深層氣井試油壓裂技術(shù)分析及實(shí)踐

張丕論（青海油田公司采油五廠，青海 海西州 816499）

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深層氣井試油壓裂技術(shù)分析及實(shí)踐

張丕論
（青海油田公司采油五廠，青海 海西州 816499）

摘 要：試油壓裂是試油勘探的首要步驟，因深層氣溫度高、壓強(qiáng)大、低孔隙度等特性，存在較大的技術(shù)難度，因此對(duì)于深層氣井石油的試油壓裂技術(shù)研究一直是試油勘探的一項(xiàng)重要研究課題。本文就從深層氣藏的自身特征出發(fā)，對(duì)當(dāng)前包括儲(chǔ)層改造、射孔以及排液求產(chǎn)等深層氣井試油壓裂技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)這些試油壓裂技術(shù)的技術(shù)原理以及實(shí)踐展開較為深入的探討，最后結(jié)合當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，分析了試油壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望能為同行業(yè)者提供些許參考。

關(guān)鍵詞：深層氣；試油；壓裂技術(shù)；儲(chǔ)層改造；射孔；排液求產(chǎn)

在石油勘探過程中，首先需要經(jīng)過試油壓裂作業(yè)，以明確地下油藏的大致位置，以及分布情況及規(guī)律，通過試油操作可較為詳盡地得知原油儲(chǔ)層的具體情況。因深層氣的高溫、高壓等特點(diǎn)，使得深層氣井的試油壓裂有一定難度。本文結(jié)合深層氣的自身特性以及試油技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展，對(duì)包括儲(chǔ)層改造、射孔以及排液求產(chǎn)深層氣井試油壓裂技術(shù)的技術(shù)原理以及實(shí)踐展開較為深入的探討，具體如下。

一、深層氣井試油壓裂的技術(shù)分析

（一）試油壓裂技術(shù)

深層氣井及其周邊的斷層等構(gòu)造因素、含水情況及便捷都會(huì)對(duì)壓裂技術(shù)造成很大程度影響。此外在進(jìn)行試油作業(yè)時(shí)，工程條件、地質(zhì)等方面情況也需要進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

1 壓裂方式

因深層氣井的自身?xiàng)l件限制，在試油壓裂過程中需要對(duì)套管采取一定保護(hù)措施，并合理選擇油管卡封壓裂的具體方式，如果要進(jìn)行大排量施工，那么其難度將進(jìn)一步加大。壓裂方式共分為油套、投球、卡封以及限流等幾種形式。壓裂方式需要根據(jù)井筒狀態(tài)、施工壓力等方面進(jìn)行綜合選擇，例如井筒狀況較差的氣井，應(yīng)當(dāng)盡量采取卡封壓裂的形式；如果氣井的井筒良好，且施工壓力高，可采用套管壓裂或油套合壓的形式。

2 支撐劑

深層氣井儲(chǔ)層的閉合壓力和一般氣井相比，會(huì)大出許多，因此為了能夠保證足夠的壓力，需要科學(xué)選擇支撐劑，以提升抗壓效果。在支撐劑選擇方面，要結(jié)合施工泵壓力等情況，如果泵壓較高，且深度較深，氣井液體攜沙難度大時(shí)，則應(yīng)選擇高強(qiáng)度、低密度類型的支撐劑；如果氣井的閉合壓力大，則應(yīng)選擇破碎率低類型的支撐劑，且為了保證導(dǎo)流性能，需要盡量選取高強(qiáng)度支撐劑。

3 壓裂液

深層氣井中的溫度較高，加之泵注時(shí)間長(zhǎng)，這就要求壓裂液的耐高溫性、粘穩(wěn)性等性能都需要較高品質(zhì)。壓裂液的優(yōu)化選擇需要以保證裂縫導(dǎo)流性能為原則，并滿足壓裂工藝需求，并注意壓裂液和油氣間的適應(yīng)性，避免壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成影響。還可結(jié)合深井的實(shí)際情況，在壓裂液中添加硼膠聯(lián)劑、破乳劑、殺菌劑以及高穩(wěn)定劑等添加劑，從而提升壓裂液的相關(guān)性能。

4 管串及管柱設(shè)計(jì)

