论文部分内容阅读
【摘要】传统的井下压裂工艺不能满足油田产量增加的需要，研究有助于提高油田产量的新型压裂工艺技术显得尤为必要。本文分析了进行压裂工艺的目的以及对能够改善压裂施工技术的关键施工参数进行了研究，并探明压裂工艺新的发展方向。
【关键词】井下压裂 油田产量 新型压裂工艺 施工参数
1 进行井下压裂工艺的目的
为了提高采油区的开采量，在油田开发时需要在油区进行压裂作业来改善开采条件，进而提高采收率。油田增产可以通过压裂等油层改造技术来实现。压裂井压后，随着开发高浓度的聚合物区块的深入及延长聚合物注入的时间，吐砂问题出现越来越严重的现象，从不同程度上影响了油田产量。油井吐砂的危害性主要表现在以下两个方面：
（1）压裂效果随着油层被砂掩埋不能取得很好的效果。
（2）井下的管、泵受到磨蚀，增加了作业费用，降低了采油效率和产量。
实施井下压裂目的可以概括为以下几点：
（1）钻井的过程中可能在井眼附近会造成损害，井下压裂工艺可以解除损害，提高油井的产能。
（2）低渗透油藏内部形成的裂缝具有较深穿透的高导流能力。
（3）可以增强注水井和废液处理井各自的吸收能力。
（4）利用二次采油或三次采油比如火烧、注冰、气驱来增强井的吸收能力。
水力压裂是油气井增产、油水井增注的一项重要技术措施，油田开发成本和油气增产数量与压裂施工有很大的关系。因此，在压裂施工时随时监测和分析压裂层段的相关参数很重要。传统的压裂工艺过程监测是把井口压力、温度等数据记录下来，进而用估算磨阻的方式求得井底的压力数据。在实际施工过程中受到支撑剂、排量、压裂液、砂比等参数的影响，磨阻作为动态值，井底的真实情况通过井口测量很难反映出来。针对这一问题，采取了井下压裂实时监测技术，对整个压裂过程随时进行监测。
2 改善压裂施工工艺的关键施工参数
油层的压裂效果不仅与油层的地层物性有关系，与压裂关键施工参数更有直接的关系。因此，要想完善压裂施工工艺还要研究压裂施工参数。
2.1 对压裂液配方进行优化
压裂液返排效率在压裂施工时影响措施效果。早期做增产处理的方式是向汽油中添加一种粘性流体，压开并延伸裂缝；随着技术的提高，工作人员开始采用胍胶压裂液，压井的深度增加，温度逐渐升高，要求的压裂液黏度也越来越高。
2.2 合理控制施工参数
（1）对混砂的比例进行合理调整。混砂比高，造出短宽缝，混砂比低，造出长窄缝，混砂比在常规压裂中平均为 26.5%。对于扩边井或大砂量井等连通条件差的压裂井，最低砂比可以降低到 20%，使得造缝变窄长。
（2）通过利用裂缝强制闭合技术来缩短扩散的时间。为了保证裂缝壁面压实支撑剂要延长压力扩散的时间，防范裂缝出砂。如果扩散时间过长，压裂液破胶后渗入到裂缝壁面会造成地层受损，降低压后产量。所以利用裂缝强制闭合技术，不但能缩短扩散的时间，还能避免地层出砂，进而提高返排效率。
2.3 改进压裂工艺
（1）选择性压裂过程中，当炮眼滤失的压裂液在井筒周围的地层，高渗透层有大量的流体损失，低渗透层流体损失不大。高渗透地层破裂压力低。聚驱油井储层厚度和层透过率的差异比较大，更大范围内的功能聚合物驱井使用选择性的压裂压力，以打开更多的低渗透层，以改善水库改造效果之间的差异程度。
（2）把核桃壳放入注聚井压裂中，在靠近井筒位置的裂缝处形成“防砂井壁”，这样压裂砂就不会进入裂缝内部而使其过早的闭合裂缝口。另一方面，因为增加的平均颗粒尺寸的支撑剂，裂缝宽度和的颗粒直径的支撑剂的平均粒径比值减小，提高了裂缝支撑剂的稳定性。
2.4 对砂比结构进行优化
聚驱井压裂工艺技术需要考虑两个非常重要的指标是裂缝导流能力的提高以及聚合物溶液的波及范围的增加。聚驱油井刚开始有效果时，因其采出液粘度比较低，所以应该采用短宽缝、高砂比进行压裂，传统的压裂砂比为26.5%，此时需要提高到35%。聚驱油井呈现出明显的效果时，采出液的粘度会变高，应该利用长窄缝、低砂比的压裂工艺技术来避免出砂现象的发生。此时需要将传统的压裂砂比由26.5%降至20.5%。
3 压裂工艺的发展方向
在研究压裂工艺新技术、推广并应用成熟的压裂技术、在压裂井投产后强化生产管理，对新技术进行调研研究的时候，为了保证压裂工艺技术产生的效果，对压裂发展方向的明确非常重要。压裂工艺新技术的发展方向为以下两点：
