試論壓裂工藝技術(shù)及新型壓裂工藝的發(fā)展

張凡

摘要：壓裂技術(shù)是提高油田產(chǎn)量的有效技術(shù)。本文就壓裂工藝技術(shù)及新型壓裂工藝的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：分段壓裂;新型壓裂工藝;

石油行業(yè)主要任務(wù)是提高油田的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)自身的發(fā)展。水平井和直井分壓技術(shù)便是兩種油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程的有效手段。在這樣的背景下，人們也應(yīng)該關(guān)注新型壓裂工藝。

一、國(guó)內(nèi)外壓力工藝技術(shù)現(xiàn)狀

（一）水平井分段壓裂技術(shù)

水平井分段壓裂技術(shù)是壓裂技術(shù)的重要分支之一。該技術(shù)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)形成許多水力裂縫，同時(shí)還可以相對(duì)快速地排出液體，在這種情況下，對(duì)儲(chǔ)層的損壞相對(duì)較小。但是，該技術(shù)的主要難點(diǎn)是分段壓裂工藝的方法和井下封堵工具的選擇。一般來(lái)說(shuō)，分裂技術(shù)主要根據(jù)封堵方法的水平來(lái)分類(lèi)，主要分為限壓裂技術(shù)和水力噴射壓裂技術(shù)等等[1]。

（二）直井多層分壓技術(shù)

1、封隔器分層壓裂

目前，使用相對(duì)廣泛的壓裂技術(shù)是封隔器分層壓裂技術(shù)。然而，該技術(shù)具有一些缺點(diǎn)，例如技術(shù)研發(fā)的成本相對(duì)較高，并且施工的程序相對(duì)繁瑣。通常，此技術(shù)可以根據(jù)封隔器之間的差距分為幾類(lèi)。第一是單一封隔器分層壓裂技術(shù)，主要應(yīng)用于底層的儲(chǔ)層，該技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于不同的油氣層，應(yīng)特別注意深井的施工。第二是雙封隔器封層壓裂技術(shù)，它與單一封隔器分層壓裂技術(shù)不同，該技術(shù)的主要應(yīng)用于已射孔的油氣層[2]。

2、連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)

該技術(shù)可以解決多層氣藏分壓?jiǎn)栴}。在某種程度上，該技術(shù)能夠擴(kuò)大壓裂施工的規(guī)模。若要進(jìn)行氣改造的話(huà)，此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還是比較大的。但是，由于所需設(shè)備比較復(fù)雜，技術(shù)實(shí)施受到了一定的限制，如果此技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在問(wèn)題，則對(duì)壓裂的質(zhì)量水平會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

（三）重復(fù)壓裂工藝技術(shù)

在一般情況下，當(dāng)產(chǎn)量相對(duì)較小的油氣井經(jīng)過(guò)壓裂后，產(chǎn)能會(huì)下降，這種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是各種因素的存在使得裂縫的效果降低了。因此，為了解決問(wèn)題我們應(yīng)該采用重復(fù)壓裂技術(shù)，增加油氣井的產(chǎn)量。

二、新型壓裂工藝

（一）致密油高滲吸壓裂技術(shù)

沒(méi)有改造過(guò)的油儲(chǔ)層在油氣開(kāi)采的時(shí)候廣泛應(yīng)用致密油高滲吸壓裂技術(shù)。為了在應(yīng)用的過(guò)程中擁有更好的實(shí)際效果，通常會(huì)利用致密儲(chǔ)層本身的特性將自身的缺點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)點(diǎn)。。

1、工藝原理

利用體積壓裂為油氣提供可以滲流的縫網(wǎng)，同時(shí)打碎儲(chǔ)層以增加人工裂縫的面積，從而擴(kuò)大了納米洗油劑的壓裂液和儲(chǔ)層的接觸面積，促進(jìn)了油水置換。在壓裂后，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行悶井操作，通過(guò)滲吸將儲(chǔ)層基質(zhì)中的原油置換出來(lái)，從而最大程度地提高了致密油儲(chǔ)層的壓裂效果。在未經(jīng)改造的條件下，滲吸壓裂也可以使致密儲(chǔ)層的產(chǎn)量最大化，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。

2、工藝技術(shù)

第一，體積壓裂。大規(guī)模大排量和人工控制裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行“破壞”，制造出人工裂縫與自然裂縫交錯(cuò)起來(lái)的裂縫網(wǎng)，增大了油氣改造體積，大大增加了壓裂液和儲(chǔ)層的接觸面積，促進(jìn)基質(zhì)中的原油滲吸置換。第二，滲吸洗油。在壓裂液中加入納米洗油劑可以改變巖石的潤(rùn)濕性，促進(jìn)自發(fā)滲吸作用，生物溶劑與表面活性劑協(xié)同使用可以很好地做到油水置換。第三，高效納米洗油劑。生物溶劑與表面活性劑符合配置而成，生物溶劑使得表面活性劑膠束納米化，使其能夠進(jìn)入裂縫的深處，有效覆蓋裂縫表面，做到將低滲、超低滲儲(chǔ)層中的原油置換出來(lái)。

