氮气泡沫压裂技术

氮气泡沫技术在冀东油田的应用

1.前言

泡沫流体是由不溶性或微溶性的气体分散于液体中所形成的分散体系，是一种可压缩非牛顿流体。其独特的结构决定了泡沫流体具有许多优点：（1）密度低且方便调节，作为入井液便于控制井底压力，减少漏失和污染；（2）泡沫在孔隙介质中具有很高视粘度，低摩阻，携砂能力强；（3）低滤失，对地层污染小；（4）对不同渗透率级差地层具有选择性封堵作用，封堵高渗透率孔道，对低渗层有增大波及体积、提高波及系数的效果，调剖能力强；（5）泡沫“遇水稳定、遇油消泡”，堵水不堵油；（6）缓速效果好，本身即为一种缓速酸；（7）压缩系数大，弹性能量高，助排性能好；（8）氮气泡沫在地下与天然气混合不易发生爆炸，安全性能可靠。由于泡沫流体的特殊性质，目前广泛应用于泡沫冲砂洗井、泡沫排酸、泡沫混排、泡沫酸化、泡沫诱喷、泡沫压底水、泡沫调剖、泡沫驱油、泡沫欠平衡钻井、泡沫压裂等各个方面，显示出很大的应用潜力。

2.泡沫流体基本性能

2.1泡沫流体组成

在石油工程中应用的泡沫流体是以水为液相，以空气、氮气、天然气、二氧化碳等气体为气相，两相充分混合形成的非牛顿连续体系。也可能是携带了井底的固体颗粒，组成气、液、固三相流体。

液体可以是清水、

第六章 油层水力压裂

一、油气井产量低的主要原因

1.近井地带受伤害，导致渗透率严重下降 2.油气层渗透性差

3.地层压力低，油气层剩余能量不足 4.地层原油粘度高

二、油气井增产、水井增注途径 1.提高或恢复地层渗透率 2.保持压力增加地层能量 3.降低井底回压 4.降低原油粘度

三、油气井增产和水井增注方法 1.水力压裂 Hydraulic Fracturing 2.酸化 Acidizing 3.爆炸 Explosion 4.其它

四、各类储层中增产方法的使用

砂岩储层 Sandstone Formation 水力压裂、基质酸化 碳酸盐岩储层

水力压裂、基质酸化、酸压 特低渗坚硬储层 高能气体压裂

五、水力压裂、酸化的作用 在勘探阶段--增加工业可采储量 在开发阶段--油气井增产 --水井增注

--调整层间矛盾 改善吸水剖面 --二次和三次采油中应用 控制井喷

其它-- 煤层气开采

聚驱后氮气泡沫驱油效果的配伍性评价

郑力军杨棠英

张涛

ｆ中石油长庆油出分公司油气工艺研究院低渗透油气１４ｔ勘探开发国家工程实验室）

摘要本文针对氮气泡沫驱油体系，研究了不同因素对泡沫调剖增油效果的影响．泡沫体系具有较好的耐温性和耐盐性，泡沫体系的适用温度范围约为５ｎ℃一６０℃，耐盐性能达到１２００００ｍｇ／Ｌ．随产水率的提高，泡沫驱油采收率逐渐增大，油田含水在８０％ｕ２＿Ｅ时适合实施泡沫驱。泡沫驱可在较大的极差范围内起到较好的调剖增油效果。适用的地层渗透率极差范围为３—１２．

关键词氮气泡沫渗透率极差提高采收率

泡沫体系的特征就是泡沫的流度控制作用，其主要表现是降低注入流体的流度，改善不利的流度比，降低流体的相对渗透率，延缓注入流体的突破时间，封堵高渗层的大孔道，改变液流的方向。非均质油藏的性质如温度、压力、矿化度等因素与泡沫体系的配伍性评价是该类油藏实施泡沫驱的重要评价指标，本文利用非均质填砂管模型，研究了各因素对聚驱后泡沫体系驱油效果的影响。

１

实验材料

ＨＹ－６，山东恒业石油新技术应用有限公司；ＨＰＡＭ，陕西蓝鑫化工有限公司；模拟地层水，矿化度分别为２０ｆｘ）Ｏｍｇ／Ｌ、

７９３１２ｍｇ／Ｌ、１２删）ｍｇ／Ｌ；模拟地层油，粘度为２．２２６ｍＰａ．ｓ；氮

高能气体压裂相关知识

高能气体压裂技术

高能气体压裂（High Energy Gas Fracture ,简称HEGF）是利用火药或火箭推进剂在井筒中快速燃烧产生的大量的高温高压气体在产层上压出辐射状多裂缝体系，改善近井地带的渗透性能，从而增加油气井产量和注水井注入量的一项增产措施。前苏联把高能气体压裂称为热气化学处理，在美国也称作脉冲压裂、多裂缝压裂。

