壓裂裂縫控制技術(shù)

1、壓裂裂縫控制技術(shù) 濮陽(yáng)市多凱特油氣技術(shù)有限公司 壓裂裂縫控制技術(shù)目前在我國(guó)，壓裂作為油田開(kāi)發(fā)、綜合治理、控水穩(wěn)油的一項(xiàng)重要組成部分，隨著現(xiàn)代壓裂技術(shù)的發(fā)展，單一的加大規(guī)模、投球限流等分壓和重復(fù)壓裂技術(shù)已不能滿(mǎn)足油田開(kāi)發(fā)增產(chǎn)穩(wěn)油的發(fā)展。亟需引進(jìn)先進(jìn)裂縫控制技術(shù)提高壓裂效果。壓裂裂縫控制技術(shù)是我公司開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一項(xiàng)新型工藝技術(shù)。在長(zhǎng)慶油田、延長(zhǎng)油田、中原油田、克拉瑪依油田等國(guó)內(nèi)油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的壓裂效果。 一、技術(shù)原理壓裂裂縫控制技術(shù)是應(yīng)用新型化學(xué)裂縫控制劑使壓裂液在地層中發(fā)生轉(zhuǎn)向,在壓裂中可以暫堵壓裂層段中、高滲層或已壓開(kāi)的加砂縫,實(shí)現(xiàn)分壓、選壓從而造出新縫或使壓裂砂在裂縫中均勻分布

2、,主要作用有：縱向剖面的新層啟動(dòng)；重復(fù)壓裂的平面上的裂縫轉(zhuǎn)向；裂縫單向延伸的控制。此技術(shù)可廣泛應(yīng)用于新投壓裂、重復(fù)壓裂、細(xì)分層壓裂、套變井及落物井壓裂。近年來(lái)在裂縫轉(zhuǎn)向技術(shù)、多裂縫壓裂、有效縫長(zhǎng)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。壓裂裂縫控制技術(shù)的實(shí)施方法是：在施工過(guò)程中實(shí)時(shí)地向地層中加入控制劑，該劑為粘彈性的固體小顆粒，遵循流體向阻力最小方向流動(dòng)的原則，轉(zhuǎn)向劑顆粒進(jìn)入井筒中、高滲透層的炮眼或地層中的裂縫，產(chǎn)生濾餅橋堵，可以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值,使后續(xù)工作液不能向裂縫和高滲透帶進(jìn)入，從而壓裂液進(jìn)入高應(yīng)力區(qū)或新裂縫層，促使新縫的產(chǎn)生和支撐劑的鋪置變化。產(chǎn)生橋堵的轉(zhuǎn)向劑在施工完成后溶于地層水或壓裂

3、液，不對(duì)地層產(chǎn)生污染。針對(duì)不同儲(chǔ)層特性、不同封堵控制的作用，經(jīng)過(guò)擬合計(jì)算確定不同的有效用量。通過(guò)特殊工藝技術(shù),可實(shí)現(xiàn)支撐劑均勻分布在裂縫中、控制裂縫延伸有效長(zhǎng)度、實(shí)現(xiàn)多裂縫的形成、實(shí)現(xiàn)重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向等充分挖掘剩余油富集區(qū)域、調(diào)整注采關(guān)系的改造工藝技術(shù)。 在一定的用量范圍內(nèi)(相對(duì)小劑量),可以使支撐劑均勻分布在裂縫中；在一定的用量范圍內(nèi)(相對(duì)中劑量),可以控制裂縫的有效縫長(zhǎng)；在一定的用量范圍內(nèi)(相對(duì)大劑量),加砂中或二次加砂前,可形成多裂縫；在一定的用量范圍內(nèi)(相對(duì)大劑量),可以形成新的裂縫,在地應(yīng)力決定條件下,可以使裂縫方向發(fā)生變化。二、技術(shù)特點(diǎn)強(qiáng)度高：具有很高的承壓能力； 形成濾餅：在地層

