水力压裂技术学习教案.pptx

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1、会计学1水力水力(shul)压裂技术压裂技术第一页，共64页。（二）地质构造对应力（二）地质构造对应力(yngl)的影响的影响 在逆断层或褶皱地带在逆断层或褶皱地带(ddi)(ddi)水平应力要水平应力要比垂向应力大得多，甚比垂向应力大得多，甚至可大到至可大到3 3倍，在正断倍，在正断层地带层地带(ddi)(ddi)，水，水平应力可能只有垂向应平应力可能只有垂向应力的三分之一。力的三分之一。如果岩石单元体是均质的各如果岩石单元体是均质的各向同性材料向同性材料(cilio)，岩，岩石破裂时裂缝的方向总是垂石破裂时裂缝的方向总是垂直于最小主应力轴。当已知直于最小主应力轴。当已知地层中各应力的大小时

2、，裂地层中各应力的大小时，裂缝的形态或方向即可被确定。缝的形态或方向即可被确定。构造对应力的影响构造对应力的影响 a逆断层区域逆断层区域H=3z b正断层区域正断层区域z=3H人工裂缝方向示意图人工裂缝方向示意图 第2页/共64页第二页，共64页。（三）井壁上的应力（三）井壁上的应力（三）井壁上的应力（三）井壁上的应力(yngl)(yngl)1 1井筒井筒井筒井筒(j(j n n t t n n)对地应力及其对地应力及其对地应力及其对地应力及其分布的影响分布的影响分布的影响分布的影响在双向应力状态下，弹性力学在双向应力状态下，弹性力学(l xu)给出了平板为固体、给出了平板为固体、各向同性、弹

3、性材料的周向应力计算式：各向同性、弹性材料的周向应力计算式：钻井后，井壁及其周围地应力分钻井后，井壁及其周围地应力分布受到井筒的影响，很复杂。简布受到井筒的影响，很复杂。简化起见，将地层中三维应力用二化起见，将地层中三维应力用二维方法来处理。用无限大平板中维方法来处理。用无限大平板中钻有一个圆孔的受力情况来分析。钻有一个圆孔的受力情况来分析。如图如图52所示。在所示。在无限大平无限大平板上钻了圆孔之后，使板内板上钻了圆孔之后，使板内原来平衡的应力重新分布，原来平衡的应力重新分布，造成圆孔附近的应力集中。造成圆孔附近的应力集中。式中式中 圆孔周向应力，圆孔周向应力，Pa；a圆孔半径，圆孔半径，m

4、；r距圆孔中心的距离，距圆孔中心的距离，m；任意径向与任意径向与x轴的夹角；轴的夹角；分别为分别为x，y方向上分布的方向上分布的应力。应力。第3页/共64页第三页，共64页。定性分析定性分析(dngxngfnx)井壁井壁上应力大小：上应力大小：（1 1）当）当 r=a r=a，xyxy，=0=0、180180时，时，()min=()0 ()min=()0，180=3y180=3yxx（2 2）当）当 r=a r=a，xyxy，=90=90、270270时，时，()max=()90 ()max=()90，270=3x270=3xyy 说明最小周向应力发生在说明最小周向应力发生在xx的方向上，而最

5、大周向应力却在的方向上，而最大周向应力却在yy的方向上。的方向上。（3 3）随着）随着(su zhe)r(su zhe)r的增加，周向应力迅速降低，如图的增加，周向应力迅速降低，如图42(b)42(b)所示。大约在几个圆孔直径之外，即降为原地应力值。所示。大约在几个圆孔直径之外，即降为原地应力值。结论：这种应力分布表明，由于圆孔的存在，产生了圆孔周结论：这种应力分布表明，由于圆孔的存在，产生了圆孔周围的应力集中，孔壁上的应力比远处的大得多，这就是地层破围的应力集中，孔壁上的应力比远处的大得多，这就是地层破裂压力大于裂缝延伸压力的重要原因。裂压力大于裂缝延伸压力的重要原因。第4页/共64页第四页

6、，共64页。2 2 2 2井眼内压所引起井眼内压所引起井眼内压所引起井眼内压所引起(ynq)(ynq)(ynq)(ynq)的井壁应力的井壁应力的井壁应力的井壁应力 式中式中 Pe Pe 厚壁筒外边界压力，厚壁筒外边界压力，PaPa；（井眼内压在外边界产生；（井眼内压在外边界产生(ch(ch nshng)nshng)的压力）的压力）re re 厚壁筒外边界半径，厚壁筒外边界半径，mm；ra ra 厚壁筒内半径，厚壁筒内半径，mm；Pi Pi 内压，内压，PaPa r r 距井轴半径，距井轴半径，cmcm。压裂过程中，向井筒内注入高压液体，使井内压力很快上升。井筒内压裂过程中，向井筒内注入高压液体

