壓裂防砂工藝的研究和探討

郎超

摘 要：隨著石油開采的小斷深入，油井開采時間增加，套管破壞程度加深，防砂難度增大，防砂效果變差。本文在分析壓裂防砂工藝的原理基礎(chǔ)上分析其應(yīng)用效果，指出了目前存在的問題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：壓裂防砂;工藝原理;應(yīng)用

1 引言

油氣井的出砂一自困擾著廣大石油工作者，大量出砂要求企業(yè)派遣專業(yè)人員和機械設(shè)備開展防砂工作，浪費大量的人力、物力、財力。隨著生產(chǎn)設(shè)備的破壞、地層滲透率下降、儲層骨架破壞程度的增加、地層虧空嚴(yán)重，致使防砂難度逐漸增加，小僅造成采油率的下降，還增加經(jīng)濟投入，小利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。常規(guī)的防砂方法無法根除油氣井出砂問題，尤其是油藏出細(xì)粉砂井等出砂問題難以解決，導(dǎo)致部分油井因出砂問題而長期停比開采。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的防砂技術(shù)工藝，壓裂防砂工藝就是一種新的兼顧增產(chǎn)與防砂效果的新技術(shù)，在抑制地層出砂、提高產(chǎn)能方而有重要作用。

2 壓裂防砂工藝技術(shù)分析

壓裂防砂就是在壓裂石英砂顆粒表而涂抹一層樹脂涂層，通過壓裂泵車產(chǎn)生的高壓對油層進行壓裂造縫，提高導(dǎo)流能力，在裂縫和虧空井段中擠入小同粒徑和類型的樹脂砂作為支撐劑，其進入裂縫后，在溫度的作用下，樹脂層首先被軟化，然后又在固化劑的作用下發(fā)生聚介反應(yīng)而固化，使得砂粒因樹脂的聚介反應(yīng)而固結(jié)在一起，有效防比出砂巨。

2.1 工藝原理

地層出砂的巖石破壞機理與拉伸破壞、剪切破壞、粘結(jié)破壞和孔隙坍塌有關(guān)。F. Sanfi帥po等通過巖心實驗分析地層出砂的掃L理，結(jié)果表明：地層出砂的首要原因是剪切破壞，造成地層巖石的輸送，流體的拖曳作用促使巖石顆粒從巖石表而滾落下來。而壓裂防砂技術(shù)在地層中造縫，使原先的流體徑向流變成雙線性流。流體屬于徑向流狀態(tài)時，原油以輻射狀從遠(yuǎn)處滲流到井底，導(dǎo)致井底地帶的壓力變化大，井壁在壓降的作用下形成一個陡峭的漏斗一，越靠近井壁，壓力梯度越大，而這一壓力分布狀況使得供給邊緣和井底之間的壓差絕大部分消耗在井底附近區(qū)域，而該區(qū)域又正好是鉆井應(yīng)力集中區(qū)域，非常容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，進而導(dǎo)致出砂問題。流體變成雙線性流狀態(tài)時，井底附近的壓差變化小，壓力梯度小，作用在地層砂上的應(yīng)力也小，而且原油的泄流區(qū)域延伸到地層深部，流壓提高，減小其滲流阻力。而較大而積裂縫的產(chǎn)生增加原油的滲流而積，一定程度上分流流體，降低其流速，降低流體對地層顆粒沖蝕攜帶作用，穩(wěn)定地層砂。另外，壓裂支撐帶則對地層砂起到橋堵作用，選擇介適粒徑的壓裂砂、涂料砂、石英砂等充填裂縫，起到良好的防砂效果。

2.2 壓裂防砂工藝技術(shù)優(yōu)點

壓裂工藝作為一項常規(guī)增產(chǎn)措施，在低滲透油田開采中廣泛應(yīng)用，將壓裂技術(shù)與防砂技術(shù)結(jié)介起來，達(dá)到抑制出砂、提高產(chǎn)能的效果，與常規(guī)防砂工藝相比，壓裂防砂工藝具有以下優(yōu)勢：實現(xiàn)防砂與增產(chǎn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，且防砂效果好;能有效提高裂縫的導(dǎo)流能力。

3 壓裂防砂技術(shù)存在的問題

壓裂充填技術(shù)目前存在的局限性和尚未解決的問題主要體現(xiàn)在以下4個方面。

第一，疏松砂巖油藏壓裂防砂技術(shù)應(yīng)用越來越廣，但對疏松砂巖油藏壓裂造縫機理認(rèn)識還相當(dāng)模糊。而且，裂縫形態(tài)控制技術(shù)也是現(xiàn)場施工中的關(guān)鍵和難題，這些問題的存在很大程度上影響了壓裂防砂技術(shù)應(yīng)用的規(guī)模及效果。

第二，目前壓裂充填理論主要適合于裂縫局限在產(chǎn)層內(nèi)二維擴展的特殊情況，針對裂縫在縱向上超出產(chǎn)層的三維擴展情況，脫砂帶的分布及其物理指標(biāo)尚無明確要求。如果只是在裂縫前端脫砂而不是在裂縫周邊封閉性脫砂，就無法控制裂縫的正常擴展，達(dá)不到壓裂充填的目的。

第三，壓裂充填時的裂縫擴展模型已有文獻研究，但至今仍很難精確描述，其計算偏差很大。中外提出了許多硬巖層裂縫三維延伸的數(shù)學(xué)模型都能近似反映硬巖層裂縫延伸的實際，但對于軟地層裂縫擴展物理過程沒有嘗試進行描述，壓裂充填時的裂縫形態(tài)及參數(shù)仍沿用低滲透油藏的壓裂理論模型，僅在其基礎(chǔ)上作了一些修正?，F(xiàn)場應(yīng)用證明該理論與實際有較大差距。

第四，壓裂充填對壓裂液和支撐劑的要求較高，但壓裂液和支撐劑在理論上的定量和定性問題上尚是空白。壓裂液在中高滲透層的濾失和傷害機理有別于低滲透層的壓裂，但并沒有采用不同的壓裂液濾失模型描述其向地層的濾失行為，導(dǎo)致壓裂充填優(yōu)化設(shè)計參數(shù)不準(zhǔn)確，影響了壓裂充填防砂的效果。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的小斷發(fā)展，壓裂防砂技術(shù)逐漸趨于完善，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，得到了廣大油田企業(yè)的青睞。采用壓裂防砂工藝技術(shù)，能有效解決地層出砂問題，對地層進行壓裂改造，解決近井地帶的污染問題，控制井底微粒的遷移。山于壓裂防砂技術(shù)是一項技術(shù)含量高，兼顧增產(chǎn)與抑制出砂的新技術(shù)，實踐經(jīng)驗表明其具有良好的效果，可大范圍推廣應(yīng)用，從而為油田企業(yè)原油增產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

參考文獻：

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