關(guān)于油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)的分析

摘要：為促進(jìn)我國(guó)石油工業(yè)穩(wěn)定、健康、持續(xù)發(fā)展，首先介紹了油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容包括多層壓裂技術(shù)以及單層壓裂技術(shù)，然后從壓裂設(shè)備、壓裂液以及支撐劑三方面對(duì)油田壓裂工藝技術(shù)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析與總結(jié)，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)解決措施及建議以供參考與借鑒，為我國(guó)石油工業(yè)今后發(fā)展提供參考，深化油田壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：油田壓裂增產(chǎn)；改造工藝；壓裂技術(shù)

一、前言

在油田的開(kāi)發(fā)中，壓裂技術(shù)是一種重要的增產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)也是提高石油產(chǎn)量的一項(xiàng)重要措施。目前，壓裂技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)油田生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，為促進(jìn)我國(guó)石油工業(yè)穩(wěn)定、健康、持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。但是，我國(guó)油田企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中也面臨著諸多問(wèn)題。例如，油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)中存在著很多問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)我國(guó)油田企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析非常重要。壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)是指采用一定數(shù)量的液體或固體材料對(duì)油氣層進(jìn)行裂縫導(dǎo)流能力的提高和改造處理，通過(guò)壓裂液在裂縫中流動(dòng)及攜帶產(chǎn)生大量高能量流體流入地層以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、提高采收率目的的一種技術(shù)方法。目前，我國(guó)應(yīng)用壓裂技術(shù)對(duì)油田進(jìn)行增產(chǎn)、改造的方法主要有化學(xué)壓裂法、水力壓裂法和綜合壓裂技術(shù)等。

二、油田壓裂技術(shù)應(yīng)用的主改造點(diǎn)

（一）單層壓裂技術(shù)改造

目前所采用的單層壓裂工藝，在正規(guī)應(yīng)用中所設(shè)置的規(guī)格和模式大多比較簡(jiǎn)單，無(wú)須顧及其他方面的因素，也無(wú)須考慮到其他方面的問(wèn)題。所以，在采用單層壓裂法時(shí)，必須重視其本身的有效流量，采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行合理的數(shù)值模擬，并根據(jù)最后的計(jì)算成果進(jìn)行分析。技術(shù)工人可以判斷采用這種方式進(jìn)行的工程，并指出技術(shù)改進(jìn)的困難，給出有針對(duì)性的改進(jìn)建議。利用該模式進(jìn)行流量分析，并與壓裂工藝的實(shí)際情況相聯(lián)系，得到了最終的減水率。這是確保常規(guī)單壓?jiǎn)尉畨毫逊üに嚰夹g(shù)改造取得勝利的重要環(huán)節(jié)，也是提高采收率的一種行之有效的途徑。

（二）多層壓裂技術(shù)改造

多層壓裂工藝的使用非常普遍。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)整個(gè)目標(biāo)層群來(lái)確定各目標(biāo)層條帶，并根據(jù)各目標(biāo)層做對(duì)應(yīng)的參數(shù)。采用該方法，能更好地保障油田的生產(chǎn)效益。然而，由于該方法在工程實(shí)踐中比較煩瑣，涉及許多不同的采礦過(guò)程，所以必須采用分層堆場(chǎng)的方法來(lái)進(jìn)行最后的采礦作業(yè)。通過(guò)這種增產(chǎn)技術(shù)，可以將基礎(chǔ)成本降到最低，并且可以更好地抑制采礦裂紋帶來(lái)的損失[1]。

三、油田壓裂工藝技術(shù)中存在的問(wèn)題

（一）壓裂設(shè)備

壓裂設(shè)備是指能夠?qū)Φ叵掠蜌鈱舆M(jìn)行壓裂的工具，主要包括水力壓裂泵、滑套及水力加砂設(shè)備等。從目前來(lái)看，我國(guó)油田企業(yè)的壓裂設(shè)備在不斷發(fā)展中，但是總體來(lái)講仍屬于老舊設(shè)備。就目前而言，國(guó)內(nèi)的大型水力壓裂泵主要有山東科瑞公司生產(chǎn)的G10-1型、吉林石油研究所生產(chǎn)的YL-1型和大慶石油研究院生產(chǎn)的YZ-1型等；就中小型壓裂機(jī)械來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)有南京中油昆侖、江西中油石西、大慶石油研究所等生產(chǎn)的各種類型壓裂機(jī)械。在國(guó)外，目前比較先進(jìn)的壓裂泵主要有美國(guó)石化公司生產(chǎn)的KBT-23G型水力壓裂泵、德國(guó)P.M·埃芬斯貝格公司制造的E—15型水力壓裂泵。這些先進(jìn)設(shè)備在國(guó)內(nèi)也有一定的使用，但整體來(lái)講仍屬于較新設(shè)備。在國(guó)外，美國(guó)SCOR公司生產(chǎn)了一種新型油井壓裂設(shè)備（簡(jiǎn)稱SCOR—6型），目前這種設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用到油田開(kāi)發(fā)中。

