论文部分内容阅读
[摘 要]重复压裂技术为增加油井产量、提高油田开发水平做出了重要的贡献。但不是所有的压裂措施都能达到预期的增产效果，许多油井压裂后增产效果不理想甚至没有增产效果，其中一个重要原因就是压裂过程中压裂本身对油层造成了损害。因此有必要对压裂过程中的裂缝损害进行研究并找出相应的解决措施。
[关键词]采油井 重复压裂 裂缝失效 原因 分析
中图分类号：TF355.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0392-01
1.重复压裂涵义与方式
重复压裂是指在同一口井进行两次或两次以上的压裂。这主要是压裂后随着生产时间的延长，导致产能在一段时间后下降，或者是该井压裂后经过一段时间，又发现了其它层位上有更大的开发潜力，于是又对其进行压裂。基于对重复压裂方式的不同理解，目前实施的重复压裂有3种方式：
（1）层内压出新裂缝。由于厚油层在纵向上的非均质性，油层内见效程度不同，层内矛盾突出而影响开发效果。可以通过补射非主力油层或对非均质厚油层重复压裂、或者压裂同井新层等措施改善出油剖面，从而取得很好的效果。实质上，这是对重复压裂的早期认识，严格地讲应当属于分层压裂的技术范畴。但国内以前主要基于这种认识开展理论和实践探索。
（2）延伸原有裂缝。油田开发过程中，由于压力、温度等环境条件的改变，引起原有压裂裂缝失效。这类井需要加砂重新撑开原有裂缝，穿透堵塞带就可以获得不同程度的效果。另外，压裂改造规模不够，或者支撑裂缝短，或者裂缝导流能力低，这类井必须加大压裂规模继续延伸原有裂缝，或者提高砂量以增加裂缝导流能力，这是目前最常用的重复压裂概念。为了获得较长的增产有效期，必须优化设计重复压裂规模（液量、砂量）。
（3）改向重复压裂（即堵老缝压新缝）。油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量。这时最好的办法是将原有裂缝堵死，重新压裂，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，这样既可堵水，又可增加采油量。
2.重复压裂机理
通过部分重复压裂井初次压裂瞬时停泵和重复压裂瞬时停泵所测的数据看，初次压裂施工瞬时停泵压力普遍高于重复压裂时的瞬时停泵压力。这说明重复压裂的破裂压力要低于初次压裂的破裂压力，这很可能是由于重复压裂裂缝重合于初次压裂裂缝所致。由于初次压裂岩石的抗张强度要高于重复压裂时岩石的抗张强度，因此，重复压裂时的破裂压力要低于初次压裂时的破裂压力。
3.裂缝失效原因分析
3.1 单次压裂失效的原因
针对低渗透油气藏的地质特点，一般采用压裂来提高油井产量。当油井在采油的中后期第一次采用水力压裂后，其效果可能有两种：（1）压裂失效，油井不能增产或增产不明显；（2）压裂后，油井增产明显，但到采油后期，油井产量又明显减少。而导致这种结果的原因通常主要有以下几种：①压裂液大量滤失造成早期脱砂；②压裂规模太小，裂缝长度太短，对产层穿透率低；③压裂液残渣和破胶不彻底，对裂缝造成伤害，或者在生产过程中粘土或岩石颗粒的运移造成裂缝堵塞，从而降低地层的渗透率；④化学结垢和沉积引起堵塞。地层水中存在结垢离子，在油井生产过程中由于压力降低而结垢；⑤随着开采时间增加，支撑剂在较高的闭合应力作用下破碎率增加或者嵌入到裂缝壁面，从而减小裂缝宽度，降低了裂缝导流能力。
3.2 重复压裂原裂缝失效的原因
重复压裂原裂缝失效的原因主要有两方面：即各种原因引起的裂缝及其附近地层堵塞；原有裂缝在油田开发过程中闭合。
