单井重复压裂技术的可行性分析

何定海

（中油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010）

单井重复压裂技术的可行性分析

何定海

（中油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010）

油田进入开发后期，压裂井层条件逐渐变差，措施挖潜难度大。通过分析单井的采出程度、连通情况、剩余油分布规律，结合单井经济效益评价，进一步放宽界限，可优选潜力大的油井进行重复压裂。

辽河油田；低渗透；同层压裂；裂缝监测；研究

辽河油田经过多年的措施改造剩余可供改造井越来越少，同时受措施工艺技术的限制，改造的难度相应加大。开采层位少，油水井连通性差，油井受效程度低，压裂增油效果逐渐变差。部分井储层裂缝比较发育，压后油井见水快，易水淹，有效期短。低渗透油田低孔、低渗、非均质性强，需要加大压裂改造的规模，形成一条长缝提高产能。裂缝垂向延伸严重，高度难控制。压裂层物性差，隔层薄且岩性复杂，油层与隔层弹性模量差别不大，有效控制裂缝高度难度大。

1 单井重复压裂技术研究现状

国外在20世纪70年代通过井间压裂干扰试验及国内室内岩心实验证实，在一定的应力场条件下，通过采取特殊工艺技术，能够使近井筒局域地带应力场产生偏转。

国外也开展了裂缝转向的物理模拟试验研究，试验结果表明：在一定的条件下，当射孔方位平行于最小地应力方向的时候，水力压裂人工裂缝将会发生转向。另外，国外的现场监测结果表明，对于特定的地层，常规的同井同层重复压裂也可以产生新的人工裂缝[1]。

重复压裂裂缝方位依然取决于储层就地应力状态。油田开采过程中物理条件变化和地壳运动可能引起地应力场变化，压裂井中的支撑裂缝也会改变井眼附近的地应力分布，这些因素综合作用的结果可能改变主应力的相对大小而引起裂缝转向。

中国石油勘探开发研究院采油所开展了转向压裂室内物理模拟试验，试验内容包括定向射孔对裂缝初始形态影响试验、压裂液粘度对初始裂缝形态影响试验、常规射孔转向压裂可行性研究试验，试验结果证明了裂缝转向的可能性。

2 重复压裂垂直裂缝转向机理认识及转向工艺技术

2.1 重复压裂垂直裂缝转向机理理论分析

油藏中形成一条水力裂缝，将导致一个椭圆形压降区。裂缝的椭圆形区域将产生双向附加应力，沿裂缝延伸方向附加应力远小于垂直裂缝壁面的附加应力。附加应力的增大将改变原应力场的状态。重复压裂形成的裂缝将会偏离于原来压裂所产生的裂缝方向。沟通了油层中非泄油区或低压降区。

如果重复压裂裂缝超过椭圆形泄油区的边界，裂缝延伸就可能顺应最初原始应力方向。然而，由于受裂缝生长惯性的影响，裂缝也可能沿着已经改变的裂缝方向继续生长较远。

2.2 堵老缝压新缝工艺技术

低渗透油田开发一般采用压裂方式投产，在地层中压出一条有高导流能力的人工裂缝。由于裂缝渗透率远远高于基质渗透率，随着老油田的开发，老裂缝控制的原油已接近全部采出，但某些井在现有开采条件下尚控制有一定的剩余可采储量。为了充分发挥油井的生产潜能，采取延伸老裂缝的常规重复压裂措施肯定不会有更好的效果。为此，必须实施转向重复压裂新技术。其实质是，采用一种高强度的裂缝堵剂有选择性地进入并有效封堵原有压裂裂缝和射孔孔眼，但不能进入地层孔隙而堵塞岩石孔隙。在压裂施工时对于同一油层进行不同时间分别压裂两次，确保压开的裂缝能够闭合和利于增强附加的应力。然后采取高强度暂堵材料封堵已形成的裂缝，通过第二次压裂和附加应力的作用，以促使压开与原裂缝形成一定角度的新裂缝。

3 优选措施工艺，合理参数设计

3.1 优化措施组合

结合油井地层特性，将压裂工艺与堵水、换泵措施相结合，保证措施实施一步到位。

3.2 应用新工艺，提高单井的措施产量

针对夹层小，卡段内小层多，无法进行细分压裂井，通过大排量施工，可使卡段内的小层充分压开，提高单井的导流能力。

3.3 分析压裂低效原因，加强低效井的综合治理

随着原油综合含水的上升，水淹状况复杂化，使得压裂井地层条件越来越差，效果往往得不到很好的保证。而压裂井增产效果是各种因素的综合反应。我们仔细地分析了影响压裂效果的诸多因素，如确定井层是否合理，压裂层间是否存在干扰，油层条件的好坏，地层压力的高低，砂质砂量，压裂液配方的选择，是否具备重复压裂条件，压裂后的质量跟踪管理是否完善等。

3.4 压裂液的优选

优选依据主要是：①与油藏的配伍性；②满足压裂工艺要求，即完成较高砂液比的输送及较低的摩阻，③具有低伤害，易返排，安全可靠，可操作性强的特点。

3.5 施工排量优化

随着施工排量的增加，裂缝几何尺寸增大，缝高延伸加快。隔层厚度较小的井，为防止窜槽，降低施工排量。对于全井压裂且小层较多的压裂井，为尽可能压开多个层段，增大施工排量。对于压裂井附近有断层的井采用短宽缝压裂工艺控制缝长，即减少前置液用量，快速提高砂比，缩短施工时间，达到控制缝长延伸在近井地带形成高导流能力的短宽缝。

