試油壓裂新工藝技術(shù)的探討

朱星宇

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，石油的應(yīng)用范圍也越來越大。當(dāng)前，我國石油應(yīng)用已達(dá)到一個(gè)高峰，面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)。作為油田開采的重要環(huán)節(jié)，試油工作對于掌握石油資源和提高石油開采工作效率具有重要意義。通過探討試油壓裂新工藝技術(shù)的特點(diǎn)和使用前景，達(dá)到突破壓裂技術(shù)瓶頸、促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的目的，為廣大同行在工作中提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：試油壓裂;新工藝技術(shù);壓裂工藝

當(dāng)前我國石油的使用已達(dá)到前所未有的高峰，這對于石油企業(yè)來說既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)我國石油資源地質(zhì)環(huán)境多樣、差異大的特點(diǎn)，各種各樣的開發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)不斷出現(xiàn)和創(chuàng)新，為提高石油開采工作效率和企業(yè)效益作出巨大貢獻(xiàn)[1-2]。其中，作為借助鉆井、測井、地質(zhì)勘探等手段來測試含有石油資源的地質(zhì)環(huán)境，掌握油層產(chǎn)量、壓力等狀況的試油壓裂工作是油田開采的重要環(huán)節(jié)。石油壓裂技術(shù)作為當(dāng)前能夠?yàn)槭推髽I(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益的油田增產(chǎn)新技術(shù)手段，具有傳統(tǒng)試油技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)和使用前景。

1 ? ? 傳統(tǒng)試油技術(shù)及其弊端分析

我國傳統(tǒng)石油試油技術(shù)主要分為射孔、自噴、氣舉等方式。隨著時(shí)代的發(fā)展和油田自身環(huán)境的變化，這些傳統(tǒng)試油技術(shù)在一部分油田中還在使用，但由于其弊端，已逐漸不適應(yīng)大部分油田試油工作，面臨被淘汰的困境。首先，我國油田勘探中最傳統(tǒng)、最常使用的射孔技術(shù)，主要是通過輸油管道輸送射孔或使用水力噴射射孔對石油原液進(jìn)行采集并分析采集液的構(gòu)成，得出井下環(huán)境狀況。缺點(diǎn)在于對地質(zhì)環(huán)境有要求，無法適用于井下壓力過強(qiáng)的地質(zhì)環(huán)境，且容易陷入無法精準(zhǔn)定位的窘迫局面[3]。其次，常規(guī)的試油工藝自噴方式如自噴排液生產(chǎn)方式，缺點(diǎn)是不能作業(yè)于地層壓力弱的礦區(qū)。只能作用于4 000 m作業(yè)油氣井的氣舉方式，主要利用人工操作的抬舉排液進(jìn)行產(chǎn)量分析，雖然精準(zhǔn)度有保障，但需要投入大量人工，成本無法控制，推廣范圍有限。

2 ? ?壓裂工藝及其弊端分析

開采工作隊(duì)通過借助外力和配合液將油層壓出裂縫，從而完成對石油的開采作業(yè)，這項(xiàng)技術(shù)稱為壓裂工藝，主要分為壓裂液和壓裂設(shè)備兩個(gè)方面的技術(shù)內(nèi)容，可根據(jù)油田的實(shí)際情況和地質(zhì)條件，選擇相應(yīng)的壓裂技術(shù)，如選擇性壓裂技術(shù)、限流壓裂技術(shù)、滑套式分層壓裂技術(shù)、多裂縫壓裂投球壓裂技術(shù)等。雖然壓裂液中的二氧化碳泡沫式壓裂液、清潔壓裂液等具有低傷害、增效減排的優(yōu)點(diǎn)，但壓裂工藝需要集中的大型機(jī)械設(shè)備施工。為保障生產(chǎn)安全和人身安全，勘察隊(duì)在使用壓裂工藝前必須對實(shí)際石油開采過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測排查，制定科學(xué)合理的壓裂操作方案、規(guī)劃方案和有針對性的突發(fā)問題解決措施等[4]。

3 ? ?試油壓裂新工藝分析

由于我國石油開采情況已隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷發(fā)生變化，石油開采企業(yè)的對于新工藝的開發(fā)、完善和創(chuàng)新不斷加大的投入。試油壓裂新工藝的應(yīng)用使高壓、高溫、低滲透、高雜質(zhì)等惡劣環(huán)境下的石油勘探工作得以順利開展，促進(jìn)了石油勘探效果和企業(yè)效益的提高。

在勘探與開采石油的過程中，井下試油壓裂新工藝得到了廣泛運(yùn)用，常常運(yùn)用在低滲透率油田以及深井油田當(dāng)中，并獲得了顯著的開采效果。例如應(yīng)用高層氣體壓裂技術(shù)、大孔滲透技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)使用高層油田的目的。不僅如此，還能夠?qū)⒉煌愋偷墓に嚱M合使用，以確保油田產(chǎn)量與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)相符，甚至是超出預(yù)期[5]。

