石油知識百科:體積壓裂技術

壓裂基礎知識

一

什麼是壓裂？

壓裂就是利用水力作用在油氣層中形成人工裂縫，提高油氣層中流體流動能力的一種儲層改造技術。

油層中的裂隙，可以增加油氣滲流通道，大幅提高產量

二

壓裂的原理

利用地面高壓泵組，通過井筒向地層注入大排量、高粘液體，在井底憋起高壓，當該壓力超過地層承受能力時，便會在井底附近的地層形成裂縫。

繼續注入攜帶支撐劑的液體，裂縫逐漸向前延伸，支撐劑起到支撐裂縫作用，形成了具有一定尺寸的高導流能力的填砂裂縫，使油氣輕鬆地通過裂縫流入井中，達到增產增注效果。

含支撐劑裂縫

壓裂基本流程

三

壓裂液與支撐劑

案例

1.壓裂液

壓裂液是壓裂施工的工作液，是一種具有一定黏度的流體，起到傳遞能量、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。

壓裂液

常用的壓裂液有：水基、油基、乳化、泡沫、酸基等類型。其中，應用最廣泛的為水基壓裂液。

水基壓裂液：由水與天然或合成的聚合物配製而成

壓裂液包括前置液、攜砂液和頂替液三種。

前置液：用於造縫，在溫度較高的地層裡，還起到降溫作用；

攜砂液：攜帶支撐劑進入裂縫，將支撐劑填在裂縫內預定位置；

頂替液：用來頂替井筒內的攜砂液，將攜砂液送到預定位置，預防砂卡。

2.支撐劑

支撐劑是指能夠進入被壓開的裂縫並使其不再重新閉合的固體材料。

支撐劑要求：強度大、顆粒均勻、圓度好、雜質少、來源廣、成本低

常用的支撐劑有：石英砂、核桃殼、人造陶粒、人造塑料球、人造玻璃球等；其中石英砂和人造陶粒應用最廣泛。

美國的Ottawa砂、北部白砂，均為天然風化石英砂，強度較低，無法滿足深井壓裂的要求

人造陶粒支撐劑，含氧化鋁、矽酸鹽和鐵-鈦氧化物等成分，強度大，密度較高，可承壓60Mpa~103Mpa

大型滑溜水壓裂

體積壓裂技術實施，以美國的Barnett 頁巖的有效開發最具代表性，除了大幅度降低成本的水平井鑽井和「工廠化」作業模式之外，儲層改造的主體技術為：水平井套管完井+分段多簇射孔+快速可鑽式橋塞+滑溜水多段壓裂。實現體積壓裂技術關鍵主要體現在以下幾個方面。

基本特點為：大液量、大排量、大砂量、小粒徑、低砂比。主要技術參數為：水平段長1000~1500m，分8~15 段，每段分4~6 簇，每簇長度0.46~0.77m，簇間距20~30 m，排量10 m/min 以上，平均砂比3%~5%，每段壓裂液量1000~1500 m，每段支撐劑量100~200 t，壓裂液體系採用滑溜水+線性膠組合方式，以40/70 目支撐劑為主。目前最新文獻報導表明：水平井的水平段越來越長，為1372~2134m；改造段數越來越多，為10~24段；段間距越來越短，約為90m；規模越來越大，每段使用2067m滑溜水、175 t 支撐劑。

對比

新型壓裂液與胍膠壓裂液對比

表1 不同壓裂液體系性能對比

後處理工藝強化破膠、溶解殘渣提升返排能力，並一定程度上降低支撐裂縫導流傷害，其巖心傷害率31.3%，但後處理工藝雖然能溶解殘渣而消融濾餅但處理之後殘渣含量雖然大幅度下降但依然相對較高，因此無法從根源解決梨樹斷陷北部壓裂所存在的問題。

綜合對比新型壓裂液、優化得胍膠壓裂液體系（後處理），殘渣含量僅為6.1mg/L的新型壓裂液對支撐裂縫導流能力保留率達到95%，並且新型壓裂液對巖心傷害僅為胍膠的一半，降阻率高達70%以上。使用無殘渣的新型壓裂液對梨樹斷陷這類特低滲地質來說，可能能夠取得較好施工效果。

由於梨樹底層壓力低，液體返排困難，建議採用氮氣伴注提高液體返排能力；由於地層含油豐度低，存在微裂縫井採用滑溜水體積壓裂施工方式提高裂縫控制範圍。