（二）壓裂液

壓裂液是對(duì)地下油氣層進(jìn)行改造的重要物質(zhì)，其作用是使地層滲透率增加。目前，在對(duì)油田進(jìn)行壓裂時(shí)主要采用的是低傷害、高黏壓裂液。這類壓裂液具有以下優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)地層傷害性小，易破膠；②性質(zhì)穩(wěn)定，可反復(fù)使用。大慶油田的壓裂作業(yè)中所用到的壓裂液主要有以下幾種：低溫交聯(lián)有機(jī)稠化劑（LCC）、活性瀝青類表面活性劑（SDS）、黏土穩(wěn)定劑以及助排劑等。其中，低溫交聯(lián)有機(jī)稠化劑和SDS類表面活性劑具有較好的降濾失效果，并且破膠后生成的膠束可以在地層中形成支撐裂縫以增加導(dǎo)流能力。而助排劑不僅可以降低井底壓力及溫度，還能夠起到支撐裂縫、加速液體排除的作用，從而增加地層導(dǎo)流能力。

（三）支撐劑

支撐劑是壓裂技術(shù)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其作用主要是支撐裂縫的延伸。支撐劑在使用過(guò)程中對(duì)裂縫導(dǎo)流能力有一定的影響，而隨著支撐劑應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)，其影響程度也會(huì)不斷加劇。因此，針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)研究人員根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了深入的研究與探索，并取得了一定的成果。目前，在支撐劑研究方面取得成果最多的國(guó)家為美國(guó)，其次是日本，然后是澳大利亞。我國(guó)在支撐劑方面也有很多研究，取得了一定成果。例如蘇里格油田、大慶油田以及吉林油田等都已經(jīng)應(yīng)用了支撐劑，然而在一些壓裂技術(shù)中仍然存在一些問(wèn)題。例如，耐溫性能較差、韌性不強(qiáng)以及膠結(jié)力差等現(xiàn)象還未得到解決與完善；然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)水平的提高及技術(shù)創(chuàng)新等，這些問(wèn)題也將逐漸得到解決與完善，并為我國(guó)石油工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（四）壓裂工藝技術(shù)存在的問(wèn)題成因分析

隨著我國(guó)石油工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)壓裂技術(shù)的要求也越來(lái)越高。因此，為了提高油田產(chǎn)量，在選擇壓裂增產(chǎn)改造工藝時(shí)要嚴(yán)格把握以下原則：一是要盡量選用較小粒徑的壓裂液；二是要盡量降低壓裂液黏度，增大支撐劑粒徑；三是要盡量選用液體用量小、成本低的壓裂液。目前我國(guó)在應(yīng)用壓裂工藝技術(shù)過(guò)程中還存在著諸多問(wèn)題的成因：一是油田分布廣泛，導(dǎo)致壓裂設(shè)備數(shù)量眾多；二是由于我國(guó)油田所處地域環(huán)境比較復(fù)雜，壓裂設(shè)備也比較多；三是由于油田資源分布不均勻，壓裂設(shè)備不能得到合理利用。因此，要想解決這些問(wèn)題，必須加大資金投入力度，采用新技術(shù)、新工藝來(lái)解決壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)中存在的問(wèn)題。

四、壓裂工藝技術(shù)改進(jìn)措施

油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)是一種較為特殊的工藝技術(shù)類型，其主要是將一系列化學(xué)藥劑注入地層中進(jìn)行注入處理，并使地層保持一定強(qiáng)度的壓裂狀態(tài)；通過(guò)使用不同的施工方式與施工工具對(duì)壓裂縫口進(jìn)行開(kāi)合作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地層油分布狀況進(jìn)行控制和改善。對(duì)于油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)而言，其能夠有效地解決傳統(tǒng)井筒改造、地面流程作業(yè)以及油井管理等問(wèn)題，因此受到了生產(chǎn)企業(yè)、石油開(kāi)發(fā)企業(yè)等行業(yè)部門組織機(jī)構(gòu)的關(guān)注[2]。

（一）壓裂設(shè)備研發(fā)

