【新疆石油化工展】壓裂工藝技術(shù)及新型壓裂工藝的發(fā)展

摘要：首先介紹了壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，隨后對(duì)國(guó)內(nèi)壓裂工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，最后對(duì)新型壓裂工藝發(fā)展的探討。為了能夠在保證安全的情況下提高石油的開(kāi)采效率，增加石油的開(kāi)采量，壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用必不可少。通過(guò)對(duì)新工藝的研究，提升壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用效果，有助于增加石油開(kāi)采量。

一、壓裂工藝技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

油田的生產(chǎn)過(guò)程存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，為保證生產(chǎn)的安全性以及提高油田的生產(chǎn)效率，壓裂工藝技術(shù)以及新型壓裂工藝的應(yīng)用必不可少，技術(shù)人員若想充分發(fā)揮技術(shù)及工藝作用，需要掌握一定的應(yīng)用要點(diǎn)。需要在應(yīng)用壓裂工藝技術(shù)之前做好風(fēng)險(xiǎn)分析工作，重在考察與分析相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)操作能力以及實(shí)戰(zhàn)水平等。除此之外，壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用易受環(huán)境因素的影響。常規(guī)情況下，油田生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性可能會(huì)增加裂縫中應(yīng)力的抑制難度，如若生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)技術(shù)操作違規(guī)行為，則容易導(dǎo)致管線泄漏，引發(fā)安全事故。

二、國(guó)內(nèi)壓裂工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、普通壓裂技術(shù)

普通壓裂技術(shù)就是通過(guò)不壓井以及不放噴井口裝置的方式，可以將壓裂管柱及其相關(guān)配套器具下入至井內(nèi)預(yù)定位置，以此完成不放噴操作。當(dāng)?shù)谝粚訅和陼r(shí)，技術(shù)人員可以將不同直徑的鋼球通過(guò)井口球閥或者是投球器等投入油井中，隨后使用滑套將噴砂器內(nèi)部的水眼堵死，便于后期的壓裂操作。待最后一層替擠完成后，活動(dòng)管柱并放置堵塞器，以此完成油管的起出操作。該技術(shù)適用的地質(zhì)條件：其地質(zhì)剖面需要具有一定厚度的泥巖隔層，且高壓下無(wú)層間竄通問(wèn)題。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)如下：其一，可以完整不壓井或不放噴操作，能夠有效避免油層污染的同時(shí)，可以提高壓裂的增產(chǎn)效率；其二，可以在不移動(dòng)管柱的情況下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)壓多層的目標(biāo)，既有助于減少作業(yè)量，又有助于施工效率的提高，且可以有效降低壓裂施工的成本投入；其三，普通壓裂技術(shù)可以與其他壓裂技術(shù)配套使用，且能夠適應(yīng)不同含水期的挖潛改造要求。與此同時(shí)，該技術(shù)應(yīng)用工藝操作簡(jiǎn)單，成功率較高的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益也高。

2、多裂縫壓裂技術(shù)

多裂縫壓裂技術(shù)就是在壓裂層段內(nèi)部，需要優(yōu)先壓開(kāi)吸液能力較大的層，隨后使用高強(qiáng)度暫堵劑將先壓開(kāi)層的炮眼堵住，等待泵壓上升，在泵壓上升后再壓開(kāi)第二層，隨后依次是三層等，以此可以形成多個(gè)裂縫，有助于高層段導(dǎo)流能力的提升。該技術(shù)主要適用的地質(zhì)條件有三種：其一，適用于夾層厚度不大于2m，且層段內(nèi)存在已經(jīng)發(fā)育的多層低水量或不含水量的薄油層；其二，適用于經(jīng)測(cè)試以及相關(guān)資料證實(shí)，高含水井中存在低含水或不含水層段；其三，適用于壓裂井層與注水井相連通的油層環(huán)境；其四，適用于高含水層段內(nèi)存在低含水或不含水的油層。

