩酸压裂与碳酸盐岩酸压裂与 闭合酸化技术闭合酸化技术n 基岩酸化技术基岩酸化技术n 碳酸盐岩水力压裂碳酸盐岩水力压裂 技术技术“压裂开发压裂开发”方法方法压裂、酸化建模压裂、酸化建模材料应用性能表征材料应用性能表征实验室实验室现场监控现场监控软，硬件软，硬件理论与技术研究理论与技术研究油藏工程油藏
5、工程岩石力学岩石力学流体力学流体力学材料应用材料应用实施控制实施控制经济学经济学技术系统技术系统前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估1 1、压裂酸化前储层评价技术、压裂酸化前储层评价技术2 2、压裂酸化材料近期研究进展、压裂酸化材料近期研究进展3 3、压裂酸化优化设计技术、压裂酸化优化设计技术4 4、压裂酸化工艺技术的近期发展、压裂酸化工艺技术的近期发展提 纲低渗透油藏的特殊性低渗透油藏的特殊性低渗透油藏之所以有别于高渗透油藏，低渗透油藏之所以有别于高渗透油藏，不仅仅是由不仅仅是由于其渗透率低于其渗透率低soedersoeder，主要是由于低渗透油藏有其主要
6、是由于低渗透油藏有其特殊的特殊的微观孔隙结构微观孔隙结构。微观孔隙结构与流体相互作用可动流体饱和度微观孔隙结构与流体相互作用可动流体饱和度非达西渗流规律启动压力梯度非达西渗流规律启动压力梯度成果鉴定成果鉴定1.1 1.1 储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的核储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的核 磁共振技术磁共振技术1.2 1.2 岩石力学性质及物性参数研究岩石力学性质及物性参数研究1.3 1.3 地应力场测试技术地应力场测试技术1.4 1.4 低渗储层非线性渗流特征低渗储层非线性渗流特征1 1、低渗透储层评价技术、低渗透储层评价技术根据恒速压汞判定孔隙特征根据恒速压汞判定孔隙特征两块样
7、品的孔道分布两块样品的吼道分布粒度相同但胶结程度不同的岩心间，孔道分布范围粒度相同但胶结程度不同的岩心间，孔道分布范围大体相同，但是喉道分布却相差极大。大体相同，但是喉道分布却相差极大。特低渗油层的孔隙、喉道结构特征特低渗油层的孔隙、喉道结构特征利用恒速压汞认识特低渗透储层微观孔隙结构特征利用恒速压汞认识特低渗透储层微观孔隙结构特征小小 结结现阶段研究表明，恒速压汞技术在揭示岩石的孔隙结构方面，能够给出更丰富、直接和具体的信息。利用这些信息可以正确认识孔隙结构的复杂性，形成更真实可靠的描述方法，建立孔隙模型，评价岩石的渗流特性。1）可动流体是评价低渗油田开发潜力的一个重要参数 概念低渗油田由于
8、储层致密、孔隙微小，一部分流体将被毛管力和粘滞力束缚而无法流动，只有能够参与流动的流体才具有开采价值，这部分流体称可动流体。宏观上，可动流体反映了低渗油田在开发过程中储层液体参与流动的能力。1.1 1.1 1.1 1.1 储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的核磁共振技术核磁共振技术核磁共振技术核磁共振技术研究表明可动流体与储层渗透率、孔隙度没 有很好的相关关系渗透率、孔隙度相类似的低渗储层开发效果不同与可动流体有密切关系。在研究低渗储层物性的同时，应该考虑把可动流体作为评价低渗油
9、田开发效果的一个相对独立的重要参数。1.1 1.1 1.1 1.1 储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的储层孔隙结构微观分析以及可动流体分析的核磁共振技术核磁共振技术核磁共振技术核磁共振技术2）可动流体反映了低渗储层、微观孔隙结构的特征可动流体的高低可能反映了储层微裂缝发育程度。可动流体的高低也可能反映粘土充填程度及次生孔隙发育程度。可动流体饱和度指标可动流体饱和度指标 等等级级项项目目高高中中低低特低特低可可动动流体流体（%）5555656535355555202035352020油田油田0.10.50.51.01
10、.010榆树林榆树林平均可动流体（平均可动流体（%）23.1234.0840.89扶杨扶杨划分等级划分等级低低低低中中龙虎泡龙虎泡平均可动流体（平均可动流体（%）16.0218.1735.69高台子高台子划分等级划分等级特低特低特低特低中偏低中偏低肇州肇州平均可动流体（平均可动流体（%）15.5918.3631.21扶杨扶杨划分等级划分等级特低特低特低特低低低杏树岗杏树岗平均可动流体（平均可动流体（%）10.3520.7432.26表外表外划分等级划分等级特低特低低低低低长庆长庆平均可动流体（平均可动流体（%）31.4341.4849.74安塞安塞划分等级划分等级低低中中中中长庆长庆平均可动流
