水力压裂规定(1)

水力压裂规定(1)
水力压裂规定(1)

重庆能投渝新能源公司

关于加强水力压裂管理规定(试行)

目前,公司各突出矿井推广应用水力压裂技术治理煤层瓦斯,实施该项技术安全风险高、难度大。为确保该项技术安全推行,特制定本规定。

一、安全技术管理

(一)施工管理

1.水力压裂技术方案必须由矿井总工程师组织编制,并报管理中心核准。

2.水力压裂孔施工过煤全过程,有专人收集钻孔资料,包括钻孔岩、煤长度、有无垮孔和构造、是否喷孔和瓦斯等情况。终孔后及时填竣工图,并核实是否与设计相符,若有较大误差及时处理。

3.水力压裂孔封孔必须封到目标层顶(底)交接位置,采用不收缩性材料封堵,必须二次注浆、养护期不得少于20天(以最后一次注浆时间计算)。

4.水力压裂孔孔口的尾管(最外端)长度不少于2.0m,外露不大于0.5m并安装高压截止阀,且必须采取稳固措施。

5.穿层水力压裂周边50m范围安全岩柱不得小于10m;顺层水力压裂封孔深度不得小于30m。以压裂点为圆心200m 范围及压裂回风区域设为禁区。

6.在压裂过程中或移孔需对压裂孔进行卸压时,必须执

行远程卸压操作,严禁采用人工近距离卸压。卸压8h后确认管路压力降至安全允许范围后,专业人员方可进入禁区检查。

7.钻孔压裂结束后,矿应及时安排采用管径不小于50mm 高压软管接抽,起抽后无论有无瓦斯量和浓度不得随意停抽。

8.矿井每周对水力压裂孔瓦斯抽采情况检查至少1次,对检查出的问题及时进行整改。

(二)安全管理

1.水力压裂作业人员必须经过专项培训、且相对固定。

2.每项水力压裂工程实施前,由矿总工程师组织召开专题会,制定施工安全技术措施及组织保障措施;矿安全副矿长根据分析、评估安全风险事项制定管控措施。矿井机电副矿长(或机电副总师、安全副总师)必须参加。

4. 严格按《压裂泵组操作规程》操作。当班必须记录好压裂压力、流量变化、压裂前后巷道变形情况、相邻钻孔喷(出)煤(水)情况、瓦斯情况和压裂现场其它异常情况。

5.待抽采的压裂孔或受压裂影响的钻孔必须安装高压截止阀或连接专用高压管引入回风巷中。不得采用留设无控制的卸压孔压裂。

6.矿井水力压裂业务统一归口矿井通瓦科管理。方式。

二、设备管理

1.水力压裂泵组属高压、高风险设备,各类控制阀必须定期效验保持完好,卸载阀必须使用电磁阀,并重点管理。

2.压裂泵组操作、维护保养人员必须固定专人负责。设备入井运输、安装完成后,矿井组织验收,合格后方可正式运行。

3.严禁使用矿井自制的包括水力压裂泵组等高压设备的配件。

4.每班压裂前对泵组、高压管路、孔口连接座、远程卸压阀、四通阀固定及压裂现场的安全情况进行全面检查。

5.水力压裂设备的控制台必须安设在远离压裂点、禁区外新鲜风流巷道中。高压管路必须使用正规“U”型插销,禁用铁丝替代,并沿途固定。禁止复用发生过漏水或爆裂的高压管。

6.水力压裂监控装置应安设在巷顶或巷帮上,高度不得小于1.8m。不得采用三角架落地安装。

三、其他

1.各矿井必须修订完善水力压裂管理制度,确保水力压裂作业安全。

2.矿井实施高压水力割缝或煤层中压注水技术措施时,也必须比照上述要求进行制定技术方案、认真开展风险研判、落实好安全管控措施。

渝新能源公司通风瓦斯部 2019年8月27日

水力压裂技术

第四章水力压裂技术 水力压裂是利用地面高压泵组,将高粘液体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 增产增注的目的。 水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和 改变了流体的渗流状态,使原来的径向流动改变为油层流向裂缝近似性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,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。 第一节造缝机理 在水力压裂中,了解裂缝形成条件、裂缝的形态和方位等,对有效地发挥压裂在增产、 增注中的作用都是很重要的。在区块整体压裂改造和单井压裂设计中,了解裂缝的方位对确 定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要,这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以 提高开采速度,而且还可以提高最终采收率。 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压 裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图4一l是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲 线。P是地层破裂压力,P是裂缝延伸压力,P是地层压力。SEF

压裂过程井底压力变化曲线图4一l —微缝高渗岩石致密岩石; ba—在致密地层内,当井底压力达到破裂压力P后,地层发生破裂(图4—1中的a点),F然后在较低的延伸压力P下,裂缝向前延伸。对高渗或微裂缝发育地层,压裂过程中无明E显的破裂显示,破裂压力与延伸压力相近(图4—1中的b点)。 一、油井应力状况 一般情况下,地层中的岩石处于压应力状态,作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向 主应力σ和水平主应力σ(σ又可分为两个相互垂直的主应力σ,σ)。YHHxZ (一)地应力 作用在单元体上的垂向应力来自上覆地层的岩石质量,其大小可以根据密度测井资料计 算,一般为: ????gdz?1)(4— s?0式中σ——垂向主应力,Pa;Z H——地层垂深,m; 2);.81 m/s g——重力加速度(93。——上覆层岩石密度,ρkg/m s 1 由于油气层中有一定的孔隙压力Ps,故有效垂向应力可表示为: ??(4—2)P??szz如果岩石处于弹性状态,考虑到构造应力等因素的影响,可以得到最大水平主应力为: ???????P?2EE1??S???124—3)P????(?? SH????11?21???式中σ——最大水平主应力,Pa;H ξ,ξ——水平应力构造系数,可由室内测试试验结果推算,无因次;21?——

