低渗透油田压裂技术分析及展望

周天宇，薛繁鹏

(1.吉林油田扶余采油厂，吉林 松原 138000；2.吉林油田工程技术服务公司，吉林 松原 138000)

0 引言

当前阶段，科学技术飞速发展，工业生产规模庞大，社会各行各业对石油的需求量不断上升。人们必须要通过完善的石油开采技术手段，提高石油的开采效率，才能满足人们对于石油资源的需求。从世界角度出发，低渗透油田分布广泛，资源丰富，但是低渗透油田本身的结构复杂，渗透能力低，开发难度大，以至于产量不高。为了提高石油资源的开采效率，减少环境污染，强化压裂技术在低渗透油田开采中的使用至关重要。

1 压裂技术原理

压裂技术主要是指借助水的作用力，在油田上方产生裂缝，由此，也称之为油层水力压裂。在油田的开采过程中应用压裂技术，可诱使油层中以压裂方式借助压裂车以高压大排量方式压入压裂液，从而使较多的裂隙在油层中产生，随后将石英砂以及相关材料填充到产生的裂隙内部，由此来提升油层的渗透能力。通过不断改善油田的渗透能力，提高油田的开采效率，不断增加油田的开采量。运用于压裂技术的压裂液种类很多，乳状压裂液、水基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液等属于常用的几种类型。

2 低渗透压裂技术

低渗透油田压裂技术就是压裂技术原理的充分体现，是压裂原理在实际中的运用，它通过水的作用力而产生水力压裂，达到制造裂缝的效果。压裂液的不同黏度，使得油层在压裂作业后，产生大小规格各异的压裂缝隙。此时，技术人员将石英砂以及相关材料注入裂缝，不断改善油田的渗透能力，最大限度提高开发效率。开采石油过程中压裂液的选择很重要，技术人员要根据实际情况进行择取。

3 压裂改造技术

压裂改造技术作为低渗透油田石油相应技术的重要角色，对于提升石油单井开采量有很大帮助，特别是在低渗或者特低渗油田表现尤为突出。

3.1 开发压裂技术

开发压裂技术从整体上对压裂技术进行优化，它的理论基础为水力压裂与油藏工程。该技术应用到了两种手段，第一种为压裂裂缝模拟手段，第二种为油藏数值模拟手段，根据实际情况对水力裂缝和地质进行建模。在这项技术运用过程中，对地应力方位和水力裂缝的分析难度有些大，因此在开采油田时要根据低渗透油田的实际情况建立合适的数学模型。要达到优化石油开发的效果，还需要组合干预水力裂缝体系和开发井网，通过促进低渗透油田的渗透率，不断提高低渗透油田的开发量。在建模完成后，与之匹配的结构也要完成。完成好了上述的各项工作之后，还需要对井网水力裂缝整个系统进行整体升级。开发压裂技术的运用，增加了油藏的开发，为我国石油使用作出了巨大贡献。

3.2 低伤害压裂技术

随着科学技术的发展，低伤害甚至无伤害材料被制造，它们的出现推动了低伤害压裂技术的产生和发展，这种技术在低渗透油田增值改革中得以运用。该技术的应用首先是压裂设计，然后到压裂施工，最后进行的是压裂之后的管理，由这些步骤来达到缩小支撑裂缝的效果，减少对储油层的伤害，得到最优的支撑缝长度，增加导流的能力。通常在使用该项技术时，要注意核心材料的使用，这是支撑整个低伤害压裂技术的核心，同时压裂液的体系性研发也尤为重要。低伤害压裂技术的使用，首先要对储层伤害和裂缝伤害进行分析，这一过程需要进行定量模拟实验以及技术实验；其次，压裂液的选择尤为重要，要以无伤害甚至低伤害材料为主要材料；最后，利用支撑剂分布和压裂液分段以及破胶等最佳技术进行采用工艺的优化。

3.3 整体优化技术

单井优化压裂技术一直在不断地进行设计和改良，其改造的过程中结合了最优化理论和系统工程，最终形成了低渗透优化压裂技术。该项技术的研究对象为整个油田开采区域，它将油藏划分为不同的研究单元，主要目的是为了增加油田实际开发效果，综合考量裂缝长度和井网导流能力，并对油藏产生的参数进行覆盖式研究，这样就能得到关于油田开发过程中的动态信息，时刻把控采油量，还能分析出开采所得经济效益，不仅优化了导流能力，还计算出了最合适的裂缝尺寸。在使用该项技术时，采用现场测试、质量控制、数值评估、现场勘察、裂缝模拟等方式对油田的实际情况经行评估和分析，合理综合整体情况以达到整体优化技术使用的目的。结合目前情况，这是一项成熟的技术，是科学的、经过实践得到的压裂技术，它广泛应用于国内外，被很多公司采用。

