深層氣井試油壓裂技術分析及實踐

張丕論（青海油田公司采油五廠，青海 海西州 816499）

?

深層氣井試油壓裂技術分析及實踐

張丕論
（青海油田公司采油五廠，青海 海西州 816499）

摘 要：試油壓裂是試油勘探的首要步驟，因深層氣溫度高、壓強大、低孔隙度等特性，存在較大的技術難度，因此對于深層氣井石油的試油壓裂技術研究一直是試油勘探的一項重要研究課題。本文就從深層氣藏的自身特征出發，對當前包括儲層改造、射孔以及排液求產等深層氣井試油壓裂技術進行分析，并對這些試油壓裂技術的技術原理以及實踐展開較為深入的探討，最后結合當前發展現狀，分析了試油壓裂技術的發展趨勢，希望能為同行業者提供些許參考。

關鍵詞：深層氣；試油；壓裂技術；儲層改造；射孔；排液求產

在石油勘探過程中，首先需要經過試油壓裂作業，以明確地下油藏的大致位置，以及分布情況及規律，通過試油操作可較為詳盡地得知原油儲層的具體情況。因深層氣的高溫、高壓等特點，使得深層氣井的試油壓裂有一定難度。本文結合深層氣的自身特性以及試油技術的當前發展，對包括儲層改造、射孔以及排液求產深層氣井試油壓裂技術的技術原理以及實踐展開較為深入的探討，具體如下。

一、深層氣井試油壓裂的技術分析

（一）試油壓裂技術

深層氣井及其周邊的斷層等構造因素、含水情況及便捷都會對壓裂技術造成很大程度影響。此外在進行試油作業時，工程條件、地質等方面情況也需要進行重點考慮。

1 壓裂方式

因深層氣井的自身條件限制，在試油壓裂過程中需要對套管采取一定保護措施，并合理選擇油管卡封壓裂的具體方式，如果要進行大排量施工，那么其難度將進一步加大。壓裂方式共分為油套、投球、卡封以及限流等幾種形式。壓裂方式需要根據井筒狀態、施工壓力等方面進行綜合選擇，例如井筒狀況較差的氣井，應當盡量采取卡封壓裂的形式；如果氣井的井筒良好，且施工壓力高，可采用套管壓裂或油套合壓的形式。

2 支撐劑

深層氣井儲層的閉合壓力和一般氣井相比，會大出許多，因此為了能夠保證足夠的壓力，需要科學選擇支撐劑，以提升抗壓效果。在支撐劑選擇方面，要結合施工泵壓力等情況，如果泵壓較高，且深度較深，氣井液體攜沙難度大時，則應選擇高強度、低密度類型的支撐劑；如果氣井的閉合壓力大，則應選擇破碎率低類型的支撐劑，且為了保證導流性能，需要盡量選取高強度支撐劑。

3 壓裂液

深層氣井中的溫度較高，加之泵注時間長，這就要求壓裂液的耐高溫性、粘穩性等性能都需要較高品質。壓裂液的優化選擇需要以保證裂縫導流性能為原則，并滿足壓裂工藝需求，并注意壓裂液和油氣間的適應性，避免壓裂液對儲層造成影響。還可結合深井的實際情況，在壓裂液中添加硼膠聯劑、破乳劑、殺菌劑以及高穩定劑等添加劑，從而提升壓裂液的相關性能。

4 管串及管柱設計

從深層井的油藏特點出發，根據靜的深度選取事宜深度的油套，以4000m深度作為極限，如果超過這一極限，則需要采用管串組合的形式增加長度。此外井下管柱會因深層氣井獨特的環境、溫度、壓力、結構等產生包括膨脹、彎曲、高溫等不同效應，最終導致管柱發生位移，和預先設計的軸力不再相符。同時深層氣井中含有大量的以硫化氫為代表的高腐蝕性氣體，這些氣體會對管柱材料造成影響，造成管柱腐蝕影響性能。由此可見，管柱材料、相關性能參數都是確保深層氣井試油壓裂技術的關鍵，針對此種問題，可采用APR管柱測試工藝，此種工藝主要包括上下兩個外筒、上下兩個芯軸、活塞、RD安全循環閥以及連接短節、接頭等部分組成，能夠有效控制環空壓力，并能夠對酸化腐蝕情況進行實施檢測，還可借助循環閥對管柱進行反復沖洗，防止腐蝕，并通過壓力控制計算對管柱的相關壓力參數進行優化控制。

5 壓裂監測

壓裂過程中需要采取相應的監測手段，以對壓裂情況進行有效評價，可根據裂縫位置、壓裂后井溫度等監測結果進行評估，為工作起到重要指導作用，常用的監測技術包括井溫測井、裂縫方位檢測以及施工動態監測等多種形式。

（二）射孔技術

應用于試油壓裂的射孔技術有幾種，其中最為常用的是油管傳輸負壓射孔及電纜射孔，前者的成功率較大，且具誘噴性，是目前最為理想的射孔技術。此外為避免對近井區域的污染，還可采用復合射孔的方式，這種形式主要是將氣體壓裂和射孔一同操作，同時也有利于減少儲層壓裂收到的破裂壓力。

