水力壓裂技術研究現狀及發展趨勢

李博

摘要：水力壓裂技術對于我國油氣產業的發展起著至關重要的作用。本文將對水力壓裂技術的研究現狀進行分析，并探究水力壓裂技術的發展趨勢，以期促進我國油氣產業的快速發展。

關鍵詞：油氣;水力壓裂技術;壓裂液

引言

現階段，我國主要油田的開采處于中期或末期，受多種因素影響，原有的水力裂縫出現一定程度的問題。水力壓裂技術能夠有效實現油田增產，提升油氣田的采收效率的目的。因此，對于水力壓裂技術研究現狀與發展趨勢的研究有著重要意義。

一、水力壓裂技術的研究現狀

（一）重復壓裂技術

重復壓裂技術是指，對油氣儲層進行二次或多次壓裂作業。重復壓裂技術的應用對象多為油氣產量不夠經濟但具有一定改造價值的老油氣井以及壓裂效果一般的新油氣井。北美地區超過百分之三十的壓裂井使用重復壓裂技術。當前，我國大部分油氣田的開發已經進入中后期，同時受多種因素影響，前期構造的水力裂縫多數都已經失效，并成為地下水運動的主要渠道。因此，為促進老油氣田的油氣增產穩產，提升老油田的油氣采收率;需要采用造新縫和油氣儲層堵水作業工藝。重復壓裂技術會對油氣井造成裂縫，其主要分為油氣層內新裂縫與延伸變長的老裂縫兩種形式[1]。在對老油氣井進行重復壓裂作業時，會遇到上述兩種情況，重復壓裂技術產生的油氣層內新裂縫的效果和收益要遠遠好于延伸變長的老裂縫。重復壓力技術效果的影響因素主要有三種，分別為影響新裂縫產生的因素、影響重復壓裂技術最優實際的因素以及可忽略因素。影響新裂縫產生的因素主要包括滲透率、生產壓差、初次裂縫寬度、初次裂縫長度、彈性模量以及遠場水平地應力差，若上述因素有一項低于核定臨界值，那么無論如何生產，都不會形成新裂縫;低滲透率、較大的初次裂縫寬度和長度、較大的彈性模量以及較小的遠場水平地應力差，都可以對重復壓裂技術形成的新裂縫產生有利影響。影響重復壓裂技術最優時機的因素有流體粘度、孔隙度、滲透率，重復壓裂技術更適合于低滲透率的油田，較長的作業時間，具有較高粘度和孔隙度的流體地層，可以更容易產生品質較好的新裂縫。可忽略因素包括井眼直徑與泊松比等參數。

（二）復雜井壓裂技術

現階段，國內作業環境復雜、滲透率低及孔隙度較低的油田數量日益增加，大位移井、大斜度井以及水平井的數量也在持續增加，因此復雜井壓裂技術逐漸被廣泛應用。當前，水平井壓裂技術主要有分段壓裂技術與限流法壓裂技術。限流法壓裂技術主要用于較短水平段的水平井，分段壓裂技術主要用于較長水平段的水平井。壓裂液從孔眼攝入油氣儲層時會出現孔眼摩擦阻塞現象，摩擦阻力隨著與泵注排量正相關，會使油氣井的底部壓力出現上升;一旦油氣井底部壓力超過上方壓裂層段的壓力限值時，各壓裂層段會出現裂縫，即為限流壓裂技術。限流壓裂技術對于射孔工藝、油氣儲層性質以及泵注排量有著嚴格要求，在實際運用過程中，會出現壓裂針對性較差以及裂縫控制困難等問題，使用范圍不廣[2]。分段壓裂技術采用段塞材料，在水平油氣井筒內部壓裂井段，并逐段進行壓裂。常用的分段壓裂方式為水力噴射分段壓裂、凝膠段塞法壓裂、封隔器壓裂以及橋塞壓裂。

二、水力壓裂技術的發展趨勢

（一）壓裂液技術的研究

壓裂液技術具有環保、成本低、摩擦阻力低、攜砂能力強、粘度高的特點。據相關數據統計表明，全球有超過70%的油氣井采用壓裂液技術。壓裂液技術是未來水力壓裂技術的發展趨勢。壓裂液技術主要為清水壓裂液技術、低損害壓裂液技術以及抗高溫清潔壓裂液技術。清水壓裂液技術的特點顯著，便于控制、成本低、配方簡單。相較于凍膠壓裂液，清水壓裂液對裂縫的損害程度較小，具備更好的導流能力，成本只有其50%，具備極高的經濟效益。針對清水壓裂液濾失量低、攜砂性能差的問題，研發出改性清水壓裂液，能夠顯著提升其增產效果與適用范圍。現階段，我國自主研發的由符合黏土穩定劑與符合表面活性劑組成的低損害壓裂液，配合高效返排技術，降低稠化劑濃度并優選添加劑，是國內的低損害壓裂液體系。抗高溫清潔壓裂液的產生是為解決深層高溫致密地層的需求，其壓裂液體系的主要成分為表面活性劑，依靠特殊的助劑與表面活性劑實現增稠性能，因其壓裂液體系沒有高分子聚合物，能夠大幅減弱對孔隙的損害，實現抗高溫清潔效果，提升對深層高溫致密地層的壓裂效率和成功率。

（二）壓裂損害防控

在水力壓裂技術的未來發展中，應提升對壓裂損害的防控意識。壓裂是目前對于低滲透油氣儲層的常有增產手段，若流體地層與壓裂液不夠匹配，會出現破膠不完善、滲透率低、顆粒位移以及黏土膨脹等現象，進而造成二次損害，減弱甚至徹底破壞增產效果。我國自主研發的由符合黏土穩定劑與符合表面活性劑組成的低損害壓裂液，高效返排技術，降低稠化劑濃度并優選添加劑能夠在一定程度上控制壓裂損害。同時依照壓裂損害原理，可以采用研發高效返排工藝、優化壓裂設計、研制低損害壓裂液;減少壓裂液中的高分子聚合物與固體顆粒含量;減少壓裂液在油氣儲層的浸泡時間，加速壓裂液返排等方式改善壓裂效果，預防并控制壓裂損害程度，減低二次損害出現概率，提升壓裂液技術的增產效果。

結論

綜上所述，水力壓裂技術是油氣勘探與開發的重要部分。現階段，水力壓裂技術主要有重復壓裂技術與復雜井壓裂技術。水力壓裂技術的發展直接決定我國油氣研發能力，是我國能源發展的重要保障。因此，相關部門應加大對水力壓裂技術的投入，促進我國油氣產業的發展。

參考文獻

[1]應丹丹.寶塔采油廠長2油層采出水配置壓裂液技術研究[J].化學工程師，2020，34（04）：44-46.

[2]付利琴.新溝嘴組深層油藏壓裂優化技術研究與應用[J].云南化工，2020，47（04）：157-158.