芻議水平井壓裂技術研究現狀及發展趨勢

劉志前

（延長油田股份有限公司 志丹采油廠 油田工程作業大隊 陜西延安 717500 ）

摘要：本文首先闡述了水平井壓裂增產原理，分析了水平井壓裂技術的現狀及發展趨勢，總結了水平井開發技術的發展目的。旨在促進水平井壓裂技術的研究力度加大，從而提高水平井壓裂技術水平。

關鍵詞：水平井壓裂技術；研究；發展

一、水平井壓法增產原理

將油氣流通的通道一壓裂后形成的裂縫向其提供，有利于開采基巖中的油氣資源就是水平井壓裂的機理。最終壓裂后的裂縫形態由最大主應力和水平井筒決定。經過壓裂后水平井主要呈現出三種裂縫形態：縱向裂縫、橫向裂縫和扭曲裂縫。井筒軸向與最大應力的方向平行就是縱向裂縫形態。最大應力方向與井筒軸向垂直就是橫向裂縫。扭曲裂縫是一定的夾角在井筒軸向與最大應力方向之間存在。經過壓裂之后，形成從裂縫，一定程度上能夠給將改造效果提高，實現對油氣資源更好的開發。

二、水平井壓裂技術現狀

（一）雙封壓單層壓裂

將分層壓裂關注在井筒內下入，并在節流器定壓球座位置將鋼球投入，將二級封隔器用液壓的方式進行坐封，將下部油層壓裂完成之后，在定壓噴砂器球座位置投入一顆鋼球，將剪釘進行加壓剪斷，下行中心管，將下行液流通道關閉，為了實現壓裂施工，需要將節流閥打開，以便支撐劑和壓裂液進入上部油層，完成壓裂施工后，在補償器的作用下，將封隔器進行逐級的解封，最后將壓裂管柱提出，就是雙封壓單層壓裂的工作原理。

（二）化學隔離分段壓裂

環空壓裂管柱在水平井最低處下入射，進行射孔壓裂時使用水槍，將水溶性自破膠液體塞注入，在上一層將射孔壓裂管柱上提，將多段地層一次壓開，是目前較為先進的使用較為廣泛的化學隔離分段壓裂技術。具有對成膠時限調整、破膠時間控制的優質，能夠有效封堵壓裂，傷害低，不會出現殘渣。

（三）限流分段壓裂

限流壓留在對炮眼的數量和半徑進行精準控制后，將排量在施工中進行諸如，進行限流時通過先開部位的炮眼，同時將境地壓力大幅提升，對壓裂液分流起促進作用，一次性亞尅預壓裂的所有裂縫。其優點是周期短，工藝間斷，能對油層保護發揮有利的作用等，在未射孔的新井中廣泛應用。但是也有一定的缺陷存在，較少的單條裂縫孔數，當不易控制單條裂縫和較長的水平井筒造成較多裂縫的情況下，影響改造的強度。

（四）水力噴射分層壓裂

在目前對其進行運用和發展的過程中，這一技術具有一定的先進性。將伯努利方程原理作為出發點，連接隔離、壓裂和射孔。在封隔全程水力時通過對動力學原理的利用，對管柱拖拉進行利用，在需改造井段運用噴嘴使其一次壓開，是這一技術的特點。通過運用這一技術，能夠將多段壓裂在一次管柱上實現，較少的壓井次數，對儲層的傷害小，具有簡單的施工工序，極高的施工安全性，能夠將這一工程的經濟效益實現，在裸眼、套管完井施工中可以廣泛的運用這一技術。

（五）環空封隔其分段壓裂

將環空封隔器進行定位安裝，在油管內施加一定的壓力，進行壓裂時是以油套環空的方式。為了將解封銷釘剪斷需要給油管加壓，從而實現解封，將洗井通道打開，將壓裂管柱在洗井完成后提出。不斷重復作業的流程，將分段壓裂實現。具有較少的工具用量的優勢，當紗卡事故發生時，能夠容易對其進行處理，同時較小的液體摩擦阻力，有效將施工的壓力較少，實現施工排量的增加。

三、水平井壓裂技術的發展趨勢

水平井與直井相比，具有明顯的優勢。水平井的發展趨勢，特別是增加的復雜結構井數量，施加壓力給水平井技術改造。通過國內外的水平井壓裂技術的研究和分析，隨著時間的推移，水平井壓裂技術的發展趨勢包括以下內容。

（一）多次油管分段壓裂

作為一種新型的技術，連續油管壓裂具有安全、高效、經濟的特征。在開發油氣資源中，在上世紀80年代就進行了運用。這一技術具有將壓裂管柱快速起下、簡便操作、較短的作業時間等優點，在對各種壓裂管柱進行作業時具有適用性，對于水平井逐級壓裂作業和分段壓裂作業具有較高的適應能力。

（二）多次水力噴射分段壓裂

在相關技術的發展過程中，這一技術具有較大的發展潛力和發展空間。水力噴射器輔助壓裂是這一技術的前提，對管柱工具和結構進行改進，能夠將10段以上壓裂通過一趟管柱施工實現，將較廣的使用范圍、簡單的管柱結構等作用的發揮，并且施工風險小，在整個行業發展的過程中，最終會成為主導技術。

（三）高性能壓裂液

應用水平井壓裂技術時，對于壓裂液的要求在較長的施工時間內較高，實現降低對地層傷害。近幾年，國內外對壓裂液研究的主方向時環境型、低傷害。為了實現對傷害降低要求的適應，要將超低界面張力技術等進行加強，實現增能助排技術的智能化安裝，研究壓裂液低成本清潔、無固相等。

（四）水平并壓裂檢測

將壓裂裂縫產生和擴展產生的微型地震波通過適當的儀器進行接收，從而為裂縫相關參數分析提供依據。在這一原理的基礎上，對井下微地震裂縫進行檢測。將反地層裂縫參數理論與研究壓裂過程的檢測數據相結合，能夠對施工裂縫進行全面的掌握，并且將裂縫的形態及相關參數進行獲取，改造相似地層時提供相關經驗。

四、總結

綜上所述，在21世紀以來，水平井開發的技術得到了發展，但是在其進行運用中還是有一些具體的問題存在。為了實現水平井開發技術的長足發展，要將壓裂現場工藝研究的力度加大，研發壓裂液和支撐劑，從而實現水平井開發技術的提高。

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