隨著壓裂技術(shù)的快速發(fā)展，其所需的設(shè)備也在不斷升級(jí)，因此，應(yīng)不斷加大研發(fā)力度。尤其是在低成本、高質(zhì)量的壓裂設(shè)備方面應(yīng)該重點(diǎn)加以投入，對(duì)新型壓裂泵進(jìn)行研究。同時(shí)，要不斷提高壓裂液質(zhì)量，積極開(kāi)展耐高溫、低傷害壓裂液體系研發(fā)工作，并積極開(kāi)展不同類型地質(zhì)條件下壓裂技術(shù)的研究。

（二）支撐劑研究

目前支撐劑種類較多，如石英砂、陶粒等，而且都具有較好的增產(chǎn)效果。因此，今后應(yīng)加大對(duì)支撐劑種類以及性能的研究力度。同時(shí)，要積極開(kāi)展不同類型砂巖儲(chǔ)層、油層的支撐劑性能以及驅(qū)油機(jī)理研究工作。

（三）壓裂液優(yōu)化

目前市場(chǎng)上存在大量的假返排液，嚴(yán)重影響了大慶油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)返排體系等相關(guān)方面的研究工作；同時(shí)要積極開(kāi)展化學(xué)添加劑試驗(yàn)工作，并不斷改進(jìn)優(yōu)化措施。

（四）化學(xué)藥劑研究

對(duì)于油田而言，對(duì)其進(jìn)行壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)分析，可以有效地改善油井的開(kāi)采效果，提高油田生產(chǎn)效率。在現(xiàn)代油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于傳統(tǒng)增產(chǎn)技術(shù)的研究已經(jīng)不能滿足開(kāi)發(fā)的要求[3]。因此，在此背景下，相關(guān)工作人員必須對(duì)壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與完善，從而確保油井得到有效利用。在油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)中，化學(xué)藥劑的作用是不可忽視的，其主要是利用不同的化學(xué)試劑或者具有相同屬性的不同物質(zhì)來(lái)達(dá)到改變油層性質(zhì)，增加油層滲透率，提高開(kāi)采效率。不同的化學(xué)藥劑主要有以下幾種：①高黏類：這一類化學(xué)藥劑包括水泥漿、玻璃纖維以及樹(shù)脂等；②緩蝕劑：這一類化學(xué)藥劑的主要作用是防止腐蝕，通過(guò)使用不同類型的緩蝕劑，能夠有效地降低地層腐蝕程度；③酸液添加劑：這一類化學(xué)藥劑包括鹽酸、氫氧化鈉以及硫酸等；④黏土穩(wěn)定劑：這一類化學(xué)藥劑通過(guò)改變油層性質(zhì)以達(dá)到增加油層滲透率的作用，具體應(yīng)用如下：

1.緩蝕劑

緩蝕劑也可以說(shuō)是一種化學(xué)試劑，在石油開(kāi)采過(guò)程中主要用來(lái)降低腐蝕程度，促進(jìn)油田開(kāi)采效率，所以要對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用。在我國(guó)油田開(kāi)采中，大多都是使用鹽酸作為緩蝕劑，這種化學(xué)藥劑可以很好地起到保護(hù)鋼鐵的作用。對(duì)于其他的緩蝕劑來(lái)說(shuō)，如碳鋼和銅、鋁等金屬材料進(jìn)行組合使用，可以很好地起到緩蝕效果。在對(duì)緩蝕劑進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用時(shí)最好是與其他化學(xué)藥劑一起使用；（2）對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō)，要避免與較強(qiáng)氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；（3）不能和堿性物質(zhì)共同應(yīng)用；（4）不能和鋅、鐵等金屬材料一起應(yīng)用；（5）不能和強(qiáng)氧化劑一起應(yīng)用。

2.酸液添加劑

酸液添加劑在油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)中是十分重要的，其能夠有效地改變油層性質(zhì)，提高石油開(kāi)采效率。酸液添加劑主要是指由酸、緩蝕劑以及黏土穩(wěn)定劑等物質(zhì)組成的化合物，在使用酸液添加劑時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)于油層性質(zhì)而言，由于酸的溶解速度較快，因此酸液中的溶蝕孔隙很容易被打開(kāi)，而使用緩蝕劑可以在一定程度上防止碳酸鹽巖發(fā)生腐蝕；（2）酸液添加劑能夠?qū)⑹椭械脑洼腿〕鰜?lái)，而黏土穩(wěn)定劑會(huì)對(duì)地層造成傷害；（3）酸液添加劑能夠起到調(diào)整油層滲透率的作用。但是在應(yīng)用油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)時(shí)，需對(duì)油田不同類型、不同情況之下進(jìn)行酸化。因此需要根據(jù)油層性質(zhì)以及開(kāi)采的條件來(lái)選擇適當(dāng)?shù)乃嵋禾砑觿?，并且?yīng)該選擇質(zhì)量合格、價(jià)格便宜、使用壽命較長(zhǎng)且安全性能高的化學(xué)藥劑[4]。

