油田压裂增产的改造工艺技术分析

张岺(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300450)

0 引言

中国东北地区的大庆油田应用压裂增产技术的时间较早，在经过多年的使用和技术沉淀后，积累出大量科研和实践方面的成功经验。但是，在油田持续开采的过程中，本身存在一定程度的不足，无法有效满足压裂增产的根本需求，在这样的情况下，对必须对固有的油田压裂开采技术进行改造，提升能源开采效率。

1 油田压裂开采技术现存问题

1.1 生产安全问题

在中国油田压裂生产技术的应用范围十分广泛，呈现出一种不断扩张的发展趋势。一般情况下，这种增产技术大多需要以大型机械设备为依托，通过压裂车车等机械设备进行作业，在正式生产过程中很难实现集中式压裂增产操作，导致整体施工作业难度较高[1]。在施工期间，如果存在不当施工情况则会对施工现场的工作人员生命财产造成直接影响，不利于油田开采作业的后续发展。

1.2 生产技术问题

截止目前，我国现有油田开发生产领域的整体规模处于不断扩大的状态中，并渐渐成为我国社会市场经济系统中的关键组成结构。在此期间，油田开采生产作业时需要面对的各种安全风险系数也在不断提升。在这样的情况下，需要给予生产技术足够的重视，保证其先进性和生产可靠性。

1.3 施工环保问题

对于油田开发生产行业而言，大部分时间都处于高压、高温的生产环境下，如果此时存在操作不当的施工情况，则会导致油气泄漏等安全事故的出现，很容易造成严重的污染情况。所以，在使用油田压裂也生产工艺技术期间，需要对周边环境进行重点考察，注意自身生产环保性问题，保证自身的生产作业不会对周边环境带来不利影响，保证油田开发生产作业的环保性[2]。

2 油田压裂技术应用的主改造点

2.1 单层压裂技术改造

对于当前阶段正在使用的单层压裂技术而言，在正式应用阶段，设置的规格、模式大多较为单一，并不需要对施工过程中的其他因素进行考虑，也不用担心其他因素会对自身作业造成直接影响。因此，在使用单层压裂技术过程中，需要注意到自身的有效导流能力，通过模型设计的方式对相应层段增产空间展开充分计算，并针对最终计算结果展开分析[3]。当技术人员能够确定在使用该模式的施工的情况下，提出技术改造难点所在，提出针对性改良意见。并通过这种模型进行导流计算，结合压裂技术施工条件得出最终的机制降低标准。这属于保证传统单压单层压裂作业技术改造成功的关键内容，同时也是保证油田开采能力不断提升的有效方式。

2.2 多层压裂技术改造

对于多层压裂技术而言，应用范围十分广泛。实际生产期间，需要针对油田井段的整体目的层进行设定，将其视为一条线上的多个不同点位，并为所有点位进行相应的参数设置。通过这种参数设置方式，可以更好地保证油田开采增产效果。但是这种设置方式在实际应用中较为复杂，涉及到众多不同的开采环节，因此，需要使用多层段储存的计算方式，分析出最终的开采点。借助这种增产改造方式，能够更加有效的降低基值，同时还能够使开采裂缝造成的伤害得到更为有效的控制[4]。

3 油田开采压裂增产技术改造的具体内容

对于大部分油田而言，在对压裂增产技术进行改造的过程中，需要以降低裂缝伤害为核心，展开相应改造工作。与此同时，还需要针对这项生产技术所有的应用过程进行充分考量，保证压裂增产技术在改造后的环保性和安全性能够达到相应标准，符合国家制定的环保作业要求，同时这也属于该技术改造效果评判的关键标准[5]。由于页岩气储层本身具有低渗透的特点，因此在油田勘探开发过程中必须采取适当的增产技术，才能实现油田企业的开发。绝大多数页岩气都就有层厚、范围广、普遍含气等特点，从而使页岩气能够以稳定速率产气。页岩气压裂需要采取特殊的钻井、完井以及增产措施，才能有效开发油田页岩气。其中页岩气压裂增产改造技术主要包括重复压裂技术、清水压裂技术，水平井分段压裂技术等，正是因为这些技术才能不断提高油田页岩气井的产量。