一． 高能气体压裂工艺技术

1．高能气体压裂概况

美国高能气体压裂是从一百多年前的井筒爆炸方法演变而来，本世纪70年代中期后，美国、前苏联等国家对爆炸压裂失败的机理作了深入的探讨而发展了高能气体压裂并在80年代中期使该项技术趋于成熟。80年带中期，西安石油学院开始从事高能气体压裂的研究，吸取和借鉴了国外的一些先进成果，已研制和开发出自己的产品系列，如压裂弹、测试仪、设计软件等。

高能气体压裂不同于爆炸压裂和水力压裂。爆炸压裂在井筒中产生的爆轰波作用于井壁，快速的压力脉冲把井筒周围很小范围的岩石破碎，不能形成多裂缝体系。水力压裂是通过压裂车组从地面注入压裂液在高于岩石破裂压力下将地层压开而形成一条宽而长的裂缝，这种裂缝长度从几十米到上千米不等，裂缝垂直于岩石最小主应力方向。高能气体压裂火药产生的压力脉冲比

高速通道压裂新技术

水力压裂的目的是建立从地层到井筒的流动路径，提高油气 井产能。常规压裂技术通常采用支撑剂填充裂缝，保持裂缝开启， 从而建立有效生产通道。本文所述的新型压裂技术在整个支撑剂 填充区形成高速通道网络，将裂缝导流能力提高几个数量级。通 过在几个油气田的成功实施，表明该技术能明显改善油气井的经 济生产能力。

Emmanuel d’Huteau YPF公司

阿根廷Neuquén

Matt Gillard Matt Miller Alejandro Peña

美国得克萨斯州Sugar Land Jeff Johnson Mark Turner

Encana油气（美国）公司 美国科罗拉多州丹佛 Oleg Medvedev

加拿大艾伯塔省埃德蒙顿 Tom Rhein

Petrohawk能源公司 得克萨斯州Corpus Christi Dean Willberg

美国犹他州盐湖城

1947 年，Stanolind 石油天然气公 司在美国堪萨斯州西南部的 Hugoton 勘探与生产公司开始广泛采用这种油

水力压裂作业过程中，用专业化 设备向井中快速泵入压裂液，泵入速 从而迫使地层压力上升，使地层破裂，

油田进行了首次水力压裂实验。此后，

连续油管压裂技术现状

概况

连续油管起源于二次世界大战期间，自六十年代开始用于石油工业。全世界的连续油油管作业设备，1962年第1台，七十年代中期有约200多台， 1993年有约561台；2001年2月有约850台；2004年1月有约1050台，主要分布在北美、南美和欧洲等地。目前，在国际市场上的连续管服务队伍拥有450多台连续油管设备，加拿大有239台，美国有253台。我国已经引进了大约16套连续油管作业设备，主要用于修井作业，还未用于钻井。

连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具而在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，连续管钻井技术和连续管压裂技术成为近年来发展最快的两项技术。

连续油管压裂是一种新的安全、经济、高效的油田服务技术，从九十年代后期开始在油、气田上得到应用，截止2001年，连续油管压裂井数估计超过5000口。

连续油管压裂作业已经在加拿大应用多年。实际上，前面所述的连续油管压裂井的大多数属于加拿大的气井。现在，美国的几个地区，主要是科罗拉多（Colorado）、德克萨斯（Texas）、亚拉巴马（Alabama）和弗吉尼亚（Virgi

江西新余钢铁股份有限公司8#高炉易地大修工程四标段

氮气管道安装工程

试 压 吹 扫 方 案

编制： 审核：

湖南省工业设备安装有限公司新钢项目部

二0一一年八月

一、工程概况

本工程为新钢8#高炉易地大修工程四标段氮气管道安装，由中冶京诚工程技术有限公司设计，该管道全程采用φ159×6的20#无缝钢管，共计560米，设计压力为2.53MPa。 二、执行技术标准：

试压时主要以设计施工图及及施工说明为准，同时参照下列规范和标准进行。

GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》 三、试压条件

试压范围内的管道安装工程均已按设计图纸全部完成，安装质量符合设计及规范要求，所有焊缝及其他待检部位均进行外观检查合格，按试验的要求，管道已经加固，试压用的压力表已经效验，并在周检期内，其精度不得低于1.5级。 四、试压方法