7、，使井内压力很快上升。井筒内压必然产生井壁上的周向应力。可以把井筒周围的岩石看作是一个具有无限压必然产生井壁上的周向应力。可以把井筒周围的岩石看作是一个具有无限壁厚的厚壁圆筒，根据弹性力学壁厚的厚壁圆筒，根据弹性力学(l xu)中的拉梅公式中的拉梅公式(拉应力取负号拉应力取负号)当当re=、Pe=0、r=ra 时，井壁上的周向应力为：时，井壁上的周向应力为：=Pi 即：由于井筒内压而导致的井壁周向应力与内压大小相等，即：由于井筒内压而导致的井壁周向应力与内压大小相等，但符号相反。（但符号相反。（利用无穷大定理推导利用无穷大定理推导）第5页/共64页第五页，共64页。3、压裂液径向渗入地层(dc

8、ng)所产生的井壁应力：由于注入由于注入(zh r)井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒周围地层中，形成了另井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒周围地层中，形成了另外一个应力区，它的作用是增大了井壁周围岩石中的应力。增加的周向应力值为：外一个应力区，它的作用是增大了井壁周围岩石中的应力。增加的周向应力值为：式中式中 Cr岩石骨架压缩系数；岩石骨架压缩系数；Cb岩石体积压缩系数。岩石体积压缩系数。泊松比；泊松比；Ps地层地层(dcng)压力。压力。毕奥特毕奥特(Biot)常数，无因次。常数，无因次。4 4、井壁上的总周向应力、井壁上的总周向应力：显然在地层破裂前，井壁上的总周向应力应为显然在地层

9、破裂前，井壁上的总周向应力应为地应力地应力、井筒内压井筒内压及及液体渗滤液体渗滤所引起的所引起的周向应力之和，即：周向应力之和，即：58第6页/共64页第六页，共64页。二造缝的条件二造缝的条件(tiojin)(破裂压力破裂压力p破破)破裂压力：是指油层破裂压力：是指油层(yucng)被压开的瞬间，被压层位所受的压力。被压开的瞬间，被压层位所受的压力。（一）形成（一）形成(xngchng)垂直裂垂直裂缝的条件：缝的条件：1 1当存在液体渗滤时当存在液体渗滤时 如果岩石的破裂是纯张力破裂，当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水如果岩石的破裂是纯张力破裂，当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水平方

10、向的平方向的抗拉强度抗拉强度th时，岩石将在垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂，即在时，岩石将在垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂，即在与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。此时有：此时有：=-th，代入（，代入（58）式，并换为有效应力）式，并换为有效应力(,),则可得到垂直裂缝时的破裂压力，当产生则可得到垂直裂缝时的破裂压力，当产生垂直裂缝时，井筒内注入流体的压力垂直裂缝时，井筒内注入流体的压力Pi即为地层的破裂压力即为地层的破裂压力Pf，所以形成垂直，所以形成垂直裂缝的条件：裂缝的条件：第7页/共64页第七页，共64页。2无液体无液体(yt)渗滤时渗

11、滤时 地层渗滤应力等于零，井壁上岩石的空隙压力仍然地层渗滤应力等于零，井壁上岩石的空隙压力仍然(rngrn)为为Ps，故，故,，将其他应力一同代入（，将其他应力一同代入（58）式，则：）式，则：由于最小总周向应力发生在由于最小总周向应力发生在=0，180的对称点上，垂直裂缝也产生的对称点上，垂直裂缝也产生(chnshng)在与井筒相对应的两个点上。这就是为什么假定垂直裂缝以井轴为在与井筒相对应的两个点上。这就是为什么假定垂直裂缝以井轴为对称的两条缝的原因。实际上由于地层的非均质性和局部应力场的影响，产生对称的两条缝的原因。实际上由于地层的非均质性和局部应力场的影响，产生(chnshng)的裂缝

12、往往是不对称的。的裂缝往往是不对称的。（二）形成水平裂缝的条件（二）形成水平裂缝的条件当产生水平裂缝时，井筒内注人流体的压力等于地层的破裂压力，经过实验修正后得到当产生水平裂缝时，井筒内注人流体的压力等于地层的破裂压力，经过实验修正后得到形成水平裂缝的条件：形成水平裂缝的条件：第8页/共64页第八页，共64页。即：破裂压力即：破裂压力(yl)梯度梯度是指地层破裂压力是指地层破裂压力(yl)与地层深度的比值。与地层深度的比值。（三）破裂（三）破裂(pli)压力梯压力梯度度为了便于比较为了便于比较(bjio)与预测各油田（油井）的破裂压力，常使用破与预测各油田（油井）的破裂压力，常使用破裂梯度，用

