關于油田壓裂增產改造工藝技術的分析

摘要：為促進我國石油工業穩定、健康、持續發展，首先介紹了油田壓裂增產改造工藝技術的相關內容包括多層壓裂技術以及單層壓裂技術，然后從壓裂設備、壓裂液以及支撐劑三方面對油田壓裂工藝技術中存在的問題進行了分析與總結，并結合實際工作經驗提出相應解決措施及建議以供參考與借鑒，為我國石油工業今后發展提供參考，深化油田壓裂增產改造技術發展。

關鍵詞：油田壓裂增產；改造工藝；壓裂技術

一、前言

在油田的開發中，壓裂技術是一種重要的增產技術，同時也是提高石油產量的一項重要措施。目前，壓裂技術已經在我國油田生產中得到了廣泛的應用，為促進我國石油工業穩定、健康、持續發展做出了積極貢獻。但是，我國油田企業在發展過程中也面臨著諸多問題。例如，油田壓裂增產改造工藝技術中存在著很多問題，這些問題對我國油田企業發展產生了嚴重的影響。因此，針對這些問題進行分析非常重要。壓裂增產改造工藝技術是指采用一定數量的液體或固體材料對油氣層進行裂縫導流能力的提高和改造處理，通過壓裂液在裂縫中流動及攜帶產生大量高能量流體流入地層以實現增產、提高采收率目的的一種技術方法。目前，我國應用壓裂技術對油田進行增產、改造的方法主要有化學壓裂法、水力壓裂法和綜合壓裂技術等。

二、油田壓裂技術應用的主改造點

（一）單層壓裂技術改造

目前所采用的單層壓裂工藝，在正規應用中所設置的規格和模式大多比較簡單，無須顧及其他方面的因素，也無須考慮到其他方面的問題。所以，在采用單層壓裂法時，必須重視其本身的有效流量，采用數學方法進行合理的數值模擬，并根據最后的計算成果進行分析。技術工人可以判斷采用這種方式進行的工程，并指出技術改進的困難，給出有針對性的改進建議。利用該模式進行流量分析，并與壓裂工藝的實際情況相聯系，得到了最終的減水率。這是確保常規單壓單井壓裂法工藝技術改造取得勝利的重要環節，也是提高采收率的一種行之有效的途徑。

（二）多層壓裂技術改造

多層壓裂工藝的使用非常普遍。在實際生產過程中，要根據整個目標層群來確定各目標層條帶，并根據各目標層做對應的參數。采用該方法，能更好地保障油田的生產效益。然而，由于該方法在工程實踐中比較煩瑣，涉及許多不同的采礦過程，所以必須采用分層堆場的方法來進行最后的采礦作業。通過這種增產技術，可以將基礎成本降到最低，并且可以更好地抑制采礦裂紋帶來的損失[1]。

三、油田壓裂工藝技術中存在的問題

（一）壓裂設備

壓裂設備是指能夠對地下油氣層進行壓裂的工具，主要包括水力壓裂泵、滑套及水力加砂設備等。從目前來看，我國油田企業的壓裂設備在不斷發展中，但是總體來講仍屬于老舊設備。就目前而言，國內的大型水力壓裂泵主要有山東科瑞公司生產的G10-1型、吉林石油研究所生產的YL-1型和大慶石油研究院生產的YZ-1型等；就中小型壓裂機械來說，目前國內有南京中油昆侖、江西中油石西、大慶石油研究所等生產的各種類型壓裂機械。在國外，目前比較先進的壓裂泵主要有美國石化公司生產的KBT-23G型水力壓裂泵、德國P.M·埃芬斯貝格公司制造的E—15型水力壓裂泵。這些先進設備在國內也有一定的使用，但整體來講仍屬于較新設備。在國外，美國SCOR公司生產了一種新型油井壓裂設備（簡稱SCOR—6型），目前這種設備已經成功應用到油田開發中。

（二）壓裂液

壓裂液是對地下油氣層進行改造的重要物質，其作用是使地層滲透率增加。目前，在對油田進行壓裂時主要采用的是低傷害、高黏壓裂液。這類壓裂液具有以下優點：①對地層傷害性小，易破膠；②性質穩定，可反復使用。大慶油田的壓裂作業中所用到的壓裂液主要有以下幾種：低溫交聯有機稠化劑（LCC）、活性瀝青類表面活性劑（SDS）、黏土穩定劑以及助排劑等。其中，低溫交聯有機稠化劑和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，從而增加地層導流能力。

