水力压裂技术

摘要： 以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了高分子聚合物压裂液稠化剂FTW-1,与有机锆交联剂交联,考察了聚合反应温度、体系酸碱度、反应时间、单体浓度、引发剂加量等对高分子聚合物稠化剂FTW-1性能的影响,利用FTIR、TG等方法对高分子聚合物稠化剂FTW-1进行了表征。结果显示,高分子聚合物稠化剂最佳合成工艺为单体质量浓度为35%,pH值为7.8~8.0,引发剂加量为0.12%,反应温度为50°C,反应时间为4 h。红外及热重分析显示,该高分子聚合物稠化剂FTW-1分子结构符合预期设计,黏均分子量约为1.8×10^(6),具有良好的热稳定性,可满足180°C施工需求。同时,也开展了压裂液性能,诸如溶解性能、增稠和交联性能、耐温耐剪切性能、抗微生物降解性能、破胶性能等的研究,结果表明压裂液各项性能均满足相关行业标准要求。

摘要： 坚硬顶板是岩层控制的一大难题,高位坚硬岩层的破断失稳经常会诱发强矿压灾害,严重威胁矿井的安全生产,坚硬顶板的治理是煤矿安全生产的重大难题之一。针对神东矿区布尔台煤矿煤层顶板厚度大、硬度高、垮落难等问题,分析定向长钻孔分段水力压裂的压裂机理和技术优势,基于关键层理论确定了钻孔布置层位,采用拟三维裂缝模型对压裂注入时间和注入流速对裂缝扩展的影响进行分析计算,确定布尔台煤矿42108工作面顶板压裂钻孔布置方式,沿工作面倾向方向平行布孔3个,裂缝半长41 m,压裂控制区域覆盖了整个工作面。实践表明:42108工作面在实施了坚硬顶板分段水力压裂弱化后,工作面正常支架循环末阻力同比下降3.33%;周期来压期间,支架循环末阻力同比下降6.81%;动载系数平均降低了10.88%;强矿压显现减弱,保证工作面安全回采。

摘要： 水力压裂技术是油气井增产的一项重要技术措施。压裂支撑剂作为水力压裂技术的关键材料,其性能的优劣直接影响油气井产量。针对水力压裂技术中压裂支撑剂存在的问题,制备了一种环氧树脂压裂支撑剂,通过选择合适的环氧树脂、固化剂、增韧剂和中空玻璃微珠等为基础原料,并以与树脂相容性极差的甲基硅油作为反应载体,通过设计特殊工艺和成型设备制备密度≈1.1 g/cm^(3)的环氧树脂压裂支撑剂。所制备的低密度环氧树脂压裂支撑剂圆度为0.9,球度为0.9,强度高,具有较高的抗破碎能力(<3%)和酸溶解度(<0.2%),除此之外,可以直接用水作为压裂液,输送低密度环氧树脂压裂支撑剂,输送阻力小、输送距离远、支撑效果良好,有利于石油、天然气输出,提高产量,保护环境,能满足我国对低密度高性能压裂支撑剂的巨大需求,具有十分广阔的应用前景。

摘要： 由于页岩极低的孔隙率与渗透率,页岩气压裂技术是现代页岩气开采及增产过程中的关键技术之一.本文通过梳理总结重复压裂、同步压裂、水平分段压裂及泡沫压裂技术的特征及应用,针对我国页岩气压裂技术的发展现状和存在问题提出:深化页岩气压裂技术理论基础研究、建立完善页岩气压裂相关法律法规,出台针对页岩气开采行业的财政及金融支持等政策建议.

摘要： 坚硬顶板煤层相较于普通煤层而言储量更丰富、整体性更好,但也有着节理裂隙发育不全、开发强度大等特点,在开采过程中难免会造成大面积悬顶,产生安全隐患。所以要想确保安全、高产、高效,顶板弱化工作不容忽视。众多顶板弱化方式中水力压裂较为突出。以山西汾西中兴煤业有限责任公司1209综采工作面为研究对象,对水力压裂技术在采煤工作面顶板弱化中的应用进行了研究,以期为同类采煤工作面施工管理提供相应的参考。

摘要： 致密砂岩气属于低品位天然气,全球致密砂岩气资源量约210.00×10^(12)m^(3)。20世纪70年代,得益于大型水力压裂技术的成功应用,美国致密砂岩气勘探开发迎来快速发展,2008年致密砂岩气年产量达到1757×10^(8)m^(3),占其天然气总产量的30.2%,成为21世纪初全球能源行业关注的热点之一。