（五）油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)研究

對(duì)于油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)而言，其主要包括以下幾種施工工藝：一是射孔分段壓裂；二是地面管柱壓裂；三是水力壓裂。下面將針對(duì)這三種施工工藝的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行具體分析研究[5]。

1.射孔分段壓裂法

在射孔分段壓裂法中，主要是將射孔彈進(jìn)行多次重復(fù)使用，從而形成多條裂縫；在地面管柱壓裂法中，主要是使用多根長(zhǎng)鋼帶作為支撐材料，對(duì)油層兩端的地層進(jìn)行支撐，從而確保地層得到有效支撐。在此過(guò)程中，需要注意的是：其使用的支撐劑需要具備較強(qiáng)的耐溫、耐沖刷能力和較高的韌性及延展性。在對(duì)射孔分段壓裂工藝進(jìn)行研究時(shí)，我們首先將支撐劑放入射孔之后的井口中，然后采用人工方式對(duì)支撐液施加壓力并重復(fù)注入；在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量具有一定黏滯力和沖擊力作用于支撐劑之上的液體。其中，在對(duì)射孔段進(jìn)行施工時(shí)可以按照如下操作：先使用較少量的支撐劑對(duì)油層頂部進(jìn)行支撐，然后再利用較多量的支撐劑對(duì)油層底部進(jìn)行支撐。另外還需要注意一點(diǎn)，就是要保證在壓裂施工過(guò)程中盡可能避免產(chǎn)生大量濾餅、油膜等情況。

2.地面管柱壓裂法

地面管柱壓裂法是在對(duì)油管端實(shí)施裂縫壓裂過(guò)程中廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)類型，其主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）使用攪拌器將高黏度降黏液體與砂充分混合；（2）根據(jù)施工要求調(diào)整不同目的層壓力；（3）對(duì)油管端施加一定強(qiáng)度壓力；（4）保證地層受到較大支撐作用[5]。

3.水力壓裂

水力壓裂技術(shù)是一種較為特殊的壓裂技術(shù)類型，其主要是通過(guò)使用大排量、高砂比對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行處理或者注入體積較大、滲透率較高、質(zhì)量較好且韌性相對(duì)較強(qiáng)的黏土顆粒等材料，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂。水力壓裂技術(shù)主要是通過(guò)將水泥體系和支撐劑體系結(jié)合在一起使用，從而使壓裂效果得到有效提升。另外，還需要注意的一點(diǎn)就是，對(duì)于某些規(guī)模比較小、滲透率以及支撐壓力都相對(duì)較低、質(zhì)量一般且韌性相對(duì)較差、容易受到損傷或者受到污染的情況，使用水力壓裂技術(shù)均會(huì)引起增產(chǎn)效果不佳。在施工過(guò)程中遇到一些意外情況時(shí)，首先要立即停止施工，并實(shí)施應(yīng)急預(yù)案處理；其次要盡快停止地面流程作業(yè)并使用機(jī)械設(shè)備關(guān)閉井口；最后，如果出現(xiàn)了一些比較嚴(yán)重的事故或者問(wèn)題，可以直接進(jìn)行地面流程操作從而中止該工程。對(duì)此大家一定要引起重視與關(guān)注，并且做好預(yù)防措施。

五、結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)分析過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工流程，確保操作規(guī)范，并加強(qiáng)對(duì)壓裂后效果的監(jiān)督，從而使施工效率得到提高。在壓裂作業(yè)中，應(yīng)合理控制壓裂液的用量，并保證其在一定范圍之內(nèi)，通過(guò)不斷進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)，從而使油田壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)得到進(jìn)一步完善?？偠灾S著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展以及石油產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整與優(yōu)化，人們對(duì)油田資源開(kāi)發(fā)與利用提出了更高的要求。而在此過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)壓裂增產(chǎn)改造工藝技術(shù)的研究力度和關(guān)注程度。相關(guān)工作人員必須明確這一點(diǎn)，并能夠?qū)⑵渥鳛樽陨砉ぷ鞯闹匾繕?biāo)和奮斗目標(biāo)。只有這樣才能真正提升油田開(kāi)采效率，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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