基于延長(zhǎng)石油開發(fā)中體積壓裂技術(shù)的研究探討

張偉才

延長(zhǎng)油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 717100

石油資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占據(jù)著非常重要的地位，特別是近些年工業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)石油資源的需求量越來(lái)越大，傳統(tǒng)開采模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)代化社會(huì)人們生產(chǎn)生活中實(shí)際需求。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的低滲低壓油氣藏儲(chǔ)量非常大，所以應(yīng)加大針對(duì)這部分資源的開發(fā)利用，但實(shí)際開采難度相對(duì)比較大，體積壓裂技術(shù)的出現(xiàn)大大提高了低滲透油田石油開發(fā)效率，緩解了我國(guó)目前石油資源緊缺的局面。

1 體積壓裂技術(shù)概述

體積壓裂技術(shù)即在水力壓裂過程中，天然裂縫持續(xù)擴(kuò)張，致使脆性巖石發(fā)生滑移剪切現(xiàn)象，進(jìn)一步形成人工裂縫，人工裂縫與天然裂縫共同交織成一個(gè)巨大的裂縫網(wǎng)絡(luò)，增大了改造體積，提升實(shí)際產(chǎn)量和收采率。該項(xiàng)技術(shù)在石油開采中體現(xiàn)出非常好的效果。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，體積壓裂技術(shù)也越來(lái)越成熟，為我國(guó)石油開采作業(yè)提供了可靠的技術(shù)支撐，該項(xiàng)技術(shù)在石油開發(fā)中的科學(xué)運(yùn)用，大幅增加了石油資源開采量。我國(guó)傳統(tǒng)的油田開采主要是針對(duì)一類和二類儲(chǔ)層的開發(fā)，體積壓裂技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)了對(duì)三類和四類儲(chǔ)層的有效開發(fā)利用，大大提高了單井油氣產(chǎn)量[1]。體積壓裂技術(shù)主要適用于不同類型的低滲透油田開采，通過斜井多段壓裂技術(shù)、多級(jí)水力射流壓裂技術(shù)等實(shí)現(xiàn)油氣的高效開采。

2 影響體積壓裂技術(shù)實(shí)施的因素

2.1 體積壓裂的地層條件因素

在諸多影響因素中，地層條件對(duì)體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用效果影響最大。體積壓裂技術(shù)在石油開發(fā)中的應(yīng)用，要求作業(yè)環(huán)境地下油氣儲(chǔ)層含有一定數(shù)量的天然裂縫，這是體積壓裂技術(shù)成功實(shí)施的必要基礎(chǔ)條件，只有地下油氣儲(chǔ)層具有天然裂紋才能為體積壓裂技術(shù)施工提供空間保障，促使該項(xiàng)技術(shù)的有效實(shí)施。地層天然裂縫與最小地應(yīng)力通常情況下是保持同一方向的，在此基礎(chǔ)條件下，水力壓裂形成的裂縫就會(huì)與天然裂縫呈垂直狀態(tài)，天然裂縫與人工裂縫相互交織成一個(gè)裂縫網(wǎng)絡(luò)[2]。

2.2 體積壓裂巖層具有較弱親水性

體積壓裂技術(shù)在石油開發(fā)中的應(yīng)用，還要求地下巖層的親水性相對(duì)比較差，這主要是因?yàn)轶w積壓裂技術(shù)實(shí)施期間往往需要用到壓裂液，在對(duì)地層施加一定壓力的作用下方能實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的開發(fā)，在巨大壓力下地層結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)諸多裂縫，之后再利用支撐劑將地層縫隙支撐起來(lái)，為石油資源的開采提供良好的條件。施工隊(duì)支撐地層縫隙的液體就是壓裂液，其容易在巖層中自行流動(dòng)，為了避免巖層吸收太多的水分影響后續(xù)石油資源的順利開采，所以要求石油開發(fā)的地下巖層親水性比較差，只有這樣壓裂液體才能在巖層縫隙中穩(wěn)定作用，發(fā)揮出其有效的支撐作用，促使體積壓裂順利開展，同時(shí)還可以節(jié)省一定的壓裂液，降低石油開采成本。