（1）化学结垢和沉积引起堵塞。地层水中存在结垢离子，如Ca2+，HCO3-等，在油井生产过程中由于压力降低而结垢。另外，地层水与产出水或不同产出水间成垢离子相互作用，或下降脱气要产生BaSO4，CaSO4，SrSO4等垢。而且原生水随着压力下降和微粒运移也会自然产生结垢。此外，胶质、沥青等重质烃组分沉积也将堵塞裂缝及附近地层。
（2）微粒运移引起堵塞。泥质胶结储层中，粘土多呈薄片堆积于孔隙中。注入水等外来水改变了地层水的矿化度，pH值变化可能会破坏地层水中存在的阳离子同粘土片表面的负电荷作用保持电中性的平衡，或者由于阳离子集中造成粘土片分散。另外，亲水地层可能在砂粒附近不运移的束缚水中含微粒，若水侵入移动水相，则这些微粒即分散而参加运移。微粒运移最终导致颗粒桥堵孔隙喉道，降低地层的渗透率。
（3）压裂裂缝闭合。我国油田大部分井都是经过压裂投产的，随着油田开采，地层压力降低，围岩对裂缝的应力增大，裂缝中支撑砂承受的压力增加，当超过砂的破裂强度时，产生破碎；或者支撑剂在长期承压下产生日益严重的变形，从而使裂缝的有效缝宽变小，降低了裂缝导流能力，油井产量下降。
以上诸因素并不是孤立产生影响的，而是综合作用的结果。由于油层本身的特性，在不同的井层起主导作用的因素不同，选井评层时要具体分析。
4.重复压裂选井选层的原则
油井在压裂生产一段时间后，由于多种原因的影响，如支撑剂破裂或嵌入，微粒迁移，生产作业引起的地层污染，初次压裂施工规模小，压裂液性能不佳，残渣堵塞等因素，造成油井产量下降，影响了油田的开发效果。因此必须根据单一油井的生产历史、井组油水井生产状况、油田历年动态监测结果以及油田加密井取心对地层评价结果等资料，结合油田开发动态综合分析引起产量下降的根本原因。在明确初次压裂失效原因的基础之上，结合现场实际情况选择有增产潜力的井进行重复压裂。
油井进行重复压裂措施后是否能达到设计的增油效果，选井选层显得至关重要。一般而言，重复压裂选井选层的应遵循以下原则：
（1）压裂层段具有足够的剩余可采储量和地层能量，剩余可采储量是压裂增产的物质基础，而地层能量有利于延长增油见小的有效期；（2）油井初次压裂后产量高，目前产量低，而油井所在井组生产同一层位的油井目前产量高；（3）油井初次压裂规模较小，加砂强度不够，不能形成有效的支撑裂缝，压裂层段没有得到有效地改造，支撑裂缝导流能力低，引起了油井产量下降；（4）油井初次压裂成功后，在生产过程中，由于作业或洗井造成油层污染，导致井筒附近油层渗透率下降，引起油井产量下降；（5）在注采井网完善的井组，油井压裂后没有见到注水效果，能量下降快，从而油井产量下降；（6）油井前次压裂有效支撑范围不够或支撑剂铺置分布不合理或支撑剂破碎严重，渗透率低，油井的产量下降快；（7）重复压裂井层段管外无串槽，固井质量好。
5.认识与建议
本文所做工作主要是针对重复压裂机理及工艺技术方法而进行的，由于客观原因，对于部分的工艺技术及原理无法进行更多的实践来检验其有效性和实用性。而有很多的理论的观点都需要实验及现场实践应用来进行验证。
（1）整体的重复压裂体系包括重复压裂机制、油藏数值模拟、压裂材料、压裂设计及施工方面的综合设计等环节，而单靠选择最优的压裂时机并不一定得到最好的压裂效果。
（2）对重复压裂进行综合评价时，可以编制相应的评价体系使现场人员更能直观地了解各种工艺技术。
（3）对重复压裂进行综合评价时，可以建立更好的油藏数值模拟。
参考文献
[1] 王志刚；影響低渗透油田重复压裂效果的研究[J]；石油学报；1990年03期.
