正文
水力壓裂?
以超過地層吸收能力的大排量向井內注入粘度較高的壓裂液,使井底壓力提高,將地層壓裂。隨著壓裂液的不斷注入,裂縫向地層深處延伸。壓裂液中要帶有一定數(shù)量的支撐劑(主要是砂子),以防止停泵后裂縫閉合。充填了支撐劑的裂縫,改變了地層中油、氣的滲流方式,增加了滲流面積,減少了流動阻力,使油井的產(chǎn)量成倍增加。在裂縫性油藏里,如果壓出的裂縫與天然裂縫系統(tǒng)相溝通,壓裂效果就會更好。根據(jù)三軸向地應力的大小,壓開的裂縫一般呈水平、垂直、傾斜三種形態(tài)。淺地層多出現(xiàn)水平縫;深地層則垂直縫居多。進行水力壓裂,要具備符合要求的壓裂液、支撐劑和各種壓裂設備及工具。壓裂液? 作用是壓開地層、延伸裂縫、攜帶支撐劑。應具有低濾失、高懸浮、低摩阻等性能,要求與地層巖礦流體有較好的配伍性,易于排液等。目前已有水基、油基、酸基、乳化液及泡沫壓裂液。中國最常用的是田菁植物膠水基壓裂液。任何一種壓裂液都不能全面滿足上述各種要求,需要加入不同類型的添加劑以改善其性能。例如在水基壓裂液中添加粘土穩(wěn)定劑以適應含粘土地層的壓裂。
支撐劑? 為使填砂裂縫具有一定的導流能力,應采用強度較高、粒徑均一及圓球度較好的固體顆粒,在地層溫度下與地層流體不起物理化學作用,通常大量使用純度較高的石英砂。在深層中由于砂子的強度不夠,可采用陶粒。支撐劑的用量根據(jù)壓裂規(guī)模及填砂方式而定。
壓裂設備? 必須裝備有足夠工作壓力和功率的壓裂車及與之相配套的混砂車、管匯車和儀表控制車,以滿足不同條件和規(guī)模的壓裂要求(見油氣井井下作業(yè)設備)。在開采多層的油井中,如針對某層進行壓裂措施時,要采用分層壓裂技術。主要有:①用帶有封隔器及分層工具的壓裂管柱隔開其他地層;②用堵塞炮眼的堵球;③采用隔開下部地層的填砂法或橋塞法;④限流法。在厚油層和含水井中應進行選擇性壓裂。方法是用小蠟球、萘粒等作為暫堵劑,擠入高滲透層,將低滲透層或井段壓開。
發(fā)展情況? 1947年,美國開始應用水力壓裂。此后,壓裂技術發(fā)展很快,在油田勘探開采中起了重要作用。1954年,中國開始應用水力壓裂,迄今已具備大型壓裂的能力,廣泛應用于油井中,取得了良好的增產(chǎn)和改善油田開發(fā)的效果。
油井酸處理?
分為碳酸鹽巖地層的鹽酸處理及砂巖地層的土酸處理兩大類。通稱酸化。碳酸鹽巖地層的鹽酸處理? 石灰?guī)r與白云巖等碳酸鹽巖與鹽酸反應生成易溶于水的氯化鈣或氯化鎂,增加了地層的滲透性,有效地提高油井的生產(chǎn)能力。在地層的溫度條件下,鹽酸與巖石反應速度很快,大部分消耗在井底附近,不能深入到油層內部,影響酸化效果??梢杂茫孩偬岣咚釢舛鹊?8%左右;②降低縫隙的面積-容積比;③使用稠化、乳化、泡沫酸;④加大排量;⑤使用緩速添加劑等措施,以降低反應速度,延長酸反應距離。為防止酸處理引起的不利作用,改善酸處理效果,在酸液中要加入下列添加劑:①穩(wěn)定劑,為使酸-巖反應后產(chǎn)生的二價或三價鐵離子不在廢液中發(fā)生二次沉淀,需要加入醋酸、檸檬酸或乙二胺四乙酸等絡合劑,使呈溶解狀態(tài);②緩蝕劑,鹽酸對金屬材料有腐蝕性,需在酸液中加入緩蝕劑,以保護地面設備、井內管柱和工具。通常用甲醛和吡啶、炔醇類等;③助排劑,酸化后的排液是酸化中的重要環(huán)節(jié),為便于排液,使用表面活性劑,防止形成乳狀液,或高壓混注液態(tài)CO2及N2。
鹽酸的注入壓力,可根據(jù)酸處理目的與要求:①用低于地層破裂的壓力向油層擠酸,稱孔隙酸化,主要用于清除井底附近的污染,恢復井的正常生產(chǎn)能力;②用高于地層破裂的壓力注酸,稱酸壓。先將油層壓開,造成一定寬度和長度的裂縫,再擠入酸液溶蝕縫面,以形成一定的導流能力,這種方法可延長酸化距離。
砂巖地層的土酸處理? 砂巖的主要巖礦成分為石英、長石。膠結物多為硅酸鹽(如粘土)及碳酸鹽,都能溶于氫氟酸。但氫氟酸與碳酸鹽類反應后,會發(fā)生不利于油氣井生產(chǎn)的氟化鈣沉淀。一般用8~12%鹽酸加2~4%氫氟酸混合土酸處理砂巖,可避免生成氟化鈣沉淀。氫氟酸在土酸中的濃度不宜過高,以免破壞砂巖的結構,造成出砂事故。為防止地層中鈣、鎂離子與氫氟酸的不利反應及其他原因,在注入土酸前,還應該用鹽酸對地層進行預處理,預處理范圍要大于土酸處理范圍。近年來發(fā)展了一種自生土酸技術。用甲酸甲酯與氟化銨在地層中反應生成氫氟酸,使其在深井高溫油層內部起作用,以提高土酸處理效果。土酸處理工藝與所使用的添加劑與鹽酸處理相似。
參考書目
G.C.Howard & C.R.Fast,Hydraulic Fracturing,SPE Monograph,Dallas,1970.
B.B.Williams,et al.,Acidizing Fundamentals,SPEMonograph,Dallas,1979.