油田井下壓裂技術(shù)的優(yōu)化策略

＊靳玉強(qiáng) 張樂 田磊 宋長(zhǎng)海

（中石油玉門油田分公司 甘肅 735000）

引言

石油工業(yè)為我國(guó)提供了豐富的資源，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展背景下，其很大程度上促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)對(duì)石油工業(yè)發(fā)展也十分重視，隨著科技時(shí)代的到來，機(jī)械化采油發(fā)展成為我國(guó)的龍頭產(chǎn)業(yè)，鑒于對(duì)油氣資源的需求增加和我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，其提供了充足的資源，豐富的石油資源也促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和石油工業(yè)的發(fā)展，其強(qiáng)調(diào)與自身發(fā)展相關(guān)的機(jī)械水平，我國(guó)也增加了對(duì)油氣資源的需求，促進(jìn)了石油工業(yè)的發(fā)展。石油勘探的發(fā)展需要改進(jìn)開采技術(shù)，提高其生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)總值。

目前，在世界技術(shù)發(fā)展背景下當(dāng)屬我國(guó)油田鉆孔開采技術(shù)，其發(fā)展使我國(guó)在油田開采上具有足夠的優(yōu)勢(shì)，但由于地理原因環(huán)境影響，部分油區(qū)距離較遠(yuǎn)，結(jié)合環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致采礦作業(yè)中出現(xiàn)一些問題，因此有必要制定相關(guān)井下工作的科學(xué)解決方案，從而確保在井下進(jìn)行采礦作業(yè)時(shí)的安全，提高勞動(dòng)效率，由此促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展。

油田開采工作在施工技術(shù)和施工標(biāo)準(zhǔn)上要求非常嚴(yán)格，其中最常見的施工技術(shù)就是井下壓裂技術(shù)，對(duì)于油田開采工作來說十分重要。為了提高石油的質(zhì)量和開采量；鑒于目前我國(guó)油田鉆孔采礦技術(shù)的發(fā)展在全球技術(shù)水平的發(fā)展方面具有足夠的優(yōu)勢(shì)，但由于地理環(huán)境的原因，一些油區(qū)距離較遠(yuǎn)，開采環(huán)境復(fù)雜，在開采過程中存在一些問題，因此有必要制定科學(xué)的解決方案。

1.井下壓裂技術(shù)的類型

壓裂技術(shù)是高效開發(fā)油氣田特別是低滲透油氣田提高采收率的重要手段。低滲透油藏壓裂技術(shù)攻堅(jiān)的突破進(jìn)一步激發(fā)了油田石油精英們攻克低滲透油藏開發(fā)這一世界級(jí)難題的信心、決心和斗志。過去，勝利油田低滲透油藏素有“井井有油，井井不流”的現(xiàn)象，油流沉睡在素有“磨刀石”之稱的巖石里，而打開低滲透油藏的唯一一把鑰匙就是非“壓”不行。

在勝利油田，有幾句許多人耳熟能詳?shù)捻樋诹?，如“吃壓裂飯，過壓裂年，唱壓裂歌”“要想油層吐油快，先給油層注能量”“搞好試油壓裂，踢好臨門一腳”等。以壓裂為核心的井下作業(yè)，對(duì)勝利油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的意義不言而喻。因此，從某種程度上說，勝利油田低滲透油藏今日的油氣“大場(chǎng)面”，是靠過硬的壓裂技術(shù)“壓”出來的。

(1)化學(xué)隔離技術(shù)

在目前有良好生產(chǎn)記錄的我國(guó)油田石化生產(chǎn)中，最合適的隔離分餾處理技術(shù)應(yīng)該是針對(duì)化學(xué)品的隔離分餾技術(shù)?；瘜W(xué)物理絕緣隔離技術(shù)首先需要打破井下油管，用少量沙子進(jìn)行填充，使其進(jìn)行化學(xué)絕緣隔離，然后在不同安裝井上采用這種化學(xué)絕緣隔離處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行隔離處理，通過設(shè)備引入這種化學(xué)絕緣隔離處理技術(shù)，可以在整個(gè)設(shè)備安裝實(shí)施過程中充分利用現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的天氣情況，確保安裝實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的安全。