從深層井的油藏特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)靜的深度選取事宜深度的油套，以4000m深度作為極限，如果超過這一極限，則需要采用管串組合的形式增加長(zhǎng)度。此外井下管柱會(huì)因深層氣井獨(dú)特的環(huán)境、溫度、壓力、結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生包括膨脹、彎曲、高溫等不同效應(yīng)，最終導(dǎo)致管柱發(fā)生位移，和預(yù)先設(shè)計(jì)的軸力不再相符。同時(shí)深層氣井中含有大量的以硫化氫為代表的高腐蝕性氣體，這些氣體會(huì)對(duì)管柱材料造成影響，造成管柱腐蝕影響性能。由此可見，管柱材料、相關(guān)性能參數(shù)都是確保深層氣井試油壓裂技術(shù)的關(guān)鍵，針對(duì)此種問題，可采用APR管柱測(cè)試工藝，此種工藝主要包括上下兩個(gè)外筒、上下兩個(gè)芯軸、活塞、RD安全循環(huán)閥以及連接短節(jié)、接頭等部分組成，能夠有效控制環(huán)空壓力，并能夠?qū)λ峄g情況進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，還可借助循環(huán)閥對(duì)管柱進(jìn)行反復(fù)沖洗，防止腐蝕，并通過壓力控制計(jì)算對(duì)管柱的相關(guān)壓力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制。

5 壓裂監(jiān)測(cè)

壓裂過程中需要采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段，以對(duì)壓裂情況進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，可根據(jù)裂縫位置、壓裂后井溫度等監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，為工作起到重要指導(dǎo)作用，常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)包括井溫測(cè)井、裂縫方位檢測(cè)以及施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等多種形式。

（二）射孔技術(shù)

應(yīng)用于試油壓裂的射孔技術(shù)有幾種，其中最為常用的是油管傳輸負(fù)壓射孔及電纜射孔，前者的成功率較大，且具誘噴性，是目前最為理想的射孔技術(shù)。此外為避免對(duì)近井區(qū)域的污染，還可采用復(fù)合射孔的方式，這種形式主要是將氣體壓裂和射孔一同操作，同時(shí)也有利于減少儲(chǔ)層壓裂收到的破裂壓力。

1 射孔負(fù)壓值

油管在傳輸時(shí)，因井筒的抗外擠性能以及底層自身因素。例如負(fù)壓值設(shè)計(jì)參數(shù)過大，可能會(huì)造成地層出砂，進(jìn)而堵塞井下操作工具，如果負(fù)壓設(shè)計(jì)過低，且孔眼臟，則會(huì)對(duì)流動(dòng)效率造成不小影響。因此負(fù)壓值的科學(xué)設(shè)計(jì)是試油壓裂作業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一。綜上所述，為避免出砂，負(fù)壓值需要確定在合理范圍內(nèi)，大致15MPa左右最為合理，或根據(jù)深層氣井實(shí)際進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。

2 射孔與布孔

在射孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量選取威力較大且穿透性強(qiáng)度的槍彈進(jìn)行射孔，選取此種類型的槍彈利于穿透污染帶，并在射孔時(shí)，降低壓裂對(duì)孔眼周邊的摩擦阻力，減少破裂壓力，在布孔時(shí)可采取90°相位螺旋的形式進(jìn)行布孔。

（三）排液求產(chǎn)技術(shù)

目前常用的排液求產(chǎn)技術(shù)包括射流泵、水利活塞泵、連續(xù)油管車液氮、液氮泵車、氣舉、抽吸、自噴等多種排液技術(shù)，這其中液氮?dú)馀e排液技術(shù)因其具有良好的安全性、污染小、會(huì)壓低、效率高等特點(diǎn)，成為了當(dāng)前最為常見的深層氣井排液求產(chǎn)技術(shù)手段。

（四）儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

在試油壓裂的實(shí)際操作中，為了對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行保護(hù)，避免造成儲(chǔ)層污染，需要采取相應(yīng)的技術(shù)手段，例如采用復(fù)合射孔技術(shù)、在壓井液方面采用預(yù)前置液，或在壓井液中加入殺菌劑、粘穩(wěn)劑等形式，以減少對(duì)儲(chǔ)層流體的污染與破壞。在壓裂過程中，還可加入如助排劑、破乳劑及微膠囊破膠劑等技術(shù)，從而能夠?qū)毫岩簩?shí)現(xiàn)及時(shí)反排，避免壓裂殘液殘留對(duì)儲(chǔ)層造成影響。此外，在壓裂前還可采取過濾的形式，濾除大粒徑雜質(zhì)，防止堵塞孔喉。在壓裂結(jié)束之后，還需以強(qiáng)制閉合的形式，盡可能減少壓裂液使用時(shí)間，也可以液氮排液，減少污染。