3、限流法壓裂技術(shù)

限流法壓裂技術(shù)，其應(yīng)用原理介紹如下：首先是嚴(yán)格控制炮眼的數(shù)量與直徑，施工過(guò)程中增加注入排量，并利用壓裂液流通過(guò)孔眼時(shí)所產(chǎn)生的炮眼摩阻提高井底壓力，完成壓裂液分流操作，以此可以完成破裂壓力地層的壓開(kāi)任務(wù)，進(jìn)而可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)加砂一次便可以同時(shí)處理多個(gè)層的目標(biāo)。此外，在該技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，其布孔方案的編制需要遵循一定原則。其一，保證性原則。保證炮眼摩阻值充足，并在充分利用相關(guān)設(shè)備提高排量的同時(shí)，在不突破套管所承受最高壓力的情況下，應(yīng)盡可能將破裂壓力較高的目的層壓開(kāi)。其二，控強(qiáng)原則。針對(duì)于平面上容易水竄或者是存在積水的目的層，需要嚴(yán)格控制強(qiáng)度并進(jìn)行區(qū)分的同時(shí)，合理劃分厚層與薄層。另外，如若出現(xiàn)目的層與上下非目的層相竄通的情況，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)射孔點(diǎn)與隔層的間距。如若隔層厚度小于規(guī)定界限，可通過(guò)減少孔數(shù)的方式避免出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象。

4、多層分壓技術(shù)

直井多層分壓技術(shù)主要分為兩種，一種是封隔器分層壓裂技術(shù)，一種是連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)。前者雖然應(yīng)用成本較高，且施工較為復(fù)雜，但其應(yīng)用范圍較廣，類(lèi)型多種，主要類(lèi)型包括單封隔器分層壓裂技術(shù)，該技術(shù)適用于各種類(lèi)型的油氣層；雙封隔器分層壓裂技術(shù)，該技術(shù)適用于以射孔的油氣層；套管滑套多層分壓技術(shù)，該技術(shù)可以完成無(wú)限極多層連續(xù)壓裂操作。后者，連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)，主要被用于解決多層氣藏分壓改造問(wèn)題，可以在規(guī)模較大的深井中進(jìn)行應(yīng)用，具有改造氣井的優(yōu)勢(shì)。雖然技術(shù)應(yīng)用涉及的設(shè)備較為復(fù)雜，且對(duì)于人員的操作水平要求較高，但技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性較強(qiáng)，各類(lèi)設(shè)備運(yùn)行期間不易出現(xiàn)不連續(xù)的問(wèn)題，如若出現(xiàn)此問(wèn)題，具體解決方案多種。

5、區(qū)塊開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)

區(qū)塊開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)應(yīng)用的研究對(duì)象是低滲透油氣藏整體區(qū)塊，工作人員需要優(yōu)先依據(jù)油氣藏的地質(zhì)條件構(gòu)建裂縫模型以及區(qū)塊地質(zhì)模型等，隨后需要對(duì)區(qū)塊注采井網(wǎng)的條件以及壓裂方案制定的可行性進(jìn)行研究，在明確區(qū)塊油氣井實(shí)際生產(chǎn)量以及采油速度時(shí)，可制定一套壓裂技術(shù)區(qū)塊開(kāi)發(fā)方案，以便于完成低滲透油氣藏的開(kāi)發(fā)工作。針對(duì)于低滲低壓油藏包，其共14區(qū)塊，具體的裂縫方位及長(zhǎng)度需要通過(guò)電阻率層析成像的方式進(jìn)行檢測(cè)，又或者是可以使用微地震法進(jìn)行檢測(cè)，隨后需要調(diào)整注采方式，企業(yè)若想提高區(qū)塊注水驅(qū)油效率，可以在高水淹地區(qū)使用水平周期注水法。該技術(shù)主要分為兩種，一種是重復(fù)壓裂技術(shù)，具有恢復(fù)油氣井產(chǎn)能的作用，另一種是煤層氣壓裂技術(shù)，具有提高單井產(chǎn)量的作用。

