论文部分内容阅读
[摘 要]随着油气田勘探和开发转移到低壓、低渗底水油藏，压裂改造发现很的问题，本文介绍了地应力、夹层、施工参数对水力压裂影响和底水油藏改造技术。包括地应力对裂缝高度的影响；夹层对压裂改造的影响；施工排量泵压、液体性能对压裂效果的影响，以及压裂技术。
[关键词]底水油藏；地应力；压裂；影响因素；技术措施
中图分类号：TE871 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0035-01
前言
水力压裂技术从小规模施工、小粒径支撑剂到大规模施工、多粒径组合，压裂液体系也不断的更新。随着油气田勘探和开发转移到低压、低渗底水油藏，压裂改造发现很多的问题，本文分析底水油藏压裂的影响因素，综述了目前的技术对策现状。
1 夹层对压裂效果的影响
夹层是主要受沉积环境和后期成岩作用控制形成的分散在砂体厚度一般较小的低渗透层、非渗透层。薛永超等人归纳出四种夹层模式。一是高产短命特征的无夹层模式，油井初期产量较大，但底水锥进速度很快，油井较早水淹。二是稳产长命特征的渗滤型夹层模式，底水仍可穿过该模式夹层，但锥进速度却被大大延缓，同时另一部分底水发生绕流，从而形成次生底水驱和次生边水驱油井能量仍然供应充足。三是高产高效特征小范围不渗透夹层模式，该夹层几乎阻止底水锥进，使底水发生绕流，形成底水驱转变为边水驱，一方面延缓了油井见水时间，另一方面又使油藏天然能量得到充分发挥。四是低产短命特征大范围不渗透夹层模式。该夹层完全阻止底水锥进，若夹层分布面积比较大，底水绕流困难，难以形成次生边水驱。夹层控制的油井能量得不到有效补充，基本属衰竭式开发。
2 地应力对压裂缝高的影响
压裂是在地层中构造裂缝，裂缝主要受地应力场、温度场和流体场的影响。地应力场较后两者更加显著地控制裂缝的形成和形态。地层中的岩石受垂向应力（ Z σ ），两个水平主应力（ X σ ， y σ ），统称三轴应力。一般认为形成的裂缝与最小应力垂直，与最大应力平行。垂向应力小于水平应力时，压裂形成水平缝；垂向应力大于水平应力时，压裂形成垂直缝。压裂地层会形成垂直裂缝和水平裂缝，将裂缝高度控制在油气层内并且裂缝长度尽可能延伸是压裂的目的，但测井评价压裂效果时发现，大多数情况裂缝在目的层过渡垂直延伸并穿入邻近上下的隔层内，对于地质构造为多薄互层且相邻层分布水层的井压裂增产效果就会大大减弱。裂缝先在压裂层段水平方向主应力值的最小处开裂，裂缝高度的延伸随目的层附近地层的水平方向最小主应力变化而变化。当裂缝中的净压力值超过裂缝附近地层的水平方向最小主应力时，裂缝就会穿过附近层，反之附近层将起到遮挡作用。
3 施工参数
4 压裂技术措施
底水油藏的压裂主要在于根据油气层上下地层地质结构特征来选择压裂技术，设计合理的施工参数，选择适用的压裂液体，从而将缝高控制在油气层内，经过测井、净压力拟合、试油成果评价压裂效果，反馈改善压裂施工参数，完善压裂技术。
4.1 变排量压裂技术
压裂层与上下隔层地应力的差值小时，通过低排量将前置液和一部分携砂液泵注入近井裂缝内形成砂堤，在裂缝尖端形成一个低渗透或不渗透的人工遮挡层。瞬间提高排量后，砂粒悬浮状态增加，在后期迅速提高携砂液的砂比，可以提高裂缝内的砂粒铺置浓度，楔形砂堤就会在缝口形成，有效支撑缝口。
4.2 多级注入下沉剂控缝高技术
主压裂加砂前通过携带液分级注入下沉式转向剂，下沉剂量逐级增加，每级转向剂下沉在裂缝的底部，从而形成低渗透隔层来阻挡裂缝向下延伸。以上级下沉剂注入后不压串底水为原则，同时为下级注人下沉剂提供，一定的附加应力，避免一次性注入液量过多从而压串底水，实现了静态控缝高转化为动态控缝高，下沉剂主要采用石英砂和陶粒。室内实验评价结果表明，不同粒径陶粒组合下沉剂具有适宜的沉降速度和良好的封堵效应。
