缝内转向压裂技术

二、缝内转向压裂技术

1、机理

重复压裂裂缝转向技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂时可以暂堵老缝或已加砂缝,使重复压裂的平面上的裂缝转向或纵向剖面的新层开启。缝内转向技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值，使后续工作液不能向原裂缝、高渗透带或较低地应力带进入，从而使压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生。施工过程中产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。

近几年来，随着主力油藏开发程度的提高，越来越多的低渗区块成为最大潜力油藏或主力油藏，压裂是这类油藏的主导措施，而随着现代压裂技术的发展，单一的加大规模、提高砂比的压裂和重复技术已不能适应老油田及低渗区块开发增产稳油的需要。所以重复压裂作为老油气田综合治理、控水稳油的重要组成部分，所面临的任务更重，急需以技术进步来扭转我国重复压裂成功率低、增产量低、有效期短、科研落后于现场施工等被动局面。对于处于高含水期开采阶段的井，由于老裂缝控制的原油已接近全部采出，必须实施压开新缝的改向重复压裂，才能有效开采出老裂缝控制区以外的油气，提高油气产量和油气田最终采收率。

因此，开展转向重复压裂技术理论的研究，尤其是加强重复压裂新裂缝造缝机理、延伸规律的研究，对于指导大量的重复压裂施工，提高其工艺可行性和经济可行性，进一步提高低渗透油气藏开发水平，具有重要的现实意义和长远意义。

2、转向控制机理

重复压裂裂缝延伸控制技术是应用化学暂堵剂使流体在地层中发生转向,在压裂中可以暂堵老缝或已加砂缝,从而造出新缝或使压裂砂在裂缝中均匀分布,主要作用有：纵向剖面的新层启动；重复压裂的平面上的裂缝转向；裂缝单向延伸的控制。此技术可广泛应用于重复压裂、细分层压裂、套变井及落物井压裂。近年来在裂缝转向技术、多裂缝压裂、有效缝长控制领域中得到了广泛的应用。

控制技术的实施方法是在施工过程中实时地向地层中加入控制剂，该剂为粘弹性的固体小颗粒，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，转向剂颗粒进入井筒的炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层，在炮眼处和高渗透带产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值,使后续工作液不能向裂缝和高渗透带进入，从而压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生和支撑剂的铺置变化。产生桥堵的转向剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不对地层产生污染。

在一定的用量范围内(相对小剂量),可以使支撑剂均匀分布在裂缝中；

在一定的用量范围内(相对中剂量),可以控制裂缝的有效缝长；

在一定的用量范围内(相对大剂量),在加砂中或二次加砂前,可以形成多裂缝；

在一定的用量范围内(相对大剂量),可以形成新的裂缝,在地应力决定条件下,可以使裂缝方向发生变化。

裂缝延伸控制具有如下的技术特点：

强度高：具有很高的承压能力；

形成滤饼：在地层可以形成滤饼，封堵率高，封堵效果好；

可溶性好：在压裂液中可以完全溶解，不造成新的伤害；

有利于返排：内含含F表面活性剂，有利于助排；

时间可控：所需的压力和封堵时间，可以通过应用量剂大小、成分组成、颗粒大小控制。

3、对裂缝方向的控制

水力裂缝的延伸方向取决于地层应力状态，其几何形状还受地层岩石力学性质及施工参数控制。随着油田的开发原始应力场将而发生变化，这对重复压裂新裂缝方向将产生较大的影响。因此，重复压裂产生的裂缝方向取决于地应力状态以及对原缝的封堵情况。

一般来说，地下受到三个主应力的作用：垂向主应力，两个水平主应力，对于形成垂直裂缝的压裂作业，新的压开裂缝方位总是垂直于最小水平主应力。那么，重复压裂的所形成的裂缝可能是在原有裂缝延伸，如果把原裂缝封堵后，是否还是产生新的水力裂缝？

油藏中形成一条水力裂缝，将导致一个椭圆形压降区。裂缝的椭圆形区域将产生双向附加应力，沿裂缝延伸方向附加应力远小于垂直

裂缝壁面的附加应力。附加应力的增大将改变原应力场的状态。重复压裂形成的裂缝将会偏离于原来压裂所产生的裂缝方向。沟通了油层中非泄油区或低压降区。

如果重复压裂裂缝超过椭圆形泄油区的边界，裂缝延伸就可能顺应最初原始应力方向。然而，由于受裂缝生长惯性的影响，裂缝也可能仍然沿着已经改变的裂缝方向继续生长较远。

近期J.L.Elbel等人研究了此问题,他们根据实验室研究结果,以及模拟地层应力变化后认为:地层中已存在的支撑裂缝和压裂井因生产造成地层存在孔隙压力梯度这两个变量因素,改变了井眼附近的地应力分布,使得原来最大的水平主应力变为最小,这种局部地应力的变化,使得在重复压裂时,裂缝起裂的方位将垂直于初次裂缝方位。在离开井眼一定范围以后，其方位发生转向，以平行于初次裂缝方位延伸。用二维模拟器对两水平主应力差与时间、距离的关系进行模拟计算，结果表明，初始地层中任何一点处的两水平主应力差为5.5MPa，在距井眼30.5m处，由于该井压裂后生产了110d，两水平主应力差由原来的5.5MPa变为-5.5MPa，两水平主应力相对大小发生了变化，这表明此时进行重复压裂，裂缝将以垂直于初次裂缝方位延伸。