1、油井增产措施,增产措施是指采用各种方法来扩大地层的原有孔道或者建立新的通道.由于石油通常储存在砂岩的孔隙或灰岩的裂缝里,扩大原有通道或建立新的通道可使油气更容易流入中。.至今，直到1940年后，酸化和水力压裂才逐渐发展起来。虽然现代试验中也使用核爆炸，但最常用的两种增产方法是水力压裂和酸化。,一、油气井产量低的主要原因,1.近井地带受伤害，导致渗透率严重下降 2.油气层渗透性差 3.地层压力低，油气层剩余能量不足 4.地层原油粘度高,二、油气井增产、水井增注途径,1.提高或恢复地层渗透率 2.保持压力增加地层能量 3.降低井底回压 4.降低原油粘度,1.水力压裂 Hydraulic Fract
2、uring 2.酸化 Acidizing 3.爆炸 Explosion 4.其它,三、油气井增产和水井增注方法,四、各类储层中增产方法的使用,砂岩储层 Sandstone Formation水力压裂、基质酸化 碳酸盐岩储层 水力压裂、基质酸化、酸压 特低渗坚硬储层高能气体压裂,五、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 控制井喷 其它 - 煤层气开采 -工业排污,利用100%的液体二氧化碳和石英砂进行压裂，无水无任何添加剂，压后压裂液几乎完全排出地层，可避免地层伤害。其关键技术是混合砂子进入液体
3、二氧化碳中的二氧化碳混合器。适用于对驱替液、冻胶或表面活性剂的伤害敏感的地层，适合的储层包括渗水层、低压层及有微粒运移的储层以及水敏性储层。,压裂的定义：,用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。,压裂的种类：(根据造缝介质不同),水力压裂,高能气体压裂,干法压裂,利用特定的发射药或推进剂在油气井的目的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降低表皮系数，从而达到油气井增产的目的的一种工艺技术。,利用地面高压泵组，将高粘液体
4、以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。,水力压裂：,水力压裂的工艺过程：,憋压,造逢,裂缝延伸,充填支撑剂,裂缝闭合,(2) 降低了井底附近地层中流体的渗流阻力：裂缝内流体流动阻力小。,水力压裂增产增注的原理:,(1) 改变流体的渗流状态：使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，降低了能
5、量消耗。,图7-1 裂缝形成过程示意图 a形成井底高压 b产生裂缝c注入支撑剂 d压裂前为径向流 e压裂后为单向流,油气层水力压裂示意图,S1,S2,S3,S4,压裂,压裂,水力压裂 控制井喷,S1,S2,S3,S4,压裂,造缝机理,裂缝形成条件,裂缝的形态,裂缝的方位,井网部署,提高采油速度,提高原油采收率,所以，有利的裂缝状态及参数能够充分发挥其在增产、增注的作用。,压裂液,压裂液任务：,破裂地层、造缝、降温作用。一般用未交联的溶胶。,携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。,末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂。,前置液,携砂液,顶替液,
6、中间顶替液：携砂液、防砂卡；,压裂液类型,水基压裂液：,油基压裂液：,泡沫压裂液：,用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂交链后形成的冻胶。施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。不适用于水敏性地层。,多用稠化油，遇地层水后自动破胶。缺点是悬砂能力差、性能达不到要求、价格昂贵、施工困难和易燃等。,基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液；气相为二氧化碳、氮气、天然气；发泡剂用非离子型活性剂。特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等。缺点是砂比不能过高、井深不能过大。,支撑剂,填砂裂缝的导流能力：,在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，导流能力也称为导流率。,一、支撑剂的性能要求
7、,(1)粒径均匀，密度小,(2)强度大，破碎率小,(3)圆度和球度高,(4)杂质含量少,(5)来源广，价廉,闭合压力,二、 支撑剂的类型,按其力学性质分为两大类：,脆性支撑剂,如石英砂、玻璃球等,特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎,韧性支撑剂,如核桃壳、铝球等,特点是变形大，承压面积大，在高闭合压力下不易破碎,目前矿场上常用的支撑剂有两种：一是天然砂；二是人造支撑剂（陶粒）。,(一)天然砂,主要矿物成分是粗晶石英,适用于浅层或中深层的压裂，成功率很高。,(二)人造支撑剂(陶粒),矿物成份是氧化铝、硅酸盐和铁钛氧化物,形状不规则，强度很高，适用于深井高闭合压力的油气层压裂。陶粒的密度很高
8、，特别在深井条件下由于高温和剪切作用，对压裂液性能的要求很高。,(三)树脂包层支撑剂,中等强度，密度小，便于携砂与铺砂。,高能气体压裂,一、高能气体压力增产机理 二、高能气体发生器 三、高能气体压裂施工工艺,P,t,爆炸压裂高能气体压裂水力压裂,三种压裂的p-t曲线,一、 高能气体压裂增产机理,1 主能气体压裂的特点 （1）三种压裂方法主要参数对比,压裂方法 峰值压力（Mpa) 升压时间 (S) 加载速率 (Mpa/s) 总过程(s) 爆炸压裂 104 10-7 106107 10-6 高能气体压裂 102 10-3 103104 101 水力压裂 101 102 10-110-2 104,2
