資源描述：
《油水井增產(chǎn)增注措施.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第十三章油水井增產(chǎn)增注措施本章要求掌握的內(nèi)容(12學(xué)時)·掌握油水井增產(chǎn)增注措施的基本原理及提高措施效果的途徑；·壓裂造縫機理及裂縫幾何尺寸預(yù)測?！毫岩盒再|(zhì)、支撐劑性質(zhì)及分布對壓裂效果影響?！に毫褍?yōu)化設(shè)計方法及壓裂工藝選擇?！ぬ妓猁}巖地層酸化增產(chǎn)原理及工藝，影響酸化效果的因素及提高酸化效果的途徑。·常用酸波及添加劑性能?！ど皫r土酸處理原理、影響因素及處理工藝?！じ吣軞怏w壓裂的增產(chǎn)機理及壓裂工藝?！の锢矸ㄔ霎a(chǎn)增注技術(shù)的原理、工藝及適應(yīng)性。 第一節(jié)水力壓裂水力壓裂是油氣井增產(chǎn)、水井增注的一項重要技術(shù)措施。當(dāng)?shù)孛娓邏罕媒M將液體以大大超
2、過地層吸收能力的排量注入井中時，在井底附近蹩起超過井壁附近地層的最小地應(yīng)力及巖石抗張強度的壓力后，即在地層中形成裂縫。隨著帶有支撐劑的液體注入縫中，裂縫逐漸向前延伸，這樣，在地層中形成了具有一定長度、寬度及高度的填砂裂縫。由于壓裂形成的裂縫具有很高的導(dǎo)流能力，使油氣能夠暢流入井，從而起到了增產(chǎn)增注的作用。大型水力壓裂可以在低滲透油藏內(nèi)形成深穿透、高導(dǎo)流能力的裂縫，使原來沒有工業(yè)價值的油氣田成為具有一定產(chǎn)能的油氣田，其意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一口井的增產(chǎn)增注作用。本節(jié)主要介紹水力壓裂的造縫機理、壓裂設(shè)計及壓裂工藝。一、造縫機理在地層中造縫
3、，井底附近的地應(yīng)力及其分布、巖石的力學(xué)性質(zhì)、壓裂液的滲濾性質(zhì)及注入方式是控制裂縫幾何形態(tài)的主要因素。圖6-5是壓裂施工過程中，井口壓力隨時間變化的典型曲線。壓裂過程中，當(dāng)井口壓力達(dá)到值后,地層發(fā)生破裂，然后在較低的延伸壓力下，裂縫向地層深處延伸。在地層滲透率較高或存在微裂縫的情況下，地層破裂時井底壓力并不比延伸壓力有明顯的升高。這些現(xiàn)象反映了井底附近地層中地應(yīng)力分布的不同以及巖石在力學(xué)性質(zhì)上的差異。1.地應(yīng)力及其分布一般情況下，地層中的巖石處于壓應(yīng)力狀態(tài)。作用在地下某單元體上的力有垂向主應(yīng)力及水平主應(yīng)力(其中又分為互相垂直的和)。
4、(1)應(yīng)力作用在單元體上的垂向應(yīng)力來自上覆巖層的重量，其數(shù)值約為????????????????????????(13-1)式中——總垂向應(yīng)力，Pa;——巖石骨架密度,,一般為2000～3400;------流體密度，；D——地層深度，m；φ——孔隙度。由于油氣層中均有一定的孔隙壓力(即地層壓力或流體壓力)，部分上覆巖層的壓力被多孔介質(zhì)中的流體壓力支持，故有效垂向應(yīng)力可表示為=???????????????????????(13-2)如果巖石處于彈性狀態(tài)，根據(jù)廣義虎克定律假設(shè)水平應(yīng)變?yōu)榱闱?，則可求出巖石的有效水平
5、應(yīng)力與有效垂向應(yīng)力的關(guān)系為=??????????????????????(13-3)式中——巖石的波松比。(2)地質(zhì)構(gòu)造對應(yīng)力的影響?yīng)ド鲜鰬?yīng)力之間的關(guān)系，受地質(zhì)構(gòu)造影響發(fā)生很大的變化，不僅是垂向應(yīng)力與水平應(yīng)力受構(gòu)造力的控制，并且水平應(yīng)力中的兩個應(yīng)力和也彼此不等.如果巖石單元體是各向同性材料，巖石破裂時的裂縫方向總是垂直于最小主應(yīng)力軸。當(dāng)已知地層中各應(yīng)力的大小時，裂縫的形態(tài)或裂縫方向即可被確定，如圖13-1所示。圖13-1裂縫面垂直于最小主應(yīng)力方向(3)井壁上的應(yīng)力井壁上的應(yīng)力主要從下述幾方面考慮。1)井筒對地應(yīng)力及其分布的影
6、響?yīng)ピ诘貙又秀@井以后，破壞了原始應(yīng)力的平衡狀態(tài)，使得井壁上及其周圍地層中的應(yīng)力分布發(fā)生變化。為了簡化，將地層中的三維應(yīng)力問題用二維方法來處理，并近似地直接采用彈性力學(xué)中雙向受力的無限大平板中鉆有一個圓孔時的應(yīng)力計算公式來分析井壁應(yīng)力，如圖13-2所示。根據(jù)彈性力學(xué)中周向應(yīng)力的計算式得圓孔周向的應(yīng)力分布??????????????????????(13-4)當(dāng)r=a，且==時，=2=2=2說明圓孔壁上各點的周向應(yīng)力相等，與φ值無關(guān)。當(dāng)r=a，且＞時，式中()，()——最大、最小周向應(yīng)力。隨著r的增加，周向應(yīng)力迅速降
7、低，如圖13-2(b)所示。大約在幾個圓孔直徑之外，即降為原地應(yīng)力值，孔壁上的應(yīng)力比遠(yuǎn)處的大得多，這就是在壓裂中地層破裂壓力大于延伸壓力的一個重要原因。2)井眼內(nèi)壓所引起的井壁應(yīng)力壓裂過程中，向井筒內(nèi)注入高壓液體，使井內(nèi)壓力很快升高，井筒內(nèi)壓必然產(chǎn)生井壁上的周向應(yīng)力。若把井筒周圍的巖石看作是一個具有無限壁厚的厚壁圓筒，假設(shè)材料是彈性的，根據(jù)彈性力學(xué)中的拉梅公式(拉應(yīng)力取負(fù)號),當(dāng)厚壁筒外邊界半徑→∞，厚壁筒外邊界壓力=0時，井壁上r=a處的周向應(yīng)力??????????????????????(13-5)式中——注入時的井底壓力。
8、3)壓裂液徑向滲入地層所引起的井壁應(yīng)力由于注入井中的高壓液體在地層破裂前，滲入井筒周圍地層中，形成了一個附加應(yīng)力區(qū)，它的作用是增大了井壁周圍巖石中的應(yīng)力。增加的周向應(yīng)力值為????????????????????
