壓裂工藝技術(shù)探討

王迪東 張榮軍 韓士雷 蔡杰

【摘要】壓裂的工藝技術(shù)主要是產(chǎn)油層內(nèi)的原油實驗和氣配套技術(shù)的重要組成部分，同時也是影響單井產(chǎn)量的提高及采儲量的增加重要技術(shù)的一種，壓裂技術(shù)在一些低滲油田，尤其是特低滲油田開采中占據(jù)著非常重要的地位。在壓裂施工中研究、開發(fā)了專門適應(yīng)各種儲層及各種油藏條件的完備的增產(chǎn)技術(shù)措施，對低滲透油田能夠?qū)崿F(xiàn)高效的勘探及經(jīng)濟(jì)開發(fā)給予了非常重要的技術(shù)保障。本文對目前常用的端部脫砂壓裂技術(shù)、壓裂中的縫高控制技術(shù)、高滲層防砂壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)等近幾年壓裂工藝中較常用的壓裂技術(shù)作了較詳細(xì)的分析介紹。

【關(guān)鍵詞】壓裂技術(shù) 工藝 發(fā)展

隨著油田采油技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各種先進(jìn)的采油工藝技術(shù)逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)實際中，壓裂技術(shù)作為采油技術(shù)的一種，其應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大，現(xiàn)已經(jīng)是只適用于低滲透油田，在中高滲透油田也逐漸開始應(yīng)用該技術(shù)，通過實踐也取得了較好的開發(fā)效果。在中高滲透性油田應(yīng)用壓裂技術(shù)時，要盡量形成短而寬的裂縫，并盡可能地將裂縫控制在油氣層范圍內(nèi)。

1 端部脫砂壓裂技術(shù)

為了適應(yīng)這一特殊的要求，國外于20世紀(jì)80年代中期研制開發(fā)了端部脫砂壓裂技術(shù)，并很快應(yīng)用于現(xiàn)場，目前國內(nèi)也開展了這方面的研究，并取得了很大的進(jìn)展。

1.1 端部脫砂壓裂的基本原理

端部脫砂壓裂就是在水力壓裂的過程中，有意識地使支撐劑在裂縫的端部脫砂，形成砂堵，阻止裂縫進(jìn)一步向前延伸；繼續(xù)注入高濃度的砂漿后使裂縫內(nèi)的凈壓力增加，迫使裂縫膨脹變寬，裂縫內(nèi)填砂濃度變大，從而造出一條具有較寬和較高導(dǎo)流能力的裂縫。端部脫砂壓裂成功的關(guān)鍵是裂縫的周邊脫砂，裂縫的前端及上下邊的任何部分不脫砂都不能完全達(dá)到預(yù)期的目的。

1.2 端部脫砂壓裂的技術(shù)特點

在端部脫砂壓裂技術(shù)中，壓裂液的粘度要滿足兩方面的要求：一是保證液體能懸砂，二是有利于脫砂。若壓裂液的粘度過低，液體內(nèi)不能保證懸砂，裂縫的上部就會出現(xiàn)無砂區(qū)，達(dá)不到周邊脫砂的目的，在施工過程中也容易導(dǎo)致井筒內(nèi)沉砂。若壓裂液的粘度過高，濾失就會較慢，難以適時脫砂。所以端部脫砂壓裂技術(shù)對壓裂液的粘度要求比常規(guī)壓裂液的要嚴(yán)格一些。

2 壓裂中的縫高控制技術(shù)

2.1 建立人工隔層控制縫高

這種方法主要是根據(jù)地層條件，在壓裂加砂之前，通過攜砂液注入輕質(zhì)上浮或重質(zhì)下沉?xí)憾聞?，使其聚集在新生成裂縫的頂部或底部，形成一塊壓實的低滲區(qū)，形成人工隔層。再適當(dāng)提高施工壓力，就能限制裂縫向上或向下延伸。如果要同時限制裂縫向上或向下延伸，就必須將輕質(zhì)上浮或重質(zhì)下沉?xí)憾聞┩瑫r注入地層，形成上下人工隔層。

暫堵劑選用空心玻璃或空心陶粒，密度最好在0.6～0.75g/cm3的范圍內(nèi)，粒度為70～120目，強(qiáng)度為承受凈壓13.8MPa時顆粒的完好率在80%～85%以上。

2.2 調(diào)整壓裂液的密度控制縫高

這種方法主要是根據(jù)壓力梯度來計算壓裂液的密度。如果要控制裂縫繼續(xù)向上延伸，就要采用密度較大的壓裂液，使其在重力作用下盡可能向下壓開裂縫。反之，如果要控制裂縫不要向下延伸，就必須使用密度較小的壓裂液。

