压裂基础知识应知应会.docx
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1、工程技术质量应知应会压裂大队技术办标准、质量方针I三分公司质量方针:追求卓越质量,满足用户期望。分公司质量承诺:公司通过制度化、规范化科学管理,始终坚持以客 户为关注焦点,基于风险的思维,完善并有效实施质量管理体系,保 持持续改进。公司承诺:在一切生产经营活动中,全面落实质量管理 体系各项规定及其有关法律、法规要求,为广大客户提供满意的产品 和服务。分公司压裂施工和服务的质量目标为:作业施工一次成功率98%以上。1、循环车组时,单车循环排量不应低于1m3/min,时间不少于30s。2、投暂堵剂时,液体投送排量控制为0.4m3/min0.6m3/min,暂 堵剂封堵欲封堵层位后,工作压力应该高于
2、挤入压力2MPa以上方可 施工。3、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用4级封 隔器,允许上提1次;由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱 最多允许使用2级封隔器,允许上提2次。4、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压40MPa;由 Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压55MPa。5、检查地面流程要做到:1)密封性良好,不刺不漏,符合压裂施工设计的要求;2)开关和活动部分灵活好用,符合工具设施的技术要求;3)高压管汇初端到井口的距离大于40m,小于200m (常规压裂);4)高压管汇的连接方向为管汇进液管指向井口的方向;5)井口套管安
3、装量程为25MPa的压力表。6、套压表上升超过8MPa时要停止加砂,打开套管放空阀门进行套管 放空,在关闭套管放空阀门观察套压变化,如在6MPa以下套压能够 稳住不再继续升高,则可继续加砂。7、支撑缝宽裂缝闭合在支撑机上的宽度,单位为毫米。8、支撑缝长裂缝闭合在支撑剂上的长度,单位为米。9、裂缝导流能力支撑剂在储层有效闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力,以支 撑裂缝渗透率与裂缝闭合宽度的乘积表示,单位为达西厘米。10、支撑剂浓度支撑剂质量与纯携砂液体积之比,单位为千克每立方米。11、滑溜水以水作溶剂,添加有降阻剂及其他添加剂的低粘度、低摩阻压裂液。12、压力传感器应安装在高压管线或井口上,
4、不应安装在高压管汇和 压裂泵之间。13、水平井穿层压裂压裂裂缝纵向穿透储层中的一个或多个隔层(夹层),有效沟通未钻 遇的一个或多个砂岩层(油层)。14、压裂泵车液力端高压供液管线长度不得超过15米15、施工前应按照施工设计对高压管汇进行整体试压,稳压5分钟, 压价不得超过试验压力的2.5%。16、投钢球打喷砂器滑套时,液体投送排量控制到0.4m3/min0.6 m 3/min。17、高危井定义:应包括高压井、高产气井、含硫等有毒有害气体的 高危井、高敏感区域井、复杂结构井、特殊工艺井等井。酸化、井控1、土酸的优缺点各是什么?是砂岩酸化最常用的酸液体系。其优点在于溶蚀能力强,缺点是反应 快,酸液