水力压裂安全技术要求

水力压裂安全技术要求 SY/T6566-2003 国家经济贸易委员会2003-03-18批准 2003-08-01实施 前言 本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:吉林石油集团有限责任公司质量安全环保部、井下作业工程公司。 本标准主要起草人:宋泽明、宫长利、朱占华、毛杰民、付新冬、崔伟。 引言 水力压裂施工是油田开发、评价和增产的重要技术措施,也是一项风险较大的作业。由于压裂施工应用高压技术,野外作业,流动性大,涉及其它相关作业,经常接触石油、天然气等易燃易爆和其它有毒有害物质,易发生人员伤亡、环境污染等事故。为加强井下压裂施工安全管理,规范操作,搞好全过程施工作业,最大限度地避免发生事故,促进油田开发,提高经济效益,特制定本标准。 1 范围 本标准规定了水力压裂安全施工方法和技术要求。 本标准适用于水力压裂及相关施工作业。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB 150 钢制压力容器 SY 5727 井下作业井场用电安全要求 SY/T 5836 中深井压裂设计施工方法 SY 5858 石油企业工业动火安全规程 SY/T 6194 套管和油管 SY 6355 石油天然气生产专用安全标志 3 压裂选井和设计及施工队伍要求 3.1 压裂选井和设计应按SY/T 5836执行,并符合下列安全要求: a)套管升高短节组配与油层套管材质、壁厚相符; b)使用无毒或低毒物质; c)下井工具、连接方式应能保证正常压裂施工,并有利于压裂前后的其它作业; d)通往井场的道路能够保证施工车辆安全通行; e)场地满足施工布车要求。 3.2 压裂设计中应包括下列与安全有关的内容: a)存在可能影响压裂施工的问题; b)施工井场、施工车辆行驶路线说明及要求; c)地面流程连接、施工设备检查要求; d)试压、试挤要求; e)施工交接、检查要求;

煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/e75105115.html, 煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景 作者:郭晨 来源:《科学与财富》2016年第07期 摘要:我国煤炭安全生产形势依然严峻,增加煤层透气性、进行有效瓦斯抽放迫在眉 睫。水力压裂技术是目前增加煤层透气性最有效的方法之一,文章从水力压裂机理、封孔技术、工艺设备发展三方面,综述了我国井下煤层水力压裂技术的发展和应用前景。 关键词:水力压裂;煤层;增透;发展现状 基金项目:重庆科技学院研究生科技创新计划项目,编号:YKJCX2014047 目前我国煤炭行业的安全形势依然严峻,由于煤层透气性低、瓦斯难以有效抽放导致的瓦斯突出、爆炸等事故屡见不鲜,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,因此,加强瓦斯抽放、增加煤层透气性势在必行。水力压裂技术已成为增加煤层透气性最有效方法之一,本文通过介绍水力压裂机理、封孔技术及工艺设备的研究现状,指出水力压裂技术研究的必要性与可行性,以期为工程应用提供参考。 1.水力压裂机理研究 水力压裂技术1947年始于美国,起初主要用于低渗透油、气田的开发中,在地面水力压裂方面的研究仅仅局限在石油、油气藏以及地热资源的地面钻井开采过程中[1]。前苏联科学 家在20世纪60年代开始在卡拉甘达和顿巴斯矿区进行井下水力压裂的试验研究[2]。目前针对井下煤层水力压裂增透技术的研究已取得了明显发展,国内学者郭启文、张文勇等经过试验与现场应用研究了煤层的压裂分解机理,指出水力压裂技术只能够在煤层内产生很少的裂缝,并会在裂缝周围产生应力集中区[3],存在一定局限性。李安启等将理论与实践相结合,研究了 煤层性质对水力裂缝的影响,还在煤层压裂裂缝监测基础上提出了煤层水力裂缝的几何模型。 在水力压裂机理方面的研究,国内外学者对水力压裂在油气系统地面钻井压裂、煤炭行业井下增加煤层透气性方面都进行了较为深入的研究,但其压裂机理方面仍存在一定分歧,不能很好的控制水力压裂的效果。随着我国煤炭安全生产逐步发展和穿煤隧道等工程的逐步建设,水力压裂技术将大范围推广应用,因此加强水力压裂技术理论研究势在必行。 2.压裂钻孔封孔技术研究 煤层水力压裂钻孔封孔是有效实施水力压裂技术的关键,而封孔质量的好坏取决于两个主要因素:①封孔材料,需要选择性能良好、价格适中、易于操作的材料;②封孔的长度,封孔长度太短会导致高压水的渗漏,太长会造成人力、材料、时间的浪费。因此,要使水力压裂技术能够有效开展,必须在选取“物美价廉”的封孔材料的同时,研究材料承载能力与封孔长度之

