关于水力压裂设备及技术的发展及应用

关于水力压裂设备及技术的发展及应用

【摘要】水力压裂技术经过了半个多世纪的发展，在设备和技术应用上都取得了较大的发展，在全球各地的石油开采中也发挥了关键性的作用，是目前仍在广泛应用的评价认识储层的一种重要方法，水力压裂技术也是油田煤矿等产业生产中确保安全、降低危险的重要技术。近年来，水力压裂的几部发展很快，在压裂设备材料上也有了较大突破，压裂技术在油田勘探开发应用中和其他行业的应用中的前景还是十分广阔的。

【关键词】水力压裂；发展现状；趋势

随着技术进步和应用范围的扩大，施工对压裂技术也提出了更高的要求，对压裂设备性能、压裂液等材料的要求也越来越高，不同地理环境下的压裂技术应用也有不同的需求，所以水力压裂设备和技术的研究也在不断进行，笔者在此对水力压裂技术的发展应用现状和今后的发展前景进行了展望，具体内容如下。

一、水力压裂设备技术的发展应用现状

（一）端部脱砂压裂技术

现代油气田勘探开发技术发展应用速度快，各种新技术工艺也都得到了综合运用，过去压裂设备和技术主要应用于低渗透油田，现在应用范围有了明显的扩大，在国内许多大型油田的中高渗透地层中不但应用了压裂设备和技术，且在技术上有了更大的突破。压裂技术应用于中高渗透地层时，实现短宽型的裂缝能够更好的控制油气层的开发，所以端部脱砂压裂技术应运而生，并在应用中取得了非常好的效果，近年来端部脱砂压裂技术在浅层、中深地层、高渗透以及松软地层都得到了应用，该技术的相关设备也在应用中得到了不断的改进。

（二）重复压裂技术

随着油田开发的不断深入，出现越来越多的失效井和产量下降的压裂井，二重复压裂技术正是针对该类油井改造和提高产量的有效技术措施。全球范围内各个国家对重复压裂设备和技术的研究都很重视，经过实践检验其应用效果也十分显著，重复压裂的成功率能够达到75%左右。在美国还有油田企业在应用重复压裂技术的同时还采用了先进的强制闭合技术和端部脱砂技术，取得了很好的经济效益。重复压裂技术设备能够用于改造低渗透和中渗透的油层，在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的应用效果，对提高产能具有很好的作用。

（三）高渗层防砂压裂技术

高渗层防砂压裂技术不但能够实现高渗透油藏的压裂，还能够同时完成充填防砂作业。传统的砾石充填防砂技术很容易造成对高渗透油层的破坏，导致导流能力下降，而高渗透防砂压裂技术是结合的端部脱砂技术，使裂缝中的支撑剂浓

度提高到足够的程度，加砂后进行泵注来增大静压力值，从而不断扩大裂缝宽度，产生更强的裂缝导流能力。高渗透防砂压裂技术能够有效提高油井产能，对于出现的越来越多的渗透油藏具有较好的应用效果。

（四）压裂实时监控技术

压裂实时监控技术主要是通过在施工现场进行实时实地的测定压裂液、支撑剂以及其他施工参数等方法，对水力裂缝的几何形状进行模拟研究，从而不断修改施工技术方案，获得最佳的支撑裂缝的效果和获得更大的经济效益的一种技术方法。压裂实时监控技术的应用与现代计算机技术的发展是分不开的，尤其是便携式计算机的发展，极大提高了油井厂矿地区的压裂实时监控技术的应用，目前已经有很多石油企业都开发了这一技术系统，在应用范围上也有不断扩大的趋势。

二、水力压裂技术的发展优化

（一）预测裂缝长度和裂缝导流能力

水力压裂技术在今后的发展中还需要不断利用油藏动态模拟器来预测不同的裂缝长度和裂缝导流能力，从而对可开采的油量得到准确的预测结果，用所得到的预测数据分析出裂缝长度与收益之间的关系，合理估算所需费用，最大限度的提高经济收益。压裂优化的主要依据就是裂缝特性与地层之间的平衡，在此基础上渗透率较高的储层配合以导流能力较强的裂缝。

（二）优化压裂参数设计和提高压裂设备的性能

实践中，水力压裂设备和技术应用效果会受到很多因素的影响，所以提高压裂参数设计是提高压裂技术设备应用效果的基础，也是压裂成功与否的关键条件。虽然到目前为止还不能实现完全的认为控制裂缝在地层中的延伸状态，但是可以通过选择合适的压裂液、支撑剂等压裂设备材料的类型、尺寸以及通过控制速度等方式，来不断改善和提高压裂的效果。控制各种参数的试验方法目前还在研究当中，未来将会在压裂设备技术应用中产生更多的指导作用。

压裂技术应用的关键是其注水系统的配置和运行，注水系统主要包括注水泵、专用封孔器、高压管路、水箱和压力表等，如图一所示。这些设备的性能提高对注水效果有着直接的影响和决定作用，也关系着水力压力技术应用的效果，所以除了要关注水力压裂技术的改进优化，还要在设备性能上进行改进，从而为提高压裂效果和提高产能提供装备上的支持。

（三）压裂数学模拟

近年来，水力压裂技术研究在数学模型发展应用上都取得了很多的成绩，压裂中，裂缝高度和裂缝长度都会有不同的变化，所以只有通过三维的模型试验研究，在一维和二维流体流动和线弹性扩展的基础上，计算出X—Y—Z方向上的

三位扩展，从而预测出裂缝的几何形状，这种设计和应用方法具有无可比拟的优越性，在国外许多地区都已经得到了应用，效果十分显著。我国也应当结合我国油田的需要加紧研究三维的压裂模型和软件，为现代油井开采提供高科技的高精准的技术支持。

三、结语

水力压裂技术在现代油气田的勘探开发中具有重要的意义，对水力压裂设备和技术的研究改进对于提高油田开发水平和提高各类油井的产能都具有重要的影响，本文对水力压裂设备和技术的发展和应用进行了简单的分析，旨在引起研究人员和油田企业的重视，加快水力压裂技术的研究和进步。

参考文献

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[2]罗文，刘杰.水力压裂技术在低渗油田中的应用[J].内江科技，2008（04）