11、体（平均可动流体（%）26.7341.4615西峰西峰55.24划分等级划分等级低低中中高高可动流体客观上反映了储层液体参与流动的能力，它是评价低渗油田开发效果的关键参数之一。可动流体与储层渗透率、孔隙度没有很好的相关关系，因此它具有相对的独立性。可动流体应该研究作为低渗油田经济有效开发的一个关键选层指标和后继开发工程措施的重要依据。小小 结结模拟地层条件下，砂岩地层渗透率的变化规律研究，建模拟地层条件下，砂岩地层渗透率的变化规律研究，建立了地层渗透率与有效应力的关系方程：立了地层渗透率与有效应力的关系方程：K=AeK=AeB B砂岩地层渗透率与有效应力关系研究砂岩地层渗透率与有效应力关系研究
12、1.2 1.2 岩石力学性质及物性参数研究岩石力学性质及物性参数研究储层压力敏感性问题 由于特低渗储层中喉道的微由于特低渗储层中喉道的微细结构导致储层敏感性比中、高细结构导致储层敏感性比中、高渗透层大得多渗透层大得多渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗透率应力敏感性研究天然裂缝岩心渗透率与有效应力关系曲线天然裂缝岩心渗透率与有效应力关系曲线断裂韧性的测量与预测断裂韧性的测量与预测 岩石断裂韧性是描述裂尖附近的应力场的参数，是应力奇岩石断裂韧性是描述裂尖附近的应力场的参数，是应力奇岩石断裂韧性是描述裂尖附近的应力场的参数，
13、是应力奇岩石断裂韧性是描述裂尖附近的应力场的参数，是应力奇异性的度量。断裂韧性是载荷参数异性的度量。断裂韧性是载荷参数异性的度量。断裂韧性是载荷参数异性的度量。断裂韧性是载荷参数(如缝中压力，原地应力如缝中压力，原地应力如缝中压力，原地应力如缝中压力，原地应力)和和和和岩体参数岩体参数岩体参数岩体参数(如裂缝尺寸如裂缝尺寸如裂缝尺寸如裂缝尺寸)的函数它可以提供裂缝扩展的判据。但的函数它可以提供裂缝扩展的判据。但的函数它可以提供裂缝扩展的判据。但的函数它可以提供裂缝扩展的判据。但是，长期以来，由于测试手段和理论研究的局限，在水力压裂是，长期以来，由于测试手段和理论研究的局限，在水力压裂是，长期以
14、来，由于测试手段和理论研究的局限，在水力压裂是，长期以来，由于测试手段和理论研究的局限，在水力压裂设计中往往只能给出断裂韧性的经验估计。设计中往往只能给出断裂韧性的经验估计。设计中往往只能给出断裂韧性的经验估计。设计中往往只能给出断裂韧性的经验估计。过建立内压式岩石断裂韧性试验，测量不同围压、不同岩过建立内压式岩石断裂韧性试验，测量不同围压、不同岩过建立内压式岩石断裂韧性试验，测量不同围压、不同岩过建立内压式岩石断裂韧性试验，测量不同围压、不同岩性岩石的断裂韧性，建立了基于声波测井资料的岩石断裂韧性性岩石的断裂韧性，建立了基于声波测井资料的岩石断裂韧性性岩石的断裂韧性，建立了基于声波测井资料的
15、岩石断裂韧性性岩石的断裂韧性，建立了基于声波测井资料的岩石断裂韧性解释模型。解释模型。解释模型。解释模型。1.2 1.2 岩石力学性质及物性参数研究岩石力学性质及物性参数研究模拟地层条件下，地层岩石断裂韧性与应力变化规律研究，建立了地模拟地层条件下，地层岩石断裂韧性与应力变化规律研究，建立了地层断裂韧性与有效应力的线性方程层断裂韧性与有效应力的线性方程,并考察了其对裂缝形状的影响并考察了其对裂缝形状的影响地层断裂韧性与应力关系研究地层断裂韧性与应力关系研究1.2 1.2 岩石力学性质及物性参数研究岩石力学性质及物性参数研究研究了砂岩地研究了砂岩地层酸化前后，层酸化前后，及不同酸液配及不同酸液配
16、方对地层力学方对地层力学性质的影响，性质的影响，从而达到优化从而达到优化配方和预防作配方和预防作业后地层出砂业后地层出砂砂岩酸压过程中地层力学学性质变化规律的研究砂岩酸压过程中地层力学学性质变化规律的研究1.2 1.2 岩石力学性质及物性参数研究岩石力学性质及物性参数研究应力剖面处理方法及软件应力剖面处理方法及软件技术特点：技术特点：特殊测井分析模型（横波和纵波）特殊测井分析模型（横波和纵波）常规测井分析模型（无横波）常规测井分析模型（无横波）实测结果校正模型实测结果校正模型特特殊殊测测井井地地应应力力剖剖面面结结果果并并标标定定1.3 1.3 地应力场及裂缝表征研究地应力场及裂缝表征研究地应
17、力场及裂缝表征研究地应力场及裂缝表征研究低渗透油层渗流规律（低渗低速非达西渗流率）dacboV1.4 1.4 特低渗油层的非线性渗流特征特低渗油层的非线性渗流特征特低渗油层的非线性渗流特征特低渗油层的非线性渗流特征建立在达西定律基础上的渗流规律已不适用于特低渗油藏研究表明，在低渗油层的环境中，流体显现某种极限剪切应力，当剪切应力超过该应力时，流体才有相对流动；与常规压力降落曲线相比，受启动压力梯度影响的低渗透储层压力降落曲线的特征在于压力导数曲线后期出现上翘，且幅度随着启动压力梯度值的增加而增加。这也是启动压力梯度对低渗透储层影响的一个固有特征。渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学
