低產(chǎn)油氣井強(qiáng)制裂縫轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)研究

劉如斯 劉凡

摘要：為提高低產(chǎn)油氣井產(chǎn)能，延緩壓裂減產(chǎn)速度，在分析重復(fù)壓裂技術(shù)原理和存在問題的基礎(chǔ)上，提出強(qiáng)制壓裂改造重復(fù)壓裂技術(shù)，以提高壓裂產(chǎn)量。先計(jì)算滿足導(dǎo)裂要求的最大極限壓力，再用研制的水溶性導(dǎo)裂劑抑制原始裂縫內(nèi)的壓力，直至壓力達(dá)到導(dǎo)裂要求的壓力條件，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制導(dǎo)裂轉(zhuǎn)向，增加導(dǎo)裂改造量。

關(guān)鍵詞：低產(chǎn)油氣井 ;裂縫轉(zhuǎn)向 ;重復(fù)壓裂 ;轉(zhuǎn)向劑

引言

低產(chǎn)油氣井經(jīng)過一段時(shí)間的壓裂后，裂縫逐漸消失，減產(chǎn)嚴(yán)重。為提高單井產(chǎn)量，必須對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行重復(fù)壓裂改造，目前國(guó)內(nèi)外重復(fù)壓裂主要有兩種方法：再次開裂原始裂縫和裂縫導(dǎo)向壓裂。在這些措施中，以裂縫為導(dǎo)向的壓裂技術(shù)能夠有效地增加排水面積，增產(chǎn)效果顯著，在老油田剩余油開采和低產(chǎn)井中得到廣泛應(yīng)用。在道爾的模擬實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，主裂紋改變了近井筒應(yīng)力場(chǎng)，使裂縫開始向垂直主裂縫方向擴(kuò)展，并將其拉伸到一定的距離和角度，與主裂縫平行延伸;工字鋼重裂紋現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，新裂紋方向與原裂縫方向相差30%°;在大慶，波貝達(dá)和長(zhǎng)青老井普遍分層，這種方法在裂縫監(jiān)測(cè)和修復(fù)方面具有可行性，但隨著裂縫引導(dǎo)裂縫技術(shù)的發(fā)展，存在著現(xiàn)場(chǎng)裂縫引導(dǎo)無明顯標(biāo)志，成功率低，施工工藝不完善等問題。針對(duì)這一問題，對(duì)低產(chǎn)量重復(fù)擠壓引導(dǎo)井進(jìn)行了技術(shù)研究，提出了強(qiáng)迫裂隙形成的新思路，自主開發(fā)水溶性導(dǎo)軌，優(yōu)化了強(qiáng)制擴(kuò)徑方法，提高了重復(fù)破碎的效率和效果。在三口井中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了良好的效果。

一、重復(fù)壓裂技術(shù)的基本原理及缺陷分析

次生裂紋是應(yīng)力和誘發(fā)應(yīng)力的綜合作用，在感應(yīng)應(yīng)力和局部應(yīng)力的共同作用下，產(chǎn)生了局部協(xié)同應(yīng)力場(chǎng)。隨著地層壓力的降低，油井周圍及主裂形成二次定向，水平應(yīng)力下降，此時(shí)最大應(yīng)力水平比最小應(yīng)力水平低。高于最大水平時(shí)，地面應(yīng)力變化時(shí)反復(fù)出現(xiàn)斷裂。重復(fù)壓碎時(shí)，用化學(xué)轉(zhuǎn)向劑暫時(shí)填平裂縫。當(dāng)靜壓大于靜應(yīng)力時(shí)，新的水平在油氣藏中新的油氣流動(dòng)通道上時(shí)，應(yīng)重新結(jié)構(gòu)，以便使剩余氣體濃縮區(qū)能夠有效運(yùn)行或與小型油氣或油氣藏連接，從而提高產(chǎn)量[1]。

低產(chǎn)量油氣井第一次破裂后，應(yīng)力場(chǎng)，人工裂縫場(chǎng)和地層壓力場(chǎng)對(duì)地面應(yīng)力狀態(tài)有影響。在反復(fù)裂縫過程中，原裂縫周圍形成電感場(chǎng)與地球電壓場(chǎng)相互作用的電壓，并形成局部協(xié)同應(yīng)力場(chǎng)。組合應(yīng)力場(chǎng)給出了油井周圍橢圓區(qū)域和主裂縫的兩個(gè)應(yīng)力方向。降低地層壓力，降低水平應(yīng)力，降低最大水平的主應(yīng)力，結(jié)果表明，地面應(yīng)力變化后，當(dāng)初始最小主應(yīng)力水平大于最大主應(yīng)力水平時(shí)，二次破碎裂紋可反轉(zhuǎn)，當(dāng)裂縫中凈壓力大于應(yīng)力水平差時(shí)，儲(chǔ)層中形成新的裂縫，形成新的油氣流動(dòng)通道;對(duì)新裂縫的改造可使殘余烴富集區(qū)與低甚至未開發(fā)儲(chǔ)層建立聯(lián)系，這將提高低產(chǎn)油氣井的產(chǎn)量。

二、強(qiáng)迫裂縫轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)在低產(chǎn)油氣井上應(yīng)用的原理分析

在低產(chǎn)油氣井中，強(qiáng)制裂縫導(dǎo)向重復(fù)壓裂技術(shù)的應(yīng)用，是計(jì)算重復(fù)壓裂目的層的最大和最小水平主應(yīng)力差，從而確定引導(dǎo)裂縫所需的最大極限壓力。前沖階段壓裂作業(yè)中，初裂開啟后，應(yīng)加入水溶性轉(zhuǎn)向劑，使入井區(qū)域的裂隙和造橋堵塞產(chǎn)生增壓作用，直至井口壓力達(dá)到最大極限壓力，然后停止泵的運(yùn)行，泵多次啟動(dòng)后，裂隙內(nèi)的壓力立即上升，以滿足新裂隙開啟所需的壓力。裂隙被迫轉(zhuǎn)向后，將形成新的油氣通道[2]。