5、有效作用距离有限,高温条件下易产生沉淀导致二次伤害地 层。常用于高渗透,伤害严重砂岩地层的常规酸化。2、酸液的主要作用是什么?用于解除泥浆堵塞和提高泥砂岩地层的渗透性,以利于注水或出油。 土酸中的盐酸能溶蚀地层中的碳酸盐类及铁铝化合物,氢氟酸则能溶 蚀地层中的黏土质和硅酸盐类。3、土酸的构成?常把盐酸与氢氟酸的混合酸称为土酸。4、压裂酸化: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。5、用于酸化的酸液主要分为两大类:无机酸(包括盐酸、氢氟酸、磷酸、硫酸等)有机酸(包括甲酸、乙酸、有机磷酸等)。6、工业盐酸配制酸液计算公式V CM
6、 =液液盐C盐M盐一配制所需工业盐酸用量,tV设计酸液用量,m3Y液一设计酸液的相对密度,g/cm3C液一设计酸液的质量分数%C盐一工业盐酸的质量分数,%7、高压部件分为两类:A类:旋塞阀、球阀、截止阀等各类闸阀;活动弯头;歧管三通(常 规压裂)、三通、四通、歧管接头、弯管、投球器;压裂管汇橇(大 规模压裂)、井口装置等;B类:直管、由壬、转换接头、保护接头、常规压裂管汇、蜡球管汇 等。根据各专业施工队伍的不同使用条件及高压部件的不同类型,初 步确定高压部件的检测周期和使用期限如下:3高压部件实施大型压裂、2高压部件实施常规压裂时,高压 部件检测周期及使用期限规定如下:A类高压部件:累计承压5
7、00小时或累计过砂量2000m3进行检测; 累计承压800小时予以报废。B类高压部件:累计承压1200小时进行检测;累计承压1800小 时予以报废。(1) 2高压部件实施大型压裂时,承压时间和过砂量按照3倍 系数进行折算。(2) 3高压部件实施常规压裂时,承压时间和过砂量按照0.5 倍系数进行折算。(3) 3高压部件实施大型压裂,施工压力低于40MPa时,承压 时间和过砂量按照0.5倍系数进行折算。(4) 川渝地区压裂施工时,原则上执行川渝地区高压部件管理 相关规定,或者按照1.5倍系数折算高压部件的承压时间和过砂量。下井原材料1、破胶剂添加注意事项:从加砂开始各层段现场追加过硫酸钾,每层最后
8、一步加入亚硫酸钠。加砂后期药量逐渐增大,楔型加入。2、试挤暂堵剂注意事项:1)封堵时排量要求在0.4-0.6m3/min,封堵压力要求上升2MPa以上 方可起泵,否则要再次封堵。2)如果第一条缝的破裂压力超过45MPa,且加砂过程中压力下降幅度 较小,则该层段不宜采用多裂缝压裂工艺。3)投入暂堵剂后马上起泵压裂,以防暂堵剂返出,造成压裂困难。4)倒换蜡球管汇时,一定要停泵,严禁在高压下操作。3、支撑剂的作用是什么?支撑裂缝,增加裂缝的导流能力。4、压裂液的作用?一是水利尖劈作用形成裂缝并使之延伸。二是沿裂缝输送并铺置压裂支撑剂。三是压裂后液体能最大限度地破胶与返排,减少对裂缝与油层的伤害, 使
9、其在储层中形成一定长度的高导流的支撑缝带。5、压裂常用支撑剂包括哪些?石英砂、树脂砂、粉砂、陶粒、核桃壳等。6、常用破胶剂的种类?常用破胶剂通常为过硫酸钾和亚硫酸钠。过硫酸钾通常用作低温破胶 剂,亚硫酸钠通常用作高温破胶剂和引发剂。7、树脂包层砂是采用一种特殊工艺将改性苯酚甲醛树脂包裹到石英 砂的表面上,并经热固处理制成。8、支撑剂的物理性质包括:支撑剂的粒度组成、圆度与球度、表面 光滑度、酸溶解度、浊度、密度及抗压强度。支撑剂的这些物理性质 决定了支撑剂的质量及其在闭合压力下的导流能力。9、理想的压裂液必须具有多种用途并满足哪些条件?低滤失性,携砂性,降阻性,稳定性,配伍性,低残渣,易返排。