义煤集团水力压裂实施方案

义煤集团公司矿井水力压裂技术 实施方案 义煤集团公司 二00九年五月八日

义煤集团公司水力压裂技术实施方案 义煤集团公司现有5对突出矿井,主要煤层二1煤赋存极不稳定,全层未构造煤,透气性差,煤质松软,打钻成孔困难,预抽效果差,瓦斯治理难度大、治理任务艰巨。 中部义马煤田的5对矿井为集团公司骨干矿井,主采煤层为侏罗纪长焰煤,煤质硬脆,厚度大,其顶板为巨厚砾岩层,随着开采深度增加,矿井冲击地压危险性增大,且属于容易自燃发火煤层,煤层自然发火期15—30天,最短7天。 定向高压水力压裂技术在煤矿中的尝试应用,取得了初步的成效。为进一步提高突出矿井瓦斯抽采效果,搞好煤与瓦斯突出防治工作;利用水力压裂技术为中部矿井的冲击地压防治增加新的技术手段和开辟新的预防途径;在防治煤层自燃发火和综合防尘方面,也会带来明显的效果。为加快井下水力压裂技术的推广范围和扩大应用力度,使水力压裂技术在义煤集团全面推进,特制定本实施方案。 一、水力压裂技术机理简介 井下压裂的基本原理与地面煤层气井压裂相同,即将压裂液高压注入煤(或岩)体中原有的和压裂后出现的裂缝内,克服最小主应力和煤岩体的破裂压力,扩宽并伸展和沟通这些裂缝,进而在煤中产生更多的次生裂隙,从而增加煤层的透气性以便于进行瓦斯气体的抽

放;在高压水的作用下,利用人造裂缝与裂隙的通道进行煤体的湿润,从而达到软化煤体、进行煤体卸压的目的。 压裂液具有不可压缩性,其在煤层中的流动压裂过程是有一定顺序的,即由张开度比较大的层理或切割裂隙等一级弱面开始,而后是二级裂隙弱面,依次下去,直到煤层的原生微裂隙;压裂液的压裂分解作用是通过水在裂隙弱面内对壁面产生内压作用下,导致裂隙弱面发生扩展、延伸以至相互之间发生联接贯通,形成了相互交织的贯通裂隙网络,从而达到了提高煤层渗透率,增加钻孔瓦斯抽出率的目的。见压裂裂缝网络示意图1 图1 压裂裂缝网络示意图 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管路、实时监测记录系统等组成。 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管

水力压裂技术

水力压裂水力压裂:: 一项一项经久不衰的技术经久不衰的技术经久不衰的技术 自从Stanolind 石油公司于1949年首次采用水力压裂技术以来,到今天全球范围内的压裂施工作业量将近有250万次。目前大约百分之六十新钻的井都要经过压裂改造。压裂增产改造不但增加油井产量,而且由于这项技术使得以前没有经济开采价值的储量被开采了出来(仅美国自1949年以来就约有90亿桶的石油和超过700万亿立方英尺的天然气因压裂改造而额外被开采出来)。另外,通过促进生产,油气储量的静现值也提高了。 压裂技术可以追溯到十八世纪六十年代,当时在美国的宾夕法尼亚州、纽约、肯塔基州和西弗吉尼亚州,人们使用液态的硝化甘油压浅层的、坚硬地层的油井。目的是使含油的地层破裂,增加初始产量和最终的采收率。虽然使用具有爆炸性的硝化甘油进行压裂是危险并且很多时候是违法的,但操作后效果显著。因此这种操作原理很快就被应用到了注水井和气井。 在十九世纪三十年代,人们开始尝试向地层注入非爆炸性的流体(酸)用以压裂改造。在酸化井的过程中,出现了一种“压力从逢中分离出来”现象。这是由于酸的蚀刻会在地层生成不能完全闭合的裂缝,进而形成一条从地层到井的流动通道,从而大大提高了产量。这种“压力从逢中分离出来”的现象不但在酸化的施工现场,在注水和注水泥固井的作业中也有发生。 但人们就酸化、注水和注水泥固井的作业中形成地层破裂这一问题一直没有很好的理解,直到Farris 石油公司(后来的Amoco 石油)针对观察井产量与改造压力关系进行了深入的研究。通过此次研究,Farris 石油萌生出了通过水力压裂地层从而实现油气井增产的设想。 第一次实验性的水力压裂改造作 业由Stanolind 石油于1947年在 堪萨斯州的Hugoton 气田完成(图 1)。首先注入注入1000加仑的粘 稠的环烷酸和凝稠的汽油,随后是 破胶剂,用以改造地下2400英尺 的石灰岩产气层。虽然当时那口作 业井的产量并没有因此得到较大 的改善,但这仅仅是个开始。在 1948年 Stanolind 石油公司的 J.B.Clark 发表了一篇文章向石油 工业界介绍了水力压裂的施工改造过程。1949年哈里伯顿固井公司(Howco)申请了水力压裂施工的专利权。 哈里伯顿固井公司最初的两次水力压裂施工作业于1949年3月17日,一次在奥克拉荷马州的史蒂芬郡,总花费900美元;另一次在位于得克萨斯州的射手郡,总花费1000美元,使用的是租来的原油或原油与汽油的混合油与100到150磅的砂子(图2)。在第一年中,332口井被压裂改造成功,平均增加了75%的产量。压裂施工被大量应用,也始料未及地加强了美国的石油供应。十九世纪五十年代中期,压裂施工达到了每月3000口井的作业量。第一个过五十万英镑的压裂施工作业是由美国的Pan 石油公司(后来的Amoco 石油,现在的BP 石油)于1968年10月在奥克拉荷马州的史蒂芬郡完成的。在2008年世界范围内单级花费在1万到6百万美元之间的压裂作业超过了5万级。目前,一般的单井压裂级数为8到40

