重复压裂工艺实用性概述与分析

新　疆　石　油　科　技　２０１１年第２期（第２１卷）　・５・　重复压裂工艺实用性概述与分析　赵文龙①邓金根陈宇石林　中国石油大学（北京），１０２２４９北京昌平　摘要一重复压裂技术是低渗透油气田开发中后期稳油控水的重要技术措施，是提高压裂井产量的有效途径之　。可有效提高低产压裂井的产量　能否成功的进行重复压裂具有重要的现实意义。综述了重复压裂裂缝的形　成方式及压裂液和支撑剂的选用重点，并细致分析了重复压裂的选井选层原则，对从事重复压裂设计与施工的　技术人员有着很强的实用性。　主题词重复压裂裂缝延伸缝内转向压裂缝口转向压裂　缝污染，减小了裂缝的渗透率；　ｌ　刖昌　（２）油相渗透率随开采时间的延长而减小，导致　重复压裂是指油气井在第一次压裂增产有效期　产能下降；　过后。对同一口井的同一层位进行再次或多次压裂，　（３）储层中钙离子与重碳酸盐离子发生反应，导　以提高油气产量。重复压裂工艺最早可追述到上世纪　致碳酸钙沉淀堵塞油流孔道。　５０年代，美国近３０％的压裂都属于重复压裂，到８０　针对以上问题．有研究人员提出了裂缝酸洗，然　年代中后期。随现代水力压裂技术的发展，国内外将　后再进行加支撑剂的技术方案。考虑的因素有酸液与　重复压裂作为一项重要课题进行了细致研究。　地层的配伍性以及酸液的浓度。使酸液只对裂缝壁面　２重复压裂的方式　和缝内的污染物酸蚀．防止油层较深部位酸化引起岩　石骨架破坏。　２．１延伸原有裂缝　２．２转向压裂　在油气井初次压裂后的开采过程中，由于压裂改　由于初始裂缝的生产潜能越来越小，单纯的延伸　造规模不够或者储层压力、温度等条件的改变，使裂　原裂缝已不能满足增产稳油的需要。因此，需要压开　缝导流能力降低。导致压裂裂缝增产失效。这类井需　新缝以保持或增加原有产能。　要采取措施重新撑开原有裂缝。根据裂缝失效的原　由于初次压裂改变了井眼附近的应力分布，在最　因。在重复压裂时可以采取不同的工艺措施。　大和最小两个水平主应力叮　一和仃　方向上产生了　高砂比压裂工艺。初次压裂改造规模不够而导致　附加的诱导应力盯　一和　。最大诱导应力等于裂　支撑裂缝过早失效的主要原因是施工的砂比较低。为　缝闭合后作用在支撑剂上的净压力，该应力垂直于初　此．重复压裂时应尽可能使支撑裂缝具有高导流能　始支撑裂缝，最小诱导应力平行于初始支撑裂缝。研　力．而支撑裂缝的导流能力取决于支撑剂的类型和浓　究表明．压裂裂缝的产生在应力最弱点开始启裂，对　度，闭合压力相同的情况下，砂浓度越高，支撑剂的破　重复压裂而言。新裂缝启裂的方位将垂直于初次裂缝　碎率越低。因此提高砂比压裂施工是一项必要的措　方位。其产生的条件为：　施。　裂缝酸洗技术。裂缝的导流能力下降意味着压裂　叮　。哪＋　＞盯　ｎｍ－＂ＩＯｒ　ｍ＿ｍ．　（１）　的失效。其存在主要问题有：　但是，重复压裂处理是否会产生重定向，还取决　（１）压裂支撑剂的破碎率随开采时间的延长而　于原始地应力、天然裂缝、储层的渗透率以及油井生　增加，或者支撑剂镶嵌到裂缝壁面，从而造成填砂裂　产变化等情况，所以井眼附近应力场与研究中的理想　①作者简介：助理工程师，２００５—０６毕业于长江大学石油工程专业。现中国石油大学（北京）在读硕士研究生　・６・　新　疆　石　油　科　技　２０１１年第２期（第　２１卷）　新裂缝　情况存在一定差距。