18、研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所渗流流体力学研究所低渗透油藏产能低渗透油藏产能用常规的理论产能公式不能正确预测低渗油藏的产能。用常规的理论产能公式不能正确预测低渗油藏的产能。不同地区储层渗透率相近的岩心在水驱油过程中表现不同地区储层渗透率相近的岩心在水驱油过程中表现出不同的渗流规律，生产能力也大不相同。出不同的渗流规律，生产能力也大不相同。由于启动压力梯度的存在和特殊的孔隙结构导致其特由于启动压力梯度的存在和特殊的孔隙结构导致其特殊的渗流规律，因此在产能公式中必须考虑低渗透渗殊的渗流规律，因此在产能公式中必须考虑低渗透渗流特征。流特征。启动压力梯度对油井产量的影响启动压力梯度对油井产
19、量的影响PH:地层压力rH:供油半径o:极限剪切应力渗流所油藏工程室渗流所油藏工程室渗流所油藏工程室渗流所油藏工程室渗流所油藏工程室渗流所油藏工程室特低渗透储层启动压力梯度研究特低渗透储层启动压力梯度研究前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估1 1、压裂酸化前储层评价技术、压裂酸化前储层评价技术2 2、压裂酸化材料近期研究进展、压裂酸化材料近期研究进展3 3、压裂酸化优化设计技术、压裂酸化优化设计技术4 4、压裂酸化工艺技术的近期发展、压裂酸化工艺技术的近期发展提 纲不同压裂液类型发展趋势对比不同压裂液类型发展趋势对比195019601970198019902
20、0002.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾 关键关键压裂压裂技术技术发展发展回顾回顾压裂力学（压裂力学（6565年）：从水平裂缝转变到垂直裂缝；年）：从水平裂缝转变到垂直裂缝；高粘压裂液的应用：线性胶到交联冻胶压裂液；高粘压裂液的应用：线性胶到交联冻胶压裂液；模拟水力裂缝的模型应用：二维到三维裂缝模型；模拟水力裂缝的模型应用：二维到三维裂缝模型；支撑剂的改进：高密度、高强度支撑剂的应用；支撑剂的改进：高密度、高强度支撑剂的应用；裂缝监测技术的改善、数字化设备；裂缝监测技术的改善、数字化设备；压裂液流变学
21、研究：流变仪与动态模拟实验装置；压裂液流变学研究：流变仪与动态模拟实验装置；大型水力压裂的应用：开发低渗油藏，增加产量；大型水力压裂的应用：开发低渗油藏，增加产量；高浓度支撑剂应用：高浓度支撑剂应用：裂缝导流能力损害研究：瓜尔胶和裂缝导流能力损害研究：瓜尔胶和HPGHPG纤维素纤维素泡沫压裂技术的改进与应用泡沫压裂技术的改进与应用压裂液化学发展的新进展：添加剂与机理压裂液化学发展的新进展：添加剂与机理2.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾19481948年水力压裂开始用于油井增产，使用油基压裂液（原油、年
22、水力压裂开始用于油井增产，使用油基压裂液（原油、凝固汽油、皂化凝胶油体系）；凝固汽油、皂化凝胶油体系）；5050年代末期，发现了瓜尔胶可作为水基压裂液的稠化剂，产年代末期，发现了瓜尔胶可作为水基压裂液的稠化剂，产生了现代压裂液化学；生了现代压裂液化学；6060年代开展了瓜尔胶改性研究及其交联水基压裂液体系（年代开展了瓜尔胶改性研究及其交联水基压裂液体系（B B、AlAl）；）；7070年代提高水基压裂液体系（无机钛和锆）、泡沫液；年代提高水基压裂液体系（无机钛和锆）、泡沫液；8080年代有机钛、锆交联水基压裂液体系及其泡沫压裂液体系年代有机钛、锆交联水基压裂液体系及其泡沫压裂液体系（N N2
23、2和和COCO2 2），微观结构、流变学特性、伤害与保护；），微观结构、流变学特性、伤害与保护；9090年代有机硼交联水基压裂液新体系，胶囊破胶剂技术年代有机硼交联水基压裂液新体系，胶囊破胶剂技术20002000年以后低稠化剂浓度水基压裂液和清洁压裂技术。年以后低稠化剂浓度水基压裂液和清洁压裂技术。2.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾低稠化剂浓度的水基压裂液低稠化剂浓度的水基压裂液水基压裂液仍然是压裂液的主体水基压裂液仍然是压裂液的主体降低稠化剂浓度：降低稠化剂浓度：0.480.480.6%0.250.
