压裂液
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长庆气田压裂液主要排液方式:关放排液、液氮伴注排液、连续油管气举排液、常规抽汲排液、气井密闭安全抽汲排液、水力射流泵排液、排液棒排液工艺等。
1.关放排液就是依靠压后弹性能量和地层自身能量,通过间歇式的关井恢复能量和控制放喷,使储层的气流携带液体从地层经井筒带出至地面。
2.采用液氮伴注施工,混气前置液优先在这些高渗孔道憋起高压,引导后续流体转向;氮气分散于处理液中形成气泡,在部分喉道处聚集,有效封堵地层中的一些大孔隙、微裂缝,降低压裂液、酸液的滤失;而当滤失形成时,气泡则屏蔽于滤失面起到气态降滤剂的作用和缓速作用;依靠压缩氮气所蓄积的弹性能在卸压后导致体积膨胀,克服小孔隙中毛管力对入井液的约束,推挤和携带残液流入井筒;气相的介入使井筒中混合流体的密度降低,有利于返排,缩短排液周期。
3、连续油管液氮气举是用连续油管车把连续油管根据井筒液面下到一定深度,把液氮泵车与连续油管车相连,在油管中建立起循环通道。液氮泵车把液氮升温汽化后,从连续油管注入到生产管柱中。氮气推举管内液体通过连续油管的底部,从连续油管和生产管柱的环形空间返到地面,达到排液目的。
4、抽汲排液就是利用地面动力,用抽子作为提升工具,将井筒中的液体不断地排出地面,减少油管内液柱的压力的一种诱喷方式。
总结各排液方式不能完全满足排液要求,要根据具体情况采用不同的排液方式:
1、储层特性各井层不同,采用的排液方式也有区别,合理的选井选层,选择合理的排液方式是提高试气速度、降低安全风险的基础。对于气井的排液,没有一种方法可以满足不同类型、不同储层、不同现状的排液,必须根据现场情况进行优化组合,以期达到快速高效的排液目的。
2、液氮伴注对气井排液有着非常明显的作用,选择合理的伴注排量和用量,可以促使液体尽快排出,减少对地层的伤害,缩短试气周期。
3、按照控制放喷理论,调整节流装置,控制流速,合理利用储层能量和施工后的弹性能量,是达到连续排液的关键。
4、连续油管液氮助排与抽汲排液两种措施可形成优势互补,抽汲深度只能达到1900m,对深井则无能为力,连续油管液氮助排对3000 m以上的深井则有优势。
5、关放排液中关井时间、针阀开度(油嘴直径)的合理选择是制约气井排液的瓶颈,现场施工主要靠经验来进行,没有任何理论基础,失误率非常高,需要我们作深入的研究和探讨,从理论上给与支持。
对于投产即进行压裂的井,地底能量高,可以采用自喷排液的方式排出压裂
液,如果对于低渗透油藏,可以再加入化学助排剂降低压裂液与地层岩石的表面张力,降低毛细阻力来辅助排液;还可加入破胶剂,降低返排液的粘度,减少摩阻,加速排液。
生产一段时间后,地底能量降下来了,可以引入各种强制助排技术如抽汲排液、注氮排液、汽化水排液、连续油管排液、注co2排液、机械泵排液等措施。至于采取哪种排液方式,则要根据各个油田的实际情况来选择合适的方式。
近些年来,国外不少学者在这一问题上形成了多种认识,有代表性的观点主要有小排量返排、强化返排和反向脱砂等3种。
小排量早期返排实际上是一种有控制的返排,他们所做的研究突出了裂缝闭合应力对支撑剂破碎、裂缝闭合时间对支撑剂沉降的影响,认为低渗透储层压裂后通常需要较长的闭合时间。在此之前压裂液已完全破胶,支撑剂已大量沉降,排液初期通过控制返排速度的办法,尽可能减小地层闭合应力,让支撑剂留在裂缝内,从而减少支撑剂的破碎和倒流。
强制裂缝闭合实际上是一种强化返排方式。强化返排减少了压裂液在地层里的停留时间,从而减少了液体伤害,有助于改善裂缝导流能力。后来有学者认为,这种返排程序非常适合特低渗透地层,能极大地改善低渗透油气井的返排效果,但不具普遍性。而且这种强制裂缝闭合工艺通常会使支撑剂形成严重的“砂堤”,并且由于大量支撑剂的运移,液体滤失加重,在近井筒带形成“裂缝尖端”。另外,这种返排方式不适合易出水地层。仔细分析造成支撑剂运移和沉积的主要因素,水力压裂作业的目的无非就是要在泵入结束时使支撑剂在裂缝内完全桥堵形成支撑缝,从这个意义上说,任何强制裂缝闭合的努力都是无意义的,虽然在高渗透地层里需要较高的支撑导流能力,但在低渗透地层里支撑缝长比支撑缝导流能力更需要,试图保留较高的铺砂浓度就显得不经济。
反向脱砂工艺,实际上是一种快速返排加井筒脱砂方式,这种方式至少有3点好处:一是减轻了压裂液对地层的伤害;二是井筒脱砂显著改善了支撑剂在近井筒带的填充,提高了裂缝的无因次导流能力;三是快速返排使得支撑剂未及大量沉降到裂缝端部前,裂缝已经闭合,从而形成较长的支撑缝。但是返排井筒脱砂可能对循环系统造成的磨损,国外一般还要采取控制支撑剂倒流的措施,使用或尾追树脂包裹支撑剂(树脂砂)是其中的一种。
以上这三种方法尽管对不同类型的储层采取了不同的返排方式,但是对不同返排方式的返排时间、控制出砂等方面还没有一个准确的控制,三者若能结合在一起,对压后返排将会有更
为重要的指导意义。
国内对压裂液返排这方面研究还很少,在控制支撑剂回流方面只有气井压裂做过一点,把石英砂尾追固化树脂包层砂置于近井段裂缝内,在裂缝闭合前控制液体的反排速度,但都没有一个定量的解释。而且在选择返排油嘴上,没有一个确切的理论来计算油嘴的大小,只有一个粗略的估算。在裂缝闭合后选择大排量油嘴加快返排,也没有一个出砂的最终限制,只是遇到出砂便停止排液。
尽早返排理论方面只是在不破坏岩层结构及保证入井支撑剂不回流的前提下,减少滤液伤害和裂缝内的残渣浓度,进而及早投产。这种方法可以避免滤液进入储层内部,返排困难,减少了对储层的伤害。但是强制闭合的适用性和现场的可操作性不强,时机不好掌握。技术上有两个难点,一是压裂液的破胶性能,二是井口放喷油嘴的控制(以不破坏油层结构合保证支撑剂不回流为前提)。
目前对于压后返排主要的问题有两大方面:一是没有选择合理的时机对支撑剂运移进行控制,导致大量支撑剂回流到井筒,使产层区的支撑剂很少或分布不合理,很大程度上降低了裂缝的导流能力,严重的会导致压裂施工的失败、裂缝失效;二是返排流量控制不好,使回流支撑剂冲出井口,破坏放喷油嘴以及其他设备。在低渗透储层中,水力压裂作业压后返排问题显得更加突出。