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概述

压裂是利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。是国内外油气田勘探、开发与开采领域中一项重要的增产措施，近年来，随着水力压裂技术水平的不断提高，已成为低渗透储层改造和增产的重要手段。

油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。
    油层进行水力压裂有以下作用：
    ① 解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。
    ② 改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。
    ③ 提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；
    ④ 扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力。

常用的压裂施工工艺主要有七种：普通压裂工艺、限流法压裂工艺、投球法多层压裂工艺、选择性压裂工艺、复合压裂工艺、重复限流压裂工艺、三次加密井平衡压裂工艺。随着石油开发技术的不断进步，近些年又相继出现了注入井树脂砂压裂技术、新井压裂应用高效助排剂技术、保护薄隔层压裂工艺、聚驱采出井防砂压裂技术等新的压裂技术。

压裂前需要准备数据资料，进行井况调查，准备压裂设备，连接施工管线和下入井下管柱。尔后，便可进行压裂施工。压裂施工一般包括循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤、扩散压力、活动管柱等程序。特殊情况可进行酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。

施工完毕后，投堵油管，起出压裂管柱，下入生产管柱，即可完井。

参考资料：《试油作业工艺技术》P318

要求：截取压裂光盘画面。打出字幕。同步配音

 

压裂井场布局

压裂施工的井场布置包括压裂车、高低压分配器、高压管线、压裂液罐、低压分配器、混砂车、干添系统、井口四通、投球器、封井器、井口球阀、蜡球管汇、放喷管线、平衡液车等。在井场布置上应以高压区为中心向外展开，首先应确定高压管汇的位置，尽量离井口区稍远一些。

要求：取现场整体图片，从压裂液罐开始到压裂井口为止，顺序讲解压裂流程，并以文字线框的形式标明高压区、低压区、井口区和辅助区。

配音并显示字幕。

压裂装备

见压裂装备.doc

 

水力压裂原理

水力压裂是人们利用高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高粘液体（压裂液）泵入井内，在井底产生高压，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地层，使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，可在地层形成足够长的有一定导流能力的填砂裂缝，从而实现增产增注的目的。

降低渗流阻力，增加渗流面积是水力压裂增产的基本原理。在压裂前，地层流体以径向流动方式向井底渗流。由于越靠近井底，渗流面积越小，渗流阻力就越来越大，从而产生地层压降。由于井底处应力集中，并存在各种污染，使近井地带的渗透率降低，因而通常井筒附近的渗流阻力会增加。水力压裂后，改变了渗流区的渗流方式，将地层流体径向流改变为线性流，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗，因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。如果水力裂缝能连通油气层深处的产层（如透镜体）和天然裂缝，增产的效果会更明显。

对垂直缝油藏，压后开井生产过程中，地层流体将经历四种不同渗流阶段：

(1)裂缝线性流动阶段  进入井筒的流体大部分来源于裂缝中流体的弹性膨胀，流动基本上是线形的。该流动阶段时间很短，实际意义并不很大；

(2)双线性流动阶段  在裂缝线性流动阶段之后，将出现双线性流，即流体自地层线性地流入裂缝，同时裂缝中的流体再线性地流入井筒。双线性流动相对能持续较长时间；

(3)地层线性流动阶段  该流动阶段只能在裂缝导流能力较高时才能出现；

(4)拟径向流动阶段 

在压裂井的整个增产有效期内，三个线性流阶段持续的时间都较短，地层流体向生产井的渗流以拟径向流为主。但线性流动的渗流阻力要比径向流动小得多，因此，在这种流动方式期间，油井产量比较高。

    在拟径向流阶段，由于裂缝的存在，相当于扩大了井筒半径，增加了渗流面积，渗流阻力比压前大幅度降低，所以产量也要比压前有较大的提高。

    对于水平缝油藏，压后开井生产初期，裂缝区域的地层内流体由地层线性地流入裂缝，然后再由裂缝径向地流入井底。由于裂缝的导流能力远比地层高，相应地渗流阻力小，因而产量要比压前大幅度增加。随着生产时间的延长，地层流体向油井的渗流又恢复到径向流动方式。但由于裂缝的存在，裂缝区域的渗流阻力较小，与同等条件未压裂地层相比，产量仍有提高。

对一些中高渗地层（几百毫达西以上），只要通过小规模的解堵压裂改造就可使产量有较大提高。但是对于低渗透地层，只解决近井地带污染问题还不能取得理想的增产效果，必须适当增大施工规模，以扩大渗流面积，降低渗流阻力，从而实现增产增注的目的。