24、6%0.250.4%0.4%较低的粘度，有利控制裂缝的形态较低的粘度，有利控制裂缝的形态降低压裂液成本（降低压裂液成本（202030%30%）降低压裂液的残渣伤害，提高导流能力降低压裂液的残渣伤害，提高导流能力18%18%改善压裂效果改善压裂效果技术途径技术途径改善稠化剂性能：改善稠化剂性能：CMHPGCMHPG及其交联体系及其交联体系改善溶液改善溶液pHpH值的缓冲系统值的缓冲系统现场可操作性（变配方压裂施工）现场可操作性（变配方压裂施工）2.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾21世纪新液体技术世纪新液
25、体技术新型超低浓度压裂液体系新型超低浓度压裂液体系 20002000年年，国国外外BJBJ公公司司研研发发提提出出了了HY-CMGHY-CMG胍胍胶胶体体系；系；它它由由聚聚合合物物、缓缓冲冲剂剂、交交联联剂剂和和破破胶胶剂剂组组成成。聚聚合合物物是是一一种种高高屈屈服服应应力力的的羧羧甲甲基基瓜瓜尔尔胶胶（high-yield CMGhigh-yield CMG）；）；聚聚合合物物用用量量仅仅约约为为常常规规聚聚合合物物用用量量1/21/2，一一般般使使用浓度为用浓度为0.180.180.30%0.30%；适用地层温度：适用地层温度：9393121121；目前国外已有超过目前国外已有超过50
26、0500口井的使用。口井的使用。2.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾分子设计技术，形成粘弹性压裂液分子设计技术，形成粘弹性压裂液体系（体系（HPFHPF）LMWLMWLMWLMW链长只有常规瓜胶的链长只有常规瓜胶的1/251/25，排，排列密度高、低分子量列密度高、低分子量HalliburtonHalliburton公司公司R.HanesR.Hanes等人研制了新型低分子瓜胶（等人研制了新型低分子瓜胶（LMWLMW）低分子胍胶压裂液体系低分子胍胶压裂液体系u分子量分子量17-3017-30万，比常规压裂
27、液分子万，比常规压裂液分子量小约量小约210210万万u流变特性与常规胍胶不同，粘度稳定，流变特性与常规胍胶不同，粘度稳定，耐剪切性好耐剪切性好u液体滤失控制好液体滤失控制好u滤饼，对裂缝表面损害较小滤饼，对裂缝表面损害较小u不使用破胶剂，返排率高不使用破胶剂，返排率高u重复使用对裂缝导流能力没有损害重复使用对裂缝导流能力没有损害u液体回收重复利用，减少对环境的污液体回收重复利用，减少对环境的污染、也节约成本。染、也节约成本。2.1 2.1 2.1 2.1 国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾国内外压裂液技术发展回顾 压裂液研究的系统优化压裂液研究的系统优化
28、Brian DavisonBrian Davison等等人于人于19991999年提出了年提出了采用模糊逻辑优选采用模糊逻辑优选压裂液配方体系的压裂液配方体系的新方法：新方法：n模糊逻辑评价因子模糊逻辑评价因子n压裂液类型压裂液类型n基液：水基或油基基液：水基或油基n粘度：交联或线性胶粘度：交联或线性胶n返排：泡沫、乳化返排：泡沫、乳化n压裂液配方体系压裂液配方体系优化稠化剂浓度优化稠化剂浓度压裂液化学与流变学仍然是国内外研究的热点，压裂液化学与流变学仍然是国内外研究的热点，优质低伤害低成本是压裂液工程应用发展的方向；优质低伤害低成本是压裂液工程应用发展的方向；近年来，压裂液实验技术、化学材料