本氮气管道采用气体做强度试验，试验压力为1.15P

（2.91MPa），试验时，制定可靠的安全措施，并经主管单位安全部门批准后进行，升压应逐级缓慢进行，先升到试验压力的50%进行检查，如无泄漏及异常现象，继续按照试验压力

水力压裂概述

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水力压裂概述

一、单井水力压裂的增产作用及其效果预测方法

从油藏工程观点看，水力裂缝是油层中带有方向性的具有一定长、宽、高的几何形状的高渗带。单井压裂后，水力裂缝与井筒所组成的系统，与油层连通的面积远大于无水力裂缝时井筒的面积，显著地降低了单井生产时地层的渗流阻力，这是压裂改造后单井的基本增产机制。当钻开油层后，井底附近地带因受钻井液等伤害而使产量下降，通过压裂使水力裂缝穿过伤害地带（一般伤害带小于2m）进入未受伤害的油层，使未伤害油层中的油流通过水力裂缝进入井筒，恢复并提高了井的自然产能。在单井压裂时，往往两种机制都起作用。

一般来说，在相对较高的渗透率油藏，由于生产井压后投产很快就进入拟稳态流状况，所以产量预测求解可以用径向流动方程，通常，这可用Prats 与McGuire 和Sikora 方法来求解。相反地，在渗透率相对较低的油藏，生产井压后投产，油层中液体将长时间保持非稳态流状况，所以对裂缝的影响应在非稳态条件下求解，可应用非稳态流的单相油藏数值模拟或Agarwal 等人或Holditch 等人的典型曲线图版。若油藏处于注水开发期并进行了整体压裂，其产量预测需使用三维三相油藏

八、技术服务方案

一.暂堵重复压裂技术原理及特点

暂堵技术简介

位于鄂尔多斯盆地陕北地区延长油藏大多数储油层都属于特低渗透、低压、低产油藏，油层物性特别差，非均质性很强，油井自然产能也就相当低了。为了提高采收率，绝大多数油井都进行过压裂改造，但是由于各种原因，油井产量还是下降的特别快，油井依然处于低产低效的状态。因此，为了达到进一步提高油井产量的目的，我们必须做到以下两个方面的工作：一、针对性的选择有开发前景的油井进行二次或者多次压裂改造，以至于提高油井的单井产能；二、由于我们在注水开发过程中，注入水总是沿着老裂缝方向水窜，导致大部分进行过压裂改造过的老井含水上升特别快，水驱波及效率特别低。针对这部分老井，如果还是采用常规重复压裂方法进行延伸老裂缝，难以达到提高采收率的目的。为了探索这一部分老井的行之有效的增产改造措施，我公司借鉴了国内许多其他大油田的暂堵重复压裂的成功的现场试验经验，近两年来进行了多次油井暂堵压裂改造措施试验。现场施工结果表明：在压裂施工前先挤入暂堵剂后，人工裂缝压力再次上升的现象很明显，部分老油井经过暂堵施工后，其加沙压力大幅度上升，暂堵重复压裂后，产油量大幅度上升。为了确保有效的封堵老裂缝，压开新裂缝，并保持裂缝有较高的

水力压裂新工艺和新技术

1、端部脱砂压裂技术（TSO）

随着油气田开采技术的发展和多种工艺技术的交叉综合运用，压裂技术应用范围已不再局限于低渗透地层，中高渗透地层也开始用该技术提高开发效果。当压裂技术应用于中高渗透性地层时，希望形成短而宽的裂缝，并尽可能地将裂缝控制在油气层范围内。为了适应这一特殊的要求，国外于20世纪80年代中期研制开发了端部脱砂压裂技术，并很快应用于现场，目前国内也开展了这方面的研究，并取得了很大的进展。

（1）端部脱砂压裂的基本原理

端部脱砂压裂就是在水力压裂的过程中，有意识地使支撑剂在裂缝的端部脱砂，形成砂堵，阻止裂缝进一步向前延伸；继续注入高浓度的砂浆后使裂缝内的净压力增加，迫使裂缝膨胀变宽，裂缝内填砂浓度变大，从而造出一条具有较宽和较高导流能力的裂缝。端部脱砂压裂成功的关键是裂缝的周边脱砂，裂缝的前端及上下边的任何部分不脱砂都不能完全达到预期的目的。

端部脱砂压裂分两个不同的阶段。第一阶段是造缝到端部脱砂，这实际上是一个常规的水力压裂过程，目前的二维或三维模型都可以应用。第二阶段是裂缝膨胀变宽和支撑剂充填阶段，这一阶段的设计是以物质平衡为基础，把第一阶段最后时刻的有关参数作为输入参数来完成的。

（2）端部脱砂压裂的技术特点

在端