關(guān)于水力壓裂設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

【摘要】水力壓裂技術(shù)經(jīng)過了半個多世紀(jì)的發(fā)展，在設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用上都取得了較大的發(fā)展，在全球各地的石油開采中也發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，是目前仍在廣泛應(yīng)用的評價認(rèn)識儲層的一種重要方法，水力壓裂技術(shù)也是油田煤礦等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中確保安全、降低危險的重要技術(shù)。近年來，水力壓裂的幾部發(fā)展很快，在壓裂設(shè)備材料上也有了較大突破，壓裂技術(shù)在油田勘探開發(fā)應(yīng)用中和其他行業(yè)的應(yīng)用中的前景還是十分廣闊的。

【關(guān)鍵詞】水力壓裂；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢

隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，施工對壓裂技術(shù)也提出了更高的要求，對壓裂設(shè)備性能、壓裂液等材料的要求也越來越高，不同地理環(huán)境下的壓裂技術(shù)應(yīng)用也有不同的需求，所以水力壓裂設(shè)備和技術(shù)的研究也在不斷進(jìn)行，筆者在此對水力壓裂技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀和今后的發(fā)展前景進(jìn)行了展望，具體內(nèi)容如下。

一、水力壓裂設(shè)備技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）端部脫砂壓裂技術(shù)

現(xiàn)代油氣田勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用速度快，各種新技術(shù)工藝也都得到了綜合運(yùn)用，過去壓裂設(shè)備和技術(shù)主要應(yīng)用于低滲透油田，現(xiàn)在應(yīng)用范圍有了明顯的擴(kuò)大，在國內(nèi)許多大型油田的中高滲透地層中不但應(yīng)用了壓裂設(shè)備和技術(shù)，且在技術(shù)上有了更大的突破。壓裂技術(shù)應(yīng)用于中高滲透地層時，實現(xiàn)短寬型的裂縫能夠更好的控制油氣層的開發(fā)，所以端部脫砂壓裂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在應(yīng)用中取得了非常好的效果，近年來端部脫砂壓裂技術(shù)在淺層、中深地層、高滲透以及松軟地層都得到了應(yīng)用，該技術(shù)的相關(guān)設(shè)備也在應(yīng)用中得到了不斷的改進(jìn)。

（二）重復(fù)壓裂技術(shù)

隨著油田開發(fā)的不斷深入，出現(xiàn)越來越多的失效井和產(chǎn)量下降的壓裂井，二重復(fù)壓裂技術(shù)正是針對該類油井改造和提高產(chǎn)量的有效技術(shù)措施。全球范圍內(nèi)各個國家對重復(fù)壓裂設(shè)備和技術(shù)的研究都很重視，經(jīng)過實踐檢驗其應(yīng)用效果也十分顯著，重復(fù)壓裂的成功率能夠達(dá)到75%左右。在美國還有油田企業(yè)在應(yīng)用重復(fù)壓裂技術(shù)的同時還采用了先進(jìn)的強(qiáng)制閉合技術(shù)和端部脫砂技術(shù)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。重復(fù)壓裂技術(shù)設(shè)備能夠用于改造低滲透和中滲透的油層，在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的應(yīng)用效果，對提高產(chǎn)能具有很好的作用。

（三）高滲層防砂壓裂技術(shù)

高滲層防砂壓裂技術(shù)不但能夠?qū)崿F(xiàn)高滲透油藏的壓裂，還能夠同時完成充填防砂作業(yè)。傳統(tǒng)的礫石充填防砂技術(shù)很容易造成對高滲透油層的破壞，導(dǎo)致導(dǎo)流能力下降，而高滲透防砂壓裂技術(shù)是結(jié)合的端部脫砂技術(shù)，使裂縫中的支撐劑濃度提高到足夠的程度，加砂后進(jìn)行泵注來增大靜壓力值，從而不斷擴(kuò)大裂縫寬度，產(chǎn)生更強(qiáng)的裂縫導(dǎo)流能力。高滲透防砂壓裂技術(shù)能夠有效提高油井產(chǎn)能，對于出現(xiàn)的越來越多的滲透油藏具有較好的應(yīng)用效果。

（四）壓裂實時監(jiān)控技術(shù)