3.1 高效能气体压裂工艺技术调研
经过约二十年的研究与探索，目前国内对高效能气体压裂工艺技术的研究已经提升到了一个基本成熟的高度，在油田中也得到了广泛的应用，取得了较好的经济效益。对油气层进行改造的增产技术正逐步向综合性压裂工艺方向发展。近来较为单一的高效能气体压裂工艺向高能气体与水力压裂、射孔、酸化等的联合技术方向发展。高能气体压裂自身从火药组成及燃烧方式上发展为液体火药高能气体压裂和可控脉冲等压裂新工艺。并且高能气体和深穿透复合射孔技术在油田得到普遍应用。
3.2 三元复合驱油井防碱固砂技术
三元复合体系与原油结合可以形成较低的界面张力，对驱油效果的提高有很大效果，比水驱提高20个百分点的采收率。因为三元复合驱中含有的强碱体系对地层岩芯会产生侵蚀作用，很容易导致二类油层（以砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主）产生松散的现象，使压裂支撑剂吐出或地层出砂，对压裂工艺措施的有效期产生影响，有可能导致工程事故的发生。所以对三元复合驱防碱固砂技术研究的开展具有重要作用。目前，井下压裂工艺作业公司在室内实验研究开发出了防碱固砂压裂工艺。这项工艺技术实现了固砂剂的耐酸、耐碱和耐氧化性能，同时也缩短了固砂剂的压力扩散时间。
4 结语
传统的压裂工艺已不能满足增加油田产量的需要，为了保证油井压裂措施产生增产效果，就应该对压裂井油层的井网分布，物性、注采井距等参数进行特定设计，研究增加油田产量的措施，对压力工艺进行深入的分析研究，并提出相应的有针对性的工艺措施，对压裂改造水平的提高和压裂效果的改善有重大意义。
参考文献
[1] 刘雪梅，吕晶，禇万泉，胡瑞华，刘安，等.井下压裂实时监测技术及其应用[J].石油机械，2012，40（5）：101-104
[2] 王立庆.高效措施压裂井技术研究[D].大庆石油学院，2008
[3] 李宗田.水平井压裂技术现状与展望[J].石油钻采工艺，2009，31（6）：13-17
[4] 赵斌.井下压裂作业过程监测技术研究[D].东北石油大学，2011
【关键词】井下压裂 油田产量 新型压裂工艺 施工参数
1 进行井下压裂工艺的目的
为了提高采油区的开采量，在油田开发时需要在油区进行压裂作业来改善开采条件，进而提高采收率。油田增产可以通过压裂等油层改造技术来实现。压裂井压后，随着开发高浓度的聚合物区块的深入及延长聚合物注入的时间，吐砂问题出现越来越严重的现象，从不同程度上影响了油田产量。油井吐砂的危害性主要表现在以下两个方面：
（1）压裂效果随着油层被砂掩埋不能取得很好的效果。
（2）井下的管、泵受到磨蚀，增加了作业费用，降低了采油效率和产量。
实施井下压裂目的可以概括为以下几点：
（1）钻井的过程中可能在井眼附近会造成损害，井下压裂工艺可以解除损害，提高油井的产能。
（2）低渗透油藏内部形成的裂缝具有较深穿透的高导流能力。
（3）可以增强注水井和废液处理井各自的吸收能力。
（4）利用二次采油或三次采油比如火烧、注冰、气驱来增强井的吸收能力。
水力压裂是油气井增产、油水井增注的一项重要技术措施，油田开发成本和油气增产数量与压裂施工有很大的关系。因此，在压裂施工时随时监测和分析压裂层段的相关参数很重要。传统的压裂工艺过程监测是把井口压力、温度等数据记录下来，进而用估算磨阻的方式求得井底的压力数据。在实际施工过程中受到支撑剂、排量、压裂液、砂比等参数的影响，磨阻作为动态值，井底的真实情况通过井口测量很难反映出来。针对这一问题，采取了井下压裂实时监测技术，对整个压裂过程随时进行监测。
2 改善压裂施工工艺的关键施工参数
油层的压裂效果不仅与油层的地层物性有关系，与压裂关键施工参数更有直接的关系。因此，要想完善压裂施工工艺还要研究压裂施工参数。
2.1 对压裂液配方进行优化
压裂液返排效率在压裂施工时影响措施效果。早期做增产处理的方式是向汽油中添加一种粘性流体，压开并延伸裂缝；随着技术的提高，工作人员开始采用胍胶压裂液，压井的深度增加，温度逐渐升高，要求的压裂液黏度也越来越高。