要求：1.以普通压裂工艺管柱为例，先整体显示井身及管柱结构。然后压裂液由井口（井口布置如图1所示）泵入，经喷砂器进入油套环空，进而进入地层。对压裂地层进行局部放大，压裂液的高压（画一压力表用以显示压裂压力，并表明地层上覆压力值只要当压裂压力高于地层上覆压力时，地层才能被压开）将地层压开，产生裂缝，然后加砂，顶替，支撑裂缝，停泵后，可看到地层里形成足够长的渗流能力比较大的填砂裂缝。宏观来看，在井底地层由近井向周围径向产生逐渐延伸的树杈形裂缝。配音：以第一段为配音内容。

2.取一段地层，显示压前油流在岩层径向缓慢向井底流动的过程。（配音为第二段的压前内容）

3.地层压裂后，棕红色油流沿着裂缝汇集到井底，流速流量比压前明显增大。

配音并显示字幕。

压裂施工基本过程

1

试循环

鉴定各设备性能，检查管线是否通畅。将压裂液由液罐打到压裂车再返回液罐，循环路线是：液罐 → 混砂车→ 低压管汇→ 压裂车→高压管汇→ 液罐。用于检查压裂泵以上水情况及管线连接情况，循环时要逐车逐档进行，以出口排量正常为合格。

要求：画出地面设备，包括8个压裂液罐、一台混砂车、8台压裂车、一套高压管汇分配器，其摆放方式如图2所示。依“液罐 → 混砂车→ 低压管汇→ 压裂车→高压管汇→ 液罐”的顺序连接好管线，开泵逐车逐档进行试循环。管汇流体的流动状态必须标明。配音并显示字幕。

2

试压

试压也叫设备试运转，关闭井口阀门，对所有的施工管线进行最高限压试验。在最高限压下，压力稳定至少一分钟，系统设备没有渗漏，就说明设备和注入系统合格，可以进行施工，否则必须进行紧固或更换相关部件。

要求：画出地面设备，包括8个压裂液罐、一台混砂车、8台压裂车、一套高低压管汇分配器、一套蜡球管汇、一只投球器、一只井口球阀、一套全封封井器、一套半封封井器、一套大四通（即油管头），其摆放方式如图1、图2所示。依“液罐 →混砂车→ 低压管汇→ 压裂车→高压管汇→蜡球管汇→投球器”的顺序连接管线。关闭井口球阀，开泵试压。画一块压力表，用以显示压力值（最大压力37.5MPa）。管汇流体的状态方向必须标明。配音并显示字幕。

3

试挤

打开井口阀门，关闭循环放空阀门，用1-2台压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层，压力由低到高直到稳定为止。目的是检查井下管柱和工具是否正常，掌握压裂层位的吸液能力。

要求：井场画面如上所述，井下管柱按普通压裂管柱画出，压裂时只需观察其中的一层即可（一层局部放大）。开泵（车辆的启动应有文字标识），将压裂液挤入地层，画一块压力表和流量显示屏，显示压力由低到高直到稳定值时的流量值。流体的状态方向必须标明。配音并显示字幕。

4

压裂

在试挤压力与排量稳定后，同时启动全部车辆向井内高速注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝，继续压裂，使裂缝扩展延伸。

要求：井场画面如上所述。井下管柱按普通压裂管柱画出，压裂时只需观察其中的一层即可（一层局部放大）。同时启动全部车辆（车辆的启动应有文字标识），向地层挤入高速压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝，继续压裂，使裂缝扩展延伸。（标出地层的破裂压力20MPa，画出压力表，指示压裂液的压力，画出地层裂缝的延展情况）配音并显示字幕。

5

加砂

当地层裂缝被压开，待压力、排量稳定后即可加砂，用以支撑压开的地层裂缝。开始混砂比要小，控制在5%～7%左右，当砂子已进入裂缝后，再相应提高混砂比。一般混砂比可在15%～30%左右。用高粘度压裂液时，砂比可提高到40%～50%。要分段控制好混砂比，逐渐提高且均匀加砂，保证压力、排量平稳，严禁中途停泵。

要求：画面如上所述。接上动，向压裂液中加砂，砂比开始要小，逐渐增大（要求如左栏所示），砂子的颜色以黄色表示，并有颗粒状物质进入地层。地层局部放大，显示有砂子进入裂缝，并对裂缝进行了支撑。配音并显示字幕。

6

替挤

预计加砂量全部加完后，打开混砂车的旁通替挤流程，立即泵入顶替液，把地面管线及井筒中的携砂液全部顶替到裂缝中去，防止余砂沉积井底形成砂卡。但顶替液不可过量，一般替挤量为地面管线和井筒容积的1.5倍。

在替挤过程中，随携砂液进入地层，井筒液体相对密度下降，泵压上升，为使裂缝不闭合，应适当增加排量，补充因泵压上升而使排量下降的影响。

要求：画面如上所述。接上动，向井眼中压入清水替挤液，替挤液顶着加沙液下行（界面清晰），将加沙液体全部替至地层即可马上停泵。

配音并显示字幕。

7

活动管柱

活动管柱可加速封隔器胶筒回缩，防止余砂残存在井筒封隔器卡距之内，造成砂卡。活动管柱时，负荷不超过井内管柱悬重200KN，上提速度控制在0.5m/min以内，最终活动行程不小于5m。达到管柱提放自如，拉力表显示的管柱悬重完全正常。