壓裂實時監(jiān)控技術(shù)主要是通過在施工現(xiàn)場進(jìn)行實時實地的測定壓裂液、支撐劑以及其他施工參數(shù)等方法，對水力裂縫的幾何形狀進(jìn)行模擬研究，從而不斷修改施工技術(shù)方案，獲得最佳的支撐裂縫的效果和獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益的一種技術(shù)方法。壓裂實時監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是分不開的，尤其是便攜式計算機(jī)的發(fā)展，極大提高了油井廠礦地區(qū)的壓裂實時監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，目前已經(jīng)有很多石油企業(yè)都開發(fā)了這一技術(shù)系統(tǒng)，在應(yīng)用范圍上也有不斷擴(kuò)大的趨勢。

二、水力壓裂技術(shù)的發(fā)展優(yōu)化

（一）預(yù)測裂縫長度和裂縫導(dǎo)流能力

水力壓裂技術(shù)在今后的發(fā)展中還需要不斷利用油藏動態(tài)模擬器來預(yù)測不同的裂縫長度和裂縫導(dǎo)流能力，從而對可開采的油量得到準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，用所得到的預(yù)測數(shù)據(jù)分析出裂縫長度與收益之間的關(guān)系，合理估算所需費用，最大限度的提高經(jīng)濟(jì)收益。壓裂優(yōu)化的主要依據(jù)就是裂縫特性與地層之間的平衡，在此基礎(chǔ)上滲透率較高的儲層配合以導(dǎo)流能力較強(qiáng)的裂縫。

（二）優(yōu)化壓裂參數(shù)設(shè)計和提高壓裂設(shè)備的性能

實踐中，水力壓裂設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用效果會受到很多因素的影響，所以提高壓裂參數(shù)設(shè)計是提高壓裂技術(shù)設(shè)備應(yīng)用效果的基礎(chǔ)，也是壓裂成功與否的關(guān)鍵條件。雖然到目前為止還不能實現(xiàn)完全的認(rèn)為控制裂縫在地層中的延伸狀態(tài)，但是可以通過選擇合適的壓裂液、支撐劑等壓裂設(shè)備材料的類型、尺寸以及通過控制速度等方式，來不斷改善和提高壓裂的效果?？刂聘鞣N參數(shù)的試驗方法目前還在研究當(dāng)中，未來將會在壓裂設(shè)備技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生更多的指導(dǎo)作用。

壓裂技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是其注水系統(tǒng)的配置和運(yùn)行，注水系統(tǒng)主要包括注水泵、專用封孔器、高壓管路、水箱和壓力表等，如圖一所示。這些設(shè)備的性能提高對注水效果有著直接的影響和決定作用，也關(guān)系著水力壓力技術(shù)應(yīng)用的效果，所以除了要關(guān)注水力壓裂技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化，還要在設(shè)備性能上進(jìn)行改進(jìn)，從而為提高壓裂效果和提高產(chǎn)能提供裝備上的支持。

（三）壓裂數(shù)學(xué)模擬

近年來，水力壓裂技術(shù)研究在數(shù)學(xué)模型發(fā)展應(yīng)用上都取得了很多的成績，壓裂中，裂縫高度和裂縫長度都會有不同的變化，所以只有通過三維的模型試驗研究，在一維和二維流體流動和線彈性擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，計算出X—Y—Z方向上的三位擴(kuò)展，從而預(yù)測出裂縫的幾何形狀，這種設(shè)計和應(yīng)用方法具有無可比擬的優(yōu)越性，在國外許多地區(qū)都已經(jīng)得到了應(yīng)用，效果十分顯著。我國也應(yīng)當(dāng)結(jié)合我國油田的需要加緊研究三維的壓裂模型和軟件，為現(xiàn)代油井開采提供高科技的高精準(zhǔn)的技術(shù)支持。

三、結(jié)語

水力壓裂技術(shù)在現(xiàn)代油氣田的勘探開發(fā)中具有重要的意義，對水力壓裂設(shè)備和技術(shù)的研究改進(jìn)對于提高油田開發(fā)水平和提高各類油井的產(chǎn)能都具有重要的影響，本文對水力壓裂設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了簡單的分析，旨在引起研究人員和油田企業(yè)的重視，加快水力壓裂技術(shù)的研究和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]李小波，史英，張修明，岳迎春，胡陽明.水力壓裂裂縫模擬研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（3）

[2]羅文，劉杰.水力壓裂技術(shù)在低滲油田中的應(yīng)用[J].內(nèi)江科技，2008（04）