摘要： 本文主要展开了水力压裂控制在坚硬顶部工程中的现场应用研究,利用监测支架作业压力、顶部的来压步距检验压裂效率,并与爆破控顶法展开了比较,得出了如下结论:压裂程序结果显示,压裂孔两侧的钻井中有细水流出,表明压裂可以使裂隙在顶部工程中大范围延伸,进而削弱顶部围岩,损坏了顶部工程的整体性;压裂后,支撑作业面压力得以明显改善,而水力压裂则能使顶部尽快垮落,降低了顶部来压对工作面支撑的影响程度;与爆破控顶比较,水力压裂控顶具备工作量小、稳定性高、施工时间快、控顶效益好等优点。

摘要： 结合南沟煤矿20202工作面存在的问题,阐述该工作面的实际问题,对水力压裂技术进行详细分析,具体包括水力压裂理论、主要参数确定、常规压裂钻孔布置方式、顶板水力压裂工艺和技术特点等方面,然后针对问题提出解决方案,改善巷道应力环境。

摘要： 随着补连塔煤矿开采深部不断增加,煤层开采已由1-2煤转向2-2煤开采,相邻煤层间距小、开采影响大,2-2煤开采过程中时常受到上覆1-2煤采空区遗留集中煤柱影响,来压时伴随强烈的动载现象,围岩变形大,以往2-2煤采面多次发生液压支架瞬时下缩,甚至造成支架压死、损毁等灾害,严重威胁着矿井安全高效生产。为此,补连塔煤矿以2-2煤层22408工作面为强矿压显现治理的试点采面,从理论分析角度揭示强矿压灾害发生机理,提出了采用水力压裂技术进行超前弱化治理思路,并使用数值计算探究了22408工作面在上覆集中煤柱治理前后的模拟效果,给出了采面超前支承压力变化规律及应力场、塑性区演化特征,最后通过水力压裂现场应用有效缓解了强矿压灾害的发生。结果表明,该技术对近距离煤层下行开采大采高工作面强矿压灾变治理效果显著,可有效消除强矿压隐患,提前预防工作面压架事故的发生,有利于提高补连塔煤矿安全效益和经济效益。

摘要： 这些年来天然气的使用量日益增加,易于开采的天然气资源渐渐耗尽,越来越多的国家把目光投向了页岩气。不过,由于页岩气储存在页岩的微小孔隙中,而这些页岩又位于地下深处,开采页岩气的难度很大。为了顺利开采到这些天然气,人们研发出了水力压裂技术。水力压裂法需要钻一个通往岩石内部的深井,并向井筒内泵入高压的压裂液。

摘要： 南桐矿区属高突高瓦斯区域,煤层透气性系数0.005～0.007m2/(MPa2.d),抽采难度大.为此公司在所属矿井的保护层采面和未受保护的被保护煤层应用水力压裂技术抽采煤层瓦斯.试验结果表明:压裂后,压裂孔瓦斯抽采浓度和抽采量呈现"波浪形(高位)长时间稳定缓慢下降"特点,压裂孔瓦斯抽采量大幅提升,单孔产气量比水力割缝孔和普通抽采孔分别提高430倍和570倍.而压裂影响区内抽采孔瓦斯抽采浓度和抽采量呈现"高位较快下降到零"的特点.水力压裂技术抽采煤层瓦斯效果明显,用于煤矿瓦斯治理经济效益显著,应用前景广阔.

摘要： 针对具有自生自储、埋深较大、吸附饱和成藏地质特点的页岩气储层,国内的水力压裂技术尚不成熟,尤其是对页岩水力压裂裂缝的扩展机理尚未形成适合我国地层情况的体系.通过设置不同的井筒参数来探究页岩水力裂缝的扩展机理,以期能为课题完成水力压裂工艺参数优化提供试验依据.裂缝扩展基本规律是:先沿射孔方向上发生起裂,后形成初始裂缝,随着压裂液不断泵入,裂缝继续扩展,当延伸至一定距离后瞬间贯通,演变成压裂液渗流通道.