6、水平井分段壓裂技術(shù)

水平井分段壓裂技術(shù)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)壓裂出多條水力裂縫，壓裂效率較高，不僅具有快速排液以及傷害性較低的特點(diǎn)，還具有封堵方式多種的優(yōu)勢(shì)。依據(jù)封堵方式的不同，該技術(shù)可以具體分為限流壓裂技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用的主要目的是壓開(kāi)各層段破裂壓力不同的油氣井，隨后通過(guò)對(duì)射孔炮眼直徑及數(shù)量的合理控制，可以提升井底壓力；水力噴射壓裂技術(shù)，該技術(shù)是水力壓裂與噴射射孔的組合，技術(shù)應(yīng)用可以在不需要機(jī)械密封裝置的情況下完成多層壓裂操作，且具有多層壓裂周期較短以及能夠有效降低對(duì)儲(chǔ)層傷害的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，尤其是在國(guó)外。

三、新型壓裂工藝的發(fā)展

1、酸化壓裂工藝技術(shù)

油田企業(yè)想要確保油田的產(chǎn)量始終處于高產(chǎn)或穩(wěn)產(chǎn)的階段，則需要注重酸化壓裂工藝技術(shù)的使用，該技術(shù)具有堵塞范圍較深油氣井以及低滲漏區(qū)油氣井的作用，且可以為儲(chǔ)油空間以及石油的滲流通道提供連接。為了能夠充分發(fā)揮酸化壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)人員應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況盡可能的挖掘酸化壓裂技術(shù)效能。具體的方式可以是通過(guò)開(kāi)采石油時(shí)對(duì)碳酸鹽含量成分的掌握，合理選擇以及處理酸液，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)條件的有效控制目標(biāo)，進(jìn)而有助于加快石油開(kāi)采速度，減少石油開(kāi)采中的資源浪費(fèi)。除此之外，酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用，需要合理控制流體巖石孔隙流通的流暢度以及流體流失情況等，以此避免出現(xiàn)流體流動(dòng)稠度增加而造成流體浪費(fèi)的問(wèn)題。若想提高流體的黏稠度，技術(shù)人員可以選擇添加泡沫劑、活性劑、乳化劑以及聚合稠化酸等。

2、端部脫砂壓裂技術(shù)

油氣的開(kāi)采技術(shù)逐步發(fā)展，加之多種工藝技術(shù)的綜合應(yīng)用，壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，除了低滲透地層可以應(yīng)用該技術(shù)之外，中、高滲透地層也可以應(yīng)用該技術(shù)，且形成的裂縫短而寬。為進(jìn)一步提高中、高滲透地層的產(chǎn)油量，在20世紀(jì)80年代，國(guó)外研究出了端部脫砂壓裂技術(shù)，其英文縮寫(xiě)為T(mén)SO。當(dāng)前，該技術(shù)已被應(yīng)用于國(guó)內(nèi)。不同于普通的壓裂技術(shù)，端部脫砂壓裂技術(shù)具有泵柱排量較小的優(yōu)勢(shì)，其可以減緩裂縫的延伸速度以及合理控制裂縫高度，且脫砂較為方便。此外，技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，雖然前置液的用量較少，但加砂比較高，可以讓砂漿前緣在停工之前達(dá)到裂縫周邊，且能夠提高裂縫的支撐效率。事實(shí)上，端部脫砂壓裂技術(shù)的主要特點(diǎn)是裂縫短而寬，能夠被應(yīng)用于淺層或中、高深地層，其應(yīng)用的前提條件是需要技術(shù)人員嚴(yán)格控制裂縫高度。

3、致密油高效滲吸壓裂技術(shù)