从油田开采的整体角度进行分析，随着油田压裂增产技术改造的成功，已经在一定程度上提高了现有油田开发的总体产量和生产效率。在经过长时间的实践探索后，我国现已总结出多种不同类型的改造工艺技术，针对油田压裂增产技术而言，具有十分显著的效果。现将油田开采压裂技术类型进行总结。

3.1 重复压裂技术

一般情况下，在首次使用压力也增产施工技术后，经常会出现一种水力裂缝失效的施工现象，这种情况很容易导致油井后续阶段的生产和开采效率受到影响。同时，对于部分情况比较严重的开采现场，还会出现油气泄漏等重大安全问题，对周边的自然生态环境造成直接威胁[6]。如果在油田开采期间出现上述问题，需要针对正在使用的压裂增产技术加以改造，此间的主要改造内容是重复压裂技术应用。从整体角度进行分析，我国当前阶段的重复压裂实数较高，在油田开采作业中的应用十分频繁，但是总体应用水平较低。因此，需要同行业工作者在此投入更大的精力进行研究，进一步保证油田开采作业的未来发展空间，保证能源开采行业的长久稳定发展状态。

3.2 清水压裂技术

对于目前正在应用的大部分清水压裂技术而言，其主要应用优势体现在该技术的环保能力更为显著，并且改技术的应用污染程度极低，并不会对附近的自然环境造成较为恶劣的影响。截止目前，改增产技术在我国的应用范围十分广泛，大部分油田的开采作用中军应用到了这项增产技术，特别是在东北的部分油田中，应用效果极佳，充分发挥出了自身的良好应用效果[7]。清水压裂增产技术，主要是在设定好的清水中，适当加入减阻剂材料和以及预防剂材料，然后再将配制好的各种液体材料作为压裂增产技术施工的压裂液回。针对该压裂液而言，在使用后对地层造成的伤害程度更低。但是，该项技术在应用后同样有着一定的缺点，即本身的施工作业造价成本较高，无法对其进行更大批量的生产制造。同时其相应压裂液的配置工作也尤为复杂，需要保证配比的精准度，才能够满足该增产技术的使用要求。通常情况下，针对不同地区的油田开发工程而言，在材料配比方面的要求同样有着很大程度的差别，所以，在后续阶段的油田开发增产技术应用中，需要从探索阶段便开始注意对压裂液配方的相关研究，以此保证该增产技术的最终应用效果，从而探索出效果更好、更具针对性新型压裂液配方。

3.3 水平井分段压裂增产技术

对于水平井分段压裂技术来说，现已渐渐成为当前阶段我国油田开发领域中的关键技术类型之一，该技术的应用，在油田页岩气方面的勘探中尤为常见，其主要技术优势体现在：可以更加有效的提升井筒与自身储存的总体接触面积，使得该技术最终的油井总体产量可以得到大幅度提升，更好的保证油田开发企业的总体经济效益，保证开采企业的发展良好势头。但是，在正式应用该技术期间，开采资金投入较高是开启企业必须解决的一项关键问题，并且在分段压裂工艺施工操作期间，还会受到部分外界的不确定因素影响，导致部分幽静最多只能完成大约两次左右的垂直采收作业，但是此时的实际成本消耗较高，同时包括两次垂直施工成本和在此之前的各种水平施工成本，这种情况也导致开采成本控制工作难度再次提高，成为开采企业需要面对的首要难题。但是，从整体角度进行分析，运用此项技术带来的经济效果依然十分可观，具有更为广阔的未来发展空间和相当大的发展潜力[8]。