4、可以形成濾餅，封堵率高，封堵效果好；可溶性好：在壓裂液中可以完全溶解，不造成新的傷害；有利于返排：內(nèi)含含F(xiàn)表面活性劑，有利于助排；方法操作簡(jiǎn)單：投入方法簡(jiǎn)單，不會(huì)給壓裂設(shè)備帶來(lái)新的負(fù)擔(dān)；時(shí)間可控：所需的壓力和封堵時(shí)間，可以通過(guò)應(yīng)用量劑大小、成分組成、顆粒大小控制。三、壓裂裂縫控制劑主要性能承受壓差：85MPa /M 溶解速度：壓裂液中溶解性（根據(jù)井溫可調(diào)）A、3A、40時(shí),4小時(shí)微溶,5.5小時(shí)全溶B、80時(shí),1小時(shí)微溶,1.5小時(shí)全溶,濾餅4.5小時(shí)全溶；C、100時(shí),0.5小時(shí)微溶,1小時(shí)全溶，濾餅3小時(shí)m四、壓裂用高溫裂縫控制劑強(qiáng)度測(cè)試評(píng)價(jià)報(bào)告壓裂過(guò)程中經(jīng)常使用的裂縫控制劑在壓裂過(guò)程中起

5、著關(guān)鍵的作用，它關(guān)系著壓裂施工的成功和失敗，裂縫控制劑的強(qiáng)度是關(guān)鍵，本測(cè)試評(píng)價(jià)報(bào)告主要是通過(guò)測(cè)試其突破壓力來(lái)確定裂縫控制劑的強(qiáng)度，達(dá)到評(píng)價(jià)裂縫控制劑的目的。試驗(yàn)采用“流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀”測(cè)定其突破壓力，來(lái)確定裂縫控制劑的強(qiáng)度的方法。電腦平流泵中間容器燒杯165.312g填砂段藥劑頂替液天平一級(jí)壓力傳感二級(jí)壓力傳感三級(jí)壓力傳感恒溫箱圖1：工藝流程圖1、試驗(yàn)步驟及結(jié)果突破壓力試驗(yàn)，是采用通過(guò)人造充填巖心的方法，使用巖心流動(dòng)試驗(yàn)儀來(lái)評(píng)價(jià)的。巖心使用壓裂砂充填而成。充填后的巖心基本參數(shù)見(jiàn)表1：表1 試驗(yàn)巖心基本參數(shù)巖心編號(hào)巖心長(zhǎng)度巖心直徑注水壓差平均水相滲透率（m2）015cm2.54cm0.128MPa2.

6、66025cm2.54cm0.135MPa2.21035cm2.54cm0.147MPa1.93045cm2.54cm0.153MPa1.63055cm1.6cm0.137MPa2.03065cm1.6cm0.177MPa1.12（1）、分散態(tài)突破壓力測(cè)試試驗(yàn)分別測(cè)試了模擬壓實(shí)后為5cm、1cm、0.5cm、0.7cm厚度的突破壓力。樣品的使用量采用計(jì)算體積的方法使用排開(kāi)體積來(lái)計(jì)量的，用溫度為80度壓裂液浸泡3-5分鐘后開(kāi)始測(cè)試。試驗(yàn)使用01、02、03、04號(hào)巖心分別測(cè)定5cm、1cm、0.5cm、0.7cm厚度的突破壓力。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2：表2 分散態(tài)突破壓力測(cè)試結(jié)果巖心編號(hào)01020304

7、藥品體積（cm3）35.347.073.535.39模擬厚度（cm）510.50.7突破壓力（MPa）44Mpa突破23Mpa突破無(wú)0.7備注開(kāi)始注入階段有液體流出，流出50-60ml以后，完全封堵?；緵](méi)有形成封堵，讀不出壓力。有絮狀物流出，沒(méi)有構(gòu)成封堵。從以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，模擬壓實(shí)后濾餅厚度1cm以上，其分散態(tài)藥劑可以通過(guò)二次交聯(lián)形成封堵濾餅，其突破壓力23Mpa。模擬壓實(shí)后濾餅厚度小于1cm，其分散態(tài)藥劑不能有效形成封堵濾餅，并隨著驅(qū)替不斷溶解而流出。（2）、預(yù)制膠結(jié)態(tài)突破壓力的測(cè)試從表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，分散態(tài)的藥劑由于其本身的顆粒性質(zhì)在小于1cm的情況下不能夠形成有效封堵，因

