水力壓裂增產技術研究進展探討

陳同驍

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459

引言

水力壓裂增產技術發展歷史悠久，發展前景廣闊。當代科學技術快速發展更是帶動了水力壓裂增產技術的發展，該技術的實用性不斷提高。近年來，國內水力壓裂增產技術快速發展，在各方面都得到了優化，如壓裂規劃、材料水平、整體質量等，20世紀90年代期間，水力壓裂增產技術便得到了一定進步，應用范圍不僅僅局限于低滲透油田領域中，其應用范圍得到了明顯進步，適應場合朝著多樣化方向發展。水力壓裂增產技術在諸多惡劣環境下都有所應用，且應用優勢相對明顯[1]。如海洋、沙漠等區域。現階段，應用最為廣闊的便是高滲透地層位置，這對當地的布井規劃都會具有重大影響。從某方面分析，水力壓裂增產技術更符合時代發展需求，在未來發展過程中，該技術將逐漸成為中高滲透地區的主要技術之一。

1 壓裂增油技術的影響因素分析

第一，施工質量。結合工程項目執行情況，相關機構必須選擇合適的材料，確保油井壓裂增工作的順利執行。為此，相關人員必須提高施工過程中材料選擇方面的分析。施工設計期間，要從施工裂縫的方向、施工裂縫的長度出發進行考慮。設計的施工方案要保證較高的可行性。經過業內壓裂井資料分析，發現，制定油井產量最大化的壓裂措施：可制定多套方案，結合實際情況進行分析，選擇出相對合適的方案，經過詳細登記、整理，得到最優化的壓裂參數。同時要不斷進行地質條件資源的優化，促進整體產量的提升。

第二，注采管理分析。注采管理和采油增油量存在較大關聯性。逐步完善注采關系是提高增油量的主要方法，同時還可延長油井的使用壽命。

第三，重復壓裂。部分施工企業對壓榨次數這一參數十分關注，而忽略了質量問題，進而導致油井在重復壓裂期間極易發生產量下降的問題，造成了油井資源的浪費。

第四，地質因素。泄油面積減小的情況下，油井的壓后油量會有所增大，進而導致油井開發難度增加，有時還會導致開發效果大打折扣。此外，造成采油困難的因素還包括油井位置，如未選擇產油量較大的區域。泄油面積小的情況下，油量效率下降，進而導致油井開發條件無法達到最優化，開采難度明顯提升，此時如果選擇區域不正確，極易造成開采不達標、資源浪費問題[2]。加壓后經常會發生增液不增油的情況，上述問題的主要原因便是：相鄰巖層、高含水層位置出現的壓竄問題。

2 油井增產措施分析

2.1 提高監督力度

石油企業的運作期間，合理進行全過程監督方可保證施工質量滿足最優化要求，為此，石油企業必須組織專業人員進行施工質量的監督管理，其中最為主要的監督管理內容便是壓裂砂的質量、壓裂支撐劑用量、成膠時間等。監管人員必須嚴格管理，切實履行自己的職責。保證施工監督、跟蹤管理等工作落實到位，加強監管作業期間的記錄管理，保證后續石油產量的有效發展。

2.2 優化壓裂設計

油井壓裂設計方案包括多種形式，為此，相關人員在進行設計期間，必須考慮壓裂情況，借助科學合理的方式進行壓裂優化，尤其是支撐劑、壓裂液、管柱等方面的合理選擇[3]。油井裂縫長度對油井產量具有直接影響，相關人員在進行油井含水率測定后，發現裂縫情況與初期并未存在顯著差異。

2.3 優化地質條件

收集大量的壓裂井材料后，可從中發現提高壓裂措施的途徑。針對重要的數據信息進行詳細分析，制定合理有效的措施，可明顯提升油井整體出油率，此時可在地質條件不變的情況下進行資源優化。