10、10、延迟交联有哪些好处?使用延迟交联体系可保持地层升温状态下压裂液的稳定性。同时,延 迟交联液的粘度较低,减少了摩阻,可提高注入速度,同时又降低了 车组功率消耗。11、天然石英砂的主要化学成分:氧化硅(Si02),同时伴生少量的氧化铝(Al203)、氧化铁(Fe203)、氧 化钾与氧化钠及氧化钙与氧化镁。12、理想的支撑剂应具有哪些性质?1) 为了获得最大的裂缝支撑宽度,支撑剂应具有足够的抗压强度,2) 为了便于泵送,支撑剂的颗粒相对密度要低,最好低于2.0,3) 为了获得高导流能力,在易于泵入裂缝的前提下,支撑剂的颗粒 应尽量大一些,颗粒均匀,且圆度和球度应接近于1;4) 为了避免对裂缝造
11、成伤害,支撑剂应在温度为200C的条件下与 压裂液及储层流体不产生化学作用;5)货源充足,按体积计价格应与石英砂持平。虽然没有一种支撑剂 可以完全满足上述要求,有些要求也是当前难以实现的,但随技术进 步,会逐步达到。13、支撑剂粒径选取原则?1)支撑剂的强度,优先考虑,强度要抵抗闭合压力;2)粒径及分布,在低闭合压力下砂子粒径越大,填砂裂缝的渗透率 越高;3)支撑剂类型及浓度影响;4)其他因素,如质量、密度、圆度等。14、支撑剂物理性能包括哪些?粒径、圆度、球度、强度、浊度、酸溶解度、密度、光洁度等,其中 对裂缝导流能力影响比较敏感的主要是粒径、圆度、球度和强度。15、树脂包裹支撑剂优点:1)
12、树脂包裹增加接触面积,从而提高支撑剂抗闭合压力的能力;2)树脂薄膜可将压碎的沙粒小块包裹起来,减少微粒的运移与堵塞 孔道的机会,从而改善填砂裂缝的导流能力;3)树脂包层砂总的体积密度比中高强度的陶粒低很多,便于悬浮,因而降低了对携砂液的要求;4)具有可变形的特点,接触面积有所增加,可防止支撑剂在软地层 的嵌入。16、常用添加剂作用添加剂种类作用稠化剂增黏溶剂,并提供可交联集团交联剂提供交联离子,交联稠化剂杀菌剂杀灭压裂基液中仑细菌消泡剂抑制压裂液配置过程中的泡沫形成降滤失剂降低压裂液滤失量降阻剂降低摩擦阻力黏土稳定剂稳定黏土矿物,防止分散运移堵塞助排剂降低表面/界面张力破乳剂减少压裂液在地层的
13、油水乳化阻垢剂防止压裂液在地层的垢形成复合膜剂改变储层岩石表面性质和与原油相互作用状态破胶剂破胶降解,降低相对分子质量现场及异常处理1、井下作业施工产生井喷的客观原因有哪些?多数油、气井中有高压层和漏失层;井口设备装置,井深结构等内在 的质量问题,完井固井质量问题;下井工具、封隔器胶皮失灵解封不 开,起钻时造成抽吸油层,同样也会引起井喷。2、天然气侵入井内的特点是什么?是向上运移和体积膨胀。3、压不开的定义解释?目的层压不开是指地面泵入压力迅速上升到允许的最高极限压力。分 为两种情况:一是目的层无注入量,二是低排量持续高压不降。4、砂堵的定义解释?在加砂过程中,支撑剂在裂缝中移动发生困难,导致
14、压力大幅度上升, 接近管柱最高允许压力,最终停止施工。5、二氧化碳压裂与水基压裂相比存在哪些风险性?答:主要表现在:一是地面管线复杂,管线密封性要求高;二是 压力易骤然升高,造成事故。存在着缺氧窒息、冻伤、加浓炮弹效应、 油管破裂、返排存在飞管柱等安全隐患。6、地层吐砂的危害有哪些?1)会导致油气层砂埋,管线砂堵,地面管汇储油罐积砂,引起油气 井减产停产。2)产出砂的主要成分为二氧化硅,硬度高,是一种破坏性很强的磨 蚀剂,能发生使抽油泵阀座磨损而不密封,阀球点蚀,柱塞和泵缸拉 伤等问题,造成油气井停产,因其产量下降,成本上升。3)严重的吐砂会引起突发性底层塌陷,套管受坍塌地层砂岩团块的 撞击和