13、裂梯度，用表示，其物理意义：表示，其物理意义：（MPa/m）三地面泵压的确定三地面泵压的确定(1)(1)地地层产生垂直裂缝时地面泵压的确定：层产生垂直裂缝时地面泵压的确定：（产生垂直裂缝的油藏）（产生垂直裂缝的油藏）式中：式中：PB井口施工泵压，井口施工泵压，MPa；PF地层破裂压力，地层破裂压力，MPa；Pm井筒液柱压力，井筒液柱压力，MPa；Pf 管线及管柱产生的压力损失，管线及管柱产生的压力损失，MPa。（2）地层产生水平裂缝时地面泵压的确定：）地层产生水平裂缝时地面泵压的确定：（产生水平裂缝的油藏）（产生水平裂缝的油藏）第9页/共64页第九页，共64页。四裂缝几何四裂缝几何(j h)(

14、j h)模型模型1 1卡特模型卡特模型(mxng)(mxng)（一维模型（一维模型(mxng)(mxng)）2 2PKN PKN 模型模型(mxng)(mxng)（二（二维设计模型维设计模型(mxng)(mxng)）特点：（特点：（1）裂缝高度一定（油层厚度）裂缝高度一定（油层厚度）（2）长和宽是变化的）长和宽是变化的 （3）缝的几何形状：长而窄的缝。）缝的几何形状：长而窄的缝。3 3KGD KGD 模型模型 （二维设计模型）（二维设计模型）结论结论：对于低渗油藏，需要压成长而窄的裂缝，对于高渗油藏，则压成一对于低渗油藏，需要压成长而窄的裂缝，对于高渗油藏，则压成一个短而宽的裂缝。个短而宽的裂

15、缝。PKN 模型模型 KGD模型模型从无因次裂缝导流能力来分析：从无因次裂缝导流能力来分析：裂缝的导流能力：裂缝的导流能力：裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积。无因次裂缝导流能力表达式：无因次裂缝导流能力表达式：要想使低渗层和高渗层有要想使低渗层和高渗层有同样的高导流能力，从公式中同样的高导流能力，从公式中变换两个参数变换两个参数W 和和 Xf。特点：（特点：（1 1）裂缝高度一定（油层厚度）裂缝高度一定（油层厚度)（2 2）长和宽是变化的）长和宽是变化的 （3 3）缝的几何形状：短而宽的缝。）缝的几何形状：短而宽的缝。第10页/共64页第十页，共64页。PKNPKN

16、模型模型模型模型(mxng)(mxng)第11页/共64页第十一页，共64页。KGD二维裂缝延伸模型KGDKGDKGDKGD模型模型模型模型(mxng)(mxng)(mxng)(mxng)第12页/共64页第十二页，共64页。图47压裂前地层(dcng)渗流示意图1地层(dcng)，2井眼，3污染带五水力压裂增产五水力压裂增产(zng chn)增注增注原理原理1压裂前流体从底层压裂前流体从底层(d cn)流向井底的流动形流向井底的流动形态态（1 1）流体流动过程复杂）流体流动过程复杂 （2 2）污染带和井底周围应力集中，近井地带渗透率低，井筒附近渗）污染带和井底周围应力集中，近井地带渗透率低，

17、井筒附近渗流阻力大流阻力大结论：结论：水力压裂前，由于各种阻力的影响，近井地带的渗透能力较差。水力压裂前，由于各种阻力的影响，近井地带的渗透能力较差。第13页/共64页第十三页，共64页。3 3水力水力(shul)(shul)压裂增产、增注的基本原理压裂增产、增注的基本原理 利用利用(lyng)地面高压泵注设备将高粘度的流体以大大超过地层吸收能力的量注入井筒，憋起高压，在地层中形成裂缝并向前延伸。利用地面高压泵注设备将高粘度的流体以大大超过地层吸收能力的量注入井筒，憋起高压，在地层中形成裂缝并向前延伸。利用(lyng)携砂液将支撑剂带入裂缝中，形成高导流能力的支撑裂缝；由于改变了井底附近流体的

18、渗流状态，提高了油层的渗流能力，从而达到增产、增注的目的。携砂液将支撑剂带入裂缝中，形成高导流能力的支撑裂缝；由于改变了井底附近流体的渗流状态，提高了油层的渗流能力，从而达到增产、增注的目的。2 2压裂后流体压裂后流体(lit)(lit)从地层流向井底的流动形态从地层流向井底的流动形态 1）拟径向流动阶段）拟径向流动阶段2）地层线性流动阶段）地层线性流动阶段3）双线性流动阶段）双线性流动阶段4）裂缝线性流动阶段）裂缝线性流动阶段结论：结论：水力压裂结果，改变了渗流区的渗流方式，获得了双线性流动模式，提高了近水力压裂结果，改变了渗流区的渗流方式，获得了双线性流动模式，提高了近井地带的渗透能力。井

19、地带的渗透能力。第14页/共64页第十四页，共64页。52 52 压裂设计压裂设计(shj)(shj)一压裂设计一压裂设计(shj)压裂施工压裂施工(sh gng)设计设计 裂缝几何参数优选及设计裂缝几何参数优选及设计；压裂液类型和配方的选择压裂液类型和配方的选择；支撑剂选择及加砂方案设计支撑剂选择及加砂方案设计；效果预测和经济效益分析效果预测和经济效益分析。内容内容压裂地质设计压裂地质设计二二 压裂施工设计压裂施工设计1优化设计程序优化设计程序（按系统软件要求输入参数）（按系统软件要求输入参数）压裂设计过程中，除利用计算机模拟计算外，压裂设计过程中，除利用计算机模拟计算外，还有一重要环节是在