Ｃｈｒｉｓ　Ａ、Ｗｒｉｇｈｔ等在分析许多现　场数据后发现，新裂缝的启裂方位并不垂直于初次裂　缝方位，而是偏离３０。～６ｏｏ。　初　另外，刘洪、赵金洲等人对新裂缝起裂点到各向　同性点的距离Ｌ　进行了研究。可由下式求出：　酝（戈，Ｌ　）＋盯　。血（　，Ｌ　）＝ｃｒｔｍｌｎ（　，Ｌ　）＋　盯　。　（　，Ｌ　）．　（２）　图２缝口转向示意图　其中，各向同性点处１３１＂　一＋盯　＝盯　＋仃　一，井　眼为原点。　上式表示新裂缝在初始裂缝方向上某点（Ｘ，０１处　起裂时从起裂点到各向同性点的距离。若ｘ＝０，表示　在新裂缝在井眼处起裂，否则表示在前次裂缝方向上　某点ｘ处起裂产生新裂缝。　因此．根据新裂缝启裂位置的不同．又可分为缝　内转向和缝口转向。　缝内转向压裂。所谓缝内转向压裂，就是新裂缝　的启裂位置在初始裂缝内，即裂缝产生的应力最弱点　在距井眼一定距离的原压裂裂缝内。随着裂缝向远离　井筒方向不断延伸，诱导应力场的影响逐渐减小，新　裂缝开始转向初始裂缝方向。最终将沿初始裂缝方向　延伸．见图１。　图１缝内转向示意图　在缝内转向压裂施工中．桥堵剂的加入采取通过　｝昆砂池中加入。通过主压车高压柱塞泵注入地层，整　个压裂施工基本为连续施工．不需对目前的压裂方式　进行修改．因此降低了施工难度。　缝口转向压裂。所谓缝口转向压裂，就是就是新　裂缝的启裂位置在井眼内，新裂缝方向与原压裂裂缝　呈一定角度，与缝内转向类似，随诱导应力场的影响　逐渐减小。新裂缝将向初始裂缝方向偏移，最终与之　基本平行．见图２。　在缝口转向压裂施工中，通常采用桥堵剂或蜡球　暂堵剂等堵塞原裂缝，以便在井眼内其他方位产生新　裂缝。在顶替一定量的液体后，主压车开始进行后续　的主压裂施工。　２．３爆燃压裂　爆燃压裂是以高能气体在地层瞬间爆炸产生的　高压压开地层，它受地层应力控制程度小，因而不管　是何种性质的地层，在瞬间都可受到冲击而形成一定　的裂缝。近年来爆燃压裂在老井复压中也逐步得到应　用。有关资料表明，爆压能生成新的裂缝，而且裂缝形　态呈空间三维立体张开。所以，此工艺对于解除近井　筒地带堵塞，改善油井的出油剖面和储油层内含油饱　和度较高的油藏有积极的作用。特别是对油层厚度较　大、采出程度较低、含油饱和度较高的储层有很好的　适应性。　３重复压裂选材研究　３．１压裂液　压裂液必须满足重复压裂施工要求。由于地层能　量及油气饱和度的降低，因此对重复压裂的要求更　高，压裂液要满足滤失小、稳定性好、携砂能力强、摩　阻低。适合于大规模加砂压裂的要求；还要与油藏配　伍性好，破胶速度快而彻底，易于返排，尽可能地降低　对地层的伤害。　３．２支撑剂　支撑剂的主要作用就是维持压裂裂缝，防止裂缝　闭合．重复压裂时对支撑剂将有比前次压裂更高的要　求，因此必须要考虑以下因素：　（１）支撑剂在压裂液中的沉降，即选择合适的支　撑剂密度；　（２）裂缝中的支撑剂在地层闭合压力下的导流　能力：　（３）支撑剂在地层闭合压力下的破碎率，即支撑　剂的强度：　（４）支撑剂的圆球度；　（５）支撑剂粒径及粒径分布。　４重复压裂选井选层分析　重复压裂措施后是否能达到设计的增油效果．选　重复压裂工艺实用性概述与分析　・７・　井选层显得至关重要。