国内水力压裂技术现状

280 水力压裂技术又称水力裂解技术,是开采页岩气时普遍采用的方法,先多用于石油开采和天然气开采之中,其原理时利用水压将岩石层压裂,从而形成人工裂缝,然后让裂缝延伸到储油层或者储气层,从而提高油气层中流体流动能力,然后通过配套技术使石油天然气在采油井中流动,从而被开采出来。这项技术具有非常广泛的应用前景,可以有效的促进油气井增产。 1?水力压裂技术的出现和发展 水力压裂技术是1947年在美国堪萨斯州实验成功的一项技术,其大规模利用是出现在1998年,在美国开采页岩气的时候,作为一项新的技术使用,而这项技术的运用,使美国美国页岩气开发的进程和效率大大加快。 水力压裂技术在中国的研究和开发开始于二十世纪五十年代,而大庆油田于1973年开始大规模使用这项技术,迄今已有30年历史。而随着时代的发展,中国的压裂技术已经有了长足进步,已经非常接近国际先进水平。而在技术方面,由于不断引进和开发相关的裂缝模拟软件等,通过多次的实验研究,在很大程度上实现了裂缝的仿真模拟。而相应的技术也使用在了低渗透油气田的改造工作中,并且在中高渗透性油田也有广泛应用。这项技术在低渗透油田的应用技术已经非常接近国际水平,相比较差距非常小。 2?水力压裂技术的发展现状 随着时代的发展,水力压裂技术也随之不断发展,逐渐成为一项成熟的开采技术。而这项技术具有一定的进步性,主要表现在以下方面: (1)从单井到整体的优化。最开始的时候,由于受技术限制,水力压裂技术只能针对一口井来使用,难以考虑到整体的效益。而随着技术的逐渐成熟,这项技术可以广泛的运用到整个油藏之中,可以对整个油藏进行优化设计,实现油藏的有效合理开发。 (2)在低渗透油藏的开发运用。由于受各种因素的影响,低渗透油藏大都难以有效的开发利用,虽然在各项新技术的使用下得到了一定得好转,但是低渗透油藏的开发依旧是举步维艰。而水力压裂技术的日益成熟,很大程度上改善了这一状况。通过综合考虑水利裂缝的位置和导油能力,使用水力压裂技术使油藏的流体流动能力进一步增强,从而实现低渗透油藏的最大程度的开采利用。 (3)水力裂缝的模型逐渐从二维转变为拟三维。水力裂缝的拟三维模型可以适用于各种不同的地层,可以非常真实的模拟水力压裂的过程,可以更好的更为直观的预测和观测水力压裂的使用进度,更好的对水力压裂过程进行控制,不但提高了效率,还可以在很大程度上节约成本。 (4)水力压裂规模扩大。随着技术的成熟和配套设施的完善,水力压裂的作业规模也随之变大,从最初的几立方米到现在几十甚至上百立方米,在很大程度上提高了效率,也提高了低渗透油藏的采油率,实现了油藏的有效利用,因而成为开采作业中非常重要的技术之一。 3?水力压裂技术的发展方向和前景 水力压裂技术具有广阔的发展前景,因为随着石油资源的逐年开采,低渗透油藏广泛出现,水力压裂技术之外的技术虽然可以一定程度上改善低渗透油藏难以开采的现状,但是随着时代的发展,水力压裂技术逐渐广泛使用在低渗透油藏之中,使低渗透油藏的开采效率大大增加。 (1)在低渗透油藏重复压裂促进采油率。主要的发展研究方向主要是加强对油藏状况的研究,建立科学的压裂模型,还要做到实时监测水力裂缝,对裂缝进度进行模拟和控制,其次利用高排量和大输砂量的泵注设备,进行注入作业,从而实现低渗透油藏的有效开发。 (2)做好拟三维化模型向全三维化模型的转换,全三维化模型可以非常有效的、更为直观的模拟和观测地下裂缝的进度,可以非常有效的控制水力压裂技术的科学使用。还要做好油气藏模拟技术的研发,配合三维化模型,更好的观测和了解油藏状态,从而做出合理的高效的开采计划。 (3)针对传统的水力压裂技术会出现污染地下水的问题,可以在无水压裂液体系做出研究,实现高能气体压裂技术和高速通道压裂技术等新技术的开发和利用,实现提高开采效率和环境保护的双赢。 有水压裂到无水压裂,从直井压裂到水平井分段压裂,从常规的压裂技术到现在的体积改造技术,压裂技术不断进步的同时,为人类带来了丰富的油气资源。而随着油藏开发,大量低渗透油藏的出现,给水力压裂技术的使用带来了广阔的空间,因而水力压裂技术拥有非常好的发展前景。 4?结束语 水力压裂技术是油气开发中所需要的非常重要的配套技术,而水力压裂技术和开采开发之间的结合,很大程度上提高了采油效率,降低了成本,在很大程度上提高了开采水平,使低渗透油藏得以稳定生产。而我国在这一技术上进行了大量投入,从研究人员和设施上,为技术的发展提供了很好的支持。而这一技术的逐步发展,在很大程度上提高了我国油气的开发效率,也很大程度改善了我国的石油供应紧张的现状,为我国的可持续发展做出了重大贡献,而作为油气开发的重要技术,水力压裂技术也会进一步发展,实现更高效率的油气开采。 国内水力压裂技术现状 续震?1,2 卢鹏?1,3? 1.西安石油大学 陕西 西安 710000 2. 延长油田股份有限公司杏子川采油厂 陕西 延安 717400 3.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂 陕西 延安 716100 摘要:最早的水力压裂技术出现于1947年,而现代使用的水力压裂技术则是1998年首次使用。这项技术的出现,是油气井增产出现了新的希望,帮助石油开采取得了很好的技术成就和经济效益,从而使这项技术在我国石油开采上广泛应用,并取得了很好的成果。本文针对我国水力压裂技术的现状和发展前景做出研究。 关键词:水力压裂?现状?前景