29、技术和工程近年来，压裂液实验技术、化学材料技术和工程应用技术均有较大发展，支持和基本满足了压裂应用技术均有较大发展，支持和基本满足了压裂工程应用的需要；工程应用的需要；水基压裂液是压裂液的主体，完善稠化剂性能、水基压裂液是压裂液的主体，完善稠化剂性能、改善交联与破胶性能、降低稠化剂浓度是水基压改善交联与破胶性能、降低稠化剂浓度是水基压裂液的研究方向；裂液的研究方向；优化稠化剂浓度优化稠化剂浓度常规聚合物压裂液滞留残渣将破坏裂缝和常规聚合物压裂液滞留残渣将破坏裂缝和 堵塞支撑剂。此测试结果是用堵塞支撑剂。此测试结果是用30-lbm 30-lbm 硼酸盐作交联剂，硼酸盐作交联剂，用酶作破胶剂在用酶
30、作破胶剂在20/4020/40目支撑剂、目支撑剂、3838度和度和1000 psi 1000 psi。瓜。瓜胶用甲基蓝染色胶用甲基蓝染色 n无聚合物压裂液无聚合物压裂液 无残渣滞留堵塞裂缝。无残渣滞留堵塞裂缝。20/4020/40目支撑目支撑剂、剂、3838度和度和1000 1000 psipsi清洁压裂液无残渣，对裂缝渗透率清洁压裂液无残渣，对裂缝渗透率保持高，主要缺点是成本高，保持高，主要缺点是成本高，国外国外现场施工超过现场施工超过2000020000井次，仅井次，仅20022002年年就超过就超过60006000井次井次2.2.2 清洁压裂液体系清洁压裂液体系理论基础理论基础-化学成因
31、化学成因粘弹性表活剂粘弹性表活剂viscoelastic viscoelastic surfactant molecules surfactant molecules 形成虫形的胶束形成虫形的胶束form long,form long,wormlike micelleswormlike micelles胶束缠绕胶束缠绕Entanglement of Entanglement of the micellesthe micelles形成网状结构形成网状结构a network a network structure structure 破胶机理：有机物或亲油性破胶机理：有机物或亲油性物质物质2.2.
32、2 清洁压裂液体系清洁压裂液体系水基与清洁压裂液组成对比水基与清洁压裂液组成对比稠化剂稠化剂交联剂交联剂杀菌剂杀菌剂粘土稳定剂粘土稳定剂pH值调节剂值调节剂助排剂助排剂破乳剂破乳剂其它其它VES表面活性剂表面活性剂 （2%5%）热稳定剂热稳定剂 粘土稳定剂粘土稳定剂 其它其它清洁压裂液清洁压裂液CLEAR FRACCLEAR FRAC瓜尔胶压裂液瓜尔胶压裂液GUAR FRACGUAR FRAC2.2.2 清洁压裂液体系清洁压裂液体系清洁压裂液与聚合物压裂液对比清洁压裂液与聚合物压裂液对比聚合物压裂清洁压裂液压裂页岩砂砂体体页岩水基压裂液与清洁压裂液造缝特性对比水基压裂液与清洁压裂液造缝特性对比
33、2.2.2 清洁压裂液体系清洁压裂液体系清洁压裂液流变特性清洁压裂液流变特性流体具有剪切变稀特性，即随着剪切速率的增加，流体粘流体具有剪切变稀特性，即随着剪切速率的增加，流体粘度降低，同时随着剪切速率的降低，粘度增加；度降低，同时随着剪切速率的降低，粘度增加；流流变变特特性性符符合合幂幂律律模模型型，即即=K K nn ，其其中中，nn为为0.40.40.60.6，KK为为1.501.502.50Pas 2.50Pas nn；目前，胶束流体最高耐温能力可达目前，胶束流体最高耐温能力可达1001008080配方粘度：配方粘度：7070100mPa.s100mPa.s（60min60min，170
34、s170s-1-1）具具有有粘粘弹弹特特性性，以以弹弹性性为为主主（GG GG），储储能能模模量量GG为为32.5Pa32.5Pa，损耗模量，损耗模量GG为为2.8Pa2.8Pa；支撑剂沉降支撑剂沉降:成都陶粒成都陶粒2020目目,0.5,0.51.5101.510-3-3 m/min m/min2.2.2 清洁压裂液体系清洁压裂液体系泡沫压裂液及其技术的发展泡沫压裂液及其技术的发展第一代泡沫压裂液：第一代泡沫压裂液：7070年代，水年代，水+起泡剂，起泡剂，N N2 2，砂液比，砂液比1 1 2lb 2lbgal gal，利于压后返排，解决低压气井；，利于压后返排，解决低压气井；第二代泡沫压