2.4 酸化壓裂

該操作主要使用的壓裂液是酸液，一般不需要額外添加支撐劑，主要依靠水力作用便可產生，隨后在酸液侵蝕條件下可對裂縫進行侵蝕，保證裂縫不會閉合后，便可實現地層滲透性的優化，提高滲透性。

3 壓裂低效井的控制方法

第一，巖石厚度方面。壓裂效果與壓裂砂巖厚度、有效層厚度之間的界限具有一定的影響，要充分考慮地層壓力限制影響。第二，壓裂井產業、含水界限分析。首先，需要針對壓裂井中的各種數據資料進行分析，總結壓裂井初期含油量的增加情況，結合相應規律進行壓裂后期增產效果的分析，并及時對比相關信息，找到油井增產方案。第三，選井選層。該項工作是油井反復壓裂環節的關鍵內容，可明顯提高油田利用率、油井產量。隨著國家油井技術的快速發展，反復壓裂工作的數量越來越多，相關人員必須提高注采系統的關注度。高度重視選井工作。盡量在分流河道砂體位置進行選井、選層，這種情況可能會導致壓裂砂巖出現帶狀情況，可明顯提升出油率、壓裂效果[4]。

4 油層水力壓裂增產技術概述

油田增產的主要措施便是針對地層孔道進行擴大化處理，也可以打通新通道，水力壓裂屬于常見方法之一，可有效提高油田開采效率，還可提升油田開采質量。常規水力壓裂技術應用期間，借助壓裂液可保證油層逐步形成裂縫，隨后借助支撐劑對裂縫進行支撐，促進其逐漸成為永久性的裂縫，保證儲層區域 滲透性，達到增產的目標。對于儲量豐富的油層，可進行重復壓裂處理，多次壓裂施工后可進行儲層油流的有效開采，提高整體開采力度，進而滿足預期經濟效益。此外，還可應用限流壓裂技術措施，經由射孔的孔眼區域，將壓裂液噴射出去，從而形成裂縫，提高儲層的滲透效果，從而滿足增產要求。結合油田水力壓裂施工的具體施工細節，在進行該技術的落實期間，應促進井下儲層形成裂縫網絡結構，確保裂縫的延伸，并達到最終增產目標。

5 水力壓裂增產技術進展探討

5.1 重復壓裂技術分析

重復壓裂技術主要應用于水平井、斜度直井位置。其優勢表現在：結合儲層進行壓裂情況、壓裂頻率、儲層情況的分析。除了斜度直井、水平井外，部分具有價值的老井也可采用該技術。在新井情況下，可明顯提高壓裂效果。國內油氣田數量龐大，大部分油氣田都已經開發到了一定程度，價值空間相對越來越小。因此，為了保證油氣的正常供應，當下主要研究任務便是提高開采效率。結合這一類問題，相關人員可結合新縫、儲層堵水兩種方法進行處理[5]。在進行重復壓裂期間，不可控因素相對較多，上述因素都會對壓裂效果產生影響，如滲透率、孔隙度等，上述兩方面因素未得到有效控制時極易對最終壓裂成果產生影響。理論上，空隙度高的低滲透油藏中，一般都會使用重復壓裂技術，效果相對較好。新縫數量一般與彈性模量、裂縫長度相關，一旦彈性模量、裂縫長度出現問題，必然無法產生新縫。在彈性模量低、滲透率低的情況下容易產生新縫。