3.4 油井注水分析

(1)异质性的影响。首先，长庆油田主力砂体平面非均质性为分流河道，高渗透方向与砂体方向一致。根据水驱规律，受沉积微相影响的同-储层渗透率在平面上表现出各向异性，但总体上受沉积微相类型和井网结构的影响。注水沿砂体主方向快速推进，侧向有效性有限。(2)非均质性对垂向剖面的影响。以安塞油田长6组为例，其垂直剖面主要由间断的复合沉积岩组成。由于剖面夹层分布不稳定，砂体的纵向和横向叠加增加了储层的非均质性和井间连通性的不稳定，不仅影响注水效果，而且由于高渗透段连通性的存在，导致部分井出现含水上升或注水淹水。(3)裂缝的影响。长庆油田是典型的低渗透油田，油井需要形成人工裂缝才能获得高产。另外，从储层特征分析可知，储层微裂缝发育情况。裂缝在注水开发中起着双重作用。一方面可以提高油水渗透率，使注水井实现配注，效益开发；另一方面，容易形成水窜现象，导致最终阶段的生产油井过早遇水以至最终被水淹没。(4)注水效果的影响。随着注水时间的增加，受地层压力和物性变化影响的侧向面积逐渐受到影响，总体含水率上升。如王窑区块存在高渗透带，侧压力低，注水强化后压力仍然较低，注水失效严重，虽然采收率仅为222%，但综合含水率已达697%，含水率上升迅速。

3.5 注水井分类

(1)裂缝引起的注水。在油井生产过程中，含水率急剧上升，产能大幅下降，对注水井的响应非常敏感。微裂缝发育是储层发育的主要原因。注人水沿裂缝单向流动，含水率迅速上升。断水油井主要分布在裂缝发育区。裂缝包括天然裂缝和水力压裂裂缝。形成的垂直裂缝在高注水压力下与注人水连通。(2)孔隙裂缝引起的水驱。注采动态介于裂缝和孔隙之间，油井在满足注人水之前有一定的稳产期。随着注水量的增加，部分注水井的吸水能力增大，而部分注水井的压力增大，动态表现出孔隙裂隙渗流特征。

3.6 剩余油开采再处理技术改造

针对长庆低渗透油田储层特点，提出了径向裂缝网络压裂技术和深部封堵技术。压裂技术将人工裂缝与天然裂缝有机结合，形成复杂的裂缝网络，有效控制裂缝带长度，增加侧向带宽。深部封堵技术是将复杂段塞封堵技术、水油井控水技术和封堵压裂技术相结合的技术。该技术通过封堵多个水淹区，封堵裂缝，达到堵后增油的目的。

3.7 径向裂缝网络压裂增产技术

利用长庆油田储层天然裂缝和低水平应力差，形成新的分支裂缝和张开的微裂缝网络。该技术实现了网压扰动，有效控制了裂缝长度，增加了侧向带宽，最终形成了纵横交错的径向“网络裂缝”系统。

通过对放射状裂缝网形成机理的分析，发现地应力差小、裂缝自然发育是实现裂缝网的有利条件。根据地应力分析结果，长庆油田最大主应力与最小主应力相差不大，一般小于5 MPa。同时，从储层特征分析可以看出，研究区微裂缝广泛发育，上述储层条件为径向裂缝网络的实现提供了有利支撑[9]。

4 结语

综上所述，在油田增产技术改造期间，需要将压裂技术应用作为主要目的，该技术的合理应用，可以为我国油田作业的整体开发效率提供可靠保障，同时还能能够进一步促进总体产量的提升，并且该技术的应用还具有区域针对性，在未来阶段的油田压裂增产技术改造时，需要注意到针对不同技术类型的持续完善，充分人事到该技术存在的各种使用缺陷，这样才可以真正实现对原有压裂技术的进一步升级改造。与此同时，从业者还要将技术改造工作中突破点视为重要工作目标，为油田压裂技术在未来阶段改造奠定更为坚实的基础。在我国油田开采规模持续扩大的背景下，压裂增产技术的应用也会变得越来越广泛，因此，增产改造技术研究尤为重要，需要将其视为增产工艺的核心内容，视为提升企业油田生产总体作业效率的主旨所在，只有对油田压裂增产技术改造进行持续的突破和完善，才能保证油田开采行业在未来阶段的整体发展效果。