作者：伟德官网 日期：2025-12-11 浏览： 来源：伟德APP下载

一、基本原理与裂缝形成机理

- 原理概述：在井筒内通过高压泵注入高粘度压裂液并携带支撑剂，产生高压区使地层发生裂缝并向前延伸，进而增大裂缝导流能力，提升油气层的渗透性与产量。

- 造缝机理与应力场：地应力（垂向主应力、水平主应力）及其分布决定裂缝的方向。逆断层或褶皱带区域水平应力通常较大，正断层区水平应力可能较低，裂缝方向与最小主应力轴相关联。

- 井壁与孔隙效应：井壁圆孔导致周围应力集中，井壁周向应力随距井孔距离增大而迅速减小，井筒内压引起的周向应力与内压大小相伴随改变，应力叠加决定总应力状态。

- 破裂条件：垂直裂缝的形成需要井壁周向应力达到岩石抗拉强度；水平裂缝则与破裂压力梯度及地层深度相关。径向渗透引入的额外应力区会进一步提高井壁周向应力，从而影响破裂压力。

- 有效应力与孔隙压力：地层孔隙压力与有效垂向应力共同决定有效应力场，进而影响裂缝萌生与扩展方向。

二、压裂设计与工程思路

- 设计目标与流程：通过优化裂缝几何形态、压裂液类型、支撑剂选择和加砂策略，提升近井区的渗透改造与产量，同时兼顾经济性与安全性。

- 裂缝几何模型：常用的PKN、KGD等二维/一维设计模型，结合油层厚度、渗透率等参数确定裂缝高度、长度与宽度的合理组合；低渗油藏倾向长而窄裂缝，高渗油藏倾向短而宽裂缝。

- 破裂压力与梯度：以地层深度与地层力学参数为基础，估算不同裂缝方向的破裂压力梯度，确定井口泵压、管柱与液柱的匹配关系。

- 施工设计要点：在正式压裂前进行小型试验和数值模拟，优化注入方式、砂液比、液体配方以及分层压裂方案，确保裂缝导流能力与产量提升的平衡。

三、设备、管柱与材料

- 地面设备体系：压裂车为核心动力，配套混砂车、仪表车、管汇车、投球与封隔器装置，以及井口控制系统和液罐车等。

- 管柱与封隔系统：分为笼统压裂管柱与分层压裂管柱，包含油管、封隔器、喷砂器、水力锚等关键部件。投球器、封隔器与滑套在分层压裂中实现逐层控压和释放。

- 井口与井下部件：高压井口、管线接口、接头、阀门等，具备高承压能力和过砂控制能力，确保长期施工稳定性。

- 支撑剂与添加剂：石英砂、陶粒、树脂砂等作为支撑剂，辅以胶联剂、增黏剂、降滤失剂、杀菌剂、表面活性剂、缓冲剂等添加剂，确保裂缝稳定性与导流能力。

四、压裂液、支撑剂及添加剂

- 压裂液类型与特性：水基、油基、乳化、泡沫等不同类型压裂液各具优势，综合性能、成本、安全性与现场条件共同决定选型。

- 支撑剂材料与组合：石英砂、陶粒、树脂砂等，各自承压能力与颗粒特性影响裂缝支撑效果。支撑剂需具备低残渣、良好悬砂性、易返排等特征。

- 添加剂作用与组合：增黏剂、胶联剂、粘土稳定剂、杀菌剂、表面活性剂、降滤失剂、破胶剂等，通过化学反应和物理作用提升液体性能、保持裂缝通道、控制滤失并协同支撑剂工作。

五、压裂工艺与现场施工

- 现场准备与配置：确定设备与辅助设施、材料清单、管柱组配、地面流程与试压，确保施工安全与高效性伟德APP。

- 压前作业与清理：探砂/冲砂、起原管柱、压井替喷、清除井内污染物等，为正式压裂创造良好条件。

- 压裂实施流程：采用分层压裂、投球与滑套、限流分层、封隔器卡法等多种工艺组合，逐层开启裂缝并控制裂缝导流能力。

- 砂液管理与注入顺序：前置液、携砂液、顶替液的顺序与用量控制，累计砂量、含砂比、砂浆优化等确保裂缝形成与导流效果。

- 监控与评估：现场仪表系统记录压力、流量、温度等关键参数，结合裂缝导流能力与滤失特性进行效果评估。

六、计算要点与优化要素

- 井壁与井筒压力分析：结合内压、井筒液柱压力、局部阻力损失，计算地面泵压与井口压力需求，确保裂缝形成与持续扩展的压力条件。

- 破裂压力与梯度估算：用理论与经验方法评估不同深度的破裂压力，结合现场试验数据进行修正。

- 砂用量与含砂比：根据油层厚度、渗透性与裂缝设计，结合现场经验确定砂用量与砂液比，设置上下限以兼顾效果与成本。

- 施工工艺与设备配置：依据总功率、单车功率、效率与海拔因素，确定压裂车数、液体供应量与作业时间，力求达到最优的经济性与生产性平衡。

七、应用模型与实务要点

- 无因次导流能力分析：通过裂缝导流能力和几何参数评估不同设计在实际油藏中的适用性，指导裂缝宽度与充填比例的优化。

- 低渗与高渗油藏策略：低渗油藏偏好长而窄的裂缝以提高覆盖面积；高渗油藏则可能通过短而宽的裂缝提升导流能力。

- 地层非均质性与应力场影响：实际井筒周围的非均质性与局部应力场可导致裂缝呈现非对称性，应在设计与执行中留出余地，采用分层与限流等方法实现更精准的裂缝控制。

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