在這兩個(gè)方面，應(yīng)特別注意檢查分餾油管中液壓橡膠油活塞的機(jī)械化學(xué)性和絕緣性，并要求對(duì)原油濃度大小進(jìn)行合理化的控制。一般來說，必須與專業(yè)填砂技術(shù)相結(jié)合，才能有效提高填砂整體工程實(shí)施效果。在執(zhí)行過程中還必須對(duì)其進(jìn)行分析和審查。在技術(shù)難度較大的情況下，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，化學(xué)隔離技術(shù)的投資成本也是最高的。

(2)水力噴砂壓裂技術(shù)

水力噴砂技術(shù)適用于將液體壓入管道。它能迅速將管道中的壓力轉(zhuǎn)化，并以最快的速度輸送液體，從而導(dǎo)致地層破裂。為了有效平衡裂縫井底破裂壓力和控制破裂斷層壓力，有必要向井底裂縫內(nèi)斷層注入流體，可以有效率地控制裂縫井底破裂壓力，按要求制定裂縫間距，也可以滿足采礦作業(yè)的主要目的。施工單位使用安全性高，而且在實(shí)際使用生產(chǎn)過程中，成本最低，為我國(guó)石油化工行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

(3)限流壓裂技術(shù)

在油田開采中，在低滲透或多層油藏的情況下，最合適的壓裂技術(shù)是限制壓裂技術(shù)，限流壓裂技術(shù)可以有效控制射孔密度，逐步提高注入排量。根據(jù)開孔順序，第一個(gè)壓力將吸收部分流體產(chǎn)生的鉆孔摩擦，從而增加井底壓力。在使用限制壓裂技術(shù)的限流技術(shù)時(shí)，第一個(gè)壓力波將吸收部分流體產(chǎn)生的鉆孔摩擦。20世紀(jì)70年代，專家對(duì)壓裂工藝流程的局限性進(jìn)行了研究，研究結(jié)果令人滿意。該系統(tǒng)已在大慶油田的中得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。鉆孔磨損對(duì)信息屬性的影響，需要進(jìn)一步研究和分析。

2.油田井下壓裂技術(shù)應(yīng)用的問題

(1)施工的機(jī)械設(shè)備過多

在我國(guó)油田項(xiàng)目開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)背景下，專業(yè)施工人員進(jìn)行操作最重要的就是各種土木工程機(jī)械設(shè)備。同樣，現(xiàn)場(chǎng)有大量的專業(yè)施工人員和各種機(jī)械設(shè)備，使得現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備施工非?；靵y。這增加了現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械管理的工作難度，工具太多會(huì)存在很多安全隱患，這將降低機(jī)械設(shè)備的使用水平，并增加現(xiàn)

場(chǎng)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2)存在安全風(fēng)險(xiǎn)

井下壓裂技術(shù)整個(gè)操作過程非常復(fù)雜。專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行科學(xué)操作，加強(qiáng)對(duì)實(shí)際操作的管理，使各工序按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。如果現(xiàn)場(chǎng)開采油井操作施工人員缺乏專業(yè)知識(shí)，技術(shù)水平低，缺乏相關(guān)理論實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)油井開采工程施工操作過程中，要及時(shí)加強(qiáng)對(duì)各種開采施工人員監(jiān)督檢查管理，避免出現(xiàn)施工差錯(cuò)，減少大型油田現(xiàn)場(chǎng)油井開采時(shí)對(duì)油井工程的不良影響。

特別針對(duì)那些是老舊型油田油井的開采，需要對(duì)老舊的現(xiàn)場(chǎng)油井開采設(shè)施進(jìn)行一次翻新或者改造，這樣就不需要施工人員花費(fèi)大量的人力和精力都用來現(xiàn)場(chǎng)油井開采，增加了現(xiàn)場(chǎng)油井開采時(shí)的施工操作難度，增加了現(xiàn)場(chǎng)油井開采操作施工人員施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，在實(shí)踐中，如果施工人員出現(xiàn)一些施工操作失誤，會(huì)容易出現(xiàn)卡鉆、井噴等不良現(xiàn)象。如果施工人員的專業(yè)技術(shù)水平不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)，將對(duì)石油行業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3.壓裂技術(shù)在井下應(yīng)用的優(yōu)化策略