8、此我們采用溶解后風(fēng)干的方法，制成厚度為0.9cm和0.5cm厚度的藥餅，并分別使用05、06號(hào)巖心進(jìn)行了突破壓力的測(cè)試，其結(jié)果見(jiàn)表3。 表3 突破壓力測(cè)試結(jié)果巖心編號(hào)厚度（cm）突破壓力（MPa）備 注050.923Mpa 突破已經(jīng)達(dá)到平流泵上限。060.512.3突破前只有少量的液體流出。從以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，該藥劑一旦形成濾餅后，突破壓力就很高，濾餅厚度達(dá)到或超過(guò)0.9cm就很難突破。2、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）、裂縫控制劑在分散態(tài)情況下，其壓實(shí)厚度大于或等于1cm時(shí)23Mpa不能突破，壓實(shí)厚度小于0.7cm時(shí)不能形成有效封堵，沒(méi)有突破壓力，只是隨著液體流出。(2)、裂縫控制劑在膠結(jié)態(tài)情況下

9、，其厚度大于或等于0.9cm時(shí)23Mpa不能突破，厚度在0.5cm時(shí)其突破壓力為12.3Mpa,突破壓力梯度為大于2.175Mpamm(3)、 如濾餅厚度增加則突破壓力提高,本次最高突破壓力為44Mpa,如要獲得高突破壓力可以應(yīng)用增加濾餅長(zhǎng)度的方法.五、與其它裂縫控制技術(shù)的區(qū)別我公司生產(chǎn)的裂縫控制劑是在高溫高壓下通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)以及物理法的勢(shì)能活化得到的多元聚合物，是化學(xué)反應(yīng)與物理勢(shì)能相互催化的復(fù)合體。一次交聯(lián)是在生產(chǎn)時(shí)完成物化反應(yīng)，形成顆粒，在應(yīng)用時(shí)，顆粒隨液體進(jìn)入炮眼和裂縫后，在壓力差下獲得勢(shì)能并聚，形成高強(qiáng)度的濾餅。從而即具備顆粒性的高強(qiáng)度，又具備了交聯(lián)型堵劑的高封堵率。該劑用量少，耐壓差大

10、，壓后完全溶解無(wú)污染的特點(diǎn)。炮眼球：(塑料球、尼龍球、橡膠球、鋼心橡膠球) 易脫落、封堵效果差；易嵌在炮眼處產(chǎn)生堵塞，而且不能夠自溶，解除困難；懸浮性堵劑：因?yàn)槲闪髯饔煤团谘圩冃畏舛侣手荒苓_(dá)到70，易污染目的層，承受壓差相對(duì)??；地下交聯(lián)型堵劑，小劑量達(dá)不到所需壓力，劑量大會(huì)形成新的傷害不易解除，地下膠聯(lián)反應(yīng)不穩(wěn)定，達(dá)不到所需的強(qiáng)度；常規(guī)交聯(lián)的顆粒堵劑，自身強(qiáng)度大，但因膨脹后強(qiáng)度低、易碎，存在封堵率不好、耐壓差小壓裂液濾失問(wèn)題。六、壓裂裂縫控制劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果壓裂過(guò)程中實(shí)時(shí)的加入裂縫延伸控制劑，通過(guò)破裂壓裂、裂縫延伸壓力的變化可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)新層、改善支撐劑的有效分布等目的，拓展分層壓裂的應(yīng)用領(lǐng)域。

