體積壓裂技術(shù)在油田開采中的應(yīng)用

李振國(guó)

摘 要：體積壓裂技術(shù)在改造低滲透油田、提高油田產(chǎn)量、擴(kuò)大企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面具有重要作用。該技術(shù)的使用范圍具有一定的局限性，需要油田滿足具有天然裂縫和脆性巖石的性質(zhì)。本文主要圍繞體積壓裂技術(shù)的原理、應(yīng)用范圍、應(yīng)用效果進(jìn)行說(shuō)明，并以實(shí)例對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：體積壓裂技術(shù)；油田開采；天然裂縫；人工裂縫；脆性巖石

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)工、農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)石油等基礎(chǔ)性能源的需求量越來(lái)越多。石油開采事業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)地位中所占比重日益加大，石油開采中的技術(shù)應(yīng)用也是越來(lái)越先進(jìn)。能源需求的不斷增多，提高了油田中低滲透油氣藏在石油勘探和開采中的地位，因而促進(jìn)了能適合于開采低滲透油田的體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用。體積壓裂技術(shù)作為高效開發(fā)低滲透油氣藏的利劍，對(duì)于提高石油產(chǎn)量具有重要意義。

2 體積壓裂技術(shù)在石油開采中的應(yīng)用

2.1 體積壓裂技術(shù)原理 體積壓裂技術(shù)主要是利用水的壓裂作用，擴(kuò)大巖層中存在的天然裂縫的間隙，促使脆性巖石在剪力作用下發(fā)生滑移，從而產(chǎn)生人工裂縫。人工裂縫與天然裂縫縱橫交錯(cuò)，形成新的網(wǎng)狀裂縫，達(dá)到對(duì)油田儲(chǔ)層進(jìn)行改造的目的。同時(shí)，天然裂縫、巖石層理的溝通，會(huì)使主裂縫在外界側(cè)向力的強(qiáng)制作用下生成次生裂縫，然后形成二級(jí)次生裂縫及更微小的次生裂縫，直至將原有的天然裂縫擴(kuò)展成為新的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，油田的改造體積不斷增大，再利用技術(shù)將可以滲流的有效儲(chǔ)層進(jìn)行打碎，這就形成了長(zhǎng)、寬、高三維度的全面改造。改造后的低滲透油田，滲流面積及疏導(dǎo)能力都有了大幅度提升，這對(duì)于提高油田的初始產(chǎn)量和最終采收率具有重要作用。

2.2 體積壓裂技術(shù)適用范圍 體積壓裂技術(shù)主要應(yīng)用于提高低滲透油田的產(chǎn)量。一般情況下，低滲透油田由于流體滲透性能差、產(chǎn)量低，不適宜直接開采，只有通過(guò)增產(chǎn)改造后，才能實(shí)現(xiàn)正常的生產(chǎn)開采。油田改造通常采用體積壓裂技術(shù)，該技術(shù)是采用壓裂的方式，對(duì)能進(jìn)行滲流的有效儲(chǔ)集體進(jìn)行打碎處理，形成網(wǎng)狀裂縫，增大裂縫壁面和儲(chǔ)層基質(zhì)的接觸面積，縮短任意方向的油氣基質(zhì)到裂縫的距離，從而起到提高儲(chǔ)層整體滲透率的目的。體積壓裂技術(shù)在改造油田應(yīng)用方面具有一定的局限性，只有滿足以下條件，才能使用該技術(shù)進(jìn)行改造：①油田所在地區(qū)的巖石具有天然裂縫。天然裂縫是體積壓裂技術(shù)應(yīng)用的必備前提，只有具備了這個(gè)前提，才能利用體積壓裂技術(shù)促進(jìn)油田的滲流。②巖石具有一定的脆性。具有一定脆性的巖石，才能在外界作用力的壓迫下產(chǎn)生剪切破壞，從而形成復(fù)雜的網(wǎng)狀縫隙，擴(kuò)大裂縫的體積。③與其他技術(shù)的配套使用。對(duì)于不滿足以上兩點(diǎn)要求的不敏感地帶，除使用體積壓裂技術(shù)外，還應(yīng)配套使用大型滑溜水壓裂技術(shù)。這是因?yàn)榛锼ざ鹊停筛浞值倪M(jìn)入到天然裂縫中，提高改造效果。

