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1摘要通过对经典水力压裂技术在油气田勘探开发中的现状分析；通过对水力压裂技术施工过程及施工材料的简要概述；通过对几种经典水力压裂技术的简要介绍；通过对水力压裂在不同条件下的压裂设计及参数优选的简介；通过对经典水力压裂数值模拟技术的重点剖析；通过对几个实例的分析与解答，集中展示了水力压裂技术在油气田勘探与开发中的地位与作用，展示了水力压裂是一种为了使油气井增产而使用的一种常规油气井作业增产技术。关键词：水力压裂；增产技术；裂缝；压裂液；支撑剂2目录摘要································1目录································2前言································4第1章压裂简介·····························51.1压裂意义：····························51.2压裂的发展史:··························51.2.1国外发展：·························51.2.2国内发展：·························51.3压裂技术研究：··························61.3.1总体压裂技术：·······················61.3.2开发压裂技术及按地应力方位布井的压裂技术··········71.3.3重复压裂技术：·······················71.3.4大型压裂技术：·······················71.3.5高砂液比和端部脱砂压裂技术：················81.3.6特殊井压裂技术：······················81.3.7CO2泡沫压裂技术：······················81.3.8小井眼压裂技术：······················81.3.9其它压裂技术：·······················91.4压裂工艺技术发展方向·······················9第2章压裂施工过程及入井材料概述···················112.1压裂施工时流体的流动过程····················112.1.1完成压裂施工的几个要素··················112.2压裂液的作用及类型·······················122.3水基压裂液···························122.3.1水基压冻胶裂液······················122.3.2线性胶压裂液（稠化水压裂液）···············132.3.3活性水压裂液·······················132.4油基压裂液···························132.5泡沫压裂液···························132.6乳化压裂液···························142.7压裂液添加剂··························142.7.1水基压裂液添加剂·····················142.7.2油基压裂液添加剂·····················152.8压裂液的性能要求························152.8.1储集层地质特征对压裂液性能的要求·············152.8.2压裂液类型的初步确定···················162.8.3压裂液添加剂的选择原则··················162.8.4压裂液添加剂的选择原则··················172.9支撑剂·····························172.9.1.石英砂··························172.9.2陶粒···························1732.9.3树脂包层砂························182.9.4支撑剂的物理性质·····················192.9.5支撑剂的性能要求·····················202.9.6支撑裂缝导流能力及影响因素················202.9.7支撑剂优选原则······················21第3章压裂数模理论与模型研究·····················233.1造缝及增产机理·························233.1.1造缝机理·························233.1.2增产机理·························263.2影响压裂的因素：························273.2.1地层伤害·························283.2.2支撑剂的导流能力·····················283.3压裂数值理论与模型·······················293.3.1裂缝几何参数模型·····················293.3.2几种常用经典模型·····················293.4压裂支撑剂选择与计算······················323.4.1支撑剂的选择方法·····················323.4.2导流能力的确定······················32第4章水力压裂应用分析························344.1实例一·····························344.2实例二·····························374.3实例三·····························41结论·······························44参考文献·······························45致谢·······························464前言水力压裂石油气井增产，水井增注的一项重要技术措施。