油田油水井压裂技术的发展现状

王恩斌1孙玉才1张光洲2

1.大庆油田井下作业分公司压裂大队；2.中油测井大庆分公司

前言：上世纪50年代，美国提出"井网压裂"的建议。后期，前苏联进行了物模与油藏数值模拟研究，进行了水力裂缝与井网系统组合。水力压裂技术是油气井、注水井增注的一项重要技术措施。主要是利用高压索组将液体超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底地层中形成裂缝，裂缝逐渐向前延伸，在地层中形成具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝，从而改善油气层的渗透性。

1.油田油水井压裂技术

1.1.油田油水井压裂技术增注机理

对于渗透性很好的储层，只要配注合理，完全不需要进行压裂或者酸化等措施，即可达到注水要求；而对于渗透性比较差的储层，特别是受到伤害后，为了满足一定的注水量要求，仅仅通过酸化、补孔等措施不足解决问题，这时就需要采取压裂措施，而压裂后改变了注入水的渗流特性，有效克服了＂压降漏斗＂的问题，比较容易达到降压注水或增注的目的。因此，水井压裂对低渗、特低渗是很有必要的。如果对水井进行压裂，即使支撑裂缝的长度很短，只要有一定的导流能力，那么井筒附近的压力损耗几乎是可忽略。假设支撑裂缝长度为20米，导流能力为10μm时简化的井底压力的变化情况。可以知道井筒附近的压力损耗很小，到地层深部由于不同位置与裂缝的关系不同，既有线性流，也有径向流，线性流的阻力小于径向流，部分位置的流体的流动存在混合流现象。从井底压力来看，水井压裂后的井底拒力远远低于不进行压裂时的径向流，也远低于酸化措施处理后的。因此，通过改变地层流油田注水井足裂增注化理体从径向流到双线性流流动规律，即使是特低渗储层也是可容易实现水井增注的。

1.2.影响低渗透油田压裂增注的主要因素

一般情况下，注水井出现欠注现象的主要原因包括：储层物性差，储层渗透率低，注水井连通性差及注水水质波动等。通过对注水井进行压裂增注措施是提高低渗透油田注水开发效果的一项有效措施。然而，有时压裂后并未得到理想效果。经研究表明，影响低渗透油田压裂增注的主要原因包括压裂液伤害特性、储层物性、毛细管阻力、润湿性及驱动压力等。

2.压裂技术方向研究

2.1.合理参数优化研究

确定裂缝导流能力：压裂裂缝的导流能力对压后油井日产量和长期累积产油量及水井的日注水量、累积注水量有较重要的影响，是评价压裂支撑裂缝的重要参数之一。裂缝导流能力需要与储层物性相匹配，通常对于渗透性较低的储层，要求的导流能力稍低，而对于物性较好的储层，要求的导流能力高一些，即＂低渗小导，高渗大导＂。导流能力的大小是由储层的基本物性决定的，对目标井层进行计算时，可根据具体情况进一步进行优化，求得最佳支撑裂缝的导流能力。加砂强度和平均砂液比：加砂强度、平均砂液比也是十分重要的参数。它们直接反映了压裂支撑裂缝中的砂体情况和裂缝的导流能力。压裂过程中的砂液比过低，必然导致加砂强度低，支撑裂缝的支撑能力低，在长期生产过程中受到生产影响或岩石中孔隙压为变化，支撑裂缝的导流能力容易丧失，失去高渗流特性，直接影响压裂效果。另外加砂强度和砂液比低，不容易形成好的砂梯剖面，与储层流体渗流时对不同裂缝长度段对裂缝的导流能力大小要求不一样不匹配，也就是说，从井筒到裂缝深处的导流能力应该越来越小，形成所谓的＂模形＂，才符合人工裂缝储层流体的渗流规律。因此应该优化出合适的砂液比和加砂强度，才能保证储层流体具有好的渗流场，提高注水量。优化前置液：前置液是压裂施工过程中的重要组成部分，具有正反两方面作用。适量的前置液可有效将地层压开，并使裂缝延伸到理想位置。前置液量过大，虽有利于裂缝的延伸和支撑剂的运移，但压后不易排出，无论对支撑裂缝的导流能力，还是对储层的渗透率都有较大伤害，进而影响压裂效果；如果前置液量过小，在压裂过程中会提前滤失完，不利于造缝和支撑剂的携砂运移，严重时会导致施工过程中出现砂堵，直接导致施工失败，也会对压后产量和压裂效果造成较大影响。因此，前置液的优化也是压裂施王优化设计的重要一环，需要根据具体井层的滤失情况和施工规模等进行精屯设计。

2.2.压裂工艺优化研究

分层压裂方式包括：单封隔器压裂分层压裂、双封隔器跨隔结合上提管柱的分层压裂、滑套封隔器分层压裂、堵塞球分层压裂、限流法分层压裂等等。对于分层压裂工艺方式的优选结果如下：对于砂组之间隔层较薄，两砂组跨度较小，可以采用合压的压裂方式，而上下隔层厚度较大，可以采取单上封保护套管的油管注入方式。对于那些砂组隔层较厚，且二个油层都具有较好的油气显示前景，为了达到充分认识地层和改造实施的可能，建议采用自下而上的压裂改造方式，逐一认识油层，分层压裂可以采用填砂等方式压裂。对于同时希望一次改造2个以上油层的油井，建议采用以下压裂方式：双封隔器分压，先压下层，然后上提双封隔器压裂上层。该方法优点是单层改造彻底，缺点是作业量大。对于同时希望一次改造3个以上油层的油井，建议采用滑套封隔器分层压裂。最佳施工参数的确定：施工排量=2.5-3.5m3/min，前置液%=40%，平均砂液比：25%以上，CON=5.5Kg/m2，泵注程序：10-15-20-25-30-35-40-45%。

结语：综上所述，本文研究了低渗透油田注水井压裂增注机理，也对影响低渗透油田压裂增注的主要因素进行了研究，包括压裂液伤害特性、储层物性、毛细管阻力、润湿性及驱动压力等。并且根据各个因素对一些参数进行了分析，提示施工过程中需要注意的一些问题。最后对于压裂技术的工艺优化进行了研究，并且给出了一些建议。

参考文献：

【1】刘长宇，丛立春等低渗透性薄层储层改造技术研究[J]钻采工艺，2008.5.第31卷，第5期.73-75.

【2】刘鹏，马英文，张亮等.压裂充填技术在疏松地层中的应用[J].石油钻采工艺，2006,28（4）：56-59.