3.4 重复压裂技术

水力压裂这项技术在油田开采中广泛应用，但是这种技术仍然存在着缺点，在这种方式使用之后，油田在作业时容易出现裂缝失效的状况。为了使油田生产稳定，增加油田产量，提高采油率，就需要对油田进行反反复复的压裂，重复压裂技术应运而生。迄今为止，广泛使用的重复压裂技术内容包括两个方面：(1)在原来产生的裂缝基础上再使其疏通和延伸。一般是在原来有的基础上增加压裂力度，使裂缝能够延长，另外一种措施是增加砂量，提高裂缝对石油的导流效率，使导流更加顺畅，导流性能显著提高。这些都是重复压裂的基础理念。为确保石油开采达到增产目的，对反复压裂做一个良好的规划必不可少；(2)对已经有的老的裂缝进行填充、堵塞，而新的裂缝则采用压裂方式。要对老缝进行填补，就必须要有特殊的填补剂，将填补剂填充在旧裂缝和孔眼，而在新开的孔眼则采用压裂方式，随后对老的裂缝进行封堵，最后还要在老裂缝的地方去开创一个新的裂缝，目的是可以测出石油储量的流动途径。重复压裂技术的发展历程，能够有效地进行裂缝疏通和旧缝填补。

3.5 高能压裂技术

高能气体压裂技术原理如下，想要采用此技术来制造压裂，一般情况下需要借助特殊的材料，通过引爆和燃烧特殊材料，产生大量高能量、速度快的高压脉冲，这些高压的气浪会经过炮眼打到地表的岩石上，就会产生散发状的裂缝，这些裂缝的出现，是气浪克服万有引力做功而最终形成的。这种模式的功能性极强，不仅可以将近景污染区击穿，提高导流性，而且还能与天然裂缝产生内在联系。除此之外，高能气体产生的压强很大，远远强于空气在静态条件时的压强。岩石本身存在着一定的屈服极限，当压强大于屈服极限时，会对岩石产生不可逆的塑性变形，值得我们注意的是，这是一种不可消除的塑形，当裂缝开始缝合之后，依旧可以看到残留下来的缝宽。

由于高能气体的产生，会损坏某些晶粒的形状，伴随着出现大小不一的岩石碎屑，这些岩石碎屑并非没有作用，它们可以产生一定的支撑效果，而且效果算得上是比较良好。在进行高能气体压裂时，空气中会存在大量热能，这是因为燃料的引爆和点燃，使得大量热能涌现，大量的能量使液体发生气化，并冲出泡眼冲击地表，使得地表的温度快速上升，地表温度升高后正好可以清除附近的堵塞物。压力数值会在这整个流程当中呈现出减弱的状态，井筒周围会不可避免地产生强大的冲击波，这是一种水力冲击波，它能够较好地清除油层中产生的机械性堵塞。所以，高能气体压裂技术不仅可以使油层的导流性能增加，还可以产生清理作用以达到减少污染的效果，同时油田的产能将会有所增加。刚能压裂技术，拥有一个其他压裂技术无法比拟的优势，就是该项技术无需采用大型的设备进行采油作业，所以它不会用到压裂液等材料，这就简化了施工流程，使得过程变得更加便捷。该项技术对于地表的危害性也是很小的，它使得低渗透油田的开采成本大大降低。

4 压裂技术的展望

随着科学技术的进步，压裂技术也会得到相应的改进。据了解所知，重复压裂、复合压裂和分层压裂都是目前石油开采行业中使用的广泛而频繁的压裂技术。在最近这些年，中国一直在研究水平井压裂技术，并在其中取得了一定的进展，这项技术对现代科技软件的要求颇高，无可厚非，这是未来石油开采行业发展的大趋势。想要对油层的压裂有一个更精准的表述，就要对比有层地质以及力学上的区别，这个时候就可以使用Notel-Smith曲线来获得一个压力模型，借助这些来搭建结构健全且准确的三维模型。这是一个精准的综合的设计软件，能够优化分析压裂较为困难的井，进而有效地对油井进行科学的压裂施工，确保压裂成功率。

5 结语

综上所述，压裂技术在低渗油田的开采中发挥着举足轻重的作用，他大大提升了石油的开采效率，是一种保证石油开采量的有效方法。许多油田在设计的一开始，就将压裂技术视为高效能采油方式。压裂技术突破限制将油田开采带到了一个崭新的领域。低渗透油田的开采采用压裂技术达到了高效能化，使得石油资源的利用更加的充分，同时也增加了石油产业的经济利益，带动了一方经济的发展。在进行低渗透油田压裂技术探讨的时候，要真正的掌握该项技术的相关原理，以及它的运行特征，能够对模型运营有深度的管理和合理的协调，搭建有效的技术模型。技术水平一定要跟随时代步伐，这样才能满足新时代下对石油能源的需求，同时对油田的开采要有合理的管控模式，合理有效地对不可再生资源进行利用，在确保科学技术发展的同时，也要保护好环境。