20、正式压裂施工前，现场还有一重要环节是在正式压裂施工前，现场进行小型压裂测试（破裂压力、闭合压力、进行小型压裂测试（破裂压力、闭合压力、压裂液滤失特性等）。压裂液滤失特性等）。第15页/共64页第十五页，共64页。2压裂施工压裂施工(sh gng)泵注程泵注程序设计序设计1 1）注入）注入(zh r)(zh r)方式方式选择选择原则：在满足泵注参数前提下，原则：在满足泵注参数前提下，在限压以下尽可能选择最简单在限压以下尽可能选择最简单(jindn)的注入方式。的注入方式。油管注入油管注入环空注入环空注入油套混注和套管注入油套混注和套管注入 2 2）加砂程序确定）加砂程序确定 （见下表）（见下表）

21、采用线性加砂程序，即砂液比是以一条直线式增加，可实现较理想的采用线性加砂程序，即砂液比是以一条直线式增加，可实现较理想的支撑剖面。支撑剖面。采用线性加砂程序裂缝导流能力沿缝长分布更加合理。采用线性加砂程序裂缝导流能力沿缝长分布更加合理。3其他参数确定其他参数确定1 1）油层破裂压力的计算）油层破裂压力的计算（理论计算、小型测试、经验估算理论计算、小型测试、经验估算）油层破裂压力油层破裂压力是指油层被压开的瞬间被压裂层位所受的压力。是指油层被压开的瞬间被压裂层位所受的压力。式中式中 油层破裂压力，油层破裂压力，MPa a；H H压裂油层中部深度，压裂油层中部深度，m；油层破裂压力梯度，油层破裂压

22、力梯度，MPam m，它是由压裂工艺统计资，它是由压裂工艺统计资料而得的经验常数。料而得的经验常数。用经验公式估算用经验公式估算=H第16页/共64页第十六页，共64页。泵注程序泵注程序(chngx)(chngx)（油管注入）（油管注入）阶段阶段净液量净液量（m m3 3）砂浓度砂浓度（kg/mkg/m3 3）砂比砂比%砂量砂量（m m3 3）砂砂 液液量（量（m m3 3）加砂阶段累加砂阶段累计砂液量计砂液量（m m3 3）排量排量（m m3 3/min/min）阶段时阶段时间（间（minmin）备注备注防膨液防膨液15151515 前置液前置液252525253.0-3.53.0-3.58

23、.38.3冻胶冻胶携砂液携砂液5 51181187 70.30.35.25.23.0-3.53.0-3.51.71.7冻胶冻胶携砂液携砂液6 625425415150.90.96.56.56.56.53.0-3.53.0-3.52.22.2冻胶冻胶携砂液携砂液7 742342325251.81.87.97.914.414.43.0-3.53.0-3.52.62.6冻胶冻胶携砂液携砂液101050750730303.03.011.611.626.026.03.0-3.53.0-3.53.93.9冻胶冻胶携砂液携砂液5 567667640402.02.06.16.132.132.13.0-3.53

24、.0-3.52.02.0冻胶冻胶小计小计73.073.08.08.062.362.320.720.7前置液前置液2525投蜡球投蜡球9090个个25253.0-3.53.0-3.58.38.3冻胶冻胶携砂液携砂液3 31181187 70.20.23.13.13.0-3.53.0-3.51.01.0冻胶冻胶携砂液携砂液6 625425415150.90.96.56.53.0-3.53.0-3.52.22.2冻胶冻胶携砂液携砂液8 842342325252.02.09.19.13.0-3.53.0-3.53.03.0冻胶冻胶携砂液携砂液111150750730303.33.312.812.83.

25、0-3.53.0-3.54.34.3冻胶冻胶携砂液携砂液4 467667640401.61.64.94.93.0-3.53.0-3.51.61.6冻胶冻胶顶替液顶替液4.14.14.104.103.0-3.53.0-3.51.41.4冻胶冻胶小计小计61.161.18.08.065.465.421.821.8累计累计134.1134.11616127.7127.742.542.5第17页/共64页第十七页，共64页。2 2）施工排量的确定（先确定地层）施工排量的确定（先确定地层(dcng)(dcng)吸液量吸液量 ，满足，满足 ）经验经验(jngyn)公式：公式：式中：P压裂前的地层压力(yl