水力压裂技术方案

国投新集能源股份有限公司新集二矿 GUO TOU XIN JI NENG YUAN GU FEN YOU XIAN GONG SI XIN JI ER KUANG 新集二矿煤层增透技术试验方案 设计: 审核: 安徽理工大学 国投新集能源股份有限公司新集二矿 编制日期:2014年2月17日

1概况 为提高预抽钻孔抽采效果,缩短预抽时间,保证矿井安全生产及采掘接替。将在-650m1煤西翼截水巷进行预抽钻孔高压水力压裂项目的研究。以解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题。为保证压裂有序、顺利实施,特编制此安全技术措施。 2试验区域概况 -650m1煤西翼截水巷与地面相对位置处于矸石山西面。该区域范围的地面水体及其它对本工程施工不构成影响。 -650m1煤西翼截水巷主要在1灰及其顶、底板岩石、煤线,1煤组底板岩石层位中向前掘进。巷道施工过程中将会揭露2灰。巷道依次揭露岩性如下: 2灰:厚度1.1~3.8m,平均2.4m。粉砂岩:厚度0.5~1.9m,平均1.2m。细砂岩:厚度2.1~4.3m,平均3.2m。铝质泥岩:厚度0.3~1.1m,平均0.6m 。1灰:厚度1.1~3.8m,平均2.4m。砂质泥岩:厚度1.8~3.4m,平均2.5m。泥质砂岩:厚度14.0~18.2m,平均15.0m。 -650m1煤西翼截水巷掘进过程中揭露岩层走向一般为85°~100°,倾向一般为355°~10°,岩层倾角一般为5°~20°,平均倾角9°左右。岩层以单斜构造为主,根据上覆6、8煤层回采情况分析:预计巷道施工过程中,中、小断层、褶曲可能较为发育,局部煤(岩)层反倾(南倾)、裂隙较发育。 3水力压裂增透防突技术原理 3.1 水力压裂机理及过程分析 1.水力压裂机理分析 水力压裂的基本原理是将高压水( 压裂液) 注入煤体中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ,克服最小主应力和煤体的抗裂压力,扩宽伸展并沟通这些裂缝,增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一裂隙面的张开程度,进而在煤体中产生更多的人造裂缝与裂隙,从而增加煤层的透气性。 2.水力压裂过程分析 煤层水力压裂是一个逐渐湿润煤体、压裂破碎煤体和挤排煤体中瓦斯的注水过程。在注水的前期,注水压力和注水流量随注水时间呈线性升高;随后,注水压力与流量反向变化,并呈波浪状。这直观反映出了在注水初期,具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙,克服裂隙阻力运动。当注入的水充满现有裂隙后,水流动受到阻碍,由于煤体渗透性较低,导致水流量降低,压力增高而积蓄势能;当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时,压力水进入煤体新的裂隙,势能转化为动能,导致压力降低,水流速增加;当注入的水( 压裂液) 携带煤泥堵塞裂隙时,煤体渗透性降低,水难以流动使流量下降,压力上升。