1 射孔負壓值

油管在傳輸時，因井筒的抗外擠性能以及底層自身因素。例如負壓值設計參數過大，可能會造成地層出砂，進而堵塞井下操作工具，如果負壓設計過低，且孔眼臟，則會對流動效率造成不小影響。因此負壓值的科學設計是試油壓裂作業的重要環節之一。綜上所述，為避免出砂，負壓值需要確定在合理范圍內，大致15MPa左右最為合理，或根據深層氣井實際進行科學計算。

2 射孔與布孔

在射孔時，應當盡量選取威力較大且穿透性強度的槍彈進行射孔，選取此種類型的槍彈利于穿透污染帶，并在射孔時，降低壓裂對孔眼周邊的摩擦阻力，減少破裂壓力，在布孔時可采取90°相位螺旋的形式進行布孔。

（三）排液求產技術

目前常用的排液求產技術包括射流泵、水利活塞泵、連續油管車液氮、液氮泵車、氣舉、抽吸、自噴等多種排液技術，這其中液氮氣舉排液技術因其具有良好的安全性、污染小、會壓低、效率高等特點，成為了當前最為常見的深層氣井排液求產技術手段。

（四）儲層保護技術

在試油壓裂的實際操作中，為了對儲層進行保護，避免造成儲層污染，需要采取相應的技術手段，例如采用復合射孔技術、在壓井液方面采用預前置液，或在壓井液中加入殺菌劑、粘穩劑等形式，以減少對儲層流體的污染與破壞。在壓裂過程中，還可加入如助排劑、破乳劑及微膠囊破膠劑等技術，從而能夠將壓裂液實現及時反排，避免壓裂殘液殘留對儲層造成影響。此外，在壓裂前還可采取過濾的形式，濾除大粒徑雜質，防止堵塞孔喉。在壓裂結束之后，還需以強制閉合的形式，盡可能減少壓裂液使用時間，也可以液氮排液，減少污染。

二、深層氣井試油壓裂的技術實踐

深層氣井進行大規模試油壓裂時，泵所承受的壓力很高，且泵注時間長，這就對試油壓裂設備的性能有更高的要求，且井下管柱的承受力也應當要足夠強。此外深層氣井因其自身特性決定了氣井殘液較難排放，需要采取如助排劑、破乳劑及微膠囊破膠劑等技術，從而能夠將壓裂液實現及時反排，避免壓裂殘液殘污染，提高工程效率。此外在射孔方面包括相位角度、平均孔密、負壓值等方面都需要設計得科學合理。如果想要降低近筒區域的摩阻，可以適當降低相位度。

在試油壓裂的實踐操作中，如果需要提高施工進度，那么可在滿足相關要求的情況下，采用空井套管注入的方式進行壓裂，這種方式也可一定程度緩解泵所受到的壓力。為了能夠有效避免降低壓裂設備所承受的壓力，還應采取如液氮氣舉排液、放噴排液等排液技術，實現壓裂液的及時排放?？傊顚託饩囉蛪毫言趯嵺`中的技術難度較大，包括井筒狀態、施工壓力、壓裂方式、支撐劑、壓裂液等都是儲層改造技術的關鍵，在實踐中，每一個步驟都會直接影響深層氣井的試油壓裂效率。要想提高成功率，就需要進行綜合分析，將試油壓裂各個工序看作一個整體，合理設計相關技術參數，以提升實踐效率。

三、深層井試油壓裂技術展望

不斷提高試油壓裂技術水平，研發新型科技是提升石油勘探工程效率的基礎，但通過前文分析不難看出，深層氣井試油壓裂技術涉及的工藝環節多，需要多項技術與設備進行共同協作，因此試油壓裂技術的提升，應以提高其中各項技術及設備性能作為切入點，如射孔技術、優化壓裂液性能等。此外要注意的是，在提高技術效率的同時，必須要重視環保，包括所用試劑的化學性質，以及排液技術都應當作為技術環保性的研發內容。而設備方面的技術優化，除設備自身性能外，還要重視設備的安全性。即將技術性、環保性、安全性等方面共同作為試油壓裂技術的深入研發方向。

結語

綜上所述，本文首先從壓裂方式、支撐劑、壓裂液、管串設計、壓裂監測等方面分析了深層氣井試油壓裂技術的技術原理與實踐，之后對射孔負壓值、射孔、布孔、排液求產、儲層保護等相關技術展開分析，最后從實踐角度，提出了需要注意的相關問題以及試油壓裂技術的發展趨勢?？傊顚託饩囉蛪毫言趯嵺`中的技術難度較大，包括井筒狀態、施工壓力、壓裂方式、支撐劑、壓裂液等都是儲層改造技術的關鍵，在實踐中，每一個步驟都會直接影響深層氣井的試油壓裂效率，因深層氣井試油壓裂技術涵蓋的內容多、專業性強，而筆者自身能力有限，研究也不夠深入，如果研究中存在不足，還望同行業者不吝賜教。

參考文獻

［1］楊誠，袁瑞全，王偉.淺析深層試氣技術的發展［J］.中國石油和化工標準與質量，2013（22）：77.

［2］秦麗斌.試論試油壓裂新工藝的技術探討［J］.中國石油和化工標準與質量，2013（2）：102.

［3］馮小軍，潘星，趙斌.試探試油壓裂的酸化標準分析［J］.化工管理，2013（12）：175.

［4］李力.長慶油田水平井體積壓裂“工廠化”作業試驗井取得新突破［J］.石油鉆采工藝，2013（3）：97.

中圖分類號：TE373

文獻標識碼：A