提高改造體積的新裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)及其應(yīng)用

謝煒

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對石油資源的需求也變得非常大，為了滿足這個需求，就需要加強(qiáng)對石油工作的開采。在石油的開采過程中會遇到很多開采問題，為了有效提高油田的開采量，會運(yùn)用到裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)，對于這項技術(shù)的運(yùn)用，會受到很多方面因素的影響。只有掌握這些方面的影響，采取針對性的壓裂技術(shù)，才能讓裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在油田中發(fā)揮更大的作用，分析不同時期采用壓裂技術(shù)后對油田的影響，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，只有這樣才能提高我國油田的開采水平，為我國的石油資源做出更大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：裂縫轉(zhuǎn)向;改造體積;壓裂技術(shù)

隨著我國油田行業(yè)的不斷發(fā)展，對各種油田的開采也變得越來越多，為了提高油田的開采率，可以采用裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)來進(jìn)行開采。通過大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，為裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的改進(jìn)提供了良好的方案。因?yàn)閴毫鸭夹g(shù)的特殊性，如果采用單井壓裂的技術(shù)，往往會存在著一些不足，通過分析影響裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的因素，對于工藝的改進(jìn)有很好的參考價值，只有不斷的創(chuàng)新開采技術(shù)，才能進(jìn)一步提高油田的開采率，進(jìn)而提升我國石油在國際上的競爭力。

1裂縫轉(zhuǎn)向原因

水平井壓裂裂縫轉(zhuǎn)向是由于多種原因的綜合作用而形成的，其中最主要的因素是由于裂縫起裂時附近井筒的應(yīng)力分布模式而造成，當(dāng)壓力與水平井井眼破裂壓力一致時，井壁上的切向應(yīng)力會起到最小主應(yīng)力的作用，導(dǎo)致縱向裂縫的形成，通常情況下，水平井眼走向與理論裂縫會保持垂直狀態(tài)，則裂縫從井眼處起裂時會重新定向或者是發(fā)生扭曲。當(dāng)注入壓裂液或者產(chǎn)氣時，裂縫的扭曲部分會發(fā)生收縮作用，扭曲型裂縫和轉(zhuǎn)向型裂縫比較相似，轉(zhuǎn)向型裂縫的上下部分裂縫會轉(zhuǎn)向兩個不同的平面，由于水平井的應(yīng)力相對集中，所以井筒方位或者是地應(yīng)力狀態(tài)都會沿著縱向起裂。當(dāng)水平井井筒方為垂直于裂縫時，其列的縱向裂縫會從井筒中延伸出來轉(zhuǎn)向橫向型裂縫方向，由于多種因素的影響，多重裂縫的寬度會小于單條裂縫的寬度。

2實(shí)現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向的途徑

在進(jìn)行壓裂的過程中，需要加入一定量的支撐劑，加入支撐劑后人工裂縫可以達(dá)到一定縫長，當(dāng)應(yīng)力場達(dá)到一定數(shù)值以后停止加砂，進(jìn)行強(qiáng)制閉合和快速放噴，由于第1次支撐劑和強(qiáng)制放噴的作用，會導(dǎo)致人工裂縫附近產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，造成應(yīng)力場重新分布。地層中2個水平主應(yīng)力差距會變小;再次進(jìn)行施工時，對施工參數(shù)優(yōu)化，可以使人工裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向距離大于連續(xù)施工采用轉(zhuǎn)向劑所造成的轉(zhuǎn)向距離，由此可以說明，2級施工模式的轉(zhuǎn)向效果較好。