26、)与井底流动压力(yl)之差，MPa；破裂压力与压前地层压力之差，破裂压力与压前地层压力之差，MPaMPa。BB原油体积系数，原油体积系数，m m3 3(地下地下)m m3 3(地面地面)。地面原油的密度。地面原油的密度。来确定。来确定。地层的吸液量，地层的吸液量，mmin；q压裂前油井的稳定日产量，压裂前油井的稳定日产量，t；地面排量按地面排量按第18页/共64页第十八页，共64页。3 3）地面）地面(dmin)(dmin)泵压的计算泵压的计算 式中：式中：地面地面(dmin)(dmin)泵压，泵压，MPaMPa；井口压力井口压力(yl)(yl)，MPaMPa；压裂液在管柱内流动时的摩阻压力

27、降，压裂液在管柱内流动时的摩阻压力降，MPa；井下工具对流体的局部阻力损失，井下工具对流体的局部阻力损失，MPa；井筒内液柱压力，井筒内液柱压力，MPa。目的是为了在满足裂缝需要的压力和排量的基础上，充分发挥设备的能目的是为了在满足裂缝需要的压力和排量的基础上，充分发挥设备的能力，减少使用设备的台数。压裂时地面泵压可由下列公式估算：力，减少使用设备的台数。压裂时地面泵压可由下列公式估算：第19页/共64页第十九页，共64页。4 4）压裂车台数的确定）压裂车台数的确定(qudng)(qudng)压裂时所需总功率压裂时所需总功率(gngl)压裂车台数压裂车台数 （根据（根据(gnj)(gnj)总功

28、率和每台车发动机功率求出所需压裂车台数）总功率和每台车发动机功率求出所需压裂车台数）Q压裂时泵的排量，压裂时泵的排量，ms；1 发动机工作效率，取发动机工作效率，取6080%；2 泵的上水效率，取泵的上水效率，取5095；3发动机工作时受海拔高度影响后的效率，发动机工作时受海拔高度影响后的效率，；功率因数，功率因数，%；n所需压裂车台数。所需压裂车台数。每台压裂车的发动机功率，每台压裂车的发动机功率，W；Pp 压裂时所需的总功率，压裂时所需的总功率，W；以上两式中以上两式中第20页/共64页第二十页，共64页。5 5）支撑剂用量的确定）支撑剂用量的确定(qudng)(qudng)根据现场经验根

29、据现场经验(jngyn)(jngyn)，大约每米油层加入，大约每米油层加入1.51.53m3m。6 6）含砂比计算）含砂比计算(j sun)(j sun)含砂比是指单位体积压裂液内所含支撑剂的数量含砂比是指单位体积压裂液内所含支撑剂的数量(体积比体积比)。含砂比的计算公式为：含砂比的计算公式为：100%就是携砂液的体积就是携砂液的体积 式中：式中：cc含砂比含砂比(体积比体积比)，；，；V V砂砂加砂的总体积，加砂的总体积，m。；。；QQ加砂时地面泵排量，加砂时地面泵排量，ms s；t t加砂总时间，加砂总时间，s s。第21页/共64页第二十一页，共64页。压裂液：前置压裂液：前置(qin

30、zh)液、携砂液、顶替液统称。液、携砂液、顶替液统称。7 7）压裂液用量的确定）压裂液用量的确定(qudng)(qudng)前置前置(qin zh)液：液：携砂液携砂液 ：大约用量为：大约用量为：810m，有时按井筒容积的，有时按井筒容积的1.52倍来计算。倍来计算。W W携砂液用量，携砂液用量，m m；V V砂砂预计加砂体积，预计加砂体积，m m；cc含砂比，。含砂比，。顶替液：顶替液：确定方法：一般为井筒容积的确定方法：一般为井筒容积的1.51.53 3倍，够用就行倍，够用就行。压裂液用量：压裂液用量：注：注：取下限时加取下限时加，取上限时不加，取上限时不加 。P102 页例题：自己做。页

31、例题：自己做。式中式中：第22页/共64页第二十二页，共64页。某井油层某井油层(yucng)(yucng)深度为深度为3000m3000m，采用，采用63mm63mm油管压裂（油管压裂（63mm63mm油管油管1000m1000m内容积为内容积为3m3m）,预计压裂泵压预计压裂泵压410 Pa410 Pa，排量，排量0.025m/s,0.025m/s,支撑剂支撑剂15m,15m,平均含砂比为平均含砂比为10%10%，若用，若用400400型压裂车，其引擎功率为型压裂车，其引擎功率为2 25710 w5710 w，总的效率为，总的效率为0.60.6，试计算，试计算400400型压裂车台数及至少

32、准备多少压裂液用量？型压裂车台数及至少准备多少压裂液用量？已知：已知：总功率总功率(gngl)(gngl)为：为：答：所需400型压裂车7台，所需压裂掖用量至少(zhsho)171.5m3。（2）计算压裂掖用量）计算压裂掖用量7（台）压裂掖总量：压裂掖总量：（根据题意取（根据题意取1.53m的下限）的下限）（根据题意取（根据题意取810m的下限）的下限）解：（解：（1）计算）计算400型压裂车台数型压裂车台数n 400型压裂车台数为：型压裂车台数为：第23页/共64页第二十三页，共64页。53 53 压裂设备压裂设备(shbi)(shbi)、管柱及、管柱及材料材料一压裂设备一压裂设备(shbi