关于水力压裂设备及技术的发展及应用

关于水力压裂设备及技术的发展及应用 【摘要】水力压裂技术经过了半个多世纪的发展,在设备和技术应用上都取得了较大的发展,在全球各地的石油开采中也发挥了关键性的作用,是目前仍在广泛应用的评价认识储层的一种重要方法,水力压裂技术也是油田煤矿等产业生产中确保安全、降低危险的重要技术。近年来,水力压裂的几部发展很快,在压裂设备材料上也有了较大突破,压裂技术在油田勘探开发应用中和其他行业的应用中的前景还是十分广阔的。 【关键词】水力压裂;发展现状;趋势 随着技术进步和应用范围的扩大,施工对压裂技术也提出了更高的要求,对压裂设备性能、压裂液等材料的要求也越来越高,不同地理环境下的压裂技术应用也有不同的需求,所以水力压裂设备和技术的研究也在不断进行,笔者在此对水力压裂技术的发展应用现状和今后的发展前景进行了展望,具体内容如下。 一、水力压裂设备技术的发展应用现状 (一)端部脱砂压裂技术 现代油气田勘探开发技术发展应用速度快,各种新技术工艺也都得到了综合运用,过去压裂设备和技术主要应用于低渗透油田,现在应用范围有了明显的扩大,在国内许多大型油田的中高渗透地层中不但应用了压裂设备和技术,且在技术上有了更大的突破。压裂技术应用于中高渗透地层时,实现短宽型的裂缝能够更好的控制油气层的开发,所以端部脱砂压裂技术应运而生,并在应用中取得了非常好的效果,近年来端部脱砂压裂技术在浅层、中深地层、高渗透以及松软地层都得到了应用,该技术的相关设备也在应用中得到了不断的改进。 (二)重复压裂技术 随着油田开发的不断深入,出现越来越多的失效井和产量下降的压裂井,二重复压裂技术正是针对该类油井改造和提高产量的有效技术措施。全球范围内各个国家对重复压裂设备和技术的研究都很重视,经过实践检验其应用效果也十分显著,重复压裂的成功率能够达到75%左右。在美国还有油田企业在应用重复压裂技术的同时还采用了先进的强制闭合技术和端部脱砂技术,取得了很好的经济效益。重复压裂技术设备能够用于改造低渗透和中渗透的油层,在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的应用效果,对提高产能具有很好的作用。 (三)高渗层防砂压裂技术 高渗层防砂压裂技术不但能够实现高渗透油藏的压裂,还能够同时完成充填防砂作业。传统的砾石充填防砂技术很容易造成对高渗透油层的破坏,导致导流能力下降,而高渗透防砂压裂技术是结合的端部脱砂技术,使裂缝中的支撑剂浓

水力压裂综述

文献综述 前言 水力压裂是油田增产一项重要技术措施。由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中,此时,在井底附近便会蹩起压力,当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时,在地层中便会形成裂缝。随之带有支撑剂的液体泵入缝中,裂缝不断向前延伸,这样,在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力,使油气能够畅流入井内,从而起到了增产增注的作用。 为了完成水力压裂设计,在地层中造成增产效果的裂缝,需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。这些因素控制着裂缝的几何尺寸,同时对与地面与井下设备的选择有关。同时,用于水力压裂的压裂液的性能、数量,支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸,压裂技术-端部脱砂技术,对提高压裂效果起到很大作用,这些因素关系到能否达到油田增产的目的,需要进行详细研究。在建立适当的裂缝扩展模型的基础上,实现现场实际生产情况的模拟研究,对进一步优化水力压裂参数,提高压裂经济实用性起到很大作用。 这项油田增产措施自发展以来,得到国内外广泛采用,并且经不断的开发试验,已取得很大成效。 水力压裂技术的发展过程 水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来,至今近已有60余年历史。它作为油井的主要增产措施,正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主,此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。已达成解堵和增产的目的。这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。 70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合

水力压裂技术新进展

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64江汉石油职工大学学报 8压裂实时监控技术 实时监控和监测技术,是通过在施工现场实时地测定压裂液、支撑剂和施工参数,模拟水力裂缝几何形状的发展,随时修改施工方案,以获得最优的支撑裂缝和最佳的经济效益。 (1)施工参数监控,包括排量、泵压、砂比等由仪表车直接显示和控制。 (2)压裂质量监测:分别监测混砂车出、人口压裂液(携砂液)的流变性、温度、pH值等参数,对压裂液流变性,特别是加人各种添加剂后的性能以及携砂能力进行定量分析,常用的仪器为范氏系列粘度计,并在模拟剪切和地层温度条件下模拟整个施工过程。对于延缓硼交联压裂液和延缓释放破胶剂体系,矿场实时监测更为重要。 (3)实时压力分析:根据测定的施工参数和压裂液参数用三维压裂模拟器预测井口或井底压力,并与实际值进行拟合,预测施工压力变化(泵注和闭合期间)和裂缝几何形状。主要用途如下: ①识别井筒附近的摩阻影响(射孔和井筒附近裂缝的弯曲),并能定性判断其主要影响因素,判断井筒附近脱砂的可能性; ②评价压裂设计可信程度:如果施工压力与矿场实时预测压力相吻合,则设计的裂缝几何形状是可信的; ③预测砂堵的可能性; ④确定产生的水力裂缝几何形状I ⑤提供施工过程的图像和动画信息。 矿场实时分析随着便携式计算机的发展,在矿场上得到了广泛应用,除GRI外,其它石油公司也都相继研制和发展了这套系统。在实际应用中.经常与小型压裂测试分析结合应用。 9FASTFrac压裂管柱 贝克石油工具公司新近开发出一种连续油管压裂系统一FA刚下rac压裂管柱,用于对先前未处理到的层位进行选择性的增产措施,从而获得比常规压裂更高效、更经济的压裂效果。应用该技术能一趟管柱实现多层隔离与措施。从而降低了修井作业成本,节省了完并时间。由于该连续油管传送系统能保证高比重压井液不接触生产层,使完井和增产措施均不造成油井伤害,从而快速实现生产优化。FAsTFrac工具与Auto—J系统组成一个整体,Auto—J系统的作用是保证连续油管将压裂管柱送入或从井筒中起出。措施时,上部封隔元件和下部封隔元件能隔离一个或多个生产层。一旦第一次措施完毕,系统就复位并重新设置,下入另一个生产层。无论是FA跚下rac封隔器和桥塞系统,还是固定跨式双封隔器系统均能对过去遗漏的小型袋状油气藏实施经济高效的增产措施。 10新型CKFRAQ压裂充填系统 贝克石油工具公司新近研制成功新型CKFRAQ系统,该系统由多个高性能井下工具组件组成,尤其适用于极高流速和高砂比条件下。在应用软件的辅助下,CKFRAQ系统可以对压裂充填作业(用陶瓷支撑剂)中的泵的排量和容量进行优化,同时还可以将卡泵和套管腐蚀风险降至最低。经过大量模拟和小规模室内实验,该工具被应用于现场。人们还通过小规模室内试验,对工具转向孔的几何形状进行了评估,目的是找出哪种几何形状的转向孔遭遇的腐蚀最轻。此外,还进行了样机试验,以确保尽可能地延长套管的使用寿命。 贝克石油工具公司称,从毁坏性对比试验中可以看出,CKFRAQ系统的各种性能都胜过其它竞争产品。 今后的发展方向: (1)随着水力压裂施工的要求越来越高,压裂液和支撑剂的性能也需越来越高,因此必须加强高性能压裂液和支撑剂的研究与开发。 (2)开展有效的裂缝检测技术研究。目前压裂后裂缝的检测技术仍然是水力压裂技术的一个薄弱环节,国内外采用的检测方法虽然取得了一定的成效,但还有很大的局限性,还需要进一步的研究。 (3)在中高渗透地层中应用端部脱砂压裂技术,扩大水力压裂技术的应用范围。 (4)发展矿场实时监测和分析技术,提高施工的成功率和有效率。 [参考文献] [1]F.GUEKuru等著.冯敬编译,一种适用于低渗透浅层油藏的压裂方法[J].特种油气藏,2004(6).[2]吴信荣,彭裕生编,压裂液、破胶剂技术及其应用[M].北京:石油工业出版社,2003,9. [3]马新仿,张士诚.水力压裂技术的发展现状[J].河南石油,2002(1). [4]PaulWKte,JohnD.Harkrider,FractureStimulationOpti删功tioninaMatureWaterfloodRedevelopment,《JPlr》,January,2003. [5]shyapoberskyJ,chudnovsky.Areviewofrecentdevel—opmentinfracturemechanics诵thpetroleumengineer—ingapplications,SPE28074。1994.(下转第67页)  万方数据

