低渗透油藏压裂注水机理及工艺方法的论述

       作者：黑继虎 王博 杨柳 陈文斌 彭勇
摘要：我国是一个低渗透油藏资源十分丰富的国家，在未动用的油气地质储量中，低渗透油气藏占据很大的比例。到目前为止，对于低渗透油藏主要采取注水开发，但是由于低渗透油藏中的特殊的孔隙结构、地质构造以及注水伤害等原因，导致了我国注水的困难，波及系数的降低，采收率的下降。本文主要对我国低渗透油藏压裂注水机理以及工艺方法进行简要的分析。 
　　关键词：低渗透油藏　压裂　注水机理　工艺　方法 
　　一、低渗透油藏注水现状 
　　我国的大部分低渗透油藏主要是以注水开发为主。这是因为低渗透油田的渗透率较低、空隙度较小等特征，低渗透油层一般吸水能力较低，价值油层中的矿物遇到水会膨胀和注入水的水质与油层不配伍等因素导致的油层伤害，以及水质的原因，地层极易堵塞，油层吸水能力不断降低，注水压力不断上升，致使注水井附近形成高压区，降低了有效注水压差，造成注水量的迅速递减。注水井注入压力的高低直接影响水井的注水效率，加大地层配注系统的负荷，使注水能耗增加，与此同时长期高压注水易导致套管损坏，水井欠注使储层产生应力敏感效应，降低了波及系数，导致低渗透油田采收率减小。为了提高水驱效率，需要增强注水，目前增注工艺上主要采取酸化、补水、分层注水等常规措施方法，但是酸化有效期短，对进井地带受到二次伤害。 
　　二、低渗透油藏的水力压裂 
　　注水井注入压力的高低直接影响水井的注水效率，加大地层配注系统的负荷，使得注水能耗不断增加。长期采用高压注水容易导致套管的损坏，水井欠注使得储层产生应力敏感效应，降低了波及系数，导致低渗透油田采收率的减小。为了提高水驱效率，必须增强注水，目前增强注水既有物理方法也有化学方法，主要包含常规压裂增注、震荡、酸化等增注技术，但是均存在有效期短、费用较高、二次伤害，因此研究压裂增注有重要的意义。 
　　水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要的技术，在我国低渗透油气藏的开发中得到了广泛的应用，它主要是利用地面高压泵组，把高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此高压大于井壁附近的地应力和地层岩石抗涨强度时，在井底附近地层就会产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层中形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。 
　　三、我国目前主要的压裂技术分析 
　　1.分层压裂技术 
　　对多油层的油井压裂，在多层情况下，要进行分层压裂。利用封隔器的机械分层方法、暂堵剂的分层方法、限流法或填砂法都可以进行分层压裂作业。 
　　1.1堵球法分层压裂 
　　堵球法分层压裂是将若干堵球随液体泵入井中，堵球将高渗透层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗层压开。这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。该方法的优点是省钱省时，经济效果好。 
　　1.2封隔器卡分法分层压裂 
　　使用封隔器一次多层压裂的施工方法已被广泛采用。共有三种方法，即憋压分层压裂、上提封隔器分层压裂、滑套分层压裂。 
　　憋压分层压裂是用几个封隔器隔开欲压的各个层段，在每个上封隔器的下面接一个单流凡尔球座，在球座下面的封隔器上安一个带喷嘴的短节，喷嘴用铜皮封隔。压裂时，先压最下面一层，然后投球封闭底层，再憋压将第二层压开，依次将各层压开。憋压法压裂一次可压　3层。封隔器上提分层压裂是用封隔器预先按施工设计卡开井下需要压裂的最下1～2个层段，压完后停泵使封隔器胶筒收缩，然后再按预先设计好的上提深度起出部分油管，启泵再进行上一个层段的压裂施工。滑套分层压裂自下而上进行，首先压裂最下层，压完后不停泵，用井口投球器投一钢球，使之坐在最下面喷砂器的上一级喷砂器的滑套上，憋压剪断销钉后，滑套便会落入下一级喷砂器上，使出液通道封闭，从而压裂第二层，依次类推，可实现多层压裂。 
　　2.水力化学压裂技术 
　　水力化学压裂技术的机理是充分利用已经压开的裂缝，通过物理化学作用有效的处理基岩、提高渗透率。该项技术的施工工序一般为：注入带表面活性剂的盐酸溶液、注水带原油和砂子的石灰粉碱性溶液、注入不加砂的顶替液，再注入盐酸溶液，最后注入5%浓度的碱性顶替液。水利化学压裂的主要特点是井的产量稳定，因为在压裂过程中在进井底地带聚集了弹性和气体能量，并且建立压井的裂缝使基岩投入了有效的开采。经过长期的试验表明，注入的化学溶液和砂子量越多，水力化学压裂的效果越好。改压裂技术可以增产两到三倍。 
　　3.改变应力的压裂技术 
　　基于美国L.R.Warpinski等人在科罗拉多州的多井试验场研究了改变应力的压裂。改变应力的压裂主要是：对于某井的地层进行水力压裂时因为受到邻井原油压井缝产生的应力扰动的影响，使该井的新压开缝重新取向，也即当新压开缝延伸进入已发生应力扰动的区块后而产生重新取向。这种压裂很适用于天然裂缝性低渗透镜范围小的区块，因这种压裂的裂缝和天然裂缝不平行，可以交汇更多的天然裂缝，所以造短的裂缝能够使井有更大的产率。 
　　四、结束语 
　　综上所述，本文只是简要的对我国低渗透油藏的注水现状和主要的压裂技术进行了介绍。随着我国石油资源短缺现象的加剧，加大对低渗透油井的开采，保证其良好的出油效果，是弥补我国石油短缺，促进社会经济更好更快发展的主要途径。 
　　参考文献 
　　[1]孙剑波、杨明飞、代建华等人，低渗透重复压裂机理研究与应用[J]，内蒙古石油化工，2004年第01期. 
　　[2]周锐，多级分层压裂酸化技术研究[J]，科技传播，2010年第14期. 

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2019-08-06