5.2 復雜井壓裂技術

油氣田開采作業中，涉及的影響因素較多，必須合理把握所有環節的連接關系。油氣藏工作環境十分復雜，由于低孔隙、低滲透的情況越來越多，使得油氣開采難度越來越高。大斜度井、水平井情況下，合理使用復雜井壓裂技術已經顯得刻不容緩。復雜井壓裂技術組成中，包括水平井壓裂、分段壓裂、限流壓裂等。不同的壓裂技術，其使用范圍有所差異，相應的性能、優劣勢也不同。分段壓裂中，需要合理使用外物，如封隔器，相應的壓裂操作需要保證分層、分段處理[6]。分段壓裂的方法相對較多，并未具有較多的限制條件，包括水力噴射壓裂、橋塞壓裂。限流壓裂處理中，主要是將壓裂液注入射孔位置，從射孔流入儲層。當泵的排量滿足實際需求情況下，孔眼的摩擦力便會增大，此時井底壓力增加，井底壓力需要大于破裂壓力時方可滿足壓裂效果。但是限流壓裂方法中，一般對工藝條件會有較高要求，儲層方面必須具有較高的穩定性，因此，限流壓力作業期間必須充分考慮各方面影響因素。分段壓裂、限流壓裂可在不同的水平井中使用。壓裂操作期間，必須充分考慮起裂裂縫、延伸裂縫兩方面的問題，水平井的水壓裂縫區域一般與場應力相關，當水平方向完成射孔操作后，一般會保持與地場具有一致的方向。具體施工環節中，井筒內部必然會同時受到射孔應力、壓裂液的共同作用，壓裂孔隙的間距不可過大，否則會導致裂縫轉向問題。一般情況下，水平井的井眼斜度不得大于90°，起裂方向一般與軸線相平行，當水平井的井眼斜度為0°情況下，起裂方向一般沿著縱向，當斜度不斷增大的情況下，裂縫的延伸需考慮最小應力作用。裂縫有時是不可控的，要及時考慮其延伸性要求。裂縫一般不會從低強度的巖石朝著高強度巖石延伸，但是反之可行，即高強度巖石的裂縫可延伸到低強度巖石中[7]。同時裂縫還可在井筒內部進行延伸，從高滲透地層位置進行延伸，一般延伸數量為4個。在大斜度井、定向井的壓裂處理中，必須做好前期準備工作，降低施工失誤概率，部分特殊情況下，裂縫數量多、裂縫轉向燈，可借助裂縫數量、降低摩擦阻力等方法進行優化。優化工藝流程后，可保證壓裂效果朝著理想化方向發展，最大限度地降低施工難度。

5.3 低滲層深穿透壓裂技術

該技術主要應用于低滲層的開發作業期間，涉及內容相對較多。近年來，國內深穿透壓裂增產技能越來越完善，相應的裂縫長度也逐漸變大，這一狀況可保證低滲層的產量、采儲量不斷增加，從而保證經濟效益的最大化。低滲透地層具有相對特殊的特點，地下閉合應力較高、透氣效果差，巖層的整體密實度更高。在低滲透地層中，可積極落實水力壓裂增產技術，低滲透地層中包括大量的砂石，這一類砂石的硬度較低，在外界較大沖擊作用下，必然會導致砂石破碎[8]。在外界裂縫閉合速度過快的情況下，工作期限可能會有所延長，這種情況下反復操作必然會造成相對嚴重的經濟損失問題。為此，必須合理采用高導流技術，維護裂縫的穩定效果。

5.4 高滲層防砂壓裂技術

該技術在高滲透地層中廣泛應用。在對高滲透層進行壓裂處理時，必須及時填防砂，現代化技術帶動了防砂水平的進步，傳統防砂方式可能無法滿足當代需求。礫石填充對高滲透地層會有一定的損害，嚴重情況下還會導致堵塞問題，對地層滲透率會產生不利作用，較為明顯地影響了地層導流效果。在面對這一情況時，防砂壓裂技術屬于相對合理的解決方法，應用該技術可進行高滲層導流處理，如在裂縫中添加相應數量的支撐劑（濃度不得過低），填砂后便可進行后續處理。隨著時間發展，裂縫寬度便會逐漸變大，當增至一定程度后，這種趨勢便會趨于穩定。

6 結束語

水力壓裂增產技術包含內容相對豐富，隨著新時期各類科學技術的快速發展，水力壓裂增產技術得到了巨大升華。未來較長一段時間內，都將以經濟效益為主進行處理，在保證質量的前提下有效提升施工效率，保證水力壓裂增產技術具有更加廣闊的發展前景。