(1)優(yōu)化壓裂液技術(shù)

在油田生產(chǎn)鉆孔中使用鉆井技術(shù)的中心工作是液體處理的分餾，它直接影響到整個(gè)生產(chǎn)工作。然而，隨著我國(guó)現(xiàn)代技術(shù)水平的不斷提高，分餾液技術(shù)得到了優(yōu)化，主要是通過胍橡膠分餾液，可進(jìn)一步研究井深，提高分餾液粘度，滿足現(xiàn)代石油工業(yè)中空采油的需要。壓裂技術(shù)用于誘導(dǎo)油層產(chǎn)生裂縫，并向油層注入部分流體。

但是在作業(yè)過程結(jié)束后，油庫仍然會(huì)繼續(xù)釋放出大量的廢氣返油和排液，不僅嚴(yán)重浪費(fèi)資源，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，因此，必須加強(qiáng)返排液的處理，合理利用，降低生產(chǎn)成本，提高壓裂效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。要不斷提高我國(guó)油田的壓力采收率，必須不斷優(yōu)化油田壓力控制技術(shù)。通過不斷研發(fā)新的壓力采油技術(shù)，可以大大提高壓力采油機(jī)的速度，提高生產(chǎn)效率。壓力泵在工藝上的優(yōu)化通常有兩種操作方法：

一是優(yōu)化壓力工藝流程。要不斷優(yōu)化我國(guó)油田井下重力壓裂加工技術(shù)，通過各技術(shù)階段的不斷優(yōu)化技術(shù)升級(jí)，全面優(yōu)化提升油田壓力壓裂技術(shù)。

二是在防水裂縫發(fā)生處還應(yīng)設(shè)置防水砂漿和井壁。為了有效穩(wěn)定兩個(gè)儲(chǔ)層中間裂縫，可以在兩個(gè)儲(chǔ)層中間裂縫中直接設(shè)置壓裂砂儲(chǔ)層井壁，防止外力壓裂砂井壁進(jìn)入儲(chǔ)層裂縫，防止兩個(gè)儲(chǔ)層中間裂縫開口提前完成閉合，影響油田生產(chǎn)。

(2)對(duì)水利噴砂技術(shù)的創(chuàng)新

在油井鉆井技術(shù)分類中，我們從中了解到水利噴砂技術(shù)的作用和影響，它運(yùn)用最低的運(yùn)行成本在其實(shí)施過程中還能夠達(dá)到最安全的技術(shù)水平，隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，水燃料技術(shù)在其對(duì)應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域上非常少，因此需要提高對(duì)它的技術(shù)要求，提高技術(shù)人員水平，能夠滿足各種類型油井，提高其在油田開采過程中的工作效率和產(chǎn)量。

(3)技術(shù)方面參數(shù)的設(shè)置

在采礦方面，鉆孔采礦技術(shù)是最重要的一項(xiàng)技術(shù)，尤其是砂混合比的參數(shù)化。在整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中，混砂比重對(duì)其有很大的影響。如果其比重較高，那么將逐漸增加底部裂縫的長(zhǎng)度，但其寬度也隨之逐漸減小。為了保證油田生產(chǎn)的順利實(shí)施，必須重視混砂比例的控制，使其能夠促進(jìn)長(zhǎng)裂縫的形成，并且提高其工作效率和采油總量。

(4)對(duì)返排液進(jìn)行處理和回收利用

對(duì)于油田回流液的二次開發(fā)利用，在油田生產(chǎn)開發(fā)建設(shè)過程中繼續(xù)使用先進(jìn)技術(shù)和人力資源。例如，在我國(guó)油田井下油層壓裂開采工藝生產(chǎn)過程中，壓裂液通過油田高壓壓裂泵直接壓入油田油層內(nèi)部，利用各種相關(guān)壓裂技術(shù)即可使油田油層內(nèi)部開裂壓力明顯高于油田地面外部壓力，促使油田油層內(nèi)部產(chǎn)生較大裂縫，使油田石油原料能夠順利進(jìn)入開采。壓裂液體在作業(yè)運(yùn)行過程中，儲(chǔ)層系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生大量返水和排液。