摘要： 本文就低透气性煤层做水力压裂增透技术应用做了几方面的简要分析总结.指出采用水力压裂技术对煤层进行水力压裂，钻孔工程量由项目实施前的63个减少到9个，减少穿层钻孔工程量3/4;钻孔抽放半径由2.5m提高到lOm，钻孔终孔间距由Sm提高到20m。该矿K1煤层水力压裂试验后，最大压裂影响范围可达20m，压裂过程中经过反复多次压裂，压力相对较为稳定，钻孔瓦斯抽采浓度与纯量在一定时间内均有较大幅度提高，自然排放条件下，压裂影响范围内排放浓度提高40.2%，自然排放流量提高约2. 3倍;在抽放条件下，压裂影响范围内钻孔抽采纯量提高约1.9倍。通过水力压裂技术对煤层进行水力压裂，增加煤层透气性，达到在较短时间消出煤层突出危险性的目的，缓解接替紧张，在安全的前提下提高掘进单进约30%，降低煤层瓦斯残余压力和瓦斯含量分别为0.46Mpa/5.2m3/t，瓦斯超限下降率约为75%，保证了回采巷道的安全掘进，为矿井瓦斯治理、防突工作找到了新思路，对矿井安全生产起到了促进作用。

摘要： 随着勘探开发的逐步深入,水力压裂技术已经成为油气资源勘探评价和开发投产的核心技术之一.本文介绍了面对勘探对象的变化,胜利油田压裂工作从无到有,从弱到强的发展历程.着重突出了超高温深井、滩坝砂、砂砾岩等特殊疑难储层情况下,逐步形成的具有胜利特色的压裂技术系列,为油田高效勘探做出了突出贡献.

摘要： 为极大实现提高单井产能，需要对塔里木油田库车前陆冲断带裂缝性气藏进行水力压裂改造；针对该地区施工压力高、天然裂缝发育易砂堵等特点，形成了一套以高密度压裂液、高压车组及大管径管柱配套、高粘压裂液、段塞砂技术的水力压裂配套技术。该套技术在库车前陆盆地得到广泛应用，并取得了显著增产效果，使得众多无法施工井实现施工，成为该区勘探发现的技术保障，并为其规模效益开发奠定了坚实的技术基础。该项技术应用前景广阔，将极大推动我国深井/超深井高地应力油气藏的勘探和开发。

摘要： 超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法.通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析.结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5％,比常规水力压裂起裂压力低75.5％;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著.模型与文献中试验数据对比,误差在3％以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导.

摘要： 超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法.通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析.结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5％,比常规水力压裂起裂压力低75.5％;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著.模型与文献中试验数据对比,误差在3％以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导.

摘要： 超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法.通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析.结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5％,比常规水力压裂起裂压力低75.5％;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著.模型与文献中试验数据对比,误差在3％以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导.

摘要： 超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法.通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析.结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5％,比常规水力压裂起裂压力低75.5％;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著.模型与文献中试验数据对比,误差在3％以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导.

摘要： 油页岩原位开采的关键问题是提高油页岩岩层的渗透性,而对油页岩层进行水力压裂是提高油页岩层渗透性的最有效的手段之一.本文使用自主设计的大尺寸三轴水力压裂实验台对桦甸地区三种不同埋藏深度(200m、500m、750m)的油页岩进行了水力压裂模拟实验,得出了三种埋藏深度下的破裂压力,并与理论计算值进行了比较.研究发现,随着埋藏深度的增加,油页岩层的破裂压力呈线性增加.而且三向应力差异较小时,更容易在油页岩中出现裂缝网络.

摘要： 本发明公开的是水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法，可以实现对微地震监测技术的有效评价，有助于提高水平井多级分段压裂的效果。水力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征，并确定和记录所发射的声波发射装置的空间位置、发声时间、发声次序和其它参数；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用监测技术的准确性和可靠性。

摘要： 本发明提供了一种紧凑的且可运输的制备中心，能够用于气田或油田的压裂作业，能计量出并溶解两种不同的粉末状聚合物，包括：两个气动装置，分别提供有用于两种独立的聚合物的两个储料斗（1、2）；用于供应和计量的两个装置，用于将分别源自两储料斗的聚合物供应并计量到用于通过研磨而分散的设备（11），也称为PSU；用于聚合物的水化和溶解的两系列罐（12、13），罐连接到分散和研磨设备（11）；两个正位移真空泵（14、15），用于计量各自源自两系列的水化和溶解罐（12、13）的两种溶液且目的是提供混合器（26），混合器本身连接到高压注射泵（20）。提供了使用制备中心的压裂方法。能够计量来自共同中心的多种添加剂。

摘要： 本发明公开的是水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法，可以实现对微地震监测技术的有效评价，有助于提高水平井多级分段压裂的效果。水力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征，并确定和记录所发射的声波发射装置的空间位置、发声时间、发声次序和其它参数；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用监测技术的准确性和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种应用于油气井的水力压裂增产技术中的清洁压裂液。该应用于油气井的水力压裂增产技术中的清洁压裂液包括氯化钾、氯化铵、水杨酸钠和水，按重量百分比计：氯化钾占3.0％～5.0％，氯化铵占1.0％～3.0％，水杨酸钠占0.4％～0.6％，水占92.0％～95.0％。本发明具有优异的破胶能力，破胶后便于返排，减少了对地层的伤害；降滤失系数和滤失速度与胍胶、香豆胶压裂液相近，具有较好的降滤失效果。

