低滲透油田壓裂技術分析及展望

周天宇，薛繁鵬

(1.吉林油田扶余采油廠，吉林 松原 138000；2.吉林油田工程技術服務公司，吉林 松原 138000)

0 引言

當前階段，科學技術飛速發展，工業生產規模龐大，社會各行各業對石油的需求量不斷上升。人們必須要通過完善的石油開采技術手段，提高石油的開采效率，才能滿足人們對于石油資源的需求。從世界角度出發，低滲透油田分布廣泛，資源豐富，但是低滲透油田本身的結構復雜，滲透能力低，開發難度大，以至于產量不高。為了提高石油資源的開采效率，減少環境污染，強化壓裂技術在低滲透油田開采中的使用至關重要。

1 壓裂技術原理

壓裂技術主要是指借助水的作用力，在油田上方產生裂縫，由此，也稱之為油層水力壓裂。在油田的開采過程中應用壓裂技術，可誘使油層中以壓裂方式借助壓裂車以高壓大排量方式壓入壓裂液，從而使較多的裂隙在油層中產生，隨后將石英砂以及相關材料填充到產生的裂隙內部，由此來提升油層的滲透能力。通過不斷改善油田的滲透能力，提高油田的開采效率，不斷增加油田的開采量。運用于壓裂技術的壓裂液種類很多，乳狀壓裂液、水基壓裂液、酸基壓裂液、泡沫壓裂液等屬于常用的幾種類型。

2 低滲透壓裂技術

低滲透油田壓裂技術就是壓裂技術原理的充分體現，是壓裂原理在實際中的運用，它通過水的作用力而產生水力壓裂，達到制造裂縫的效果。壓裂液的不同黏度，使得油層在壓裂作業后，產生大小規格各異的壓裂縫隙。此時，技術人員將石英砂以及相關材料注入裂縫，不斷改善油田的滲透能力，最大限度提高開發效率。開采石油過程中壓裂液的選擇很重要，技術人員要根據實際情況進行擇取。

3 壓裂改造技術

壓裂改造技術作為低滲透油田石油相應技術的重要角色，對于提升石油單井開采量有很大幫助，特別是在低滲或者特低滲油田表現尤為突出。

3.1 開發壓裂技術

開發壓裂技術從整體上對壓裂技術進行優化，它的理論基礎為水力壓裂與油藏工程。該技術應用到了兩種手段，第一種為壓裂裂縫模擬手段，第二種為油藏數值模擬手段，根據實際情況對水力裂縫和地質進行建模。在這項技術運用過程中，對地應力方位和水力裂縫的分析難度有些大，因此在開采油田時要根據低滲透油田的實際情況建立合適的數學模型。要達到優化石油開發的效果，還需要組合干預水力裂縫體系和開發井網，通過促進低滲透油田的滲透率，不斷提高低滲透油田的開發量。在建模完成后，與之匹配的結構也要完成。完成好了上述的各項工作之后，還需要對井網水力裂縫整個系統進行整體升級。開發壓裂技術的運用，增加了油藏的開發，為我國石油使用作出了巨大貢獻。

3.2 低傷害壓裂技術

隨著科學技術的發展，低傷害甚至無傷害材料被制造，它們的出現推動了低傷害壓裂技術的產生和發展，這種技術在低滲透油田增值改革中得以運用。該技術的應用首先是壓裂設計，然后到壓裂施工，最后進行的是壓裂之后的管理，由這些步驟來達到縮小支撐裂縫的效果，減少對儲油層的傷害，得到最優的支撐縫長度，增加導流的能力。通常在使用該項技術時，要注意核心材料的使用，這是支撐整個低傷害壓裂技術的核心，同時壓裂液的體系性研發也尤為重要。低傷害壓裂技術的使用，首先要對儲層傷害和裂縫傷害進行分析，這一過程需要進行定量模擬實驗以及技術實驗；其次，壓裂液的選擇尤為重要，要以無傷害甚至低傷害材料為主要材料；最后，利用支撐劑分布和壓裂液分段以及破膠等最佳技術進行采用工藝的優化。

3.3 整體優化技術

單井優化壓裂技術一直在不斷地進行設計和改良，其改造的過程中結合了最優化理論和系統工程，最終形成了低滲透優化壓裂技術。該項技術的研究對象為整個油田開采區域，它將油藏劃分為不同的研究單元，主要目的是為了增加油田實際開發效果，綜合考量裂縫長度和井網導流能力，并對油藏產生的參數進行覆蓋式研究，這樣就能得到關于油田開發過程中的動態信息，時刻把控采油量，還能分析出開采所得經濟效益，不僅優化了導流能力，還計算出了最合適的裂縫尺寸。在使用該項技術時，采用現場測試、質量控制、數值評估、現場勘察、裂縫模擬等方式對油田的實際情況經行評估和分析，合理綜合整體情況以達到整體優化技術使用的目的。結合目前情況，這是一項成熟的技術，是科學的、經過實踐得到的壓裂技術，它廣泛應用于國內外，被很多公司采用。