為了提高污水資源綜合利用效率，可以充分利用創(chuàng)新技術(shù)對(duì)污水回流液資源進(jìn)行綜合再利用。這不僅可以有效減少土壤返水和排液對(duì)自然環(huán)境的直接污染，而且還可以降低技術(shù)開發(fā)成本，最大限度地節(jié)約自然資源，提高石油產(chǎn)能。

同時(shí)，要通過繼續(xù)研究學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的井下采油生產(chǎn)技術(shù)，吸收其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)自身大型油田工業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行工藝改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高我國(guó)大型油田井下油氣壓裂機(jī)的技術(shù)水平。

4.井下壓裂技術(shù)為油田上產(chǎn)提供強(qiáng)力支撐

在保障東部原油上產(chǎn)和助力非常規(guī)大發(fā)展形勢(shì)任務(wù)面前，井下壓裂大隊(duì)積極推廣應(yīng)用先進(jìn)工藝技術(shù)，不斷提升施工服務(wù)水平。

從強(qiáng)化員工素質(zhì)入手，加強(qiáng)員工培訓(xùn)工作的安排規(guī)劃，提高培訓(xùn)內(nèi)容的適應(yīng)性、針對(duì)性、實(shí)效性和超前性。認(rèn)真開展員工各類操作證和技能等級(jí)證取證，加強(qiáng)基層管理人員和班組長(zhǎng)的工作責(zé)任心、業(yè)務(wù)素質(zhì)和管理技巧的培訓(xùn)，抓好壓裂工藝和前瞻技術(shù)的培訓(xùn)，特別是水平井分段壓裂工藝、2500型壓裂優(yōu)化配套等業(yè)務(wù)，為提升常規(guī)和非常規(guī)壓裂施工速度、質(zhì)量和效益奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。

在疑難儲(chǔ)層改造中，先后采用機(jī)械分層壓裂工藝和水力噴射多級(jí)壓裂技術(shù)完成純26-斜019、河86-70等多口壓裂施工，均取得了良好的油層改造效果。特別是應(yīng)用深層低滲透高凝油儲(chǔ)層分層熱壓裂技術(shù)，成功對(duì)王古101井進(jìn)行分層壓裂改造，該井的成功標(biāo)志著勝利油田熱壓裂技術(shù)走向成熟。

積極推廣應(yīng)用直井分段壓裂技術(shù)，2021年上半年，采用該技術(shù)完成壓裂施工54井次，施工有效率達(dá)到95%以上，平均單井日增液14.9m3，單井日增油6.9t，壓后產(chǎn)量達(dá)到同區(qū)塊同層位鄰井籠統(tǒng)壓裂產(chǎn)量的1.5～2倍。其中在濱660塊、濱685塊累計(jì)實(shí)施20余井次，累計(jì)增油2.4萬噸，在樁606區(qū)壓裂改造3口井，初期單井平均日油達(dá)到20.8t。

此外他們還在樁83-1井創(chuàng)出機(jī)械分層壓裂井深最深紀(jì)錄。在高94井施工中，為“東營(yíng)凹陷石油勘探”作出重要貢獻(xiàn)，榮獲“石油工程重大油氣發(fā)現(xiàn)獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)，充分展現(xiàn)了一流的施工能力和技術(shù)水平。

5.結(jié)語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速健康發(fā)展，人民群眾基本生活水平不斷改進(jìn)提高，人民對(duì)油氣資源的需求不斷增加。確保油田壓裂生產(chǎn)穩(wěn)步有效健康發(fā)展，不斷探索總結(jié)改進(jìn)油田井下深層壓裂生產(chǎn)技術(shù)的不足，全面研究?jī)?yōu)化改進(jìn)油田井下深層壓裂生產(chǎn)技術(shù)。通過對(duì)井下原油壓裂控制技術(shù)的全面改進(jìn)優(yōu)化，找到一條最適合我國(guó)油田開發(fā)的發(fā)展道路，為我國(guó)渤海油田持續(xù)發(fā)展建設(shè)做出新的貢獻(xiàn)。必須優(yōu)化和更新石油工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，提高安全生產(chǎn)，增加石油產(chǎn)量，成為充分發(fā)揮最佳效果的油田之一。