水力压裂技术

第六章水力压裂技术 一、名词解释 1、水力压裂:常简称为压裂,指利用水力作用使油层形成裂缝的方法,是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施,不仅广泛用于低渗透油气藏,而且在中、高渗油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。 2、地应力:指赋存于地壳岩石中的内应力。 3、地应力场:地应力在空间的分布。 4、破裂压力梯度:地层破裂压力与地层深度的比值。 5、闭合压力(应力):使裂缝闭合的压力,理论上等于最小主应力。 6、分层压裂:分压或单独压开预定的层位,多用于射孔完成的井。 7、裂缝的方位:裂缝的延伸(扩展)方向。 8、压裂液:压裂过程中,向井内注入的全部液体。 9、水基压裂液:以水为基础介质,与各种添加剂配制而成的压裂工作液。 10、交联剂:能将溶于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接成三维网状型的结构,使聚合物水溶液形成水基交联冻胶压裂液。 11、闭合压力:使裂缝闭合的压力,理论上等于最小主应力。 二、叙述题 1、简述岩石的破坏及破坏准则。 答案要点:脆性与塑性岩石:在外力作用下破坏前总应变小于3%的岩石叫脆性岩石,总应变大于5%的岩石叫塑性岩石,总应变介于3~5%的岩石叫半脆性岩石。 岩石的破坏类型:拉伸破坏;剪切破坏;塑性流动。其中拉伸破坏与剪切破坏主要发生在脆性岩石。塑性流动主要发生在塑性岩石。 2、简述压裂液的作用。 答案要点:按泵注顺序和作用,压裂液可分前置液、携砂液和顶替液。其中,携砂液是 压裂液的主体液。○1前置液的作用:造缝、降温;○2携砂液的作用:携带支撑剂、延伸造缝、冷却地层;○3顶替液的作用:中间顶替液用来将携砂液送到预定位置,并有预防砂卡的作用;注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中,以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 3、简述压裂液的性能及要求。 答案要点:滤失少;悬砂能力强;摩阻低;稳定性;配伍性;低残渣;易返排;货源广、便于配制、价钱便宜。 4、压裂液有哪几种类型? 答案要点:水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液、胶束压裂液。 5、简述常用破胶剂及其作用。 答案要点:主要作用:是使压裂液中的冻胶发生化学降解,由大分子变成小分子,有利于压后返排,减少对储集层的伤害。 常用的破胶剂:包括酶、氧化剂和酸。生物酶和催化氧化剂系列是适用于 21~54 ℃的低温破胶剂;一般氧化破胶体系适用于 54~93 ℃,而有机酸适用于 93 ℃以上的破胶作用。 6、影响支撑剂选择的因素有哪些? 答案要点:(1)支撑剂的强度:一般地,对浅地层(深度小于1500m )且闭合压力不大时使用石英砂;对于深层且闭合压力较大时多使用陶粒;对中等深度( 2000 m 左右)的地层一般用石英砂,尾随部分陶粒。 H p F F =α

水力压裂技术发展及展望

报告题目:水力压裂技术近期发展及展望 目录 一、弓I 言.............................................................. -2-.. 二、发展及简介........................................................... 般-… 2.1发展历程 ........................................................ 般-… 2.2原理简介 ........................................................ 般-… 三、近期进展............................................................ -.3-… 3.1植物胶及其衍生物 ................................................ -3-. 3.2纤维素及其衍生物 ................................................ -3-. 3.2.1 羧甲基纤维素钠(CMC) ................................. -.4- 3.2.2改性羧甲基纤维素(CMPC) (4) 3.2.3羟乙基纤维素(HEC) (4) 3.2.4羧甲基羟丙基纤维素醚(CMHPC) .......................... .-4- 3.3合成聚合物 ...................................................... -5-.. 3.3.1丙烯酰胺类................................................ - 5-.. 3.3.2丙烯酸酯类................................................ - 5-..

