常用的压裂工艺及新型压裂工艺

浅谈常用的压裂工艺及新型压裂工艺
摘要：压裂施工前需具有有关井数据资料，压前的破裂压力试验数据和压裂设计指导书。

有关井的数据资料应包括管柱和井口设备的尺寸大小和额定压力值，套管和地层的隔离情况，地层及其上下遮挡层情况。

了解裂缝高度的遮挡层以及附近水层和漏层的位置，射开的孔眼数和孔眼的大小等。

关键词：压裂；新工艺；限流法
一、目前常用的压裂技术
1.普通压裂技术
原理：利用不压井、不放喷井口装置，将压裂管柱及其配套工具下入井内预定位置，实现不压井、不放喷作业。

当压完第一层（最下一层）后，通过投球器和井口球阀分别投入不同直径的钢球，逐次将滑套憋到喷砂器内堵死水眼，然后依次再进行压裂。

当最后一层替挤完后，立即活动管柱，并投入堵塞器，从而实现不压井、不放喷起出油管。

适用地质条件：油层滑套喷砂器丝堵，地质剖面具有一定厚度的泥岩隔层，封隔器可以卡得开，高压下不发生层间窜通。

井下技术状况良好，套管无变形、破裂和穿孔，固井质量好。

工艺优点：①可实现不压井、不放喷作业，防止油层污染所造成的堵塞有利于提高压裂增产效果；②可不动管柱一次连续压多层，从而大幅度减少作业量，提高施工效率，降低压裂施工成本；③可与其它压裂工艺配套，能适应不同含水期改造挖潜需要；④工艺简
单，成功率高，经济效益显著。

2.限流法压裂技术
原理：通过严格限制炮眼的数量和直径，并以尽可能大的注入排量进行施工，利用压裂液流经孔眼时产生的炮眼摩阻，大幅度提高井底压力，并迫使压裂液分流，使破裂压力接近的地层相继被压开，达到一次加砂能够同时处理几个层的目的。

布孔方案编制的原则：在限流法完井压裂设计中，制定合理的射孔方案是决定工艺效果的核心，根据限流法工艺特点，结合油层和井网的实际情况确定射孔方案。

①保证足够的炮眼摩阻值，在此条件下充分利用设备能力提高排量，以套管能承受的最高压力为限，尽可能压开破裂压力高的目的层。

②对已见水或平面上容易水窜的层，处理强度应严格控制。

厚层与薄层划为一个层段处理时，强度应有所区别。

③当目的层在压裂过程中有可能与其上下部非目的层窜通时，应注意将射孔点与隔层的距离放大些。

当隔层厚度小于规定的界限时，要特别注意应减少孔数，防止窜槽现象的发生。

④一般选择层内渗透率最好、有出油把握的部位射开，当层内存在薄的夹层时，可考虑在夹层上下分别布孔。

⑤考虑裂缝破碎带的影响，当处理层段内层数多，其炮眼总数因受限制而少于待处理层数的情况下，可在紧相邻的几个小层的中间位置布孔。

⑥由于目前射孔技术水平有限，个别炮眼的堵塞难以避免，因而允许实际的布孔数量比理论计算的稍多一些，以利于顺利完成施工。

3.多裂缝压裂技术
原理：在一个压裂层段内，先压开吸液能力大的层后，在低压下挤入高强度暂堵剂将先压开层的炮眼堵住，待泵压明显上升后，再起动泵车压开第二个层，然后再堵第二个层，再压第三个层，这样可以在一个层段内形成多个裂缝，以提高层段的导流能力。

适用地质条件：①适用于夹层厚度小于2米，层段内有较发育的多层不含水或低含水薄油层；②压裂井层必须与注水井连通，且见到注水效果；③必须经测试找水资料证实，高含水井中具有低含水或不含水层段。

高含水层段内或重复压裂层段内具有不含水或低含水油层。

二、新型压裂技术
1.端部脱砂压裂技术（tso）
随着油气田开采技术的发展和多种工艺技术的交叉综合运用，压裂技术应用范围已不再局限于低渗透地层，中高渗透地层也开始用该技术提高开发效果。

当压裂技术应用于中高渗透性地层时，希望形成短而宽的裂缝，并尽可能地将裂缝控制在油气层范围内。

为了适应这一特殊的要求，国外于20世纪80年代中期研制开发了端部脱砂压裂技术，并很快应用于现场，目前国内也开展了这方面的研究，并取得了很大的进展。

和常规压裂相比，端部脱砂压裂技术的泵注排量要小，这是为了减缓裂缝的延伸速度，控制缝高和便于脱砂。

前置液的用量也比常规压裂少，目的是使砂浆前缘能在停泵之前到达裂缝周边。

而端部脱砂压裂的加砂比通常高于常规压裂，以提高裂缝的支撑效率。

端部脱砂压裂的适用范围。

端部脱砂压裂技术的突出特点是靠裂缝周
边脱砂憋压造成短宽缝，因此只能在一定的条件下使用。

主要用于浅层或中深地层（能够憋压地层）、高渗透或松软地层以及必须严格限制缝高的地层。

2.重复压裂技术
重复压裂技术是改造失效井和产量已处于经济生产线以下的压裂井的有效措施。

美国对重复压裂技术的理论研究、工艺技术和矿场应用都作了大量有成效的工作。

如美国的rangely油田在891口井上作业1700多次，许多井压裂达4次之多，重复压裂成功率达到70%～80%。

north westbark unit油田在重复压裂作业时采用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。

重复压裂可用来改造低、中渗透地层；适用于常规直井、大斜度井和水平井。

3.低渗层大砂量多级压裂技术
低渗透地层往往具有岩性致密、地下闭合应力高等特点。

对这样的低渗透地层采用通常的水力压裂技术，由于裂缝闭合较快，支撑砂易破碎等原因，作业有效期一般都很短，考虑到经济因素，甚至是得不偿失。

如何能建立和维护裂缝的高导流能力，以便保持非稳态流期间的高流量，是作业效果成败优劣的关键。

为此，近年还发展了大砂量多级压裂技术。

该项技术目的是在整个生产层段产生较大的导流通道，因此首先需要大的用砂量。

据估算，要使无因次裂缝导流能力大于10，用砂量需增加300%。

考虑到完井层段的间隔、裂缝高度、现场监控以及
机械风险等因素，采取逐步加大用砂量的方式，而且用砂量仍呈增大趋势，目前已设计一次作业用砂量高达22.7×104～27.24×
104kg，并使用压裂环和投球。

三、结语
随着水力压裂施工的要求越来越高，对压裂液和支撑剂的性能要求也越来越高，因此必须加强高性能压裂液和支撑剂的研究与开发。

开展有效的裂缝检测技术研究。

目前压裂后裂缝的检测技术仍然是水力压裂技术的一个薄弱环节，国内外采用的检测方法虽然取得了一定的成效，但还有很大的局限性，还需要进一步的研究。

在中高渗透地层中应用端部脱砂压裂技术，扩大水力压裂技术的应用范围。

发展矿场实时监测和分析技术，提高施工的成功率和有效率。