2.3 體積壓裂技術(shù)的適用范圍因素

隨著時(shí)代的發(fā)展，各類新型石油開采技術(shù)和工藝不斷涌現(xiàn)，但無(wú)論哪種技術(shù)都具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和適用范圍，體積壓裂技術(shù)同樣也不例外。要保障該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果，除了要掌握其工作原理和技術(shù)特點(diǎn)之外，還需明確其具體的適用范圍。施工人員通過深入分析體積壓裂技術(shù)的適用范圍，能夠使其更好地服務(wù)于石油開發(fā)工作，提高油氣開采效率，促使整個(gè)開采過程的有序順利推進(jìn)[3]，保證整個(gè)施工期間地下巖層的解封壓裂狀態(tài)始終處于控制當(dāng)中。經(jīng)過多年的應(yīng)用與不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用還需要對(duì)油氣田儲(chǔ)層條件進(jìn)行綜合考慮，開發(fā)之前，應(yīng)對(duì)地下原料儲(chǔ)存層實(shí)際條件和狀態(tài)進(jìn)行全面詳細(xì)的探測(cè)，在此基礎(chǔ)上制定最為科學(xué)合理的開發(fā)方案，避免多層生裂縫交叉作用影響裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形成。除此之外，還需對(duì)地下巖層天然裂縫的發(fā)育規(guī)律展開分析研究，判斷巖層的天然裂縫是否有利于多層生裂縫交織和裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形成。研究發(fā)現(xiàn)，相比較而言，儲(chǔ)層改造中的天然裂縫較基巖裂隙優(yōu)勢(shì)更大，因?yàn)樘烊涣芽p系統(tǒng)中往往存在大量的原生裂隙和次生裂隙，這就增大了復(fù)雜裂隙出現(xiàn)的概率，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模改造。開發(fā)前通過對(duì)地下巖層天然裂縫發(fā)育狀況的調(diào)查分析，即可知道體積壓裂技術(shù)在該區(qū)域應(yīng)用的可行性如何，有效保障了技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性與可靠性。

3 石油開發(fā)中體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 創(chuàng)設(shè)良好的開采條件

低滲透油田開發(fā)過程中，開采作業(yè)易受地面諸多因素的干擾，所以實(shí)際開發(fā)期間多采用叢式井，若油井傾斜角超過15° 將為油氣開采創(chuàng)造良好的開采條件。工作人員還需充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理設(shè)定井斜度和井眼，同時(shí)不斷優(yōu)化各項(xiàng)壓裂參數(shù)和射孔，為實(shí)現(xiàn)多縫壓裂創(chuàng)造有利的條件。因?yàn)槎嗫p壓裂能夠保證地下巖層裂縫的獨(dú)立性，而且相互間呈平行狀，這樣可以有效提高單井油氣開采量。在科學(xué)合理的油井傾斜角條件下，油田開發(fā)過程基本不會(huì)出現(xiàn)分壓或者壓串現(xiàn)象。可見，創(chuàng)設(shè)良好的開采條件對(duì)于石油資源的有效開發(fā)具有極大的影響。

3.2 控制體積壓裂的效果

石油開發(fā)過程應(yīng)用體積壓裂技術(shù)，如果在儲(chǔ)層中形成了多條裂縫，不僅會(huì)大大降低石油資源的開采量，而且會(huì)影響整個(gè)開采過程的安全性。若開采期間針對(duì)巖層的體積壓力過大會(huì)使巖石裂縫太大，制約石油開采作業(yè)的有序開展，甚至導(dǎo)致石油開發(fā)失敗；但壓裂太小也不可取，因?yàn)閴毫^小可能導(dǎo)致石油開發(fā)不成功，需要重新施工，不僅延長(zhǎng)了施工工期，而且增加了施工成本，所以要求施工團(tuán)隊(duì)科學(xué)控制壓裂作用力。實(shí)踐中，單井夾層偏薄、質(zhì)量好、射孔厚的情況下，適宜采用油套混注合層壓裂施工管柱，以達(dá)到較為理想的開采效果。若單井中兩壓裂分段間隔厚度比較大，會(huì)對(duì)低壓開精準(zhǔn)性造成不良影響，此時(shí)最好采用雙縫施工模式[4]。針對(duì)壓力層段中含有較大物性的情況，可以采取投球分壓模式，這樣不僅能有效提升施工效率，而且能夠保證施工過程的安全性。若體積壓裂技術(shù)應(yīng)用過程存在套管不完整、井身質(zhì)量不佳、壓力偏大等問題時(shí)，可以選用卡封壓裂技術(shù)，最大限度提高石油開采效率，保障開采量。