要求：画面如上所述。显示井口部分，拆下与投球器连接的压裂管线，松开大四通上的四个顶丝，用吊卡挂在井口球阀的下部台肩上，慢慢上提，上提一定高度后，下放，反复操作，直到管柱提放自如，拉力表显示的悬重正常为之。（画一指重表，显示管柱悬重，开始时悬重慢慢增大至280kN，下放，再上提悬重慢慢赠大至250kN，220kN，210kN，180kN，最后就稳定在180kN）显示完2个提放动作后就显示井下部分，封隔器在上提时解封，砂子随管柱的提放逐渐活跃，不再阻隔管柱。注意：显示井下部分时，指重表的读数要同步显示。

配音并显示字幕。

8

关井

压裂结束，要关井一段时间。关井时间长短取决于最后泵入胶液的破胶时间和裂缝闭合时间。在进行返排以前，需满足这两个时间，对于胶液应在近似于井下温度剖面的情况下进行破胶试验，确定压裂液在地层温度下破胶时间。当压裂液破胶时，进行返排才安全。

要求：画面如上所述。显示井口部分，停泵，关闭井口球阀；显示地层部分，稍等数秒钟，画出胶联液破胶的动作，和地层在胶联液破胶之后的动作。

配音并显示字幕。

9

返排

返排工作应按设计所确定的排量对井进行返排，防止从裂缝中排出油气。另外要注意破胶不充分的胶液从井筒中带出支撑剂，造成严重的磨损。在返排期间，要使井口上的油管/套管环空阀门稍微打开，当返排液体加热环空中的液体时，阀门可以泄压。如果环空阀门关闭，由于温度上升，会造成环空压力上升，从而可能会造成油管挤扁或套管破裂。

要求：画面如上所述。显示井口部分， 接好返排管线（一支管线连接在投球器上端，一支管线连接在油套环空的阀门出口上），微微开启井口球阀和套管阀门，进行返排。显示井下部分，井内液体由油管柱和油套环空排出地面，地层压力下降，砂子就留在了地层中，起支撑地层裂缝的作用。

配音并显示字幕。

10

施工总结报告

压裂施工结束后，要填写有关质量控制和检查报告，记录有关现场不同设备的操作运行情况及监测压裂液和支撑剂性能和一般施工过程的数据。

要求：无动画，在屏幕上显示字幕，并同步配音。

1

普通压裂工艺

利用不压井、不放喷井口装置，将压裂管柱及其配套工具下入井内预定位置，实现不压井、不放喷作业。当压完第一层（最下一层）后，通过投球器和井口球阀分别投入不同直径的钢球，逐次将滑套憋到喷砂器内堵死水眼，然后依次再进行压裂。当最后一层替挤完后，立即活动管柱，并投入堵塞器，从而实现不压井、不放喷起出油管。管柱
由投球器、井口球阀、工作筒和堵塞器、水力压差式压裂封隔器、滑套喷砂器组成。

适用地质条件：

地质剖面具有一定厚度的泥岩隔层，封隔器可以卡得开，高压下不发生层间窜通。井下技术状况良好，套管无变形、破裂和穿孔，固井质量好。

特点：

①可实现不压井、不放喷作业，防止油层污染所造成的堵塞有利于提高压裂增产效果；

②可不动管柱一次连续压多层，从而大幅度减少作业量，提高施工效率，降低压裂施工成本；

③可与其它压裂工艺配套，能适应不同含水期改造挖潜需要；

④工艺简单，成功率高，经济效益显著。

参考资料：《总师培训班——压裂工艺》.doc

要求：画一口井（包括套管、水泥环、地层），有三层油层，正对油层都有数个射孔孔眼，井中有管柱，管柱结构如下图所示，在最上层封隔器上方再加一堵塞器的工作筒（图3）。在画面旁边合适的地方画一压力表（表盘）。

动作要求：（管柱为半剖结构）显示井下管柱部分，开泵，打前置液，憋压（0.8MPa），坐封封隔器，继续升压，压裂液顶开凡尔，进入油套环空，待压力上升至21MPa时，地层被压开（局部放大），压力缓缓下降至20MPa，形成各种不同程度的裂缝。待地层全被压开后，加砂，替挤。完成后，投球，坐在中间层喷砂器的滑套锥面上，憋压（10MPa），滑套下行，滑套出液孔与喷砂器出液孔对准，压中间层，过程同上，直到压完最上一层，活动管柱，关井，返排。配音并显示字幕。