三、強(qiáng)迫裂縫轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)在低產(chǎn)油氣井上應(yīng)用的要點(diǎn)分析

1.水溶性轉(zhuǎn)向劑的選用

傳統(tǒng)油井轉(zhuǎn)向劑以松香、石蠟等顆粒狀物質(zhì)為主，遇油迅速溶解，但僅適用于傳統(tǒng)油井的轉(zhuǎn)向壓裂，不適合于氣井。針對(duì)強(qiáng)制壓裂工藝的特點(diǎn)，采用水溶性油脂及天然植物膠生產(chǎn)的低溫氣井，可滿足其生產(chǎn)需要。

2.壓裂液的選擇

使用ZJ-1水溶性轉(zhuǎn)向劑，不但與一般壓裂液配伍性能良好，而且水不溶物含量低，對(duì)油藏危害小。為此，必須密切結(jié)合儲(chǔ)層地質(zhì)特征，對(duì)壓裂液進(jìn)行優(yōu)化。

3.切實(shí)重視優(yōu)化壓裂施工技術(shù)參數(shù)

低產(chǎn)油氣井的抗壓適應(yīng)性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，可廣泛用于低產(chǎn)油氣井的重復(fù)壓裂.但在實(shí)際工作中需要優(yōu)化完善一般情況下，單井破碎作業(yè)參數(shù)需同時(shí)考慮最佳儲(chǔ)層巖體長(zhǎng)度和人工裂縫。根據(jù)轉(zhuǎn)縫壓力的最大極限值，結(jié)合目標(biāo)層最大、最小水平主應(yīng)力差和設(shè)計(jì)施工位移，計(jì)算出法甲的裂縫擴(kuò)展壓力，并對(duì)法甲進(jìn)行了計(jì)算。運(yùn)算時(shí)，主要按式（1）處理：

P-為產(chǎn)生裂縫所需的最大壓力，單位MPA中裂紋拉伸壓力為單位MPA，最大應(yīng)力為MPA，水平應(yīng)力為最大應(yīng)力，單位為MPA.BP。附加安全壓力單位是MPA。

4.切實(shí)重視掌握施工技術(shù)流程

低產(chǎn)油氣井在應(yīng)用強(qiáng)迫斷裂和重復(fù)壓裂時(shí)，必須嚴(yán)格掌握施工工藝，首先，緊密結(jié)合巖石的力學(xué)參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)層主電壓的最大和最小差，然后根據(jù)初始裂紋的伸長(zhǎng)，精確地確定裂紋彎曲時(shí)的最大極限壓力，斷開預(yù)壓段，開啟主裂紋;第三，有效地減少壓榨液的噴出，并加入ZJ-1水溶性分流器，利用橋塞作用，對(duì)舊裂縫形成壓力，直至井口工作壓力達(dá)到分離裂隙所需的最大壓力極限，從而停止泵壓破碎裝置。在泵重啟后，脈沖泵將破裂液泵入泵內(nèi)。與此同時(shí)，內(nèi)壓可使裂紋重復(fù)保持，在靜壓下比主應(yīng)力最大和最小下降更大，滿足了新的開裂條件;因此，新的裂縫形成后，就能達(dá)到開采目的[3]。

5.分析技術(shù)優(yōu)勢(shì)

利用ZJ-1開關(guān)水溶液實(shí)現(xiàn)壓裂裂紋重復(fù)處理，不僅適用于油井，也適用于氣井。與傳統(tǒng)的以破碎為主的方法相比，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，在達(dá)到最大壓裂壓力之前，用逆止回泵進(jìn)行脈沖壓力維持，可以有效地實(shí)現(xiàn)壓裂強(qiáng)制轉(zhuǎn)向，極大地提高了舵面撕裂效果。第二，無需操縱轉(zhuǎn)向劑，可有效地減少轉(zhuǎn)向劑的消耗，提高轉(zhuǎn)向劑的使用效率。尤其是加入少量的高活性轉(zhuǎn)向劑，能有效地抵抗煤層的壓力，減少轉(zhuǎn)向劑的使用。該工藝適合于低氣壓井和低氣壓油藏，尤其是設(shè)備完好，槍管和管道適應(yīng)性強(qiáng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，重壓強(qiáng)制破碎法作為一種重壓下增產(chǎn)的技術(shù)手段，在油氣產(chǎn)量低的情況下，可以提高油井產(chǎn)量。改為重復(fù)破碎法，成功率過渡段高，導(dǎo)流劑消耗少，適用性強(qiáng)，提高了導(dǎo)流破斷的成功率和有效性。導(dǎo)流破斷是保證導(dǎo)流破斷成功的重要參數(shù)。壓裂過程中的裂紋傳導(dǎo)需要進(jìn)一步研究導(dǎo)體流量與裂紋成功滲透的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1]夏旭華.淺談低產(chǎn)油氣井強(qiáng)制裂縫轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)[J].石油石化物資采購(gòu)，2019：87-87.

[2]吳百烈.低產(chǎn)油氣井重復(fù)壓裂技術(shù)分析[J].石化技術(shù)，2020：179-179.

[3]劉佳.采油井重復(fù)壓裂裂縫失效原因研究[J].《化工管理》，2016：171-171.

川慶鉆探長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西，榆林，718500