摘要： 本发明公开了一种水力压裂物理模拟特殊岩心及其制备方法和水力压裂模拟方法。所述特殊岩心包括人造岩心、模拟井筒、加热片和耐高温隔热密封涂层，以及包裹材料。利用本发明物理模拟特殊岩心可以在实验室内全程模拟带温带孔压水力压裂实验，能够相对准确的模拟出具有一定流体饱和即孔隙压力和地层温度的压裂现场实际工况，以便高效开发油气资源。本方法所用的材料简单，操作简便、安全，准备性和可靠性较高。

摘要： 本发明公开了一种真三轴水力压裂实验装置和水力压裂试验方法，该实验装置包括：压裂室A用于放置水力压裂试件E；真三轴加载装置B用于对水力压裂试件E独立施加三轴应力；压裂泵注装置C用于向水力压裂试件E内部加压填充压裂液；降温冷冻装置E用于冷冻压裂液，加大水力压裂的裂隙。该水力压裂试验方法包括步骤：1、常规水力压裂；2、对压裂液实施降温结冰；3、排除液氮和水力压裂试件升温；4、对水力压裂试件进行第二次压裂。本发明的技术效果是：本发明增加了冷冻降温装置，冻结水力压裂试件内部的压裂液，增大了水力压裂试件的裂隙宽度，优化了水力压裂效果，对水力压裂裂隙体积量化效果评价提供了一种可靠的实验手段。

摘要： 本发明涉及页岩油气开发水力压裂的环境保护方法，是一种用含有大量粘土矿物的水力压裂平行井中被高压水冲破的，并随着反排水排出井筒之外的，含有大量化学物质的页岩层的页岩岩屑和页岩浆泥，作为粘土矿物原料与排出井筒之外的压裂液(反排水)配制成处理液，注入井下而处理包括平行井在内的井下被污染的储层及压裂部分，将其包括排出井筒之外的污水和污物永远吸收、吸附、粘结、封存在地层深部。为此，本发明既解除了水力压裂这项技术将污染水源的隐患，也解除了水力压裂给地表环境带来的极大的伤害，并完成了对水力压裂的环境保护。

摘要： 本发明提出了一种用于水力压裂实验的射孔方法和水力压裂实验方法，涉及油气田开发中的水力压裂增产技术，本发明提出的用于水力压裂实验的射孔方法包括：步骤A：根据水力压裂实验方案确定射孔作业需达到的穿透深度，穿透深度小于等于30cm；步骤B：根据穿透深度设计和制造射孔弹，并将射孔弹安装在射孔枪上；步骤C：利用射孔弹和射孔枪，对水力压裂实验用的岩石样品进行射孔。本发明能够对水力压裂实验用的岩石样品进行真实射孔，并保证样品的完整性以及能够顺利开展后续的压裂实验。

摘要： 本实用新型提供了一种真三轴水力压裂密封结构和高温真三轴水力压裂实验装置，密封结构包括：压板(10)和套管(20)；压板(10)内开设有压裂液流通孔道(11)，在压裂液流通孔道(11)的输送末端设置有中空压头(12)；套管(20)的一端插入岩石试样(30)的岩石孔眼(31)内，另一端的腔体内形成有配合面(23)，配合面(23)的形状与中空压头(12)的形状相匹配，中空压头(12)通过挤压配合面(23)与套管(20)形成密封，套管(20)通过挤压岩石试样(30)与岩石试样(30)形成密封。本实用新型提供的真三轴水力压裂密封结构能够在高温下依然保证密封的有效性，克服了密封胶液在高温环境密封可靠性较低及胶液候凝时间较长的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种井下水力压裂设备用可定向水力压裂装置，包括混砂池、混砂搅拌组件、高压水泵、主高压连接管、定向分流组件、第一分流高压管、第二分流高压管、压裂支管和压力表，混砂池的顶端外壁上设置有混砂搅拌组件；混砂池的顶端外壁上设置有安装座，安装座的底端四角外壁上焊接有固定块，且固定块一侧的外壁上转动安装有导轮，混砂池的顶端两侧外壁上对应导轮开设有导槽，安装座一侧的外壁上贯通开设有螺孔；该实用新型在压裂设备的基础上设置混砂搅拌组件，能全面的对混砂池内进行搅拌混料，提高了携砂液的制备效率，给水力压裂带来便捷，其中定向分流组件的设置，能对各个深度开采层的水力压裂进行控制。