浅析压裂技术和压裂液优选

杨帆

关键词：压裂技术;压裂液;优化选择

对低渗透油气储层和低产油气井实施压裂改造，是油田增产稳产的一项重要举措。但不同区块、储层和油井井下情况存在很大差异，结合井况条件选择适用的压裂技术和压裂液，才能达到最佳的压裂效果。

1 压裂技术工艺研究

1.1 压裂技术的工作原理

为了使封隔器坐封并密封油套环形空间分隔油层。压裂时利用整体导压喷砂器中的节流装置或下面的节流嘴产生的压力损失，使压裂液在泄压后封隔器自动解封，并且经喷砂口进入地层。安全接头、水力锚、封隔器、导压喷砂器、节流嘴等组成是压缩式封隔器主要的配套设备，它能够结合低密射孔完井技术进行多层压裂，利用单压下层管柱或选压任意层管柱。以此来增加石油开采，达到增产的效果。

1.2 压裂配套的关键技术分析

1.2.1 裂缝转向机理分析

由于储层压力、构造压力变化等多种因素的影响，无论裂缝在何处启裂，它总是沿着最大主应力方向延伸。最大诱导应力垂直于裂缝，最小诱导应力平行于裂缝，所以它等于裂缝闭合后作用在支撑剂上的净压力。另外又因为岩石力学、水力压裂力学理论，使得裂缝附近的诱导应力区形状被拉伸时，最大和最小水平主应力有时就发生反转。在裂缝转向机理中，受诱导应力的影响和控制，容易到达椭圆形应力反转区的边界，这是重复压裂时裂缝启裂时，方向垂直于初次压裂裂缝的方向延伸的结果。

1.2.2 长缝型混合水体积压裂技术

长缝型混合水体积压裂技术是采用小粒径的支撑剂，低砂比、低黏度的压裂液，以大液量、大排量、大砂量的方式注入井中，使其在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分枝形成二级次生裂缝，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，使主裂缝与多级次生裂缝交织形成裂缝网络系统。

由于长庆低渗透储层压力系数低，为了提高排液速度，采用油套同注的方式则更具优势，具体表现为施工过程易控制，安全性能高。另外，经过对工艺的研究，认为混合水压裂施工排量大，采用油套同注或光套管注入均能满足施工条件，同时能够快速冲砂排液，减短压裂液在地层的滞留时间。

1.2.3 压裂暂堵工艺技术

由于油田储层非均质严重， 导致压裂造缝不充分，容易造成砂堵，压裂施工不成功，影响压裂的效果。又因為储层间矛盾突出，一次压裂的层多、跨度大，且地层存在多裂缝，造成地层滤失严重。这种情况下，为保证压裂顺利进行，压裂设计采取在前置液中加入油溶性暂堵剂SL-Y，封堵一部分高渗透条带，确保地层造缝充分。

2 压裂作业技术特点

压裂作业技术已经应用了半个世纪，初期是主要是针对一些低孔渗结构油藏实施小规模压裂。随着钻采技术进步，水基压裂液研发应用后能显著降低压裂液在压裂作业中的磨阻，进一步提升了压裂作业泵效。但因为配套技术不完善，存在压裂成功率较低等问题。随着先进的压裂作业机械设备和机组的研发应用，压裂技术也得到了进一步改善，特别是压裂液、压裂软件等配套技术进步，使油田压裂作业由传统单井压裂向区块压裂、压裂储层也由单层压裂向多层压裂转变，基于油气藏钻采理论和岩石力学理论，压裂技术不断进步，推进了低渗透油藏更好地开发。在油田压裂作业中，常用压裂技术主要有以下几种：

2.1 避射技术

借助声波测井资料分析，因为夹层的地质较为松软，而油层地质相对较硬，所以夹层更易造缝成功，夹层中存在较薄的泥岩层，对裂缝产生不会有明显的阻碍，所以形成的裂缝存在严重的波动。因此，通过实施压裂避射技术，有针对性的对油层上下部位都避开几米距离进行射孔压裂造缝，避免了夹层被压开较多无用裂缝。该技术可较好地控制裂缝高度，能有针对性的压裂开油层，从而提升油井产能。但在应用避射技术时应该注意，因为井下油层岩性质地较硬，在泥岩夹层较薄情况下，可以应用井下油层顶、底避射技术，增强压裂效果。在对正韵律储层进行压裂作业时，必须要提前掌握储层底部的厚度情况，因为该类储层底部具有较高的渗透率，可通过水驱方式达到增产目的，在压裂作业时也可通过定向造缝使缝隙下移，压开较薄的泥岩隔层，达到增产的目的。

