低渗透油气藏压裂工艺技术

刘进龙，张　锦，李玉玉，朱亚林

（西北大学地质学系，陕西西安710069）

低渗透油气藏压裂工艺技术

刘进龙*，张锦，李玉玉，朱亚林

（西北大学地质学系，陕西西安710069）

随着油气勘探开发程度的提高，低渗透油藏开发在目前油田开发中占有越来越重要的位置。我国低渗透油气田资源储量丰富，近年来在我国石油探明储量中，低渗透储量占重大百分比，由此可见低渗油田开发是我国油气开发的主力。然而低渗油气藏开发难度大，有效便捷的开发手段主要是压裂技术。介绍了一些目前国内外针对低渗油藏开发所采取的压裂工艺技术。

低渗油气藏；高能气体压裂；复合压裂；前置酸压裂

孔喉半径小、填隙物含量高、高排驱压力、泥质含量较高、低地层温度、地层低压、低渗透率和含油饱和度低是低渗油气藏典型的特点，开发低渗油藏是一项比较困难的工作，压裂是开发主要手段，但是压裂技术不仅要考虑地层的复杂性，更要采取合理的压裂液等与之匹配。目前科研工作者已经研究应用了多种压裂工艺针对低渗油藏的开发。

1　水力喷射压裂

水力压裂是用地面高压泵机组，用超出地层所能吸收的排量向井内泵入高粘度的液体，近而在井底憋起高压，当该压力达到岩石抗张强度后，就在井底产生裂缝。然后注入带有支撑剂的携砂液，裂缝继续延伸并充填支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，可在地层中形成足够长、有一定导流能力的填砂裂缝。水力喷射压裂装置如图1所示。

图1　水力喷射压裂装置

2　高砂比压裂技术研究

高砂比压裂就是在裂缝内以大于10kg/m2的填砂浓度造成高导流能力的裂缝来提高压裂的效果。该技术在低渗地层的增产改造和中高渗层与重复压裂井的增产中具有实用性。由表1可见不同铺砂浓度在不同闭合压力下的导流能力（据刘凤琴等，1995）。

高砂比压裂效果是油流阻力减小，生产压差降低，出砂减少。进而提高了产量和有效生产期。要造成高导流能力的裂缝，高砂比压裂技术还需要一系裂配套技术。其中包括高压完井、高携砂能力的携砂液、大量加砂技术等配套技术。其方法是由地层渗透率确定的裂缝导流能力和砂浓度,反过来确定地面加砂方案。

3　前置酸压裂工艺技术

前置酸压裂技术是提高低渗透油藏产能的一种重要手段。该技术是将砂岩酸化和加砂压裂两种技术结合起来，通过酸液溶蚀提高储层渗透性，同时酸液可以抑制粘土矿物膨胀、溶解压裂液滤饼及残胶以及清洗支撑裂缝等来改善地层与裂缝及裂缝内连通性。前置酸压裂增产效果明显，目前在低渗油藏开发中应用比较广泛。

4　转向重复压裂技术

表1　不同铺砂浓度在不同闭合压力下的导流能力（据刘凤琴等，1995）

目前国内外重复压裂技术方式有3种，即（1）原层内压新缝；（2）延伸原裂缝；（3）转向重复压裂。

转向重复压裂是指将初次压裂的人工裂缝完全封堵,在同层再次压裂出一条新的人工裂缝。它能够增加注采井网注入水的驱替体积,从而改变地层中孔隙压力的分布规律,更好地开采剩余油；避免了原裂缝中破碎支撑剂对新裂缝导流能力的影响。在压裂施工过程中，适时的向地层中加人工化学斩堵剂，随压裂液流向储层阻力最小方向（原有人工裂缝或者高渗透地带），在压力差作用下交联形成高强度的滤饼，封堵原有裂缝和高渗层段，在井底形成高压空间来迫使储层在纵向和平面上产生新裂缝，且产生的新缝方位与初次压裂裂缝延伸方向不同，即人工裂缝发生转向。该技术产生新的油气流动通道和改变储层原有流体渗流驱替规律、扩人了油气层的泄油而积，最终提高了油井采收率。

5　高能气体压裂技术

高能气体压裂是一种利用火药或火箭推进剂在井筒中产生大量高温高压气体来压裂油气层，从而达到增产效果。其施工程序是将火药下至目的层,由地面引燃，其关键是控制好高能气体的最高压力和升压速度。升压速度要慢于爆炸压裂而快于水力压裂,一般在1～100ms；同时,最高压力限制在地层岩石屈服压力以下。在井筒周围产生多条裂缝,并且无破碎压实带,把天然裂缝与井筒连通进而达到提高油层导流能力的目的,同时又增大了与天然裂缝沟通的机会。参见图2。

6　分级加砂压裂工艺

分级加砂压裂工艺即在前置液中加入粉砂和在不同阶段携砂液中加入支撑剂（石英砂）。

在前置液中加入低砂比的粉砂，砂比控制在10%～ 15%,这样含砂液就会造成很强的水力切割作用，从而降低摩阻、减少压裂中砂卡发生的可能性。同时，利用粉砂对微裂缝的封堵能力与暂堵剂配合，能够提高暂堵成功率。携砂液加支撑剂阶段，主要特点是将携砂液分为3个阶段注入，并配以不同粒径的石英砂，一、老裂缝压开时注入粉砂作一级支撑剂；二、新裂缝产生时注入中砂作二级支撑剂；最后再注入粗砂作为三级支撑剂。这两方面优势互补，改善压裂液通道、降滤以及防止压后吐砂，提高了人工裂缝导流能力和延长重复压裂有效期，对提高超低渗油藏的开发效果有一定的指导意义。

7　缝高控制压裂技术

当油气层很薄或上下为弱应力层，压开的裂缝高度往往容易超出产层而进入隔层。裂缝垂向延伸不仅导致裂缝高度过大、裂缝长度减小，而且当裂缝延伸至邻近含水层内时，会引起含水猛增，也就无法达到增产目的。对存在气顶的油藏，也同样存在着“引气入井”的危险。目前控制缝高技术有人工隔层技术、冷却地层控制缝高、注入非支撑剂控制缝高、变排量压裂技术等。

近年来，多级注入下沉剂控缝高技术的发展已有显著效果，解决了低渗生产油层之下有水层且隔层较薄的裂缝垂向控制难题，实现了缝高控制技术由静态向动态的转变。

8　分层压裂工艺

目前国内外的分层压裂工艺类型有投球法分层压裂、不动管柱分层压裂、桥塞分层压裂、封隔器分层压裂、连续油管分层压裂、预制式分层压裂、液体分层压裂。分层压裂是低渗油气藏增产的一项重要工艺技术，提高非均质严重的纵向多产层改造程度，提高低渗层动用程度，充分发挥各层生产能力。

9　结束语

随着压裂工艺技术的不断改造，人们在现有压裂技术的基础上不断创新，新的压裂技术也陆续应用于低渗油藏的开发中。各种复合压裂工艺也不断完善，如：高能气体压裂和水力压裂相结合；新的复合工艺采用变粘度压裂液,压前预处理，变粒径支撑剂组合和高砂比，高排量，快返排等一系列新技术等。这种优势互补的复合工艺相信无论是在现在还是未来，都会成为低渗油藏开发的主力技术。

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TE34

B

1004-5716(2016)11-0028-03

2015-12-30

2016-01-02

刘进龙（1990-），男（汉族），山东济宁人，西北大学在读硕士研究生，研究方向：石油与天然气工程。