33、)、管柱管柱（一）地面（一）地面(dmin)设备设备1 1压裂井口压裂井口2 2压裂管汇压裂管汇 目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不同。常用的有压裂管目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不同。常用的有压裂管汇车和专用的地面管会。专用的地面管汇由汇车和专用的地面管会。专用的地面管汇由8 8个接头，压裂车可任选一个个接头，压裂车可任选一个连接。高压管线外径连接。高压管线外径76mm76mm，内径，内径60mm60mm，最高压力可达到，最高压力可达到100MPa100MPa。3投球器投球器投球器有两种：一种是分层压裂时，压裂管柱中投钢球的投球器；一种是选投球器有两种：一种是分层压裂时

34、，压裂管柱中投钢球的投球器；一种是选择性压裂或封堵炮眼投堵球用的投球器。择性压裂或封堵炮眼投堵球用的投球器。1 1）采用采油树压裂的井口）采用采油树压裂的井口:采油树型号：采油树型号：250250、350350、600600、700700、10501050型型等。等。250250型即型即25MPa25MPa，用于浅井，其余用于中、深、超深井。根据压裂层深度确，用于浅井，其余用于中、深、超深井。根据压裂层深度确定采油树型号定采油树型号2 2）采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口。）采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口。井口承受工作压力井口承受工作压力70MPa

35、70MPa，最大过砂量，最大过砂量150 m3150 m3。第24页/共64页第二十四页，共64页。（二）压裂车组（二）压裂车组 主要主要(zhyo)包括：压裂车、混砂车、仪表车、管汇包括：压裂车、混砂车、仪表车、管汇车车1 1压裂车压裂车作用：是压裂的主要动力，能够产生高压、大排量；向地层注入作用：是压裂的主要动力，能够产生高压、大排量；向地层注入(zh r)高高 压大排量的压裂液，压开地层，并将支撑剂注入压大排量的压裂液，压开地层，并将支撑剂注入(zh r)裂裂缝。是压缝。是压 裂施工中的关键设备。裂施工中的关键设备。2 2混砂车混砂车 作用：是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起

36、来(q li)，并 将混合好的携砂液供给压裂车，压入地层内。混莎车的类型：双筒机械式、风吸式、仿美新型混莎车。3 3仪表车仪表车 仪表车在压裂中起着很重要的作用，记录压裂过程中各种参数，是仪表车在压裂中起着很重要的作用，记录压裂过程中各种参数，是控制其它压裂设备的中枢系统。又称压裂指挥车。控制其它压裂设备的中枢系统。又称压裂指挥车。4 4其它设备其它设备液罐车、运砂车液罐车、运砂车。第25页/共64页第二十五页，共64页。压压 裂裂 车车发动机发动机压裂泵压裂泵传动传动(chundng)箱箱运载车运载车仪表监控仪表监控(jin kn)系统系统液气控制系统液气控制系统(kn zh x tn)第2

37、6页/共64页第二十六页，共64页。混混 砂砂 车车运载车运载车发动机发动机仪表仪表(ybio)监控系统监控系统液气控制系统液气控制系统(kn zh x tn)管汇系统管汇系统(xtng)输砂系统输砂系统第27页/共64页第二十七页，共64页。管管 汇汇 车车第28页/共64页第二十八页，共64页。仪仪 表表 车车第29页/共64页第二十九页，共64页。管汇车是配合压裂机组作业的一种辅助设备。整机分为管汇车是配合压裂机组作业的一种辅助设备。整机分为管汇车是配合压裂机组作业的一种辅助设备。整机分为管汇车是配合压裂机组作业的一种辅助设备。整机分为底盘车、高压管汇、低压管汇、备用高压管汇、随车吊五个

38、底盘车、高压管汇、低压管汇、备用高压管汇、随车吊五个底盘车、高压管汇、低压管汇、备用高压管汇、随车吊五个底盘车、高压管汇、低压管汇、备用高压管汇、随车吊五个部分。该车车台本身不配部分。该车车台本身不配部分。该车车台本身不配部分。该车车台本身不配(b pi)(b pi)(b pi)(b pi)动力系统，随车液压吊的动力系统，随车液压吊的动力系统，随车液压吊的动力系统，随车液压吊的液压油泵的动力是通过取力机构从底盘车取力的。液压油泵的动力是通过取力机构从底盘车取力的。液压油泵的动力是通过取力机构从底盘车取力的。液压油泵的动力是通过取力机构从底盘车取力的。第30页/共64页第三十页，共64页。运运