針對(duì)于致密油儲(chǔ)層的開(kāi)采，常用的壓裂技術(shù)為致密油高效滲吸壓裂技術(shù)，該技術(shù)具有依據(jù)致密儲(chǔ)層特點(diǎn)將致密油孔喉細(xì)小的缺陷轉(zhuǎn)變成為優(yōu)點(diǎn)的作用，其技術(shù)原理是通過(guò)體積壓裂的方式形成縫網(wǎng)，隨后可以打破儲(chǔ)層，擴(kuò)大人工裂縫面積，為油氣提供“網(wǎng)絡(luò)”滲流通道的同時(shí)，還可以擴(kuò)大納米洗油劑壓裂液與儲(chǔ)層的接觸面積，以此創(chuàng)造良好的油水置換條件。如若壓裂操作完成，可適度“悶井”，通過(guò)滲吸將儲(chǔ)層基質(zhì)中的原油進(jìn)行置換，有助于提高致密油儲(chǔ)層壓裂效率。在工藝技術(shù)方面主要分為三種，分別是體積壓裂、滲吸洗油以及高效納米洗油劑等。體積壓裂主要是利用大規(guī)模及大排量的人工控制方法“打破”儲(chǔ)層，隨后可以形成天然與人工交錯(cuò)的裂縫網(wǎng)，增大油氣的改造體積。滲吸洗油，其主要是在壓裂液中添加納米高效洗油劑，以此改變巖石的濕潤(rùn)度，有助于促進(jìn)滲吸的同時(shí)，可以有效實(shí)現(xiàn)油水置換。高效納米洗油劑，其是由多種生物溶劑以及表面活性劑混合而成，在二者的相互作用下，可以完成低滲或超低滲儲(chǔ)層原油的置換。

4、低滲層大砂量多級(jí)壓裂技術(shù)

低滲層大砂量多級(jí)壓裂技術(shù)的應(yīng)用具有諸多特點(diǎn)，例如地下閉合應(yīng)力較高以及巖性致密等特點(diǎn)。常規(guī)情況下，常用的壓裂技術(shù)種類(lèi)為水力壓裂技術(shù)，該技術(shù)雖然具有裂縫閉合較快的優(yōu)勢(shì)，但也具有支撐砂易破碎的缺點(diǎn)。所以，該技術(shù)作業(yè)的有效期較短，技術(shù)應(yīng)用期間需要考慮的經(jīng)濟(jì)影響因素較多，應(yīng)用存在一定風(fēng)險(xiǎn)。而降低技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵在于裂縫高導(dǎo)流能力的提升，其具有在非穩(wěn)定流期間保持高流量的作用，且是提高作業(yè)效率的有效方式。至此，近幾年，低滲層大砂量多級(jí)壓裂技術(shù)應(yīng)用廣泛。此外，該技術(shù)應(yīng)用的主要作用是在生產(chǎn)階段產(chǎn)生較大導(dǎo)流通道，而技術(shù)應(yīng)用期間砂量需求較大，若想讓無(wú)因次裂縫導(dǎo)流能力不小于10，砂量需要增加至300%，若是需要考慮裂縫的高度、機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)、完井層段的間隔以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等，技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中砂量需要持續(xù)增加。

四、結(jié)語(yǔ)

眾所周知，壓裂工藝技術(shù)在油田的勘探、開(kāi)采以及生產(chǎn)方面具有重要作用。近幾年，國(guó)內(nèi)壓裂工藝技術(shù)的發(fā)展種類(lèi)較為豐富，常見(jiàn)的壓裂工藝技術(shù)包括普通壓裂技術(shù)、多裂縫壓裂技術(shù)、限流法壓裂技術(shù)、直井多層分壓技術(shù)、區(qū)塊開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)以及水平井分段壓裂技術(shù)等，具體應(yīng)用水平有待提升。另外，例如酸化壓裂工藝技術(shù)、端部脫砂壓裂技術(shù)、致密油高效滲吸壓裂技術(shù)以及低滲層大砂量多級(jí)壓裂技術(shù)等新型壓裂工藝，其發(fā)展趨勢(shì)良好。