35、裂液：第二代泡沫压裂液：8080年代，水年代，水+起泡剂起泡剂+聚合物，聚合物，N N2 2、COCO2 2，提高，提高流体粘度，增加稳定性，砂液比流体粘度，增加稳定性，砂液比4 4 5lb 5lbgalgal，高压油气藏；，高压油气藏；第三代泡沫压裂液：第三代泡沫压裂液：8080年代末年代末9090年代初，水年代初，水+起泡剂起泡剂+聚合物聚合物+交交联剂，以联剂，以N N2 2泡沫压裂液为主泡沫压裂液为主,粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能力增强，适合于高温深井大型水力压裂，砂液比达力增强，适合于高温深井大型水力压裂，砂液比达5lb5lbgal gal
36、；第四代泡沫压裂技术：第四代泡沫压裂技术：恒定内相技术，控制内相体积，降低施工恒定内相技术，控制内相体积，降低施工摩阻摩阻,满足大型泡沫压裂施工。满足大型泡沫压裂施工。2.2.3 泡沫压裂液泡沫压裂液COCO2 2泡沫泡沫压裂压裂液的液的特点特点COCO2 2泡沫压裂液适用性泡沫压裂液适用性应用范围广：油气井，高温、低温油气藏，深井；应用范围广：油气井，高温、低温油气藏，深井；特别应用于低压、水敏性油气藏。特别应用于低压、水敏性油气藏。COCO2 2泡沫压裂液的特点泡沫压裂液的特点密度高：接近水的密度，适合深井施工；浮力大，携砂能力强；密度高：接近水的密度，适合深井施工；浮力大，携砂能力强；水
37、溶性较好，压后缓慢释放，提供了良好的溶解气驱，利于返水溶性较好，压后缓慢释放，提供了良好的溶解气驱，利于返排；排；水溶液水溶液pHpH值低值低(3(35)5)，降低了压裂液对基质的伤害；，降低了压裂液对基质的伤害；水溶液具有低的表面张力，有利于压裂液返排。水溶液具有低的表面张力，有利于压裂液返排。不足不足酸性影响流变性能，提高稳定剂和起泡剂的用量；酸性影响流变性能，提高稳定剂和起泡剂的用量；与高沥青质、高含蜡原油混合，形成酸渣和蜡析出。与高沥青质、高含蜡原油混合，形成酸渣和蜡析出。2.2.3 泡沫压裂液泡沫压裂液国内国内外外COCO2 2泡沫泡沫压裂压裂液研液研究对究对比比COCO2 2 压裂
38、现状压裂现状国外：美国、加拿大、德国等已大量应用，在压裂液、工艺设计、国外：美国、加拿大、德国等已大量应用，在压裂液、工艺设计、现场质量控制和压裂设备形成系统，并配套。现场质量控制和压裂设备形成系统，并配套。国内：室内实验研究和现场实验阶段国内：室内实验研究和现场实验阶段设备不能完全配套：加砂浓缩器、升温装置、设备不能完全配套：加砂浓缩器、升温装置、COCO2 2 容量容量工艺设计：设计方法、软件工艺设计：设计方法、软件压裂液：室内研究不够、现场质量控制较差压裂液：室内研究不够、现场质量控制较差国内外差距国内外差距起步晚起步晚20203030年：国外始于年：国外始于6060年代后期，国内始于年
39、代后期，国内始于9090年代中期；年代中期；机理研究薄弱：相态转变条件、超临界特性、流变特性、摩阻；机理研究薄弱：相态转变条件、超临界特性、流变特性、摩阻；缺乏试验方法标准，添加剂不配套，无系统的压裂液配方体系；缺乏试验方法标准，添加剂不配套，无系统的压裂液配方体系；工艺设计软件少、经验不足；工艺设计软件少、经验不足；设备装置少，不配套；设备装置少，不配套；施工井数少，施工井浅，施工规模小，施工经验不足。施工井数少，施工井浅，施工规模小，施工经验不足。2.2.3 泡沫压裂液泡沫压裂液泡沫压裂液流变学特性泡沫压裂液流变学特性泡泡沫沫压压裂裂液液为为同同时时具具有有剪剪切切变变稀稀、粘粘弹弹性性和