（三）支撐劑

支撐劑是壓裂技術中的一項重要內容，其作用主要是支撐裂縫的延伸。支撐劑在使用過程中對裂縫導流能力有一定的影響，而隨著支撐劑應用時間的延長，其影響程度也會不斷加劇。因此，針對這一問題，相關研究人員根據實踐經驗進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家為美國，其次是日本，然后是澳大利亞。我國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應用了支撐劑，然而在一些壓裂技術中仍然存在一些問題。例如，耐溫性能較差、韌性不強以及膠結力差等現象還未得到解決與完善；然而隨著科學技術的發展、生產水平的提高及技術創新等，這些問題也將逐漸得到解決與完善，并為我國石油工業的健康持續發展做出貢獻。

（四）壓裂工藝技術存在的問題成因分析

隨著我國石油工業的不斷發展，對壓裂技術的要求也越來越高。因此，為了提高油田產量，在選擇壓裂增產改造工藝時要嚴格把握以下原則：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。目前我國在應用壓裂工藝技術過程中還存在著諸多問題的成因：一是油田分布廣泛，導致壓裂設備數量眾多；二是由于我國油田所處地域環境比較復雜，壓裂設備也比較多；三是由于油田資源分布不均勻，壓裂設備不能得到合理利用。因此，要想解決這些問題，必須加大資金投入力度，采用新技術、新工藝來解決壓裂增產改造工藝技術中存在的問題。

四、壓裂工藝技術改進措施

油田壓裂增產改造工藝技術是一種較為特殊的工藝技術類型，其主要是將一系列化學藥劑注入地層中進行注入處理，并使地層保持一定強度的壓裂狀態；通過使用不同的施工方式與施工工具對壓裂縫口進行開合作用，從而實現對地層油分布狀況進行控制和改善。對于油田壓裂增產改造工藝技術而言，其能夠有效地解決傳統井筒改造、地面流程作業以及油井管理等問題，因此受到了生產企業、石油開發企業等行業部門組織機構的關注[2]。

（一）壓裂設備研發

隨著壓裂技術的快速發展，其所需的設備也在不斷升級，因此，應不斷加大研發力度。尤其是在低成本、高質量的壓裂設備方面應該重點加以投入，對新型壓裂泵進行研究。同時，要不斷提高壓裂液質量，積極開展耐高溫、低傷害壓裂液體系研發工作，并積極開展不同類型地質條件下壓裂技術的研究。

（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效果。因此，今后應加大對支撐劑種類以及性能的研究力度。同時，要積極開展不同類型砂巖儲層、油層的支撐劑性能以及驅油機理研究工作。

（三）壓裂液優化

目前市場上存在大量的假返排液，嚴重影響了大慶油田壓裂增產改造工藝技術的發展與應用。因此，今后應加強返排體系等相關方面的研究工作；同時要積極開展化學添加劑試驗工作，并不斷改進優化措施。

（四）化學藥劑研究

對于油田而言，對其進行壓裂增產改造工藝技術分析，可以有效地改善油井的開采效果，提高油田生產效率。在現代油田開發過程中，對于傳統增產技術的研究已經不能滿足開發的要求[3]。因此，在此背景下，相關工作人員必須對壓裂增產改造技術進行優化與完善，從而確保油井得到有效利用。在油田壓裂增產改造工藝技術中，化學藥劑的作用是不可忽視的，其主要是利用不同的化學試劑或者具有相同屬性的不同物質來達到改變油層性質，增加油層滲透率，提高開采效率。不同的化學藥劑主要有以下幾種：①高黏類：這一類化學藥劑包括水泥漿、玻璃纖維以及樹脂等；②緩蝕劑：這一類化學藥劑的主要作用是防止腐蝕，通過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：這一類化學藥劑包括鹽酸、氫氧化鈉以及硫酸等；④黏土穩定劑：這一類化學藥劑通過改變油層性質以達到增加油層滲透率的作用，具體應用如下：

1.緩蝕劑

緩蝕劑也可以說是一種化學試劑，在石油開采過程中主要用來降低腐蝕程度，促進油田開采效率，所以要對其進行合理應用。在我國油田開采中，大多都是使用鹽酸作為緩蝕劑，這種化學藥劑可以很好地起到保護鋼鐵的作用。對于其他的緩蝕劑來說，如碳鋼和銅、鋁等金屬材料進行組合使用，可以很好地起到緩蝕效果。在對緩蝕劑進行應用時，需要注意以下幾個方面：（1）對其進行合理應用時最好是與其他化學藥劑一起使用；（2）對于碳鋼來說，要避免與較強氧化性的物質發生反應；（3）不能和堿性物質共同應用；（4）不能和鋅、鐵等金屬材料一起應用；（5）不能和強氧化劑一起應用。