4.3 人工隔层技术
利用隔离剂（控缝剂）沉积或上浮于裂缝端部减小压裂液在裂缝中的压力传递而形成具有一定附加阻抗值的人工遮挡层，该阻抗值主要受隔离剂材料和隔层厚度影响。隔离剂是在注完前置液后，利用低粘度的交联液携带重质沉降式转向剂（粉砂）或漂浮式转向剂（空心微粉）进入裂缝。重质沉降式转向剂沉降到裂缝底部，漂浮式转向剂上浮到裂缝顶部，在裂缝的底部或顶部形成人工的压实低渗区，限制携砂液的压力向下或向上传递来控制裂缝高度。现场运用表明，低粘度的携带液，形成的人工隔层阻挡效果好；两种转向剂的效果好于一种转向剂，阻挡效果与转向剂砂比在一定范围内成正相关。
5 结论
（1）水力压裂对底水油藏改造具有一定成效，只是部分地区，井层改造效果好。在转向剂、压裂液体，施工工艺方向的开发研究将是今后技术发展的方向。（2）底水油藏油层与水层间无有效的夹层、隔层，岩石地应力差小，改造的关键在于克服地应力差对裂缝纵向延伸的影响，通过施工来人为制造有一定遮挡强度的遮挡层，从而控制压裂缝高。（3）利用净压力拟合、测井方法和试油结果可以有效评价压裂效果，为在不同地质构造下的油层改造提供可靠的数据，从而有针对性的完善压裂施工工艺不断改进压裂设计。
参考文献
[1] 薛永超，程林松，张继龙.夹层对底水油藏开发及剩余油分布影响研究[J].西南石油大学学报：自然科学版，2010，32（3）：101-106.
[2] 胡阳明，胡永全，赵金洲，范兆廷.裂缝高度影响因素分析及控缝高对策技术研究[J].重庆科技学院学报：自然科学版，2009，11（1）：28-31.
[3] 张平，赵文，王娟，尹晓宏，薛长秀，李晓凡.压裂用新型下沉式转向剂的研究与应用[J].断块油气田，2010，17（1）：112-115.
[4] 魏斌，陈平，张冕，高红萍.变排量压裂技术及其现场应用[J].石油钻采工艺，2000，22（6）：70-71.
[关键词]底水油藏；地应力；压裂；影响因素；技术措施
中图分类号：TE871 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0035-01
前言
水力压裂技术从小规模施工、小粒径支撑剂到大规模施工、多粒径组合，压裂液体系也不断的更新。随着油气田勘探和开发转移到低压、低渗底水油藏，压裂改造发现很多的问题，本文分析底水油藏压裂的影响因素，综述了目前的技术对策现状。
1 夹层对压裂效果的影响
夹层是主要受沉积环境和后期成岩作用控制形成的分散在砂体厚度一般较小的低渗透层、非渗透层。薛永超等人归纳出四种夹层模式。一是高产短命特征的无夹层模式，油井初期产量较大，但底水锥进速度很快，油井较早水淹。二是稳产长命特征的渗滤型夹层模式，底水仍可穿过该模式夹层，但锥进速度却被大大延缓，同时另一部分底水发生绕流，从而形成次生底水驱和次生边水驱油井能量仍然供应充足。三是高产高效特征小范围不渗透夹层模式，该夹层几乎阻止底水锥进，使底水发生绕流，形成底水驱转变为边水驱，一方面延缓了油井见水时间，另一方面又使油藏天然能量得到充分发挥。四是低产短命特征大范围不渗透夹层模式。该夹层完全阻止底水锥进，若夹层分布面积比较大，底水绕流困难，难以形成次生边水驱。夹层控制的油井能量得不到有效补充，基本属衰竭式开发。
2 地应力对压裂缝高的影响
