油田压裂技术和压裂液的优化选择探析

杨成武 武文艳

摘要：目前石油已经成为工农业生产和人们日常生活不可或缺的能源，对经济建设和社会发展具有重要的推动作用。石油作为不可再生能源，随着开采量的不断增大，原油储量在日趋减少，产量也呈下降趋势。压裂技术已经成为增加原油产量的一项重要措施，被各大油田广泛应用。如何选用选用最优压裂技术和使用最佳压裂液，用最低成本实现经济效益最大化，已经成为原油生产领域广泛关注的课题。本文拟就石油压裂技术和压裂液的优化选择提出自己的观点和见解，以供参考和借鉴。

关键词：石油；压裂技术；压裂液；优化选择

1.前言

石油压裂技术是指在油气开采过程中，利用水的作用力，人为使地层产生裂缝，改善油气在地下的流动环境、流动速度和流动方向，进而增加油气产量的一种技术手段。对常规开采油气技术难以开发的低孔低渗透和复杂断块油气田，采用压裂技术开采油气，是一种重要的技术手段和技术措施。

随着科学技术和信息化技术的快速发展，压裂计算机软件的开发应用、单井优化设计和DST技术、井温监测、压力降监测、无源地震监测等自动化技术的应用，压裂液的研制应用以及压裂技术的进一步完善配套，压裂范围也从单井压裂发展到区块整体压裂，压裂深度也由浅层发展到4000多米以上的深层。油田压裂技术为低渗透油田开发和增加单井油气产量发挥了积极作用。

2.油田压裂技术

2.1避射压裂技术

避射技术是在油层的上部和下部各避射几米，以有效防止压开夹层，避射深度应根据油层厚度决定。避射压裂技术适用于油层埋藏深度3000米以下，油层声波时差230-280?m/m，夹层声波时差250-320?m/m，夹层软油层硬，油层不易造缝；夹层泥岩层较薄，无法遮挡压裂缝隙上下延伸，裂缝上下串严重的油井和区块油田。

应用避射压裂技术要注意：第一，含油层岩性强度较大、泥岩夹层薄强度小的区块或油井，应采用取油层上部和下部分别避射技术。第二，正韵律地层避射技术，应注意避射油层底部一定的厚度，由于该类型地层底部渗水率比较高，利用水做驱动力开发底部应先做水驱程序，在实施压裂技术过程中，首先要造缝并使裂缝深度逐渐下移，直至压开较薄的泥岩隔层，以此增加油气产量。

2.2专用压裂封隔器保护套管技术

实践中，利用油气开采（油气管+水力锚+专用压裂封隔器）的管柱结构技术，对油水井套管能够起到良好的保护作用，延长使用寿命。压裂封隔器应安装在靠近压裂井段顶部的位置，避免损坏油井套管，导致套管断裂飞出井筒，造成油井报废。专用压裂封隔器主要有：Y211-115、Y211-118、Y211-150等型号系列，以广泛应用于生产实践中。

2.3前置液预处理压裂技术

前置液预处理技术适用于破裂压力比较高的油井区块，如注水井、深井、灰质含量较高的地层条件下，在压裂前可使用前置酸做预处理。前置液可使用含量为（12%HCI+3%HF）7-15m3的土酸，在压裂前将其挤入，能够有效降低4-6MPa破裂压力。对于清除井壁附近的堵塞、改善渗漏通道、降低施工中的泵压，前置酸液都具有良好的作用效果。

2.4柴油液氮降滤失和投球选压压裂技术

在某些低渗透油井或油田区块，裂缝（细微裂缝）在不断发育过程中，在压裂施工中，压力低于正常值，无抗张强度，油井含水上升速度快。对于此类地层结构，施工中应加入适量的柴油或液氮，能够很好的降低压裂过程中的滤失，地层原有裂缝的进液量减少，提高压裂液的作用效率，达到良好的造缝效果。