2.2 合理控制施工参数
（1）对混砂的比例进行合理调整。混砂比高，造出短宽缝，混砂比低，造出长窄缝，混砂比在常规压裂中平均为 26.5%。对于扩边井或大砂量井等连通条件差的压裂井，最低砂比可以降低到 20%，使得造缝变窄长。
（2）通过利用裂缝强制闭合技术来缩短扩散的时间。为了保证裂缝壁面压实支撑剂要延长压力扩散的时间，防范裂缝出砂。如果扩散时间过长，压裂液破胶后渗入到裂缝壁面会造成地层受损，降低压后产量。所以利用裂缝强制闭合技术，不但能缩短扩散的时间，还能避免地层出砂，进而提高返排效率。
2.3 改进压裂工艺
（1）选择性压裂过程中，当炮眼滤失的压裂液在井筒周围的地层，高渗透层有大量的流体损失，低渗透层流体损失不大。高渗透地层破裂压力低。聚驱油井储层厚度和层透过率的差异比较大，更大范围内的功能聚合物驱井使用选择性的压裂压力，以打开更多的低渗透层，以改善水库改造效果之间的差异程度。
（2）把核桃壳放入注聚井压裂中，在靠近井筒位置的裂缝处形成“防砂井壁”，这样压裂砂就不会进入裂缝内部而使其过早的闭合裂缝口。另一方面，因为增加的平均颗粒尺寸的支撑剂，裂缝宽度和的颗粒直径的支撑剂的平均粒径比值减小，提高了裂缝支撑剂的稳定性。
2.4 对砂比结构进行优化
聚驱井压裂工艺技术需要考虑两个非常重要的指标是裂缝导流能力的提高以及聚合物溶液的波及范围的增加。聚驱油井刚开始有效果时，因其采出液粘度比较低，所以应该采用短宽缝、高砂比进行压裂，传统的压裂砂比为26.5%，此时需要提高到35%。聚驱油井呈现出明显的效果时，采出液的粘度会变高，应该利用长窄缝、低砂比的压裂工艺技术来避免出砂现象的发生。此时需要将传统的压裂砂比由26.5%降至20.5%。
3 压裂工艺的发展方向
在研究压裂工艺新技术、推广并应用成熟的压裂技术、在压裂井投产后强化生产管理，对新技术进行调研研究的时候，为了保证压裂工艺技术产生的效果，对压裂发展方向的明确非常重要。压裂工艺新技术的发展方向为以下两点：
3.1 高效能气体压裂工艺技术调研
经过约二十年的研究与探索，目前国内对高效能气体压裂工艺技术的研究已经提升到了一个基本成熟的高度，在油田中也得到了广泛的应用，取得了较好的经济效益。对油气层进行改造的增产技术正逐步向综合性压裂工艺方向发展。近来较为单一的高效能气体压裂工艺向高能气体与水力压裂、射孔、酸化等的联合技术方向发展。高能气体压裂自身从火药组成及燃烧方式上发展为液体火药高能气体压裂和可控脉冲等压裂新工艺。并且高能气体和深穿透复合射孔技术在油田得到普遍应用。
3.2 三元复合驱油井防碱固砂技术
三元复合体系与原油结合可以形成较低的界面张力，对驱油效果的提高有很大效果，比水驱提高20个百分点的采收率。因为三元复合驱中含有的强碱体系对地层岩芯会产生侵蚀作用，很容易导致二类油层（以砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主）产生松散的现象，使压裂支撑剂吐出或地层出砂，对压裂工艺措施的有效期产生影响，有可能导致工程事故的发生。所以对三元复合驱防碱固砂技术研究的开展具有重要作用。目前，井下压裂工艺作业公司在室内实验研究开发出了防碱固砂压裂工艺。这项工艺技术实现了固砂剂的耐酸、耐碱和耐氧化性能，同时也缩短了固砂剂的压力扩散时间。
4 结语
传统的压裂工艺已不能满足增加油田产量的需要，为了保证油井压裂措施产生增产效果，就应该对压裂井油层的井网分布，物性、注采井距等参数进行特定设计，研究增加油田产量的措施，对压力工艺进行深入的分析研究，并提出相应的有针对性的工艺措施，对压裂改造水平的提高和压裂效果的改善有重大意义。
参考文献
[1] 刘雪梅，吕晶，禇万泉，胡瑞华，刘安，等.井下压裂实时监测技术及其应用[J].石油机械，2012，40（5）：101-104
[2] 王立庆.高效措施压裂井技术研究[D].大庆石油学院，2008
[3] 李宗田.水平井压裂技术现状与展望[J].石油钻采工艺，2009，31（6）：13-17
[4] 赵斌.井下压裂作业过程监测技术研究[D].东北石油大学，2011