39、砂砂 车车运砂量：运砂量：8 8、1010、1212、14m314m3砂斗采用砂斗采用(ciyng)(ciyng)液压缸升降，可手动液压缸升降，可手动或自动或自动第31页/共64页第三十一页，共64页。轻便轻便轻便轻便(qngbin)(qngbin)压裂井口压裂井口压裂井口压裂井口工作压力：工作压力：70MPa通通 径：径：50/60mm重重 量：量：207kg连接扣型：连接扣型：Tr53/83.5扣扣/吋接压裂管线吋接压裂管线 27/8 UP TBG接油管挂接油管挂 27/8TBG按放空管线按放空管线压盘尺寸可与压盘尺寸可与250型采油井口大四通配套型采油井口大四通配套该井口既耐高压又特别轻

40、便，重量只有该井口既耐高压又特别轻便，重量只有207kg，搬运不需要要吊车；，搬运不需要要吊车；该井口可与现场使用的该井口可与现场使用的250型采油井口配套，型采油井口配套，安装安装(nzhung)特别方便，劳动强度小。特别方便，劳动强度小。第32页/共64页第三十二页，共64页。千型压裂井口千型压裂井口千型压裂井口千型压裂井口大规模长时间施工大规模长时间施工 深井超深井施工深井超深井施工LH50-70LH50-70型型井口井口7070 MPaKL65-105KL65-105型井口型井口105105 MPa铸造一铸造一体体导流式平行闸阀导流式平行闸阀爆破爆破阀阀第33页/共64页第三十三页，共

41、64页。压裂井口保护器压裂井口保护器压裂井口保护器压裂井口保护器用于保护用于保护250型采油井口在压型采油井口在压裂施工过程中不受高压和支撑裂施工过程中不受高压和支撑剂的磨损。剂的磨损。工作压力：工作压力：100MPa通通 径：径：60mm重重 量：量：80kg连接方式：上接头连接方式：上接头(ji tu)为为Tr53/83.5扣扣/吋，可与压裂地吋，可与压裂地面管线配接。面管线配接。第34页/共64页第三十四页，共64页。压裂投球压裂投球压裂投球压裂投球(tu qi)(tu qi)器器器器工作压力工作压力(MPa)100投球数量投球数量(个个)200封堵球直径封堵球直径(mm)18-22工作

42、方式工作方式手动手动/电动电动投球速度投球速度(个个/s)2-4(可调可调)投球投球(tu qi)原理图原理图第35页/共64页第三十五页，共64页。10001000方压裂液方压裂液第36页/共64页第三十六页，共64页。压裂液连续(linx)混配系统 减少压裂液浪费减少压裂液浪费 简化配液工序简化配液工序 保证压裂液质量保证压裂液质量(zhling)节省压裂液运输费用节省压裂液运输费用第37页/共64页第三十七页，共64页。第38页/共64页第三十八页，共64页。第39页/共64页第三十九页，共64页。（三）压裂管柱（三）压裂管柱 组成组成(z chn)(z chn)：主要由压裂油管、封隔器

43、、喷砂器、水力锚等组成：主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成(z chn)(z chn)。类型：目前井下管柱分为：笼统压裂管柱和分层压裂管柱。类型：目前井下管柱分为：笼统压裂管柱和分层压裂管柱。1 1压裂油管（专用压裂油管（专用(zhunyng)(zhunyng)油管油管2 1/22 1/2加厚加厚 、33）2 2封隔器（封隔器（K344K344型、型、Y442Y442 等）3 3喷砂器（带滑套、不带滑套）喷砂器（带滑套、不带滑套）作用：一是节流作用：一是节流(ji li)作用，造成压裂管柱内外压差，保证封隔器座封。作用，造成压裂管柱内外压差，保证封隔器座封。二是压裂液通往地层的通道口

44、。二是压裂液通往地层的通道口。4 4压裂管柱类型压裂管柱类型（1 1）笼统压裂管柱）笼统压裂管柱：即：油管即：油管+水力锚水力锚+封隔器封隔器+喷嘴喷嘴（2 2）分层压裂管柱）分层压裂管柱 双封卡单层双封卡单层73mm73mm或或88.9 mm88.9 mm外加厚油管外加厚油管+水力锚水力锚+封隔器封隔器+喷砂器喷砂器+封隔器封隔器+丝堵丝堵压裂后可以用上提管柱方法压裂其它卡距相同的层段。压裂后可以用上提管柱方法压裂其它卡距相同的层段。管柱：管柱：第40页/共64页第四十页，共64页。喷砂器喷砂器1带滑套带滑套喷砂器喷砂器2带带滑套滑套喷砂器喷砂器3不带滑套不带滑套水力水力(shul)锚锚封隔