11、其適用范圍： A、可解決同層內(nèi)層間差異，實(shí)現(xiàn)選壓；縱向上啟動(dòng)新層，改善油井產(chǎn)出剖面；B、平面上裂縫轉(zhuǎn)向，溝通新的泄油區(qū)；C、控制有效縫長(zhǎng)，改善裂縫內(nèi)支撐劑的有效分布；D、可在同一井段實(shí)現(xiàn)多裂縫壓裂；E、在老井同層重復(fù)壓裂中堵老縫,造新縫；F、在隔層小、套變井、落物等無(wú)法實(shí)施分壓井上實(shí)現(xiàn)分層壓裂。 1.對(duì)裂縫方向的控制 我們?cè)诖髴c油田十廠共施工5口井13個(gè)層，轉(zhuǎn)向壓裂結(jié)果是令人鼓舞的，從破裂壓力變化、產(chǎn)量變化并參考微地震測(cè)試，可以判斷有70的壓裂層觀測(cè)到壓裂轉(zhuǎn)向。（1）在大慶油田十廠，13個(gè)層中有11個(gè)層壓裂轉(zhuǎn)向，其中未發(fā)生轉(zhuǎn)向的層是轉(zhuǎn)向劑量劑未達(dá)到轉(zhuǎn)向要求，說(shuō)明裂縫控制劑的加入時(shí)機(jī)及加入量、加

12、入方法起主要作用。（2）發(fā)生壓裂轉(zhuǎn)向，兩次壓裂的破裂壓力應(yīng)該有明顯的不同，第二次壓裂的破裂壓力應(yīng)顯著升高。（3）在同一因素控制下的裂縫轉(zhuǎn)向，也可能出現(xiàn)小角度轉(zhuǎn)向。此類(lèi)轉(zhuǎn)向盡管偏離的方向小，但受到的轉(zhuǎn)回原來(lái)方向的約束力也小，可以出現(xiàn)較長(zhǎng)的新縫。如朝75-105井的第二層，新裂縫始終保持著直線(xiàn)延伸。（4）如裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向，新裂縫與原來(lái)的裂縫不是同一條縫，觀測(cè)到的裂縫高度也會(huì)有所差別。（5）裂縫二翼分別存在不同的轉(zhuǎn)向機(jī)制,如朝148-68井，東翼發(fā)生轉(zhuǎn)向，西翼壓出新縫。2、對(duì)支撐劑鋪置方向和對(duì)有效縫長(zhǎng)的控制原理壓裂裂縫控制劑能夠促使支撐劑的鋪置方向發(fā)生改變。在一定井網(wǎng)條件下，有效抑制單翼裂縫的過(guò)度延伸

13、，實(shí)現(xiàn)支撐劑均勻分布在多裂縫中，完善整體單元內(nèi)的注采關(guān)系。只有支撐劑進(jìn)入裂縫才真正形成有效裂縫。應(yīng)用壓裂裂縫控制劑可以有效抑制壓裂液在某一方向的延伸，形成縫端阻力差，可使支撐劑的鋪置終止在一定的縫長(zhǎng)范圍內(nèi),大劑量的壓裂有效縫長(zhǎng)控制劑，可以使支撐劑的鋪置方向發(fā)生變化，從而使支撐劑均勻分布在多裂縫中。如圖1是壓開(kāi)裂縫；圖2是支撐劑進(jìn)入，可以看處，因?yàn)榭p端壓力和兩側(cè)射孔方向不同及地層非均質(zhì)性設(shè)使支撐劑鋪置不對(duì)稱(chēng)，只是偏向一側(cè)。這不但影響壓裂效果，而且對(duì)以后的注水開(kāi)發(fā)產(chǎn)生影響 民38-7井周?chē)?口油井（+38-7、+38-05、+36-7、+38-9）產(chǎn)液量較高，含水較高，平均達(dá)70%。而該井因?yàn)?8