40、和触触变变性性的的非非牛顿流体；牛顿流体；泡泡沫沫压压裂裂液液的的流流动动曲曲线线，可可分分别别用用幂幂率率模模型型、EllisEllis模模型型、CrossCross模模型型和和CarreauCarreau模模型型，以以及及修修正正共共转转Jeffreys Jeffreys 模模型型进进行行表表征征，但但仅仅就就描描述述粘粘度度曲曲线线而而言言，幂幂率率模模型型更更为为简简捷实用；捷实用；采采用用5 5参参数数粘粘弹弹触触变变性性本本构构方方程程可可描描述述典典型型的的泡泡沫沫压压裂裂液液流体的触变环，模型计算值与实验值吻合良好；流体的触变环，模型计算值与实验值吻合良好；用用广广义义Maxw
41、ellMaxwell粘粘弹弹性性本本构构方方程程可可描描述述泡泡沫沫压压裂裂液液流流体体的的粘弹性，证明泡沫压裂液流体具有松弛时间谱。粘弹性，证明泡沫压裂液流体具有松弛时间谱。2.2.3 泡沫压裂液泡沫压裂液nCOCO2 2与与VESVES混合后，粘度低，缝高控制混合后，粘度低，缝高控制好，可得长缝；好，可得长缝；nCOCO2 2可形成弱酸性环境，抑制粘土；可形成弱酸性环境，抑制粘土；nCOCO2 2与与VESVES混合后的产量效果好于瓜胶混合后的产量效果好于瓜胶和和CMHPGCMHPG与与COCO2 2混合。混合。VES-CO2压裂液压裂液2.2.3 泡沫压裂液泡沫压裂液 视密度1.25的高
42、强超低密度支撑剂Allan R.Rickard Allan R.Rickard 等研究了高强度的超低密度支撑剂等研究了高强度的超低密度支撑剂（视密度仅（视密度仅1.25g/cm1.25g/cm3 3，在在56MPa56MPa闭合应力下渗透率可达闭合应力下渗透率可达4040达西以上）达西以上）2.2.4 2.2.4 支撑剂材料支撑剂材料四大优点：四大优点：对压裂液粘度要求低；对压裂液粘度要求低；可达到提高砂比以产生较大可达到提高砂比以产生较大裂缝导流能力；裂缝导流能力；对施工排量要求低；对施工排量要求低；沉降速度低，有利于控制缝沉降速度低，有利于控制缝高而增加支撑缝长高而增加支撑缝长 。低密度高
43、强度支撑剂、低粘压裂液与低密度高强度支撑剂、低粘压裂液与低排量低排量配合，可以在较大程度上控制裂缝的高度。配合，可以在较大程度上控制裂缝的高度。视密度视密度1.251.25的高强超低密度支撑剂的高强超低密度支撑剂2.2.4 2.2.4 支撑剂材料支撑剂材料u树脂包裹支撑剂：树脂包裹支撑剂：过去不能满足压后快速返排需要，目前新的树脂包裹过去不能满足压后快速返排需要，目前新的树脂包裹支撑剂，固结时间短，形成的固结强度满足快速返排支撑剂，固结时间短，形成的固结强度满足快速返排需要。需要。在在South TexasSouth Texas油田高温超深井中应用并取得了好的油田高温超深井中应用并取得了好的效
44、果效果室内试验高闭合应力下导流能力超过高密度支撑剂室内试验高闭合应力下导流能力超过高密度支撑剂 树脂和纤维支撑剂u新型纤维新型纤维 （PropNETPropNET、FiberFRACFiberFRAC）nFiberFRACFiberFRAC纤维基压裂液纤维基压裂液n固结支撑剂剖面，控制回流固结支撑剂剖面，控制回流n提高压裂液的支撑剂输送能力提高压裂液的支撑剂输送能力n有助于支撑剂悬浮直到裂缝闭合，避免有助于支撑剂悬浮直到裂缝闭合，避免支撑剂快速沉降支撑剂快速沉降 2.2.4 2.2.4 支撑剂材料支撑剂材料压裂液化学实验室压裂液化学实验室色谱（超级过滤）、润湿吸附、电镜技术、核磁技术色谱（超级
45、过滤）、润湿吸附、电镜技术、核磁技术压裂液流变实验室压裂液流变实验室旋转粘度技术旋转粘度技术控制应力流变仪控制应力流变仪动态模拟试验装置动态模拟试验装置动态滤失与伤害（支撑裂缝导流能力的污染与消除）动态滤失与伤害（支撑裂缝导流能力的污染与消除）大型管路模拟实验装置大型管路模拟实验装置支撑剂输送与沉降模拟实验装置（支撑剂输送与沉降模拟实验装置（SLOTSLOT）现场评价与分析设备现场评价与分析设备2.3 2.3 2.3 2.3 现代压裂液实验技术的新进展现代压裂液实验技术的新进展现代压裂液实验技术的新进展现代压裂液实验技术的新进展建立裂缝成缝技术和裂缝伤害模拟实验及检测方法建立裂缝成缝技术和裂缝