15、地层应力变化的作用而产生变形和损坏,严重时导致油井报废。7、沉砂的原因有哪些?1)替挤过程中,由于人为计算时间不准确,替挤量达不到设计要求, 使管柱中压裂砂未全部替入地层,从而形成沉砂。2)压裂过程中,由于压裂液成胶不好,引起携砂能力下降,从而造 成沉砂。3)加砂过程中因井口设备或地面管汇破裂意外停止施工,也可能造 成沉砂。4)压裂施工的替挤过程中,混砂车出现故障而引起的沉砂5)由于混砂车的特殊构造,它不是直通式,而是先将液和支撑剂在 液斗中混合,通过砂泵打向压裂车,有时由于压裂液成胶不好或排量 低时,支撑剂会沉在混砂车出口的管道中,重新起车时,如循环不净, 支撑机就会被带入井筒中,这时由于刚
16、起车没有压开裂缝,支撑剂堆 积在喷砂器和油套环空中,形成沉砂。6)压完后上提时喷砂器被打坏,返排液的时候带出支撑剂,造成沉 砂。8、地层压力与井底压力失去平衡后井下和井口会依次出现哪些现 象?井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控9、套喷的原因有很多,主要分为四大类,试说明。1)压裂过程中地层窜槽引起的套喷(分上窜、下窜);2)压裂过程中由于封隔器损坏引起的套喷;3)压裂过程中由于压断油管引起的套喷;4)作业队管柱配错或下错引起的套喷。10、论述施工井砂堵的几种原因及采取的应对措施?1)压裂液性能影响。压裂液成胶不好,导致滤失过大,易造成缝端 部脱砂,随着时间和砂比的增加,压力会逐渐增大,如不采取一
17、定措 施,当支撑剂堆积到一定程度时,压力会突然上升,造成砂堵。在施 工压裂液滤失大的层位时,前置液的粘度要稍大于携砂液,在发现脱 砂迹象时,应及时降低砂比,如果压力上升没有放缓趋势,必须果断 停砂替挤。2)错误地泵入高浓度的砂比,致使砂浓度和裂缝宽度不匹配,支撑 剂在缝口附近有堵塞趋势,如果判断为此种原因造成压力上升,可尝 试提高施工排量,增加裂缝宽度。3)地层因素造成砂堵。有断层的油层、非均质性油层、天然裂缝发 育的地层等容易发生砂堵现象。一般水井压裂比油井压裂发生堵井的 几率高。主要原因是地层长期注水产生许多微裂缝,当压裂时,泵压 大于注水压力,微裂缝会重新开启吸液,增大了压裂液的滤失量,
18、压 开的裂缝宽度不够或者形成不了有规模的裂缝,这样高砂比阶段易发 生砂堵事故。4)其他原因造成砂堵。施工过程中,由于设备、仪表故障引起的混 砂车供液中断、压裂车停泵、仪表车计算机系统失灵、压力传感器通 道冻死等,等容易发生砂堵现象。11、压裂管柱解封困难的处理方法?1)封隔器质量不好造成在高压作用下胶筒不收缩,而导致封隔器不 解封,应注意:一是在配压裂管柱时,用合格的封隔器,保证质量,切忌不能重 复使用;二是保持压裂管柱干净,无沉砂,无死油,无污染;三是认真做好井口的密封工作,保证套压不泄漏;四是计算好压裂施工的替挤量,保证管柱卡具内无支撑剂。2)封隔器的水嘴被堵死,导致封隔器不收这种情况并非