水力压裂设计的新模型和新方法

水力压裂设计的新模型和新方法 翁定为1,2 付海峰1,2 梁宏波1,2 1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院压裂酸化中心 2.国家能源致密油气研发中心储层改造部 翁定为等. 水力压裂设计的新模型和新方法.天然气工业,2016,36(3):49-54. 摘 要 压裂设计是水力压裂技术的核心,由于非常规储层的特殊性,使得压裂设计面临一系列的挑战。为此,梳理了国内外压裂设计各环节的新模型和新方法,并分析了其发展方向。压裂设计的新模型和方法主要分布在储层描述、水力裂缝刻画、水力裂缝优化以及水力裂缝模拟等4个方面,其中储层描述主要是在创新参数获取基础上建立新的地质力学模型;水力裂缝刻画主要体现在开发新方法,并结合物理模拟实验认识,提高现有监测手段的准确性;水力裂缝优化方面主要进展是挖掘储层与流体的相互作用,并通过规律性描述,形成新型的油气藏数值模拟软件;水力裂缝模拟主要通过方法创新,研发新型的适用于水平井分段多簇压裂的裂缝数值模拟器。因此,建议国内同行在坚持工具、设备等硬件投入的基础上,加强基础研究,力争在各种评价模型和软件方面取得突破,从而提高压裂设计的科学性,进而实现非常规油气藏的高效经济开发。 关键词 水力压裂压裂设计储层描述裂缝刻画水力裂缝优化裂缝模拟数学模型国内外 DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.03.007 New models and methods for hydraulic fracturing design Weng Dingwei1,2, Fu Haifeng1,2, Liang Hongbo1,2 (1. Fracturing and Acidizing Center, Langfang Branch of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Langfang, Hebei 065007, China; 2. Stimulation Department of National Energy Tight Oil and Gas R&D Center, Beijing 100083, China) NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 3, pp.49-54, 3/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese) Abstract: Fracturing design is the core of hydraulic fracturing technologies. The particularity of unconventional reservoirs brings about challenges to the fracturing design. In this paper, the development direction of fracturing design was analyzed after new models and methods for fracturing design all over the world were investigated. These new models and methods mainly involve reservoir description, and fracture depiction, optimization and simulation. Reservoir description mainly involves a new geomechanical model built based on the acquisition of innovation parameters. Fracture depiction focuses on new method development to increase the accuracy of the existing monitoring means based on physical simulation experimental results. Progress in fracture optimization focuses on the interaction between reservoirs and fluids and the development of new numerical reservoir simulation models on the basis of law description. Hydraulic frac-ture stimulation involves the research and development of new numerical fracture simulators suitable for multi-stages and multi-clusters fracturing in horizontal wells by means of innovative methods. It is strongly recommended to strengthen basic research and try to realize breakthroughs in terms of various evaluation models and software so as to improve the quality of fracturing design and develop uncon-ventional resources efficiently and economically in China while the investment on tools and equipments are guaranteed. Keywords: Hydraulic fracturing; Fracturing design; Reservoir description; Fracture depiction; Hydraulic fracture optimization; Fracture simulation; Mathematical model; Domestic and overseas 基金项目:国家科技重大专项“低渗、特低渗油气储层高效改造关键技术”(编号:2011ZX05013-003)。 作者简介:翁定为,1981年生,高级工程师,博士;从事压裂工艺方面的研究工作。地址:(065007)河北省廊坊市44号信箱。电话: (010)69213147。ORCID:0000-0003-3482-449X。E-mail:wendw69@https://www.360docs.net/doc/e75105115.html,

水力压裂技术

第六章水力压裂技术 第一节造缝机理 一、教学目的 了解压裂含义,和各种压裂的种类,熟练掌握油井的应力状况,能够计算简单的地应力,掌握形成裂缝的条件以及破裂压力梯度,会对压裂施工曲线进行分析与应用,了解裂缝方位的判断方法。 二、教学重点、难点 教学重点 1、地应力的计算 2、压裂过程中井壁的周向应力 3、形成水平裂缝、垂直裂缝的条件 教学难点 1、压裂施工曲线的分析与应用 2、有裂缝和无裂缝时的破裂压力梯度计算 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表 四、教学容 本节主要介绍四个方面的问题: 一、油井应力状况 二、造缝条件 三、压裂施工曲线的分析与应用 四、裂缝方位的判断

压裂: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)?? ???干法压裂高能气体压裂水力压裂 水力压裂:利用地面高压泵组,将高粘液体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。 高能气体压裂: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。 干法压裂: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。 水力压裂的工艺过程:

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