压裂工艺技术探讨

王迪东 张荣军 韩士雷 蔡杰

【摘要】压裂的工艺技术主要是产油层内的原油实验和气配套技术的重要组成部分，同时也是影响单井产量的提高及采储量的增加重要技术的一种，压裂技术在一些低渗油田，尤其是特低渗油田开采中占据着非常重要的地位。在压裂施工中研究、开发了专门适应各种储层及各种油藏条件的完备的增产技术措施，对低渗透油田能够实现高效的勘探及经济开发给予了非常重要的技术保障。本文对目前常用的端部脱砂压裂技术、压裂中的缝高控制技术、高渗层防砂压裂技术、重复压裂技术等近几年压裂工艺中较常用的压裂技术作了较详细的分析介绍。

【关键词】压裂技术 工艺 发展

随着油田采油技术的不断发展和进步，各种先进的采油工艺技术逐渐应用到生产实际中，压裂技术作为采油技术的一种，其应用范围也在扩大，现已经是只适用于低渗透油田，在中高渗透油田也逐渐开始应用该技术，通过实践也取得了较好的开发效果。在中高渗透性油田应用压裂技术时，要尽量形成短而宽的裂缝，并尽可能地将裂缝控制在油气层范围内。

1 端部脱砂压裂技术

为了适应这一特殊的要求，国外于20世纪80年代中期研制开发了端部脱砂压裂技术，并很快应用于现场，目前国内也开展了这方面的研究，并取得了很大的进展。

1.1 端部脱砂压裂的基本原理

端部脱砂压裂就是在水力压裂的过程中，有意识地使支撑剂在裂缝的端部脱砂，形成砂堵，阻止裂缝进一步向前延伸；继续注入高浓度的砂浆后使裂缝内的净压力增加，迫使裂缝膨胀变宽，裂缝内填砂浓度变大，从而造出一条具有较宽和较高导流能力的裂缝。端部脱砂压裂成功的关键是裂缝的周边脱砂，裂缝的前端及上下边的任何部分不脱砂都不能完全达到预期的目的。

1.2 端部脱砂压裂的技术特点

在端部脱砂压裂技术中，压裂液的粘度要满足两方面的要求：一是保证液体能悬砂，二是有利于脱砂。若压裂液的粘度过低，液体内不能保证悬砂，裂缝的上部就会出现无砂区，达不到周边脱砂的目的，在施工过程中也容易导致井筒内沉砂。若压裂液的粘度过高，滤失就会较慢，难以适时脱砂。所以端部脱砂压裂技术对压裂液的粘度要求比常规压裂液的要严格一些。

2 压裂中的缝高控制技术

2.1 建立人工隔层控制缝高

这种方法主要是根据地层条件，在压裂加砂之前，通过携砂液注入轻质上浮或重质下沉暂堵剂，使其聚集在新生成裂缝的顶部或底部，形成一块压实的低渗区，形成人工隔层。再适当提高施工压力，就能限制裂缝向上或向下延伸。如果要同时限制裂缝向上或向下延伸，就必须将轻质上浮或重质下沉暂堵剂同时注入地层，形成上下人工隔层。

暂堵剂选用空心玻璃或空心陶粒，密度最好在0.6～0.75g/cm3的范围内，粒度为70～120目，强度为承受净压13.8MPa时颗粒的完好率在80%～85%以上。

2.2 调整压裂液的密度控制缝高

这种方法主要是根据压力梯度来计算压裂液的密度。如果要控制裂缝继续向上延伸，就要采用密度较大的压裂液，使其在重力作用下尽可能向下压开裂缝。反之，如果要控制裂缝不要向下延伸，就必须使用密度较小的压裂液。

2.3 冷却地层控制缝高

这种方法是先低排量注入低温液体冷却地层，降低地层应力，这时的注入压力必须小于地层的破裂压力。当冷却地层的范围和应力条件达到一定要求时，再提高排量，注入高浓度降滤剂的低温前置液，压开裂缝。

3 重复压裂

所谓重复压裂，是指油井或水井经过第一次压裂失效后，对其同井同层进行第二次或更多次的压裂，提高油气井产量。这种方法不仅适用于改造低渗透地层，而且也适用于改造中渗和高渗地层。

3.1 压裂失效的原因

在油井压裂过程中，有许多原因能够造成压裂失效，其中，如较小规模的压裂；压裂液的携砂能力较弱，压裂液的粘度比较低，压裂液的摩阻偏大；支撑剂的强度不够，浓度太低，并且铺置也不合理；采用不同粒径，不同强度的支撑剂混合支撑，另外，套管损伤，固井质量差，或者射孔孔眼的堵塞等，这些原因都会影响裂缝导流能力，从而影响油井的产量。

3.2 重复压裂的选井选层原则

要获得较好的压裂效果，重复压裂的选井选层应该符合以下几种情况和条件：

（1）所选井层有充足的剩余可采储量，它是重复压裂后提高油井产量的物质基础，没有充分的剩余可采储量的井，就没有重复压裂的必要。

（2）所选井层有充分的地层能量，它是重复压裂后油井生产时间长短的关键。如果没有充分的地层能量，即使进行重复压裂油井的产量也不会提高。

（3）前次压裂所使用支撑剂的强度不够，支撑剂破损严重，或者支撑剂的铺置不合理，使产量下降较快。

3.3 重复压裂

为了使油井得产油量增加，采取重复压裂进行压裂施工要比前次压裂的增产效果明显，压裂相对来说裂缝要长，其油井的导流能力也比前次压裂强。

（1）一般对于一些老油田，开采的时间比较长，导致地层压力的大幅降低，这样在进行重复压裂施工中，我们使用的压裂液与前次压裂比较来说更容易发生滤失，所以，对于在进行重复压裂使一定要使用高浓度压裂液，携砂能力强的压裂液，同时也要配合使用大排量的泵注。

（2）在重复压裂过程中若要增加压裂的裂缝宽度，使裂缝的导流能力增强，通常我们会更换支撑剂材料，要求同前次压裂相比具有更大的粒径的支撑剂，要增加支撑剂的浓度，以形成合理的支撑剖面，提高裂缝的导流能力。

（3）随着油田长时间的开发，地层的压力也会逐渐降低，导致产油层内的地应力产生了较大的变化。当在油井附近进行重复压裂就会使其形成弯曲的裂缝，所以说，在重复压裂的施工工程中，每次的压力一定要比上一次的压力高一些，这样可以保证压裂施工出现的裂缝向更深部的地层内延伸。

（4）一些油井固井施工时，由于技术或环境的因素造成固井质量不高，导致井底一些射孔孔眼被堵塞造成了压裂失效，我们要采取重新进行射孔作业，或者是对井底的孔道重新清洗，这样可以有效的保证在重复压裂施工中，通道顺畅，压裂施工顺利进行。

4 结语

对于当今裂缝的检测技术的研究与发展，已经达到了比较先进的水平。但是，对于压裂后的裂缝检测技术，目前还依然是压裂技术中的一个相对薄弱环节，虽然国内外在检测技术中采用的检测方法见到了一定的成效果，但依旧还存在一定的差距，有待相关技术人员进一步的研究。

参考文献

[1] 杨安林，陈付虎，曹珍. 定北区块复杂储层压裂工艺技术研究与应用[J]. 中外能源，2010（06）

[2] 尹喜永，于永波，王纪，徐桂霞，姜凤军，李阳.大庆外围低渗透油田薄互层压裂优化配套技术[J]. 中外能源，2007（02）