（二）無(wú)水壓裂工藝技術(shù)

常用的無(wú)水壓裂技術(shù)是二氧化碳干砂壓裂技術(shù)。此技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)。例如，提高強(qiáng)水敏，在非常規(guī)油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中增加油氣藏產(chǎn)量，一定程度上提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。從三低油氣田的角度來(lái)看，提高開(kāi)發(fā)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益，需要從油氣藏的儲(chǔ)層入手，改造油氣藏的儲(chǔ)層。然而，在改造過(guò)程中容易對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，這將影響儲(chǔ)層的改造效果。但是，無(wú)水壓裂技術(shù)可以保護(hù)儲(chǔ)層，增加油氣產(chǎn)量[3]。

1、增產(chǎn)機(jī)理

超臨界二氧化碳具有神奇的特性，其密度接近水，粘度與氣體相近，表面張力幾乎為零。通過(guò)使用液態(tài)二氧化碳代替常規(guī)的水力壓裂液，把支撐劑帶入地層形成了高導(dǎo)流的裂縫，可以使得油田增產(chǎn)并且沒(méi)有水相存在，這是致密油氣藏增加產(chǎn)量的有效方法，該方法可以解決水力壓裂的難題，節(jié)約水資源，促進(jìn)低滲透油氣藏的開(kāi)發(fā)。

2、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

二氧化碳干法加砂壓裂技術(shù)使用純液態(tài)的超臨界二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水力壓裂液來(lái)制造裂縫、攜砂，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，增產(chǎn)效果明顯。大約是普通水力壓裂效果五到六倍。第二，無(wú)水相，返排快，避免了水敏儲(chǔ)層中常規(guī)水力壓裂液中水相侵入引起的地層破壞。第三，二氧化碳與甲烷相比具有更強(qiáng)的吸附力，可以將吸附在儲(chǔ)層巖石上的甲烷置換出來(lái)，從而提升了天然氣或煤層氣的產(chǎn)量。第四，部分二氧化碳可以永久埋存，二氧化碳尾氣可以回收利用，在環(huán)境保護(hù)方面比較有效。

美國(guó)使用了此技術(shù)改造低滲透性氣體層取得良好的效果。那之后液態(tài)CO2壓裂技術(shù)不斷進(jìn)步，逐漸形成了純液態(tài)CO2壓裂液、液態(tài)CO2/N2壓裂液體系。在實(shí)際的壓裂操作中，高密度低粘度的液態(tài)CO2能夠迅速形成網(wǎng)縫，而且CO2能夠溶解在原油中，降低了原油黏度。然而，液態(tài)CO2壓裂仍然存在問(wèn)題。由于液態(tài)CO2粘度非常低，攜砂能力就弱，壓裂生產(chǎn)的裂縫非常狹窄，壓裂過(guò)程只能使用CO2封閉式混砂設(shè)備，該設(shè)備限制了加砂的規(guī)模。

為了解決上述的問(wèn)題，吉林油田分別向兩個(gè)液態(tài)CO2中分別添加了含氟聚合物和表面活性劑增稠劑，試驗(yàn)結(jié)果表明這兩種方法都能增加壓裂效果，擴(kuò)大液態(tài)CO2的使用范圍。Lu Yongjun等人在吉林油田的兩口井上同時(shí)使用液態(tài)CO2與圓筒膠束，使得砂濃度高達(dá)6.8%，油井產(chǎn)量增加了一倍多。

結(jié)束語(yǔ)：綜上，壓裂工藝技術(shù)對(duì)于油氣田來(lái)說(shuō)是必不可少的，我們應(yīng)該努力發(fā)展新型壓裂技術(shù)，致力于提高油氣井的產(chǎn)量。可以重點(diǎn)關(guān)注致密油高滲吸壓裂技術(shù)和無(wú)水壓裂技術(shù)，它們都能有效提高油氣井的產(chǎn)量。雖然這些新型壓裂技術(shù)仍然有一定的缺陷，但是相信在不久的將來(lái)這些缺陷一定會(huì)被攻克。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李建民，吳寶成，趙海燕，et al.瑪湖致密礫巖油藏水平井體積壓裂技術(shù)適應(yīng)性分析[J].中國(guó)石油勘探，2019，24（2）：250-259.