4 结束语

单井重复压裂技术可以实现人工裂缝转向，并取得较好的增油效果。只受地应力因素的人工裂缝转向角度不大，但新裂缝可以保持直线延伸。受地应力和裂隙带因素控制人工裂缝，只要压裂工艺适当可以产生新的人工裂缝，并与老裂缝的角度相差很大。暂堵剂的用量及性能是裂缝转向的重要因素。今后多开展原地应力的研究，其中包括区域构造发育概况、最大、最小主应力室内研究及数学模型的建立和计算，通过上述计算和研究，了解原始地应力状态，为地应力场现状提供依据。重复压裂裂缝转向条件研究，包括水力裂缝对原应力场影响、孔隙压力变化对应力场影响、目前最大、最小主应力研究及裂缝转向条件分析，为重复压裂提供决策。

[1] 秦志远，林珊.重复压裂机理研究[J].中国石油和化工标准与质量，2011，（9）.

表1 不同造孔剂对载体性能的影响

从表1可以看出，添加甲基纤维素的载体强度明显高于其它载体，并且其水孔容也明显增大。研究表明，具有大孔结构的催化剂有利于在低水碳比条件下消除积碳[5]。可见，具有大孔结构的载体更适合一段转化催化剂。另外，载体的高强度，使催化剂具有更适宜的耐冲刷能力。根据表1的实验结果，甲基纤维素改性孔结构的催化剂载体强度明显优于其它类型开孔剂改性的载体；综合来看，甲基纤维素开孔性能更优。

3.2 造孔剂加入量对催化剂物化性能的影响

选用甲基纤维素作为开孔剂，考察了不同加入量对催化剂载体性能的影响，测试结果如表2所示。

表2 造孔剂加入量对载体性能的影响

从表2的结果可以发现，开孔剂的加入量呈现一个最佳值，加入量过少，不能达到理想的孔容，而加入量过多，载体强度又会受影响。从实验结果来看，开孔剂的加入量宜选用2%为宜。

3.3 造孔剂改性对催化剂活性的影响

选用不同开孔剂分别制备了5种不同的催化剂载体，然后对载体进行活性组分负载，制得对应催化剂。我们对所得5种催化剂在同等条件下进行活性测试（测试条件为：检测温度为520℃，碳空速为20 000h-1，水碳比为2.0，催化剂粒度为1～2mm的破碎颗粒）。根据测试要求，以出口CH4含量来判断催化剂活性好坏，检测结果如表3所示。

表3 不同造孔剂制得催化剂样品活性测试结果

烃类水蒸汽转化制氢主要反应为：

烃类转化反应是一个强吸热反应，通过出口甲烷含量的比较我们可以看出催化剂活性的差异。表3中的测试结果表明，通过开孔剂改性孔结构的催化剂的催化活性明显优于纯氧化铝载体所得催化剂；这是因为开孔剂改性后，载体孔容明显改善，增加了气体与催化活性中心接触的机会，提高了反应效率。还有就是，改性后的载体孔径分散性更好，300nm以上的大孔更多，这样镍晶粒在载体上的分散性更好，从而为催化反应提供了更多的活性中心，所以催化活性更佳。从表3中还可以发现，甲基纤维素改性所得催化剂C1催化活性表现得最优，由此可见，甲基纤维素是最适合于烃类一段转化催化剂的开孔剂。

4 结论

1）造孔剂对催化剂载体的性能有明显影响，改性后载体性能显著提高。

2）开孔剂的用量对催化剂载体的性能有一定影响。

3）综合来看，甲基纤维素更适合于作为烃类一段转化催化剂开孔剂。

参考文献

[1] 李启源，刘捷，邓建利，等.烃类蒸汽转化催化剂载体的研究和改性[J].天然气化工（C1化学与化工），1988，（2）：21-26.

[2] 邱发礼.催化剂载体与活性组分作用热力学分析－烃类蒸汽转化催化剂载体的选择[J].天然气化工（C1化学与化工），1980，（3）：1-7.

[3] HG/T2273.4—2014天然气一、二段转化催化剂试验方法[S].

[4] 罗继侑，罗超.CN-19 型转化催化剂的特性[J].1997，22（5）：25-27.

[5] 刘玉新，石方柱.烃类蒸汽转化制氢催化剂孔结构的研究[J].大氮肥，1992，（2）：147-150.

Feasibility Analysis of Single Well Repeated Fracturing Technology

He Ding-hai

In the later stage of oilfield development，fracturing well condition is getting worse and it is difficult to tap the potential. By analyzing the degree of recovery of single well，connectivity，the distribution of remaining oil，combined with the economic benefits of single well evaluation，to further relax the boundaries，may have the potential to optimize the oil wells for repeated fracturing.

Liaohe oilfield；low permeability；same layer fracturing；crack monitoring

TE357

A

1003–6490（2016）09–0021–02

2016–09–10

何定海（1965—），男，四川珙县人，工程师，主要从事修井工艺技术研究及修井工程方案设计工作。