3.3 優(yōu)化體積壓裂技術(shù)開采條件

現(xiàn)場(chǎng)開采條件是否理想對(duì)體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用效果具有極大的影響，所以為了保障體積壓力技術(shù)在石油開發(fā)中的高效利用，施工人員必須積極優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)開采條件和環(huán)境。一方面要清楚掌握體積壓裂技術(shù)的適用條件；另一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地理位置及施工環(huán)境進(jìn)行全面勘察了解，針對(duì)不合理的地方進(jìn)行優(yōu)化整改，借助相關(guān)技術(shù)或者人為操作實(shí)現(xiàn)對(duì)石油開采現(xiàn)場(chǎng)條件的有效完善。比如：現(xiàn)場(chǎng)巖石存在一定的瑕疵，可能會(huì)影響后續(xù)體積壓裂技術(shù)的實(shí)施，此時(shí)施工團(tuán)隊(duì)就必須對(duì)其做出必要的整改，促使石油開采過程順利推進(jìn)。再比如：如果油田強(qiáng)度比較低，可以采用一些傷害性比較小的壓裂液和支撐劑，以適當(dāng)增強(qiáng)油田強(qiáng)度。若施工中采用的風(fēng)度破膠技術(shù)，一定要綜合考慮壓裂區(qū)域的地質(zhì)情況、底層液體能夠承受的最大溫度等要素，對(duì)于地質(zhì)條件不太理想的地段，底層液體不可停留時(shí)間過長(zhǎng)。

3.4 改良?jí)毫言O(shè)施設(shè)備

石油開發(fā)中體積壓裂技術(shù)的有效利用，離不開專業(yè)技術(shù)和專業(yè)工具的大力支持，其實(shí)體積壓裂技術(shù)的實(shí)施就是施工人員在科學(xué)理論知識(shí)和研究成果的指導(dǎo)下，借助相關(guān)設(shè)施設(shè)備開展石油資源開采作業(yè)。如果沒有專業(yè)有效的施工用具，可以說整個(gè)施工操作都得停滯不前，所以要保障體積壓裂技術(shù)的有效實(shí)施，技術(shù)人員與施工人員應(yīng)積極配合，認(rèn)真研究目前施工設(shè)施使用中存在的弊端和不足，進(jìn)一步做出針對(duì)性的優(yōu)化改良，促使施工設(shè)備作用的有效發(fā)揮。壓裂過程中使用的液壓液，工作人員應(yīng)根據(jù)各項(xiàng)施工參數(shù)規(guī)律采取不同標(biāo)準(zhǔn)的液壓液配比，使其在具體壓裂操作中發(fā)揮出最佳作用，達(dá)到預(yù)期壓裂效果，不斷提高施工效率，增加油氣開采量。可見通過積極改良體積壓裂技術(shù)專業(yè)用具，能夠幫助壓裂技術(shù)使用時(shí)更加便利化、科學(xué)化、準(zhǔn)確化。

3.5 對(duì)相關(guān)專業(yè)施工人員進(jìn)行定期培訓(xùn)

就目前情況來(lái)看，石油開發(fā)中對(duì)體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用，絕大多數(shù)操作都需要人工來(lái)完成，所以人為因素對(duì)最終開發(fā)效果具有很大的影響。這就要求高度重視施工人員的日常培訓(xùn)工作，定期組織一定的專業(yè)培訓(xùn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，幫助施工人員提升其自身專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)，還可以開設(shè)線上施工工程教學(xué)培訓(xùn)課程，讓所有員工能夠根據(jù)自己的時(shí)間合理安排學(xué)習(xí)，通過專業(yè)化、系統(tǒng)化的培訓(xùn)，為保證體積壓裂技術(shù)實(shí)施效果奠定了良好的人才保障。除此之外，還需對(duì)一些特殊位置體積壓裂技術(shù)的合理應(yīng)用展開培訓(xùn)，使施工人員掌握專業(yè)的操作技術(shù)。鼓勵(lì)員工之間積極溝通和交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互學(xué)習(xí)。上級(jí)管理階層應(yīng)加強(qiáng)與一線基層員工間的溝通，及時(shí)了解施工團(tuán)隊(duì)存在的問題，協(xié)助做好解決，促進(jìn)石油開發(fā)工作的良好開展。

