i-压裂充填防砂技术与应用现状.pptx

;一、压裂知识简介;受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的应力也彼此不等。如果岩石单元体是各向同性材料，岩石破裂时的裂缝方向总是垂直于最小主应力轴。???;(1)形成垂直裂缝 ??? 条件：如果地层的破裂属于纯张力破坏，那么随井内注入压力Piwf的不断增加，当Piwf达到或超过井壁附近地层的最小周向应力及岩石水平方向的抗张强度σth时，在垂直于水平周向应力的方向上产生垂直裂缝。 (2)形成水平裂缝 ??? 条件：当注入压力达到或超过井壁附近地层的最小垂向应力及岩石的垂向抗张强度时，在垂直于垂向应力的方向上产生水平裂缝。???; 由于在套管中的射孔方位并非 总是沿着最大水平主应力方向， 因此裂缝在井筒周围的起裂可 能是扭曲的，这种情形在水平 井和斜井的压裂中将更明显， 裂缝将沿井筒轴向起裂，在延 伸过程中逐步扭曲到与最小主 应力垂直的方向上，然后沿该 方向延伸。下图示出了井筒附 近复杂的裂缝几何形状。; 地应力方向的测定： 目前国内研究地应力方向的主要方法如下： （1） 地层倾角测井法 用该方法来测量井筒的变形，从井筒椭圆度的长轴与短轴方向来确定主地应力的方向，长轴方向为最小主地应力的方向。 （2） 地面电位监测法 该方法是在压裂作业时通过压裂井周围地面电位的变化，判断裂缝延伸的方向，从而确定最小主地应力方向。 （3） 微地震波法 由于岩石的破裂相当于一个微地震源，进行压裂作业时，在周围井安装检波器以获得岩石破裂信号来判断裂缝延伸方向，从而确定最小主地应力方向。根据检波器的位置分为地面监测与井下监测两种，目前国际公认井下监测精度较高。; 地应力方向的测定： （4） 实验室差应变法与古地磁法结合 该方法主要利用取得的岩心，加工制成不同的试验岩样，通过古地磁相对于地理北极方向确定岩心坐标系，通过差应变法确定主地应力相对岩心坐标系方向，两者结合就可确定主地应力相对地理北极方向；除此以外，还可确定主地应力的比值。 （5） 数值模拟法 该方法主要利用弹性力学有限元模型，依据应力测量资料，反演远场应力边界条件，进而计算出??性应力场。它可以计算出地应力的大小与方向。; 压裂液： 压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为前置液、携砂液和顶替液。 1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。 2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。有造缝及冷却地层的作用。 3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。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。; 压裂液： 随着水力压裂技术的发展，压裂液由最初的原油和清水逐步发展为目前经常使用的水基、油基、酸基压裂液及多相压裂液（泡沫压裂液、乳化压裂液）等。 压裂液滤失是指在裂缝与储层的压差作用下压裂液向储层中的滤失。 主要受三种因素的控制 ??? ①压裂液的粘度 ??? ②地层岩石及流体的压缩性 ??? ③压裂液的造壁性。; 支撑剂： 支撑剂在垂直裂缝中的运移沉降规律 （一）全悬浮型支撑剂分布 ??????压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中很少或没有支撑剂沉降，压裂液所到之处，皆有支撑剂，离井轴越远，该处的支撑剂浓度越高，而井底附近则接近加砂浓度。 （二）沉降式支撑剂分布的矩形理论 1）形成梯形砂堆 ? ? 初期砂堆－携砂液进入裂缝后，滤失，砂浓度逐渐上升，当浮力小于重力时，砂子逐渐下沉。在裂缝最下部运动的砂子，首先沉积在裂缝底面上，形成砂堆。上部的砂子沉积下来，使砂堆迅速加高，此时砂堆长度几乎不变。这个砂堆称为初期砂堆，如下图所示。; 支撑剂： 由于砂堆不断增高，使携砂液流动的通道逐渐变小，流速加快，沉积在砂堆面上的砂子又被卷起来继续向前运动。当砂子沉积和被卷起来的速度达到平衡时，砂堆就不再升高了，达到平衡状态。 2）梯形砂堆延伸 　　砂子就在液流的携带作用下， 越过初期砂堆，沉积在流动的前 方，使砂堆以恒定的高度向前延 伸，直到加砂结束为止。;支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律 压裂液在水平裂缝中的运移，呈幅射状。远离井筒之后，流动面积迅速增大，流速迅速下降。同时由于滤失，砂比增大，砂子迅速沉降、堆积。 支撑剂在水平裂缝中的运移沉降规律是： 先注入的砂子沉积在远处，后注入的沉积在近处。 对水平裂缝，欲使形成较长的有效裂缝，就应改善压裂液的携砂性能，并提高施工排量。;根据砂子在裂缝中的运移沉降规律，为了获得较好的压裂效果，可使用不同粒径的混合支撑剂，并使大颗粒支撑剂沉积在井筒附近。其注入程序为： ?? ?垂直缝：先注入大颗粒砂子，后注入小颗粒砂子，大颗粒便