二、深層氣井試油壓裂的技術(shù)實(shí)踐

深層氣井進(jìn)行大規(guī)模試油壓裂時(shí)，泵所承受的壓力很高，且泵注時(shí)間長(zhǎng)，這就對(duì)試油壓裂設(shè)備的性能有更高的要求，且井下管柱的承受力也應(yīng)當(dāng)要足夠強(qiáng)。此外深層氣井因其自身特性決定了氣井殘液較難排放，需要采取如助排劑、破乳劑及微膠囊破膠劑等技術(shù)，從而能夠?qū)毫岩簩?shí)現(xiàn)及時(shí)反排，避免壓裂殘液殘污染，提高工程效率。此外在射孔方面包括相位角度、平均孔密、負(fù)壓值等方面都需要設(shè)計(jì)得科學(xué)合理。如果想要降低近筒區(qū)域的摩阻，可以適當(dāng)降低相位度。

在試油壓裂的實(shí)踐操作中，如果需要提高施工進(jìn)度，那么可在滿足相關(guān)要求的情況下，采用空井套管注入的方式進(jìn)行壓裂，這種方式也可一定程度緩解泵所受到的壓力。為了能夠有效避免降低壓裂設(shè)備所承受的壓力，還應(yīng)采取如液氮?dú)馀e排液、放噴排液等排液技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壓裂液的及時(shí)排放?？傊顚託饩囉蛪毫言趯?shí)踐中的技術(shù)難度較大，包括井筒狀態(tài)、施工壓力、壓裂方式、支撐劑、壓裂液等都是儲(chǔ)層改造技術(shù)的關(guān)鍵，在實(shí)踐中，每一個(gè)步驟都會(huì)直接影響深層氣井的試油壓裂效率。要想提高成功率，就需要進(jìn)行綜合分析，將試油壓裂各個(gè)工序看作一個(gè)整體，合理設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)參數(shù)，以提升實(shí)踐效率。

三、深層井試油壓裂技術(shù)展望

不斷提高試油壓裂技術(shù)水平，研發(fā)新型科技是提升石油勘探工程效率的基礎(chǔ)，但通過前文分析不難看出，深層氣井試油壓裂技術(shù)涉及的工藝環(huán)節(jié)多，需要多項(xiàng)技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行共同協(xié)作，因此試油壓裂技術(shù)的提升，應(yīng)以提高其中各項(xiàng)技術(shù)及設(shè)備性能作為切入點(diǎn)，如射孔技術(shù)、優(yōu)化壓裂液性能等。此外要注意的是，在提高技術(shù)效率的同時(shí)，必須要重視環(huán)保，包括所用試劑的化學(xué)性質(zhì)，以及排液技術(shù)都應(yīng)當(dāng)作為技術(shù)環(huán)保性的研發(fā)內(nèi)容。而設(shè)備方面的技術(shù)優(yōu)化，除設(shè)備自身性能外，還要重視設(shè)備的安全性。即將技術(shù)性、環(huán)保性、安全性等方面共同作為試油壓裂技術(shù)的深入研發(fā)方向。

結(jié)語

綜上所述，本文首先從壓裂方式、支撐劑、壓裂液、管串設(shè)計(jì)、壓裂監(jiān)測(cè)等方面分析了深層氣井試油壓裂技術(shù)的技術(shù)原理與實(shí)踐，之后對(duì)射孔負(fù)壓值、射孔、布孔、排液求產(chǎn)、儲(chǔ)層保護(hù)等相關(guān)技術(shù)展開分析，最后從實(shí)踐角度，提出了需要注意的相關(guān)問題以及試油壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)?？傊顚託饩囉蛪毫言趯?shí)踐中的技術(shù)難度較大，包括井筒狀態(tài)、施工壓力、壓裂方式、支撐劑、壓裂液等都是儲(chǔ)層改造技術(shù)的關(guān)鍵，在實(shí)踐中，每一個(gè)步驟都會(huì)直接影響深層氣井的試油壓裂效率，因深層氣井試油壓裂技術(shù)涵蓋的內(nèi)容多、專業(yè)性強(qiáng)，而筆者自身能力有限，研究也不夠深入，如果研究中存在不足，還望同行業(yè)者不吝賜教。

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