当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，在井底附近憋起超过井壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随着带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸。这样在地层中形成了足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。由于它具有很高的渗透能力，使油气能够顺畅流入井，起到增产增注的作用。五十年代水力压裂多作为单独一口井的增产增注措施来使用。近若干年来由于它在一定条件下，能起到调整油气层开采中的三大矛盾、提高注水效果、加快油气田开发速度的作用，所以它在油气田的开发与开采中的意义，已远远超过一口井增产增注的作用，而成为油气田开发的有力手段。近年来，国外在发展极低渗透率气田中大量使用水力压裂，使本来没有工业价值的气田成为有相当工业储量及相当规模的大气田。从这个意义来说，水力压裂不仅在油气井增产、油气田开发方面起作用，而且在油气资源的勘探上也起着巨大作用。由于上述情况，水力压裂在理论、设备、工艺各方面都发展的很快。我国的压裂工作始于五十年代初，近几十年来为高速发展我国的石油工业，在油气田勘探，开发开采中起了日益重要的作用。5第1章压裂简介1.1压裂意义：水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。1.2压裂的发展史:1.2.1国外发展：1968年D.A.T.Donohue,等使用电解模型实验和数值模拟相结合的方法，研究了五点井网中所有井都压裂时，水力裂缝长度和方位对面积驱油效率的影响。1988年，Bargas等通过数值模拟方法研究水力裂缝在不同的方位、长度、与导流能力时对油藏面积扫油效率的影响。提出若裂缝方位有利，注入井与生产井两者都应进行压裂，面积扫油效率将随着缝长的增加而增加。1995年，D.N.Meehan研究了非均质油藏中裂缝长度和井距的优化。得出了油藏非均质性、渗透率的各向异性对非均质气藏开发具有重要影响的结论，并通过经济模型对井距和缝长进行了优化。1.2.2国内发展：1993年，石油大学硕士论文《注水开发油田整体压裂改造水力裂缝参数对采收率的影响研究》。文中利用电解模型和数值模拟的方法研究了五点井网整体压裂改造后的水力裂缝参数和裂缝方位对产量和采收率的影响，体现了在五点井网整体压裂改造中对水力裂缝参数进行优化的思想。这是国内第一篇体现“整体压裂优化设计”的论文。方法：采用把裂缝宽度放大，渗透率减小的等效阻力法处理裂缝系统，把油藏和裂缝作为同一体系，建立两维两相油藏数值模型进行编程计算，并结合五点井网的电解模型实验对数值模拟结果进行验证。1997石油大学硕士论文《低渗油田压注采水力裂缝参数优化研究》。文中建立三维6两相非均质油藏数值模型和两维两相水力裂缝模型，利用边界条件实现两个模型之间的连接，计算时分别求解。编制带有多条人工裂缝年，的油藏数值模拟生产预测程序，并利用此程序研究五点井网和反九点井网单元，在不同的压裂方式下，水力裂缝参数对油井产量、水井注入量、无水采收率和最终采收率等的影响。2000年，中国石油大学（北京）将压、注、采三个分系统综合在一个整体系统中进行研究，在整体压裂改造方案设计应用了多目标优化方法。利用经济评价和经济优化对整体压裂方案进行了优化设计。2003年，中国石油大学（北京）建立了均质和各向异性低渗透油藏整体压裂改造时形成水平或垂直裂缝油藏数值模型，研究了井网类型、井距、裂缝方位、裂缝参数以及注采压差对开发指标的影响。2004年，中国石油大学（北京）对水平缝四点井网整体压裂进行了优化设计研究，建立了水平缝整体压裂改造后油水井生产动态预测模型，以整体压裂改造后的增产量、采出程度和经济效益等为目标进行了裂缝参数（裂缝半径、导流能力）优化研究，研究成果在萨南油田实际应用取得了较好的增产效果和经济效益。2005年，中国石油大学（北京）对裂缝导流能力的计算进行了改进，考虑了裂缝的失效性，应用FCES-100型裂缝导流仪对支撑裂缝导流能力进行了评价，回归出导流能力与闭合压力和压裂时间的关系式，并把回归关系式应用到数值模拟中。结果表明，改进后的数值模拟结果与实际生产动态具有更好的一致性。解决了如何处理裂缝导流能力的问题。1.3压裂技术研究：1.3.1总体压裂技术：该技术的指导思想得益于国外单井压裂经济优化的概念，但总体压裂技术观念的形成则是国内在上个世纪80年代末和90年代初首先提出的，并在吉林的乾安、青海的尕斯库勒、吐哈的鄯善和江苏的杨家坝等油田逐步获得推广应用。研究的总体目标是使整个油气田获得最佳的开发效果;研究的思路是把整个油气藏作为一个研究单元，并对油气藏的各参数进行覆盖研究，在此基础上，考虑在既定井网条件下，不同的裂缝长度和导流能力下的产量和扫油效率等动态指标的变化，从中优选出最佳的裂缝尺寸和导流能力。并进行现场实施与评估研究，以不断完善总体优化压裂方案;研究的手段包括:实验室试验、裂缝模拟、油藏数值模拟、试井分析、现场测试、质量控制和监测等。71.3.2开发压裂技术及按地应力方位布井的压裂技术开发压裂的思路与总体优化压裂技术思路相近，研究手段也相差不多。主要区别是在部署开发井网前，就考虑到就地应力方位