14、-5的注入水被加密井+38-7、+38-05、+36-7截流干擾,所以產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、含水均較低，壓前日產(chǎn)液1.3t/d，日產(chǎn)油0.9t/d，含水只有30.8% 民38-7井12號(hào)小層上次壓裂時(shí)間是97年3月，至本次壓裂時(shí)隔5年7個(gè)月，壓裂周期較長(zhǎng)，原裂縫已不適應(yīng)該井區(qū)地質(zhì)和井網(wǎng)條件下的生產(chǎn)要求。本次應(yīng)用控制技術(shù)使支撐劑相反方向延伸了30米.二次破裂壓力達(dá)到并稍高于一次破裂值，表明裂縫控制劑達(dá)到了改變兩側(cè)阻壓值的目的.井號(hào)小層號(hào)壓裂井段壓裂次數(shù)觀測(cè)縫長(zhǎng)m有效縫長(zhǎng)m西翼東翼西翼東翼38-712第一次15553.1103.335.4第二次119.996.779.964.5第一次壓裂人工裂縫方位為N

15、E152.6º，西翼有效縫長(zhǎng)為103.3m，東翼有效縫長(zhǎng)為35.4m。第二次壓裂人工裂縫方位為NE152.2º，西翼有效縫長(zhǎng)為79.9m，東翼有效縫長(zhǎng)為64.5m。壓后測(cè)試結(jié)果分析東翼有效縫長(zhǎng)增長(zhǎng)了為29.1m，相對(duì)應(yīng)注采關(guān)系得到有效改善。3、分層壓裂及多裂縫壓裂上的應(yīng)用二十世紀(jì)六十年代，孔眼封堵球與限流技術(shù)聯(lián)合被廣泛應(yīng)用，封堵球被用在壓裂過(guò)程中不同時(shí)間的注入提高井眼壓力。Webster限流技術(shù)是利用單層之間的應(yīng)力差，最低應(yīng)力層在某一注入壓力下首先被壓開(kāi)，而該注入的壓力小于其他層的應(yīng)力，隨后注入一定數(shù)量的封堵球堵塞該層的孔眼使另一個(gè)低應(yīng)力層被壓開(kāi)。然而封堵球易脫落、封堵效果

16、差；易嵌在炮眼處產(chǎn)生堵塞，因其不能夠自溶，解除困難，現(xiàn)已被裂縫控制劑所取代。對(duì)于兩個(gè)以上的射孔層段進(jìn)行壓裂時(shí)，壓裂液先進(jìn)入低地應(yīng)力層段。壓開(kāi)這一層后，把控制劑加到前置液中，當(dāng)控制劑與孔眼接觸，即阻止了壓裂液進(jìn)入，從而在孔眼內(nèi)造成壓差，使得濾餅嚴(yán)密封堵這一層的孔眼，再對(duì)第二層進(jìn)行壓裂。如此重復(fù)，直到把所有層段處理完畢。壓后井底壓力下降，控制劑在孔眼內(nèi)完全溶解隨返排液帶出地面。所以利用該裂縫控制技術(shù)即使在同層也可產(chǎn)生新多縫的可能性。只要裂縫控制劑所產(chǎn)生的壓差大于剖面上最小主應(yīng)力差值,就可以在一定條件下產(chǎn)生縱向上多裂縫細(xì)分層壓裂的效果.4、典型井例效果分析2006年8月-9月，在蟠龍采油廠實(shí)施轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂10口井，累計(jì)增油4000多噸，取得了明顯的效果。通過(guò)前后施工參數(shù)對(duì)比，轉(zhuǎn)向壓裂井在施工排量與第一次壓裂相同情況下破壓平均上升10.7Mpa，其中蟠2011-3井，上升了14.0Mpa，說(shuō)明堵老縫壓新縫的轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂的目的得到了實(shí)現(xiàn)。 部分井效果統(tǒng)計(jì)表井 號(hào)時(shí) 間 措施前日產(chǎn)措施后正常日產(chǎn)日 凈增 油t有效天數(shù)累計(jì)增油t液 量t油 量t液 量t油 量t蟠20161.00.34.51.81.5150225蟠20191.10.27.51.51.3180234蟠2013-10.490.4106.56.1105640.5蟠2011-30.40.3686.0