9、 高能气体压裂增产机理,（1）由于升压迅速，可同时产生若干条裂缝-可沟通天然裂缝（2）产生剪切错动，从而不会闭合（3）高温、高压、高频冲击，使缝面产生碎屑脱落，自行支撑裂缝（4）高温可溶解孔隙中的蜡质、胶质和沥青质，高温还能使原油降粘,三、高能气体压裂工艺,1.钢丝绳起下，水泥塞封堵，地面引燃施工工艺,钢丝绳,上水泥塞,气体发生器,下水泥塞,油层,H,起管柱，通井，冲砂 替出施工段以上液体 在施工段以下打悬空水泥塞 下入气体发生器,2.电缆起下，液柱压挡，地面引燃 施工工艺,电缆,上水泥塞,气体发生器,油层,起管柱，通井，冲砂 替出施工段以上液体 下入气体发生器 注入压挡液体 （5001000
10、m） 地面引燃气体发生器 起电缆 试油，生产,3. 油管输送，封隔器加环压复合压挡，撞击引燃施工工艺,加环压1020MPa,撞击点火器,气体发生器,起管柱，通井，冲砂 用油管输送气体发生器 封隔器坐封 打平衡压力1020MPa 向油管内投撞击棒，引爆气体发生器 封隔器解封 试油，生产,酸化原理：,通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。,酸 洗,基质酸化,压裂酸化,将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。,在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性
11、。,在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。,碳酸盐岩地层的盐酸处理,碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石,目的：,解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性,一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应,2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 4HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2,生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。,高浓度盐酸处理的优点：,(1) 浓度越高，其溶蚀
12、能力越强，溶解一定体积的碳酸盐岩石所需要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、气层中排出。,(2) 能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。,(3) 高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸液渗入油气层的深度也较大，酸化效果好。,酸化压裂技术,酸化压裂：,用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。,作用原理：,(1) 靠水力作用形成裂缝；,(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。,酸压与水力压裂相比：,相同点：基本原理和目的相同。,不同点：实现其导流性的方式不同。,裂缝有效长度,导流能力,酸液的滤失
13、特性,取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量以及不均匀刻蚀的程度,酸压效果,酸岩反应速度,裂缝内的流速控制,这时酸液同时发挥化学作用和水力作用来压开、扩大、延伸和沟通裂缝，形成延伸远、流通能力高的油气渗流通道。,压裂酸化是碳酸盐地层中加入某些化学物质，以改善酸液的性能和防止酸液对地层产生有害的影响。这些化学物质统称为添加剂。常用添加剂的种类有：缓蚀剂、缓速剂、稳定剂、表秒活性剂等，有时还加入增粘剂、减阻剂、暂时堵塞剂、破乳剂、杀菌剂等。具体选用哪几种添加剂及用量如何应根据储层岩石和油气水的特性而定。近年来在这方面的研究工作取得了很大的成绩。,砂岩油气层的土酸处理,砂岩,砂 粒,粒间胶结物,石英和长石
14、,硅酸盐类(如粘土)和碳酸盐类物质,砂岩油气层的酸处理,通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。,酸化原理：,1)氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类反应时，其生成物中有气态物质和可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀。,2HF+CaCO3=CaF2+CO2+H2O,16HF+CaAl2Si2O8=CaF2+2AlF3+2SiF4+8H2O,酸液浓度高，CaF2处于溶解状态；酸液浓度低，产生沉淀。,2)氢氟酸与石英的反应,6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O,氟硅酸(H2SiF6)在水中可解离为H+和SiF62+；后者与Ca
15、2+、Na+、K+、NH4+等离子相结合，生成的CaSiF6、(NH4)2SiF6易溶于水，而Na2SiF6及K2SiF6均为不溶物质，会堵塞地层。,3)氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同。,氢氟酸与碳酸盐的反应速度最快，其次是硅酸盐(粘土)，最慢是石英。,盐酸和碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐的反应速度还要快，因此土酸中的盐酸成分可先把碳酸盐类溶解掉，从而能充分发挥氢氟酸溶蚀粘土和石英成分的作用。,二、土酸处理设计,1015的HCl及38的HF混合成的土酸,当泥质含量较高时，氢氟酸浓度取上限，盐酸浓度取下限,当碳酸盐含量较高时，盐酸浓度取上限，氢氟酸浓度取下限,逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如6HF+3HCl)。,