2.3 冷卻地層控制縫高

這種方法是先低排量注入低溫液體冷卻地層，降低地層應(yīng)力，這時的注入壓力必須小于地層的破裂壓力。當(dāng)冷卻地層的范圍和應(yīng)力條件達(dá)到一定要求時，再提高排量，注入高濃度降濾劑的低溫前置液，壓開裂縫。

3 重復(fù)壓裂

所謂重復(fù)壓裂，是指油井或水井經(jīng)過第一次壓裂失效后，對其同井同層進(jìn)行第二次或更多次的壓裂，提高油氣井產(chǎn)量。這種方法不僅適用于改造低滲透地層，而且也適用于改造中滲和高滲地層。

3.1 壓裂失效的原因

在油井壓裂過程中，有許多原因能夠造成壓裂失效，其中，如較小規(guī)模的壓裂；壓裂液的攜砂能力較弱，壓裂液的粘度比較低，壓裂液的摩阻偏大；支撐劑的強(qiáng)度不夠，濃度太低，并且鋪置也不合理；采用不同粒徑，不同強(qiáng)度的支撐劑混合支撐，另外，套管損傷，固井質(zhì)量差，或者射孔孔眼的堵塞等，這些原因都會影響裂縫導(dǎo)流能力，從而影響油井的產(chǎn)量。

3.2 重復(fù)壓裂的選井選層原則

要獲得較好的壓裂效果，重復(fù)壓裂的選井選層應(yīng)該符合以下幾種情況和條件：

（1）所選井層有充足的剩余可采儲量，它是重復(fù)壓裂后提高油井產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有充分的剩余可采儲量的井，就沒有重復(fù)壓裂的必要。

（2）所選井層有充分的地層能量，它是重復(fù)壓裂后油井生產(chǎn)時間長短的關(guān)鍵。如果沒有充分的地層能量，即使進(jìn)行重復(fù)壓裂油井的產(chǎn)量也不會提高。

（3）前次壓裂所使用支撐劑的強(qiáng)度不夠，支撐劑破損嚴(yán)重，或者支撐劑的鋪置不合理，使產(chǎn)量下降較快。

3.3 重復(fù)壓裂

為了使油井得產(chǎn)油量增加，采取重復(fù)壓裂進(jìn)行壓裂施工要比前次壓裂的增產(chǎn)效果明顯，壓裂相對來說裂縫要長，其油井的導(dǎo)流能力也比前次壓裂強(qiáng)。

（1）一般對于一些老油田，開采的時間比較長，導(dǎo)致地層壓力的大幅降低，這樣在進(jìn)行重復(fù)壓裂施工中，我們使用的壓裂液與前次壓裂比較來說更容易發(fā)生濾失，所以，對于在進(jìn)行重復(fù)壓裂使一定要使用高濃度壓裂液，攜砂能力強(qiáng)的壓裂液，同時也要配合使用大排量的泵注。

（2）在重復(fù)壓裂過程中若要增加壓裂的裂縫寬度，使裂縫的導(dǎo)流能力增強(qiáng)，通常我們會更換支撐劑材料，要求同前次壓裂相比具有更大的粒徑的支撐劑，要增加支撐劑的濃度，以形成合理的支撐剖面，提高裂縫的導(dǎo)流能力。

（3）隨著油田長時間的開發(fā)，地層的壓力也會逐漸降低，導(dǎo)致產(chǎn)油層內(nèi)的地應(yīng)力產(chǎn)生了較大的變化。當(dāng)在油井附近進(jìn)行重復(fù)壓裂就會使其形成彎曲的裂縫，所以說，在重復(fù)壓裂的施工工程中，每次的壓力一定要比上一次的壓力高一些，這樣可以保證壓裂施工出現(xiàn)的裂縫向更深部的地層內(nèi)延伸。

（4）一些油井固井施工時，由于技術(shù)或環(huán)境的因素造成固井質(zhì)量不高，導(dǎo)致井底一些射孔孔眼被堵塞造成了壓裂失效，我們要采取重新進(jìn)行射孔作業(yè)，或者是對井底的孔道重新清洗，這樣可以有效的保證在重復(fù)壓裂施工中，通道順暢，壓裂施工順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

對于當(dāng)今裂縫的檢測技術(shù)的研究與發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了比較先進(jìn)的水平。但是，對于壓裂后的裂縫檢測技術(shù)，目前還依然是壓裂技術(shù)中的一個相對薄弱環(huán)節(jié)，雖然國內(nèi)外在檢測技術(shù)中采用的檢測方法見到了一定的成效果，但依舊還存在一定的差距，有待相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步的研究。

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