3.4 重復壓裂技術

水力壓裂這項技術在油田開采中廣泛應用，但是這種技術仍然存在著缺點，在這種方式使用之后，油田在作業時容易出現裂縫失效的狀況。為了使油田生產穩定，增加油田產量，提高采油率，就需要對油田進行反反復復的壓裂，重復壓裂技術應運而生。迄今為止，廣泛使用的重復壓裂技術內容包括兩個方面：(1)在原來產生的裂縫基礎上再使其疏通和延伸。一般是在原來有的基礎上增加壓裂力度，使裂縫能夠延長，另外一種措施是增加砂量，提高裂縫對石油的導流效率，使導流更加順暢，導流性能顯著提高。這些都是重復壓裂的基礎理念。為確保石油開采達到增產目的，對反復壓裂做一個良好的規劃必不可少；(2)對已經有的老的裂縫進行填充、堵塞，而新的裂縫則采用壓裂方式。要對老縫進行填補，就必須要有特殊的填補劑，將填補劑填充在舊裂縫和孔眼，而在新開的孔眼則采用壓裂方式，隨后對老的裂縫進行封堵，最后還要在老裂縫的地方去開創一個新的裂縫，目的是可以測出石油儲量的流動途徑。重復壓裂技術的發展歷程，能夠有效地進行裂縫疏通和舊縫填補。

3.5 高能壓裂技術

高能氣體壓裂技術原理如下，想要采用此技術來制造壓裂，一般情況下需要借助特殊的材料，通過引爆和燃燒特殊材料，產生大量高能量、速度快的高壓脈沖，這些高壓的氣浪會經過炮眼打到地表的巖石上，就會產生散發狀的裂縫，這些裂縫的出現，是氣浪克服萬有引力做功而最終形成的。這種模式的功能性極強，不僅可以將近景污染區擊穿，提高導流性，而且還能與天然裂縫產生內在聯系。除此之外，高能氣體產生的壓強很大，遠遠強于空氣在靜態條件時的壓強。巖石本身存在著一定的屈服極限，當壓強大于屈服極限時，會對巖石產生不可逆的塑性變形，值得我們注意的是，這是一種不可消除的塑形，當裂縫開始縫合之后，依舊可以看到殘留下來的縫寬。

由于高能氣體的產生，會損壞某些晶粒的形狀，伴隨著出現大小不一的巖石碎屑，這些巖石碎屑并非沒有作用，它們可以產生一定的支撐效果，而且效果算得上是比較良好。在進行高能氣體壓裂時，空氣中會存在大量熱能，這是因為燃料的引爆和點燃，使得大量熱能涌現，大量的能量使液體發生氣化，并沖出泡眼沖擊地表，使得地表的溫度快速上升，地表溫度升高后正好可以清除附近的堵塞物。壓力數值會在這整個流程當中呈現出減弱的狀態，井筒周圍會不可避免地產生強大的沖擊波，這是一種水力沖擊波，它能夠較好地清除油層中產生的機械性堵塞。所以，高能氣體壓裂技術不僅可以使油層的導流性能增加，還可以產生清理作用以達到減少污染的效果，同時油田的產能將會有所增加。剛能壓裂技術，擁有一個其他壓裂技術無法比擬的優勢，就是該項技術無需采用大型的設備進行采油作業，所以它不會用到壓裂液等材料，這就簡化了施工流程，使得過程變得更加便捷。該項技術對于地表的危害性也是很小的，它使得低滲透油田的開采成本大大降低。

4 壓裂技術的展望

隨著科學技術的進步，壓裂技術也會得到相應的改進。據了解所知，重復壓裂、復合壓裂和分層壓裂都是目前石油開采行業中使用的廣泛而頻繁的壓裂技術。在最近這些年，中國一直在研究水平井壓裂技術，并在其中取得了一定的進展，這項技術對現代科技軟件的要求頗高，無可厚非，這是未來石油開采行業發展的大趨勢。想要對油層的壓裂有一個更精準的表述，就要對比有層地質以及力學上的區別，這個時候就可以使用Notel-Smith曲線來獲得一個壓力模型，借助這些來搭建結構健全且準確的三維模型。這是一個精準的綜合的設計軟件，能夠優化分析壓裂較為困難的井，進而有效地對油井進行科學的壓裂施工，確保壓裂成功率。

5 結語

綜上所述，壓裂技術在低滲油田的開采中發揮著舉足輕重的作用，他大大提升了石油的開采效率，是一種保證石油開采量的有效方法。許多油田在設計的一開始，就將壓裂技術視為高效能采油方式。壓裂技術突破限制將油田開采帶到了一個嶄新的領域。低滲透油田的開采采用壓裂技術達到了高效能化，使得石油資源的利用更加的充分，同時也增加了石油產業的經濟利益，帶動了一方經濟的發展。在進行低滲透油田壓裂技術探討的時候，要真正的掌握該項技術的相關原理，以及它的運行特征，能夠對模型運營有深度的管理和合理的協調，搭建有效的技術模型。技術水平一定要跟隨時代步伐，這樣才能滿足新時代下對石油能源的需求，同時對油田的開采要有合理的管控模式，合理有效地對不可再生資源進行利用，在確保科學技術發展的同時，也要保護好環境。