3.6 把握體積壓裂工藝特點(diǎn)

體積壓裂技術(shù)具有自己獨(dú)特的工藝特征和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，施工人員只有準(zhǔn)確把握其工藝特點(diǎn)，才能在實(shí)踐中促使其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的良好體現(xiàn)和作用的有效發(fā)揮。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況，具體施工中想要提高其滲透性，可以采用剪切法、拉斷法和滑移法等故障處理方式，幫助體積壓裂技術(shù)工藝特點(diǎn)的良好發(fā)揮。

4 石油開發(fā)中體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用案例

某油田儲(chǔ)藏埋深約1700m，平均厚度10.1m，巖心分析滲透率為3.35×10-3μm2，可見該油田屬于低滲透儲(chǔ)集層，綜合考慮多方面實(shí)際情況，最終選用體積壓裂技術(shù)實(shí)施油田開發(fā)，以保證油田開采效率和開采量。下面結(jié)合該油田對(duì)體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

4.1 壓裂效果

為了能夠更為直觀清晰了解體積壓裂技術(shù)在石油開發(fā)中的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫展布形態(tài)的有效控制，引入了微破裂向量掃描四維影像裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要監(jiān)測(cè)2口試驗(yàn)井，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果得知：2口井形成裂縫分別是18條和16條，平均長(zhǎng)度為312m，整體比較理想。同時(shí)發(fā)現(xiàn)主裂縫側(cè)向出現(xiàn)了次生裂縫，而且與天然裂縫間實(shí)現(xiàn)了溝通，可見改造目標(biāo)基本達(dá)成。

4.2 生產(chǎn)效果

經(jīng)過事先室內(nèi)試驗(yàn)計(jì)算得知了排量與靜壓力間的關(guān)聯(lián)性，最終確定排量為4.5m3/min，在此情況下基本可以實(shí)現(xiàn)破裂巖體與天然裂縫形成分支縫要求的凈壓力。試驗(yàn)結(jié)果還表明，適量增加壓裂液不會(huì)造成支撐裂縫導(dǎo)流情況的太大改變，但會(huì)明顯延長(zhǎng)裂縫。隨著排量的不斷增加，支撐裂縫導(dǎo)流情況也會(huì)隨之改變，裂縫長(zhǎng)度不斷增加，特別是縫高增加尤為明顯。應(yīng)用體積壓裂技術(shù)的油井，在投產(chǎn)后均達(dá)到了非常理想的開采目標(biāo)。

4.3 綜合成效

經(jīng)過全面系統(tǒng)化的分析研究，該油田開發(fā)條件完全符合體積壓裂技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，適用性非常好。根據(jù)后期投產(chǎn)后的實(shí)際產(chǎn)量，可知體積壓裂技術(shù)在該油田開發(fā)中的應(yīng)用，大幅度提高了單井動(dòng)用產(chǎn)量，縮短了實(shí)際生產(chǎn)年限，綜合應(yīng)用效果顯著，綜合成效遠(yuǎn)高于普通壓裂技術(shù)油井。另外，結(jié)合上述壓裂效果和生產(chǎn)效果兩項(xiàng)內(nèi)容，進(jìn)一步證實(shí)其參數(shù)比一般壓裂井理想，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)能與效果的提升。體積壓裂技術(shù)的應(yīng)用能夠使改造儲(chǔ)層的效果提升，這便于之后的壓裂改造。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，石油開發(fā)中科學(xué)運(yùn)用體積壓裂技術(shù)，體現(xiàn)出非常好的應(yīng)用效果，不僅有效提高了施工效率，同時(shí)還更好地保證了整個(gè)開采過程的安全性，增加了單井油氣開采量，很好地緩解了我國(guó)目前石油資源緊缺的局面。未來(lái)還需進(jìn)一步深入分析研究，積極創(chuàng)新優(yōu)化體積壓裂技術(shù)，不斷提高油田開采水平，更好地服務(wù)于我國(guó)的石油開發(fā)利用。