19、是封隔器的质量问题,而是因为封隔器的胶筒内憋 有压力,无法释放出来。处理方法:正向大排量向地层注入压裂液,然后停泵,瞬间憋放, 再活动管柱。这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中排出, 使胶筒内的压力释放,封隔器收缩。3)地层窜槽导致管柱活动不开发现地层窜槽,立刻停砂替挤,确认套管内无支撑剂后,活动并 上提管柱。4)多层压裂时压力偏高,导致封隔器塑性变形,不能收缩,而使管 柱活动不开为减少这种现象发生,在施工过程中,应选用质量好的封隔器,并控制施工压力,在封隔器能承受的压力范围内施工。5)作业施工过程中,油套环形空间掉下落物卡住封隔器,导致管柱 活动不开封隔器胶筒与套管内壁之间的空隙很小,
20、如果在作业施工过程中, 不慎掉入异物,刚好卡在封隔器上,将给活动管柱带来困难,表现在 油管只向下移动,向上遇阻。6)套管变形,导致管柱活动不开遇到这种现象,在多次活动管柱无效时,只能将上封隔器以上管 柱倒扣提出,然后用胀管处理变形的套管,最后再将下封隔器捞出。 封隔器不解封的原因还有很多,其主要原因还在封隔器质量和压裂施 工工序上,只要提前预防,正确处理,活动管柱的难题也会迎刃而解。12、为什么有时会出现压不开的现象?产生压不开的现象有如下几种原因1)管柱下入位置有错误,封隔器卡在未射孔井段上;2)射孔质量差,通道过少,地层吸液阻力大;3)油管或是地面管线有堵塞物造成卡阻;4)地层渗透性差,吸
21、液能力太低;5)钻井过程中造成泥浆污染油层,泥饼堵住地层孔道;6)井下工具失效。13、怎样解决和处理沉砂事故?首先,如果发现及时,那么我们应以小排量向井内注入压裂液,观察 压力的变化,观察在不超压的基础上有没有注入量,这是一个比较长的过程,一定要有耐心。其次,如果在小排量注入过程中,压力急剧上升,无注入量,可以执 行在一定压力下放喷,即在高压下打开放空闸门,然后迅速关闭放空 闸门。再次,如果以上两个方法都不奏效,可以试一试反洗,即将管柱活动 开后,将压裂管汇连接到套管上,打开油管,向套管的环型空间内注 入压裂液,将油管内的压裂砂反洗到地面。最后,如果以上方法都不行,那么就必须尽快活动管柱,活动
22、开后, 起出管柱,重新丈配,下入第二趟压裂管柱,进行补压。14、分析压裂施工中套压突然上升的原因?压裂施工中产生套压突然上升的原因通常有如下几点:1)套管外地层串槽;2)油管刺漏;3)上封隔器损坏。15、压裂过程中管线发生刺漏如何处理?遇到压裂管线发生刺漏的时候,一定要酌情慎重处理。如果在某 一台压裂车与高压管汇之间的连接管线发生刺漏,可将此车停下来, 在降低砂比的情况下,将高压管汇上的闸门关闭后再进行处理。如果 在井口等处有严重刺漏时,就应该停止加砂进行反洗,在清除井内沉 砂后再进行处理。总之,处理管线刺漏必须在保证井内不被砂堵的情 况下进行。16、沉砂1)替挤过程中,由于人为计算时间不准确
23、,替挤量达不到设计要求, 使管柱中压裂砂未全部替入地层,从而形成沉砂。2)压裂过程中,由于压裂液成胶不好,引起携砂能力下降,从而造 成沉砂。3)加砂过程中因井口设备或地面管汇破裂意外停止施工,也可能造 成沉砂。4)压裂施工的替挤过程中,混砂车出现故障而引起的沉砂5)由于混砂车的特殊构造,它不是直通式,而是先将液和支撑剂在 液斗中混合,通过砂泵打向压裂车,有时由于压裂液成胶不好或排量 低时,支撑剂会沉在混砂车出口的管道中,重新起车时,如循环不净, 支撑机就会被带入井筒中,这时由于刚起车没有压开裂缝,支撑剂堆 积在喷砂器和油套环空中,形成沉砂。6)压完后上提时喷砂器被打坏,返排液的时候带出支撑剂,
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