使用試油壓裂新工藝一段時(shí)間后可知，試油壓裂新工藝可以結(jié)合周邊具體環(huán)境采用相應(yīng)的鉆井方式，切實(shí)有效地提升了開采油田的效率。不僅如此，作業(yè)人員利用試油壓裂檢測技術(shù)，發(fā)現(xiàn)將新工藝運(yùn)用到油田井下作業(yè)中的輸油管時(shí)可以大大減小試油環(huán)節(jié)的泵壓，還能夠大幅度減小與大型壓裂車類似設(shè)備的工作壓力。不僅如此，在試油壓裂收尾環(huán)節(jié)，運(yùn)用新工藝可以徹底排出該環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢液，大大降低了工作人員的勞動壓力。更關(guān)鍵的是，在高溫、高壓等惡劣環(huán)境中，即便是遇到滲透壓偏低等問題，該項(xiàng)工藝也依然可以正常進(jìn)行，對比以往的工藝來說，能夠大幅提高試油壓裂的工作效率。

但同時(shí)試油工藝和壓裂新工藝的應(yīng)用還需要嚴(yán)肅、認(rèn)真地面對單獨(dú)使用過程中出現(xiàn)的一系列問題和弊端。因此，如何有效地根據(jù)油田的壓力、溫度狀況，科學(xué)合理地選擇射孔、氣舉等傳統(tǒng)試油工藝，并合理地融合壓裂新工藝，達(dá)到進(jìn)一步提高使用效果的最終目的。試油壓力新工藝的研發(fā)及運(yùn)用科學(xué)得當(dāng)，前提是作業(yè)人員充分了解石油開采地質(zhì)環(huán)境。只有充分了解地質(zhì)情況，采用匹配的試油壓裂新工藝，才能設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的鉆井方式，最大限度地保障我國油田開發(fā)作業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 ? ?試油壓裂新工藝技術(shù)分析

4.1 ?試油新工藝

試油新工藝是對傳統(tǒng)試油射孔工藝的完善，改變了傳統(tǒng)的簡單射孔器結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)為注重選擇結(jié)合實(shí)際情況的復(fù)合射孔器。比如選用適合深水區(qū)域油田的射孔槍彈，具有穿透性強(qiáng)、威力較大的特點(diǎn)，能夠有效降低壓裂液在井筒和井眼位置處的摩擦力，使應(yīng)用射孔槍彈導(dǎo)致的破裂壓力降至最低，使石油勘察和開采工作得以順利完成[6]。

4.2 ?壓裂新工藝

壓裂新工藝主要有選擇性壓裂工藝、限流壓裂工藝、滑套式分層壓裂工藝、多裂縫投球壓裂工藝等。其中，多裂縫投球壓裂工藝優(yōu)勢最明顯，以一個(gè)壓裂層為基礎(chǔ)劃分多個(gè)壓裂層，壓裂1 h后，一個(gè)規(guī)模較小的壓裂層段的裂縫會被完全壓開，在此裂縫加沙并加入可溶性良好的蠟球或者橡膠炮眼球，對裂縫進(jìn)行暫時(shí)性封堵，達(dá)到多層壓裂、提高排油量的效果。

4.3 ?儲層改造技術(shù)分析

儲層改造技術(shù)主要是指為了提高油氣井產(chǎn)量或注水井的注水量而對儲層采取的一系列工程技術(shù)措施，主要分為兩個(gè)方面，一是各種不同介質(zhì)的壓裂技術(shù)，如泡沫壓裂技術(shù)、酸壓裂技術(shù)、水力壓裂技術(shù)、高能氣體壓裂技術(shù)等，主要目的是在致密儲層中產(chǎn)生一條或多條具有一定導(dǎo)流能力的裂縫，以利于油氣從儲層流向井筒。二是各種不同的基質(zhì)酸化技術(shù)，如碳酸鹽巖酸化技術(shù)、砂巖酸化技術(shù)等，其與壓裂的差別主要在于基質(zhì)酸化技術(shù)是在低于儲層破裂壓力下注入化學(xué)劑，因而不產(chǎn)生裂縫。酸化增產(chǎn)增注的原理是在化學(xué)解堵劑注入地層后，溶解儲層中的某些物質(zhì)，恢復(fù)和提高了近井地帶的滲透率。儲層改造技術(shù)主要是針對儲層特性與生產(chǎn)狀況，研究與其相適應(yīng)的經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施，以提高井筒與儲層的連通性，達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。

4.4 ?射孔改造技術(shù)