压裂是在地层中构造裂缝，裂缝主要受地应力场、温度场和流体场的影响。地应力场较后两者更加显著地控制裂缝的形成和形态。地层中的岩石受垂向应力（ Z σ ），两个水平主应力（ X σ ， y σ ），统称三轴应力。一般认为形成的裂缝与最小应力垂直，与最大应力平行。垂向应力小于水平应力时，压裂形成水平缝；垂向应力大于水平应力时，压裂形成垂直缝。压裂地层会形成垂直裂缝和水平裂缝，将裂缝高度控制在油气层内并且裂缝长度尽可能延伸是压裂的目的，但测井评价压裂效果时发现，大多数情况裂缝在目的层过渡垂直延伸并穿入邻近上下的隔层内，对于地质构造为多薄互层且相邻层分布水层的井压裂增产效果就会大大减弱。裂缝先在压裂层段水平方向主应力值的最小处开裂，裂缝高度的延伸随目的层附近地层的水平方向最小主应力变化而变化。当裂缝中的净压力值超过裂缝附近地层的水平方向最小主应力时，裂缝就会穿过附近层，反之附近层将起到遮挡作用。
3 施工参数
4 压裂技术措施
底水油藏的压裂主要在于根据油气层上下地层地质结构特征来选择压裂技术，设计合理的施工参数，选择适用的压裂液体，从而将缝高控制在油气层内，经过测井、净压力拟合、试油成果评价压裂效果，反馈改善压裂施工参数，完善压裂技术。
4.1 变排量压裂技术
压裂层与上下隔层地应力的差值小时，通过低排量将前置液和一部分携砂液泵注入近井裂缝内形成砂堤，在裂缝尖端形成一个低渗透或不渗透的人工遮挡层。瞬间提高排量后，砂粒悬浮状态增加，在后期迅速提高携砂液的砂比，可以提高裂缝内的砂粒铺置浓度，楔形砂堤就会在缝口形成，有效支撑缝口。
4.2 多级注入下沉剂控缝高技术
主压裂加砂前通过携带液分级注入下沉式转向剂，下沉剂量逐级增加，每级转向剂下沉在裂缝的底部，从而形成低渗透隔层来阻挡裂缝向下延伸。以上级下沉剂注入后不压串底水为原则，同时为下级注人下沉剂提供，一定的附加应力，避免一次性注入液量过多从而压串底水，实现了静态控缝高转化为动态控缝高，下沉剂主要采用石英砂和陶粒。室内实验评价结果表明，不同粒径陶粒组合下沉剂具有适宜的沉降速度和良好的封堵效应。
4.3 人工隔层技术
利用隔离剂（控缝剂）沉积或上浮于裂缝端部减小压裂液在裂缝中的压力传递而形成具有一定附加阻抗值的人工遮挡层，该阻抗值主要受隔离剂材料和隔层厚度影响。隔离剂是在注完前置液后，利用低粘度的交联液携带重质沉降式转向剂（粉砂）或漂浮式转向剂（空心微粉）进入裂缝。重质沉降式转向剂沉降到裂缝底部，漂浮式转向剂上浮到裂缝顶部，在裂缝的底部或顶部形成人工的压实低渗区，限制携砂液的压力向下或向上传递来控制裂缝高度。现场运用表明，低粘度的携带液，形成的人工隔层阻挡效果好；两种转向剂的效果好于一种转向剂，阻挡效果与转向剂砂比在一定范围内成正相关。
5 结论
（1）水力压裂对底水油藏改造具有一定成效，只是部分地区，井层改造效果好。在转向剂、压裂液体，施工工艺方向的开发研究将是今后技术发展的方向。（2）底水油藏油层与水层间无有效的夹层、隔层，岩石地应力差小，改造的关键在于克服地应力差对裂缝纵向延伸的影响，通过施工来人为制造有一定遮挡强度的遮挡层，从而控制压裂缝高。（3）利用净压力拟合、测井方法和试油结果可以有效评价压裂效果，为在不同地质构造下的油层改造提供可靠的数据，从而有针对性的完善压裂施工工艺不断改进压裂设计。
参考文献
[1] 薛永超，程林松，张继龙.夹层对底水油藏开发及剩余油分布影响研究[J].西南石油大学学报：自然科学版，2010，32（3）：101-106.
[2] 胡阳明，胡永全，赵金洲，范兆廷.裂缝高度影响因素分析及控缝高对策技术研究[J].重庆科技学院学报：自然科学版，2009，11（1）：28-31.
[3] 张平，赵文，王娟，尹晓宏，薛长秀，李晓凡.压裂用新型下沉式转向剂的研究与应用[J].断块油气田，2010，17（1）：112-115.
[4] 魏斌，陈平，张冕，高红萍.变排量压裂技术及其现场应用[J].石油钻采工艺，2000，22（6）：70-71.