根据对重复压裂机理的研究和　（３）重复压裂要重视选井选层，只有科学合理的　对重复压裂井失效原因分析，重复压裂应遵守下列选　选择，并配以适当的工艺措施，才能实现预期的效果；　井选层原则。　（４）重复压裂更要重视压裂液和支撑剂的选择，　（１）压裂层段具有足够的剩余可采储量和地层　要选用与底层配伍性好的压裂液和强度更高的支撑　能量，剩余可采储量是压裂增产的物质基础，而地层　剂。　能量有利于延长增油的有效期；　（２）油井初次压裂后产量高，目前产量低，而油　参考文献　井所在井组生产同一层位的油井目前产量高；　１王鸿勋，张士诚等．水力压裂设计数值计算方法．石油工业出　（３）初次压裂规模较小、砂比低、裂缝导流能力　版社：１９９８—０６：２９８～３００　低、有效缝长较短的井或裂缝的有效支撑范围不够或　２南志学，朱彦刚，张永春等．葡萄花油田重复压裂裂缝酸洗技　支撑剂铺置不合理，井的产量下降较快的井；　术．大庆石油地质与开发，２００１，２０（５）：４０～４２　（４）前次压裂效果较好，规模不够，未对整个改　３黄源琳，郭建春，苗晋伟等．转向压裂工艺研究及应用．油气井　测试，２０ｏ８，１７（４）：５３～５５　造层段支撑的井：　４刘洪．赵金洲。胡永全等．重复压裂气井造新缝机理研究．天然　（５）前次支撑缝虽然很长，但支撑剂破碎高，渗　气工业，２００４．，（１２）：１０２—１０４　透率低。导致产量下降较快的井；　５王永昌，姜必武。马延风等．安塞油田低渗透砂岩油藏重复压　（６）前次压裂成功，但由于压后作业事故造成油　裂技术研究．石油钻采工艺，２００５，２７（５）：７８—８０　气层污染不出液的井；　６姜必武。慕立俊等．低渗透油田重复压裂蜡球暂堵剂性能研　（７）重复压裂井层段管外无窜槽，固井质量好且　究．钻采工艺，２００６，（１１）：ｌ１４～１１６　含水率较低的井。　７田旺生．重复压裂力学机理研究．硕士论文．２００８—０５　８　Ｃｈｒｉｓ　Ａ。Ｗｒｉｇｈｔ等．水力压裂重定向的可能性和重要性．勘探　５认识与建议　地球物理进展，２００２，２５（１）：５０～５４　（１）重复压裂技术是老油气田综合治理的一项　９　ＷｅＯｅ￣Ｌ，　ｓｈｔ　ＣＡ，Ｓｕｇｉｙａｍａ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　Ｅｖｉｄｅｎｃｅ，Ｉｍｐａｃｔ　重要技术措施，是提高压裂井产量的有效途径之一，　ａｎｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳＰＥ　６４７７２，２０００　能否成功的进行重复压裂具有重要的现实意义：　（２）重复压裂存在延伸原有裂缝、缝内转向压　责任编辑：李未蓝　裂、缝口转向压裂等３种方式，要根据初次压裂失效　收稿日期：２０１１－０４—０６　的原因优选压裂方式：　（上接第４页）　参考文献　制．石油机械设备与自动化，１９９６，（１）　１韩东颖，李子峰，周国强．基于震动参数的钻井井架安全承　载力评定．石油钻探技术，２００６，（１１）　责任编辑：李未蓝　２周国强。赵庆梅。韩东颖．实验室井架模型的动态测试研　收稿日期：２０１１－０４—０９　究．石油钻采工艺，２００８，（５）　３艾万荣．徐闯．在用井架承栽能力及使用寿命测试系统的研