46、伤害模拟实验及检测方法采用岩石力学压机在标准岩芯柱上压出裂缝；采用岩石力学压机在标准岩芯柱上压出裂缝；正注正注2%KCl2%KCl水测基础渗透率；水测基础渗透率；气藏基准渗透率的测定方法？气藏基准渗透率的测定方法？反注压裂液进行伤害；反注压裂液进行伤害；正注正注2%KCl2%KCl水测伤害后渗透率。水测伤害后渗透率。裂缝成缝技术及伤害模拟方法裂缝成缝技术及伤害模拟方法 2.4 2.4 裂缝伤害和导流能力评估技术裂缝伤害和导流能力评估技术稠化剂浓度、用量影响模拟试验研究稠化剂浓度、用量影响模拟试验研究 常规压裂液稠化剂浓度对常规压裂液稠化剂浓度对支撑裂缝的伤害支撑裂缝的伤害压裂液规模对支撑裂缝的
47、伤害压裂液规模对支撑裂缝的伤害残渣残渣滤饼伤害滤饼伤害压裂液稠化剂浓度及用量对导流能力伤害压裂液稠化剂浓度及用量对导流能力伤害 2.4 2.4 裂缝伤害和导流能力评估技术裂缝伤害和导流能力评估技术初步建立了长导实验评价方法，意义重大初步建立了长导实验评价方法，意义重大长期和短期导流能力差值长期和短期导流能力差值并非是常规认为的并非是常规认为的1/31/3两者差别随着闭合压力的两者差别随着闭合压力的增加而增大。增加而增大。在闭合压力较高区域作业在闭合压力较高区域作业时，更应进行支撑剂长期时，更应进行支撑剂长期导流实验导流实验岩板：岩板：1.25.51.25.5钢板：钢板：1.12.51.12.5
48、嵌入？嵌入？破碎？破碎？初步初步建立了长导实验方法建立了长导实验方法 2.4 2.4 裂缝伤害和导流能力评估技术裂缝伤害和导流能力评估技术化学缓速酸化学缓速酸泡沫酸泡沫酸乳化酸乳化酸地下交联酸地下交联酸缓速、降阻、降滤失缓速、降阻、降滤失高温深井、滤失严重井高温深井、滤失严重井缓速、降滤失性不好缓速、降滤失性不好高温井高温井缓速、降滤失、易返排缓速、降滤失、易返排中深井、水敏性地层中深井、水敏性地层缓速、降滤失、摩阻高缓速、降滤失、摩阻高中深井、滤失严重井中深井、滤失严重井缓速、降阻、降滤失缓速、降阻、降滤失高温深井、滤失严重井高温深井、滤失严重井稠化酸稠化酸酸蚀酸蚀缝长缝长导流导流能力能力醇
49、基酸液醇基酸液好的酸压效果好的酸压效果2.5 2.5 2.5 2.5 酸化酸压液体酸化酸压液体酸化酸压液体酸化酸压液体深井酸压裂酸液体系深井酸压裂酸液体系国国外外在在深深井井酸酸压压裂裂技技术术中中多多采采用用胶胶凝凝酸酸、乳乳化化酸和稠化酸体系酸和稠化酸体系稠稠化化酸酸是是超超深深井井酸酸压压的的首首选选酸酸液液体体系系。HalliburtonHalliburton公公司司的的VCAVCA稠稠化化酸酸体体系系在在德德克克萨萨斯斯西西部部油油田田施施工工近近4040口口井井，平平均均增增产产2.02.0倍。倍。BJBJ公公司司在在同同一一油油田田应应用用共共聚聚稠稠化化酸酸体体系系酸酸化化与与
50、常常规规酸酸化化对对比比，共共聚聚稠稠化化酸酸体体系系酸酸化化增增产产比比常常规规酸酸化化高高5 5倍倍。Shell Shell Intl.Intl.EHP B.V.EHP B.V.用琥珀油聚糖作为稠化剂来提高酸化的效率。用琥珀油聚糖作为稠化剂来提高酸化的效率。2.5 2.5 2.5 2.5 酸化酸压液体酸化酸压液体酸化酸压液体酸化酸压液体前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估前言：对压裂酸化技术近期发展的总评估1 1、压裂酸化前储层评价技术、压裂酸化前储层评价技术2 2、压裂酸化工材料近期研究进展、压裂酸化工材料近期研究进展4 4、压裂酸化优化设计技术、压裂酸化优化设计技术5 5、压裂酸化工艺