一般來說，射孔是運(yùn)用高能物流來實(shí)現(xiàn)對油氣井上巖層進(jìn)行穿孔的目的，讓流體可以通過孔隙流出，進(jìn)而開展石油生產(chǎn)。傳統(tǒng)射孔技術(shù)存在較大偏差，主要是因?yàn)槿狈ν晟频墓に嚰夹g(shù)，同時(shí)需要考慮諸多方面因素。采取射孔改造技術(shù)，重點(diǎn)在于改造射孔器與射孔槍彈。其中，在選擇射孔器時(shí)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)射孔器較為簡單，沒有對相關(guān)因素進(jìn)行綜合考量。當(dāng)前，石油企業(yè)能夠結(jié)合具體開采情況采用復(fù)合射孔器，又被稱為“增效”射孔器，表現(xiàn)形式主要有以下3類：（1）懸掛式射孔器;（2）一體式射孔器;（3）外包裹式射孔器，能夠在一次下井實(shí)現(xiàn)射孔和高能氣體壓裂兩種功能，有效運(yùn)用火藥燃燒與炸藥轟炸的時(shí)間差，達(dá)到先射孔后壓裂的效果。由于油氣井類型不同，實(shí)際所需的射孔槍彈也有所不同。各個(gè)油氣井的特征都有所差別，如將射孔技術(shù)運(yùn)用到深層氣井過程中，需要采用具有較大威力、較強(qiáng)穿透力的槍彈，這樣才能讓其更好地穿透鉆井污染帶，同時(shí)能夠大幅降低壓裂液在井筒與井眼周邊的摩擦力，減小射孔技術(shù)的破裂壓力[7]。

4.5 ?多裂縫投球法壓裂工藝技術(shù)

進(jìn)行深井壓裂作業(yè)時(shí)，適合使用多裂縫投球壓裂工藝技術(shù)，其原理在于以某一壓裂層段為基礎(chǔ)，同時(shí)該層段還能夠分成若干個(gè)壓裂層。具體操作步驟是在壓裂過程中壓開一個(gè)小層裂縫，并進(jìn)行加沙作業(yè)，把可溶性較好的蠟球或橡膠炮眼球放入其中，暫時(shí)封堵住壓裂的裂縫，以便于大幅提高作業(yè)環(huán)節(jié)的排油量，可以是第二個(gè)、第三個(gè)依次排列的小層壓裂，能夠在相同壓裂井段中實(shí)現(xiàn)多層壓開。

4.6 ?限流法壓裂工藝技術(shù)

一般來說，在進(jìn)行油井井下薄層與厚層間的壓裂時(shí)，適合采用限流法壓裂工藝技術(shù)，主要是利用低孔密射孔，因?yàn)槠渚邆淞髁康?、孔眼小、高壓?qiáng)等特征，所以在使用大排量壓強(qiáng)實(shí)施壓裂過程中，能夠把多個(gè)或是多層裂縫一次壓開。如果可以將其聯(lián)合球法壓裂技術(shù)一同使用，還能夠繼續(xù)增加井下壓裂層數(shù)。在實(shí)際操作時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)相對比較簡便，在相同壓裂井段中不會損壞夾層，同時(shí)壓差和上層間差距并不大。

5 ? ?試油壓力新工藝技術(shù)發(fā)展前景

當(dāng)前，我國油田開采勘探普遍存在二、三次采油產(chǎn)量低、開采難度大的問題，為了改變這一局面、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，如何加強(qiáng)試油工藝技術(shù)是最基礎(chǔ)的問題。試油壓裂新工藝是基于傳統(tǒng)工藝的創(chuàng)新與發(fā)展，能夠有效利用高新設(shè)備如新式封閉隔離器、控制開光封閉接頭等。該項(xiàng)工藝通過有效組合實(shí)際使用的新型設(shè)備來開展管柱選層試油壓裂作業(yè)。在規(guī)避傳統(tǒng)工藝弊端的同時(shí)不斷加以創(chuàng)新、改善，特別是射孔、排液系統(tǒng)等問題，使試油壓裂新工藝技術(shù)發(fā)揮出前所未有的促進(jìn)保障作用。工作人員在合理掌握新工藝的基礎(chǔ)上，更多樣化地進(jìn)行作業(yè)處理，規(guī)避了單一試油壓裂作業(yè)的負(fù)面影響，具有廣泛的推廣和運(yùn)用前景。不管是壓裂工藝還是試油工藝，對地質(zhì)環(huán)境的敏感性較強(qiáng)，但是國家地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)比較多樣與復(fù)雜，同時(shí)不可改變，所以就要求運(yùn)用相關(guān)工藝來提升適應(yīng)力，只要其中有一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，那就會對整體油田的運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。

6 ? ?結(jié)語

試油壓裂新工藝作為現(xiàn)階段石油開采行業(yè)中新的技術(shù)系列，對于提高石油勘察和石油開采工作質(zhì)量和工作效率起到了很好的促進(jìn)保障作用。與存在一定弊端的傳統(tǒng)試油壓裂工藝相比，新工藝具有十分廣泛的應(yīng)用前景，因此，石油開采工作團(tuán)隊(duì)必須加大對新工藝的應(yīng)用和研究力度，務(wù)必使試油壓裂新工藝不斷得到創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)石油開采事業(yè)長足健康的發(fā)展。

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