3應(yīng)力場變化分析

3.1支撐劑對應(yīng)力場變化的影響

由于人工裂縫位于垂直地層最小水平主應(yīng)力的平面內(nèi)，在進(jìn)行第1次加砂壓裂以后，物地層的物理條件會發(fā)生變化，引起地層水最小水平主應(yīng)力的增加，在這些因素的綜合作用下，地層中的兩個水平主應(yīng)力差值減小，該差值與支撐裂縫寬度成正比。由此可以看出，初次支撐裂縫的存在會導(dǎo)致地層應(yīng)力場發(fā)生變化，在最小水平主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力重新分布以后，人工裂縫附近的裂縫方向會發(fā)生轉(zhuǎn)向，通過優(yōu)化設(shè)計繼續(xù)施工，可以實(shí)現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向，從而可以提高改造體積。

3.2強(qiáng)制閉合和快速反排對應(yīng)力場的影響

裂縫強(qiáng)制閉合和快速反排會導(dǎo)致地層巖石的體積發(fā)生應(yīng)變。體積應(yīng)變是指巖石多孔介質(zhì)在變形過程中巖體的體積會發(fā)生改變，在流一固耦合滲流和變形模型間起著傳遞耦合的作用。利用數(shù)值模擬可以得出，地層最小水平主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力之間的差值，進(jìn)而可以確定進(jìn)行第2次施工的設(shè)計參數(shù)。

由于裂縫強(qiáng)制閉合和快速反排會對最小水平主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力的差值產(chǎn)生影響，在進(jìn)行裂縫強(qiáng)制閉合和快速反排后，地層中最小水平主應(yīng)力和最大水平主應(yīng)力的差值會變小，根據(jù)所得差值進(jìn)行人工裂縫優(yōu)化，繼續(xù)加砂可以實(shí)現(xiàn)裂縫轉(zhuǎn)向。

通過大量的實(shí)驗(yàn)證明并結(jié)合儲層的實(shí)際特點(diǎn)，可以得出在一樣的地質(zhì)條件下，如果想要新裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)發(fā)揮得更好，充分發(fā)揮自身的作用，在進(jìn)行新裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)設(shè)計時就應(yīng)該減少縫間距的影響，縮短人工裂縫和天然裂縫之間的距離，并且需要對施工的規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)大，才能提高人工裂縫的波及范圍以及轉(zhuǎn)向功能，使人工裂縫和天然裂縫形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提高油層中的滲流能力，在很大程度上能夠提高油井的開采量。

4應(yīng)用分析

以遼寧油田Z井為例，該井在于地層的孔隙度為7.5%，滲透率為0.27×10-3平方微米，地層中的含油飽和度為35%，非均質(zhì)性較強(qiáng)，天然裂縫發(fā)育較差。2009年對該井進(jìn)行壓裂改造，壓裂后的產(chǎn)油量為0.9m3/d，壓力效果不明顯。重新勘探以后，通過數(shù)據(jù)可以看出，該儲層含油豐富度較高，主要是由于壓裂后只形成了1條無法與其他滲流區(qū)域溝通的人工裂縫。利用新型裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行分析，利用新型壓裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)對同層位、同含油特征的井段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用2級施工模式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向裂縫。于2010年進(jìn)行施工，第1級施工再加上35m3以后，優(yōu)化放噴返排液量為120m3，并計算2個水平壓力之間的差值。通過重新設(shè)計工藝參數(shù)，確定2級施工加砂為45m3。進(jìn)行調(diào)整以后實(shí)現(xiàn)了裂縫轉(zhuǎn)向目的，成功壓裂之后產(chǎn)油量達(dá)到了4.5m3/d，截止至2011年底，該景段的產(chǎn)油量為2.5m3/d，累計產(chǎn)油量達(dá)到1560m3

5結(jié)束語

工業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對石油資源的需求量越來越大，針對我國現(xiàn)在石油資源比較緊缺的現(xiàn)狀，對石油的開采工藝提供了更高的要求，只有改善和創(chuàng)新現(xiàn)有的技術(shù)，才能提高油田的開采量，在這個環(huán)節(jié)中裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)應(yīng)用的范圍越來越廣，想要將這項技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，必須要根據(jù)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行創(chuàng)新，并且了解影響壓裂技術(shù)的因素，才能提高裂縫轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在油田中的應(yīng)用。

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