2.2 前置液处理技术

前置液处理技术主要是前置酸预处理后再进行压裂作业，主要针对的是具有较高破裂压力的储层，应用材料主要是土酸类物质，将这些土酸物质在压裂前就挤入井筒，可以达到降低破裂压力的目的，从而降低压裂作业难度，一般可降低4-6MPa破裂压力。同时，还能借助前置液有效清理井壁产生的一些堵塞物，提升油气通道的畅通性，减小压裂作业压力。

2.3 限流压裂技术

限流压裂主要是调节不同井下储层的射孔数量，根据不同储层含油量，形成不同的孔眼压差，确保在符合地面压裂设备性能的条件下，以最大的排量注入压裂液，使最早压开的地层流入更多的压裂液，并加大炮眼的磨阻，使井下储层不会渗入过多的液体，让压裂液有针对性的流入其他地层，实现一次性压裂多个储层、有效压裂油气富集储层的目的。

2.4 整体压裂改造技术

对低渗透油藏区块而言，实施单井或井组压裂，作业效益不高。随着井下裂缝监测、地层应力监测等技术的进步，对油田区块整体地质构造情况和参数认识不断深化，并且配套的压裂机械设备等也不断改进，特别是大排量、大压力机组的产生，便于对低渗透油田区块进行整体压裂，能显著提升压裂作业效益。

3 压裂液的优化选择

3.1 田菁胶压裂液

田菁胶压裂液在国内油田应用较多，该类压裂液在井下较低的地层温度下粘度较好，具备较强携砂性和较小磨阻，使用成本较低，且在现场配置应用较为方便。田菁胶压裂液在与硼砂交联之后，对温度适应性减弱，可应用在80℃以下的浅井压裂中。但与有机锆交联后，能明显提升温度适应范围，最高可耐受150℃的高温，便于在深井压裂中应用，但需要前置液较多，易造成储层损害和污染。

3.2 羟丙基田菁压裂液

针对普通田菁胶压裂液易在井下产生残渣等污染物伤害储层的问题，经过改进后形成新型水基压裂液--羟丙基田菁压裂液。主要是将普通型压裂液中的半乳某露聚糖在特定条件下与羟丙基发生醚化反应，形成新的压裂液，以有机钛或硼砂作为交联剂，可承受145℃左右的高温，并具备较强的携砂性和较小的磨阻，能大幅减少井下残渣类物质的生成量，但依然对储层存在一定的伤害。

3.3 羟丙基胍胶压裂液

当前油田压裂中该类压裂液应用较多，原材料大多为进口胍胶胶片和原粉，利用国内设备进行改性加工处理后，可使应用后井下残渣生成量占比下降到2%左右，经过处理后该类型压裂液与原粉的粘度大体相同。研究适用的交联剂，可配合形成适应不同温度的羟丙基胍胶压裂液，特别是与有机硼物质进行双元交联后，可明显提升其耐温性能，具备更强的携砂性，破胶化水比较完全，能实现有效地返排，可以显著降低对储层的损害。根据实际区块的应用需要，可以适当添加激活剂和氧化剂，生成能满足适应超低温环境的压裂液体系，并实现破胶化水。通过实验和现场应用，证明羟丙基胍胶压裂液应用的井下温度环境可在30℃-150℃，具备较强的适应性。

3.4 油基型压裂液

该类压裂液对储层保护性最强，尤其在水敏性储层和低压储层的压裂作业中应用优势明显，未来随着技术完善，应用将进一步普及。同时，因不同压裂液的理化性能存在差异，需根据实际情况在应用中添加有机硼、有机钛等交联剂，以及甲醛等杀菌剂、液氮或柴油等降滤失剂、硫酸铵等化水剂。为提升压裂效果，现在压裂作业前多需要提前向井下注入浓度为2%的氯化钾，驱替出井下的泥浆等物质，便于减少压裂作业中的污染物。

4 结论

综上所述，压裂技术和压裂液类型较多，在压裂作业中要根据不同技术和压裂液应用特点优化选择应用，同时不断完善压裂设备、配套技术等，提升压裂液性能，确保能满足不同类型油藏的压裂作业。

参考文献：

[1]杜玉宝.压裂效果判断与研究[J].重庆科技学院学报，2011 （01）.