投球選压压裂技术主要应用于在一次压裂作业过程中，压开多个小层而采用的技术。主要运用启泵投球技术或中顶投球技术，避免压开夹层，效果比较理想。应用此项压裂技术，夹层声波时差可比油层声波时差大一倍，底部夹层的声波时差可比油层的声波时差大出165-185?s/m。在实践中，夹层比油层软的情况下可使用此项技术。

2.5限流压裂技术

限流压裂技术主要是通过对不同层段的射孔数目进行调整，使不同层段的油层具有不同的孔眼和压差，在地面设备条件允许的情况下，亦可能的最大排量注入压裂液，先压开层段吸收大量压裂液并产生比较大的炮眼摩阻，该层进液量逐步减少并迫使压裂液分流进入其它油层，进而实现一次压裂多个油层的目的。

炮眼摩阻△P的计算公式如下：

△p =

公式中：△p——炮眼摩阻MPa；

Q——排量m3/min；

P——压裂液密度g/cm2；

N——炮眼个数；

D——炮眼直径cm.

从上述公式可以看出，Q值越大，N值就越小，则△P值也就越大，该层所进入的压裂液数量就会减少，层间压裂的分配数量基本上由炮眼的数量加以控制。

除此之外，在实践中，地应力及裂缝检测技术、Nolte压降测量技术等也在压裂施工中得以应用。

3.压裂液的研究与选择

压裂液的作用是将地层裂缝压开，将支撑剂沿着地层裂缝输入。压裂剂性能的优劣，直接影响压裂效果和单井的产量。目前应用最为广泛的是水基压裂液，油基压裂液目前也得到了有效应用。

3.1普通田菁压裂液

普通田菁压裂液属于水基系列压裂液，其特点是：低温度下粘度比较高、携砂能力比较强，摩阻低，货源广泛，价格低廉，现场配制方便，目前已在各油田得到广泛应用。

普通田菁压裂液若与硼砂交联，耐温性能较低，只能用于井温80°C以下的油井或取快，适用于浅井压裂；如果与钛（锆）交联，可耐高温达150°C，比较适用于深井压裂。但此种交联前置液的用量较大，对底层的伤害程度也随之增加，因此应慎重选择。

3.2羟丙基田菁压裂液

羟丙基田菁压裂液是将普通田菁中的半乳甘露聚糖与羟丙基在一定的化学条件下发生醚化反应制得，交联剂可选用有机钛和硼砂。其特点是耐高温（146°C以上），滤失小，携砂能力强，摩阻低，破胶化水彻底，残渣较低，对地层也会产生不同程度的伤害。

3.3钛冻胶压裂液

钛冻胶压裂液以聚丙烯酰胺为成胶剂，以有机钛做交联剂，其特点是：耐高温，携砂能力强，粘度比较高，抗剪切，保质性能好，无残渣，可有效防止粘土地层膨胀，油井增产效果较好。

3.4 SC-1型植物胶压裂液

植物胶压裂液的代表品种是胍胶压裂液，其显著特点是：耐温性能好，在高温下的粘度较高、滤失小、破胶化水能力彻底、残渣含量较低、对地层伤害程度比较小，前置液的使用量较少，是比较理想的压裂液。

3.5羟丙基胍胶压裂液

羟丙基胍胶压裂液以进口胍胶胶片及原粉为原料，应用国内技术和设备对其改性，改性后的残渣含量降到2%以下，粘度与原粉相当，通过使用不同的交联剂和工艺技术，可分别生产耐高温和耐低温的压裂液。使用双元交联的延迟交联有机硼做交联剂，可使压裂液具有耐高温、滤失小、携砂能力强、返排率高、破胶化水彻底、对地层损伤小的特点。如在压裂液中加入适量的激活剂和氧化剂，可以实现在超低温的环境下破胶化水的目的。

此外，油基压裂液对低压油气层和水敏地区具有较大的优越性，对油层能够起到较好的保护作用，但由于成本高，

技术难度大，目前应用的比较少。

4.结论

油田压裂技术和压裂液的选用是一项复杂的综合性工艺技术，在实践中充

分运用现代计算机信息技术，根据不同油井区块和地质环境，选用相应的技术手段，采取相应的技术措施，实现压裂的最佳效果和经济效益的最大化。

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