2.3 應(yīng)用案例分析

2.3.1 改造前油田條件。以某油田的體積壓裂技術(shù)改造為例，該油田屬于低滲透油田，地面條件整體水平不高，這就限制了油田的開發(fā)。

2.3.2 改造過(guò)程。該油田開采方式主要為叢式井開采，開采中油井傾斜角度大于15°時(shí)，井眼和井斜利用率較高，再通過(guò)對(duì)射孔方式和壓裂參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，可大幅度提高壓裂效果，達(dá)到利用壓裂技術(shù)對(duì)該油田進(jìn)行改造的目的。體積壓裂技術(shù)相對(duì)于其他改造技術(shù)，在提高油田產(chǎn)量方面具有更好的優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)槔迷摷夹g(shù)能形成多條平行且獨(dú)立的人工裂縫，增大原油在地下泄流的體積，從而起到提高油井產(chǎn)量的目的；油井傾斜度數(shù)和方位占據(jù)主導(dǎo)體積，壓串和分壓?jiǎn)栴}可以忽略；裂縫過(guò)多可能影響油井的產(chǎn)量及安全性，應(yīng)采用增加排量的方式降低多裂縫發(fā)生的概率。單井條件不同，其處理措施也存在差異性：?jiǎn)尉淇缀穸却?，夾層較薄，而其自身的質(zhì)量較好時(shí)，其施工管柱可采用油套混注合層壓裂；若單井有兩個(gè)壓裂分段，間隔層厚度達(dá)到一定程度，物性差異較小時(shí)，可用雙封施工方式，以確保壓開的準(zhǔn)確性及質(zhì)量；若物性差異較大，可采用投球分壓的施工方式，以確保施工的成功率。在實(shí)施壓裂改造過(guò)程中，若壓力較大，油井質(zhì)量不高，上部套管出現(xiàn)破損現(xiàn)象時(shí)，可用卡封壓裂方式。

2.3.3 施工保護(hù)措施。利用體積壓裂技術(shù)對(duì)油田進(jìn)行改造時(shí)，除要根據(jù)油田的實(shí)際情況進(jìn)行方式選擇外，還應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。如為了保護(hù)地層，可選用低傷害性或者經(jīng)過(guò)處理的壓裂液、預(yù)前置液、高強(qiáng)度的支撐劑等。在使用風(fēng)度破膠技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)油田的地質(zhì)條件、施工階段、液體在地層中能承受的溫度范圍、停留時(shí)間等要素，逐漸增加破膠劑的數(shù)量，從而保障壓裂液實(shí)現(xiàn)破膠液化；支撐裂縫處理技術(shù)可應(yīng)用在溫度較低的環(huán)境當(dāng)中，該技術(shù)對(duì)聚合物的主鏈和交聯(lián)凍膠結(jié)構(gòu)具有破壞作用，能在短時(shí)間內(nèi)溶解聚合物的濾餅和壓裂液的殘?jiān)?，在?shí)現(xiàn)破膠排液和裂縫導(dǎo)液能力提升方面具有明顯的效果。

2.4 體積壓裂技術(shù)在石油開采中的應(yīng)用成果 體積壓裂技術(shù)自應(yīng)用以來(lái)，已經(jīng)在油田開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了顯著成果。該技術(shù)的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了我國(guó)石油企業(yè)生產(chǎn)總量的增長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該技術(shù)的應(yīng)用次數(shù)已經(jīng)達(dá)到了十萬(wàn)次以上，增油量高達(dá)約7000萬(wàn)噸。僅就中石油而言，體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)為該企業(yè)實(shí)現(xiàn)了800萬(wàn)噸/年的油量增長(zhǎng)；除在開采方面的廣泛應(yīng)用外，體積壓裂技術(shù)在測(cè)試探井方面同樣具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，體積壓裂技術(shù)將進(jìn)一步改進(jìn)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍及功能，為我國(guó)的石油生產(chǎn)做出更大貢獻(xiàn)。

3 總結(jié)語(yǔ)

石油是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，提高石油生產(chǎn)效率，增加石油生產(chǎn)量，不僅有利于石油企業(yè)自身的發(fā)展，還能促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。低滲透油田由于自身的特點(diǎn)，不具備直接開采的條件，應(yīng)利用體積壓裂技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，通過(guò)建造人工裂縫增大滲透液的體積含量，從而使低滲透油田達(dá)到開采條件。體積壓力技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)考慮油田是否具備天然裂縫和脆性巖石的條件，然后根據(jù)施工需要采取多項(xiàng)保護(hù)措施，以確保油田改造的有效性，從而實(shí)現(xiàn)增加油井產(chǎn)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的。

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