2.酸液添加劑

酸液添加劑在油田壓裂增產改造工藝技術中是十分重要的，其能夠有效地改變油層性質，提高石油開采效率。酸液添加劑主要是指由酸、緩蝕劑以及黏土穩定劑等物質組成的化合物，在使用酸液添加劑時需要注意以下幾個方面：（1）對于油層性質而言，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，而使用緩蝕劑可以在一定程度上防止碳酸鹽巖發生腐蝕；（2）酸液添加劑能夠將石油中的原油萃取出來，而黏土穩定劑會對地層造成傷害；（3）酸液添加劑能夠起到調整油層滲透率的作用。但是在應用油田壓裂增產改造工藝技術時，需對油田不同類型、不同情況之下進行酸化。因此需要根據油層性質以及開采的條件來選擇適當的酸液添加劑，并且應該選擇質量合格、價格便宜、使用壽命較長且安全性能高的化學藥劑[4]。

（五）油田壓裂增產改造工藝技術研究

對于油田壓裂增產改造工藝技術而言，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。下面將針對這三種施工工藝的相關內容進行具體分析研究[5]。

1.射孔分段壓裂法

在射孔分段壓裂法中，主要是將射孔彈進行多次重復使用，從而形成多條裂縫；在地面管柱壓裂法中，主要是使用多根長鋼帶作為支撐材料，對油層兩端的地層進行支撐，從而確保地層得到有效支撐。在此過程中，需要注意的是：其使用的支撐劑需要具備較強的耐溫、耐沖刷能力和較高的韌性及延展性。在對射孔分段壓裂工藝進行研究時，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支撐液施加壓力并重復注入；在此過程中會產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，在對射孔段進行施工時可以按照如下操作：先使用較少量的支撐劑對油層頂部進行支撐，然后再利用較多量的支撐劑對油層底部進行支撐。另外還需要注意一點，就是要保證在壓裂施工過程中盡可能避免產生大量濾餅、油膜等情況。

2.地面管柱壓裂法

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

3.水力壓裂

水力壓裂技術是一種較為特殊的壓裂技術類型，其主要是通過使用大排量、高砂比對儲層進行處理或者注入體積較大、滲透率較高、質量較好且韌性相對較強的黏土顆粒等材料，從而實現對儲層進行壓裂。水力壓裂技術主要是通過將水泥體系和支撐劑體系結合在一起使用，從而使壓裂效果得到有效提升。另外，還需要注意的一點就是，對于某些規模比較小、滲透率以及支撐壓力都相對較低、質量一般且韌性相對較差、容易受到損傷或者受到污染的情況，使用水力壓裂技術均會引起增產效果不佳。在施工過程中遇到一些意外情況時，首先要立即停止施工，并實施應急預案處理；其次要盡快停止地面流程作業并使用機械設備關閉井口；最后，如果出現了一些比較嚴重的事故或者問題，可以直接進行地面流程操作從而中止該工程。對此大家一定要引起重視與關注，并且做好預防措施。

五、結語

在進行油田壓裂增產改造工藝技術分析過程中，應嚴格控制施工流程，確保操作規范，并加強對壓裂后效果的監督，從而使施工效率得到提高。在壓裂作業中，應合理控制壓裂液的用量，并保證其在一定范圍之內，通過不斷進行技術優化與改進，從而使油田壓裂增產改造工藝技術得到進一步完善。總而言之，隨著我國經濟社會的快速發展以及石油產業結構的不斷調整與優化，人們對油田資源開發與利用提出了更高的要求。而在此過程中，必須加強對壓裂增產改造工藝技術的研究力度和關注程度。相關工作人員必須明確這一點，并能夠將其作為自身工作的重要目標和奮斗目標。只有這樣才能真正提升油田開采效率，為我國經濟社會發展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]張平.國內首例“雙壓裂”增產工藝技術實驗成功雙壓裂革命[J].中國石油石化，2022，492（13）：52-53.

[2]黃鳳樓.油田壓裂增產改造工藝技術探討[J].化學工程與裝備，2020，278（03）：148-149.

[3]李明.淺談大慶油田CO2壓裂技術現狀及應用前景[J].化學工程與裝備，2019，269（06）：55-57.

[4]陳超，姜勇，苗洪海，等.低滲透油田壓裂技術及發展趨勢探討[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（04）：247-248.

[5]朱小彬.油田壓裂增產改造工藝技術分析[J].石化技術，2015，22（09）：164.