[2] 王永昌，安塞油田低渗透砂岩油藏重复压裂技术研究[J]；石油钻采工艺；2005年05期.
[关键词]采油井 重复压裂 裂缝失效 原因 分析
中图分类号：TF355.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0392-01
1.重复压裂涵义与方式
重复压裂是指在同一口井进行两次或两次以上的压裂。这主要是压裂后随着生产时间的延长，导致产能在一段时间后下降，或者是该井压裂后经过一段时间，又发现了其它层位上有更大的开发潜力，于是又对其进行压裂。基于对重复压裂方式的不同理解，目前实施的重复压裂有3种方式：
（1）层内压出新裂缝。由于厚油层在纵向上的非均质性，油层内见效程度不同，层内矛盾突出而影响开发效果。可以通过补射非主力油层或对非均质厚油层重复压裂、或者压裂同井新层等措施改善出油剖面，从而取得很好的效果。实质上，这是对重复压裂的早期认识，严格地讲应当属于分层压裂的技术范畴。但国内以前主要基于这种认识开展理论和实践探索。
（2）延伸原有裂缝。油田开发过程中，由于压力、温度等环境条件的改变，引起原有压裂裂缝失效。这类井需要加砂重新撑开原有裂缝，穿透堵塞带就可以获得不同程度的效果。另外，压裂改造规模不够，或者支撑裂缝短，或者裂缝导流能力低，这类井必须加大压裂规模继续延伸原有裂缝，或者提高砂量以增加裂缝导流能力，这是目前最常用的重复压裂概念。为了获得较长的增产有效期，必须优化设计重复压裂规模（液量、砂量）。
（3）改向重复压裂（即堵老缝压新缝）。油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量。这时最好的办法是将原有裂缝堵死，重新压裂，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，这样既可堵水，又可增加采油量。
2.重复压裂机理
通过部分重复压裂井初次压裂瞬时停泵和重复压裂瞬时停泵所测的数据看，初次压裂施工瞬时停泵压力普遍高于重复压裂时的瞬时停泵压力。这说明重复压裂的破裂压力要低于初次压裂的破裂压力，这很可能是由于重复压裂裂缝重合于初次压裂裂缝所致。由于初次压裂岩石的抗张强度要高于重复压裂时岩石的抗张强度，因此，重复压裂时的破裂压力要低于初次压裂时的破裂压力。
3.裂缝失效原因分析
3.1 单次压裂失效的原因
针对低渗透油气藏的地质特点，一般采用压裂来提高油井产量。当油井在采油的中后期第一次采用水力压裂后，其效果可能有两种：（1）压裂失效，油井不能增产或增产不明显；（2）压裂后，油井增产明显，但到采油后期，油井产量又明显减少。而导致这种结果的原因通常主要有以下几种：①压裂液大量滤失造成早期脱砂；②压裂规模太小，裂缝长度太短，对产层穿透率低；③压裂液残渣和破胶不彻底，对裂缝造成伤害，或者在生产过程中粘土或岩石颗粒的运移造成裂缝堵塞，从而降低地层的渗透率；④化学结垢和沉积引起堵塞。地层水中存在结垢离子，在油井生产过程中由于压力降低而结垢；⑤随着开采时间增加，支撑剂在较高的闭合应力作用下破碎率增加或者嵌入到裂缝壁面，从而减小裂缝宽度，降低了裂缝导流能力。
3.2 重复压裂原裂缝失效的原因
重复压裂原裂缝失效的原因主要有两方面：即各种原因引起的裂缝及其附近地层堵塞；原有裂缝在油田开发过程中闭合。