45、器封隔器丝堵丝堵笼统笼统(lng tng)压压裂管柱裂管柱第41页/共64页第四十一页，共64页。73mm73mm或或88.9 mm88.9 mm外加厚油管外加厚油管+水力水力(shul)(shul)锚锚+封隔器封隔器+喷砂器（甲带滑喷砂器（甲带滑套）套）+封隔器封隔器+喷砂器（乙带滑套）喷砂器（乙带滑套）+封隔器封隔器+喷砂器（丙不带滑套）喷砂器（丙不带滑套）+封隔封隔器器+丝堵丝堵 四封四封(s fn)(s fn)卡三层不动管柱压裂三层卡三层不动管柱压裂三层注意：在组配管柱时，要考虑油管因各种因素造成注意：在组配管柱时，要考虑油管因各种因素造成的长度的长度(chngd)变化，否则卡不准层位

46、。变化，否则卡不准层位。三封卡双层三封卡双层 不动管柱压裂两层不动管柱压裂两层73mm73mm或或88.9 mm88.9 mm外加厚油管外加厚油管+水力锚水力锚+封隔器封隔器+喷砂器（带滑套）喷砂器（带滑套）+封隔器封隔器+喷砂器（不带滑套）喷砂器（不带滑套）+封隔器封隔器+丝堵丝堵第42页/共64页第四十二页，共64页。多级滑套封隔器分层压裂工艺多级滑套封隔器分层压裂工艺(gngy)压第一层压第一层压第二层压第二层第43页/共64页第四十三页，共64页。（一）（一）压压裂裂液液作作用用将地面设备将地面设备(shbi)能能量传递到油量传递到油层岩石上并层岩石上并压开裂缝，压开裂缝，把支撑剂输把

47、支撑剂输送到裂缝中。送到裂缝中。1）前置）前置(qin zh)液液胶连液体胶连液体2）携砂液）携砂液含支撑剂砂浆含支撑剂砂浆(shjing)3)3)顶替液顶替液活性水活性水压裂压裂液的液的性能性能压裂压裂液类液类型型水基压裂液、油基压裂液、乳化压裂液、泡沫压裂液、醇水基压裂液、油基压裂液、乳化压裂液、泡沫压裂液、醇基压裂液、表面活性剂胶束压裂液、浓缩压裂液。基压裂液、表面活性剂胶束压裂液、浓缩压裂液。水基压裂液：以水为介质，加入各种添加剂，形成具有较强水基压裂液：以水为介质，加入各种添加剂，形成具有较强综合性能的压裂液。成本低，使用安全，广泛应用。综合性能的压裂液。成本低，使用安全，广泛应用。

48、二压裂材料二压裂材料作用：压开地层并造成一作用：压开地层并造成一定尺寸的列缝。定尺寸的列缝。作用：将井筒中携砂液全部替入裂缝作用：将井筒中携砂液全部替入裂缝中，防止井筒沉砂。中，防止井筒沉砂。（1）滤失少（）滤失少（2）悬砂能力强（）悬砂能力强（3）摩阻低）摩阻低（4）稳定性（）稳定性（5）配伍性（）配伍性（6）低残渣（）低残渣（7）易返排）易返排（8）货源广、便于配制、价钱便宜）货源广、便于配制、价钱便宜作用：将支撑剂带入地层作用：将支撑剂带入地层中，并将支撑剂填在裂缝中，并将支撑剂填在裂缝内预定的位置。内预定的位置。第44页/共64页第四十四页，共64页。1 1石英砂：石英砂：承压：承压：

49、2034MPa 2034MPa 2 2陶粒：人造陶粒：人造(rnzo)(rnzo)陶粒主要是由铝矾土（氧化铝）烧结而成。陶粒主要是由铝矾土（氧化铝）烧结而成。中等强度陶粒：中等强度陶粒：承压：承压：5580Mpa5580Mpa。高强度陶粒：承压：。高强度陶粒：承压：100 MPa100 MPa3 3树脂砂：树脂砂：是将树脂薄膜包裹到石英砂表面上。承压：是将树脂薄膜包裹到石英砂表面上。承压：555569MPa 69MPa（二）添加剂（二）添加剂1 1稠化剂（增稠剂）稠化剂（增稠剂）2 2胶联剂：胶联剂：3 3粘土粘土(zhn t)(zhn t)稳定剂；稳定剂；4 4杀菌剂；杀菌剂；5 5表面活性

50、剂；表面活性剂；6 6抗高温稳定剂；抗高温稳定剂；7 7降滤失剂降滤失剂8 8破胶济；破胶济；9 9滤饼溶解剂；滤饼溶解剂；1010缓冲剂（缓冲剂（PHPH值调节剂）值调节剂）（三）支撑剂（三）支撑剂作用作用(zuyng)：支撑剂加入压裂裂缝后，支撑裂缝使之不闭合。：支撑剂加入压裂裂缝后，支撑裂缝使之不闭合。由此可见：按强度大小排列依次是：陶粒由此可见：按强度大小排列依次是：陶粒 树脂砂树脂砂 石英砂石英砂调节增粘速度、胶联剂所需调节增粘速度、胶联剂所需PH值范围和胶联时间，控制细菌生长。值范围和胶联时间，控制细菌生长。通过胶联离子（基团）将溶解于水中的高分子链上的活性基团，以化学链连接起来，