（1）化学结垢和沉积引起堵塞。地层水中存在结垢离子，如Ca2+，HCO3-等，在油井生产过程中由于压力降低而结垢。另外，地层水与产出水或不同产出水间成垢离子相互作用，或下降脱气要产生BaSO4，CaSO4，SrSO4等垢。而且原生水随着压力下降和微粒运移也会自然产生结垢。此外，胶质、沥青等重质烃组分沉积也将堵塞裂缝及附近地层。
（2）微粒运移引起堵塞。泥质胶结储层中，粘土多呈薄片堆积于孔隙中。注入水等外来水改变了地层水的矿化度，pH值变化可能会破坏地层水中存在的阳离子同粘土片表面的负电荷作用保持电中性的平衡，或者由于阳离子集中造成粘土片分散。另外，亲水地层可能在砂粒附近不运移的束缚水中含微粒，若水侵入移动水相，则这些微粒即分散而参加运移。微粒运移最终导致颗粒桥堵孔隙喉道，降低地层的渗透率。
（3）压裂裂缝闭合。我国油田大部分井都是经过压裂投产的，随着油田开采，地层压力降低，围岩对裂缝的应力增大，裂缝中支撑砂承受的压力增加，当超过砂的破裂强度时，产生破碎；或者支撑剂在长期承压下产生日益严重的变形，从而使裂缝的有效缝宽变小，降低了裂缝导流能力，油井产量下降。
以上诸因素并不是孤立产生影响的，而是综合作用的结果。由于油层本身的特性，在不同的井层起主导作用的因素不同，选井评层时要具体分析。
4.重复压裂选井选层的原则
油井在压裂生产一段时间后，由于多种原因的影响，如支撑剂破裂或嵌入，微粒迁移，生产作业引起的地层污染，初次压裂施工规模小，压裂液性能不佳，残渣堵塞等因素，造成油井产量下降，影响了油田的开发效果。因此必须根据单一油井的生产历史、井组油水井生产状况、油田历年动态监测结果以及油田加密井取心对地层评价结果等资料，结合油田开发动态综合分析引起产量下降的根本原因。在明确初次压裂失效原因的基础之上，结合现场实际情况选择有增产潜力的井进行重复压裂。
油井进行重复压裂措施后是否能达到设计的增油效果，选井选层显得至关重要。一般而言，重复压裂选井选层的应遵循以下原则：
（1）压裂层段具有足够的剩余可采储量和地层能量，剩余可采储量是压裂增产的物质基础，而地层能量有利于延长增油见小的有效期；（2）油井初次压裂后产量高，目前产量低，而油井所在井组生产同一层位的油井目前产量高；（3）油井初次压裂规模较小，加砂强度不够，不能形成有效的支撑裂缝，压裂层段没有得到有效地改造，支撑裂缝导流能力低，引起了油井产量下降；（4）油井初次压裂成功后，在生产过程中，由于作业或洗井造成油层污染，导致井筒附近油层渗透率下降，引起油井产量下降；（5）在注采井网完善的井组，油井压裂后没有见到注水效果，能量下降快，从而油井产量下降；（6）油井前次压裂有效支撑范围不够或支撑剂铺置分布不合理或支撑剂破碎严重，渗透率低，油井的产量下降快；（7）重复压裂井层段管外无串槽，固井质量好。
5.认识与建议
本文所做工作主要是针对重复压裂机理及工艺技术方法而进行的，由于客观原因，对于部分的工艺技术及原理无法进行更多的实践来检验其有效性和实用性。而有很多的理论的观点都需要实验及现场实践应用来进行验证。
（1）整体的重复压裂体系包括重复压裂机制、油藏数值模拟、压裂材料、压裂设计及施工方面的综合设计等环节，而单靠选择最优的压裂时机并不一定得到最好的压裂效果。
（2）对重复压裂进行综合评价时，可以编制相应的评价体系使现场人员更能直观地了解各种工艺技术。
（3）对重复压裂进行综合评价时，可以建立更好的油藏数值模拟。
参考文献
[1] 王志刚；影響低渗透油田重复压裂效果的研究[J]；石油学报；1990年03期.
[2] 王永昌，安塞油田低渗透砂岩油藏重复压裂技术研究[J]；石油钻采工艺；2005年05期.