水力压裂技术研究现状及发展趋势

李博

摘要：水力压裂技术对于我国油气产业的发展起着至关重要的作用。本文将对水力压裂技术的研究现状进行分析，并探究水力压裂技术的发展趋势，以期促进我国油气产业的快速发展。

关键词：油气;水力压裂技术;压裂液

引言

现阶段，我国主要油田的开采处于中期或末期，受多种因素影响，原有的水力裂缝出现一定程度的问题。水力压裂技术能够有效实现油田增产，提升油气田的采收效率的目的。因此，对于水力压裂技术研究现状与发展趋势的研究有着重要意义。

一、水力压裂技术的研究现状

（一）重复压裂技术

重复压裂技术是指，对油气储层进行二次或多次压裂作业。重复压裂技术的应用对象多为油气产量不够经济但具有一定改造价值的老油气井以及压裂效果一般的新油气井。北美地区超过百分之三十的压裂井使用重复压裂技术。当前，我国大部分油气田的开发已经进入中后期，同时受多种因素影响，前期构造的水力裂缝多数都已经失效，并成为地下水运动的主要渠道。因此，为促进老油气田的油气增产稳产，提升老油田的油气采收率;需要采用造新缝和油气储层堵水作业工艺。重复压裂技术会对油气井造成裂缝，其主要分为油气层内新裂缝与延伸变长的老裂缝两种形式[1]。在对老油气井进行重复压裂作业时，会遇到上述两种情况，重复压裂技术产生的油气层内新裂缝的效果和收益要远远好于延伸变长的老裂缝。重复压力技术效果的影响因素主要有三种，分别为影响新裂缝产生的因素、影响重复压裂技术最优实际的因素以及可忽略因素。影响新裂缝产生的因素主要包括渗透率、生产压差、初次裂缝宽度、初次裂缝长度、弹性模量以及远场水平地应力差，若上述因素有一项低于核定临界值，那么无论如何生产，都不会形成新裂缝;低渗透率、较大的初次裂缝宽度和长度、较大的弹性模量以及较小的远场水平地应力差，都可以对重复压裂技术形成的新裂缝产生有利影响。影响重复压裂技术最优时机的因素有流体粘度、孔隙度、渗透率，重复压裂技术更适合于低渗透率的油田，较长的作业时间，具有较高粘度和孔隙度的流体地层，可以更容易产生品质较好的新裂缝。可忽略因素包括井眼直径与泊松比等参数。

（二）复杂井压裂技术

现阶段，国内作业环境复杂、渗透率低及孔隙度较低的油田数量日益增加，大位移井、大斜度井以及水平井的数量也在持续增加，因此复杂井压裂技术逐渐被广泛应用。当前，水平井压裂技术主要有分段压裂技术与限流法压裂技术。限流法压裂技术主要用于较短水平段的水平井，分段压裂技术主要用于较长水平段的水平井。压裂液从孔眼摄入油气储层时会出现孔眼摩擦阻塞现象，摩擦阻力随着与泵注排量正相关，会使油气井的底部压力出现上升;一旦油气井底部压力超过上方压裂层段的压力限值时，各压裂层段会出现裂缝，即为限流压裂技术。限流压裂技术对于射孔工艺、油气储层性质以及泵注排量有着严格要求，在实际运用过程中，会出现压裂针对性较差以及裂缝控制困难等问题，使用范围不广[2]。分段压裂技术采用段塞材料，在水平油气井筒内部压裂井段，并逐段进行压裂。常用的分段压裂方式为水力喷射分段压裂、凝胶段塞法压裂、封隔器压裂以及桥塞压裂。

二、水力压裂技术的发展趋势

（一）压裂液技术的研究

压裂液技术具有环保、成本低、摩擦阻力低、携砂能力强、粘度高的特点。据相关数据统计表明，全球有超过70%的油气井采用压裂液技术。压裂液技术是未来水力压裂技术的发展趋势。压裂液技术主要为清水压裂液技术、低损害压裂液技术以及抗高温清洁压裂液技术。清水压裂液技术的特点显著，便于控制、成本低、配方简单。相较于冻胶压裂液，清水压裂液对裂缝的损害程度较小，具备更好的导流能力，成本只有其50%，具备极高的经济效益。针对清水压裂液滤失量低、携砂性能差的问题，研发出改性清水压裂液，能够显著提升其增产效果与适用范围。现阶段，我国自主研发的由符合黏土稳定剂与符合表面活性剂组成的低损害压裂液，配合高效返排技术，降低稠化剂浓度并优选添加剂，是国内的低损害压裂液体系。抗高温清洁压裂液的产生是为解决深层高温致密地层的需求，其压裂液体系的主要成分为表面活性剂，依靠特殊的助剂与表面活性剂实现增稠性能，因其压裂液体系没有高分子聚合物，能够大幅减弱对孔隙的损害，实现抗高温清洁效果，提升对深层高温致密地层的压裂效率和成功率。

（二）压裂损害防控

在水力压裂技术的未来发展中，应提升对压裂损害的防控意识。压裂是目前对于低渗透油气储层的常有增产手段，若流体地层与压裂液不够匹配，会出现破胶不完善、渗透率低、颗粒位移以及黏土膨胀等现象，进而造成二次损害，减弱甚至彻底破坏增产效果。我国自主研发的由符合黏土稳定剂与符合表面活性剂组成的低损害压裂液，高效返排技术，降低稠化剂浓度并优选添加剂能够在一定程度上控制压裂损害。同时依照压裂损害原理，可以采用研发高效返排工艺、优化压裂设计、研制低损害压裂液;减少压裂液中的高分子聚合物与固体颗粒含量;减少压裂液在油气储层的浸泡时间，加速压裂液返排等方式改善压裂效果，預防并控制压裂损害程度，减低二次损害出现概率，提升压裂液技术的增产效果。

结论

综上所述，水力压裂技术是油气勘探与开发的重要部分。现阶段，水力压裂技术主要有重复压裂技术与复杂井压裂技术。水力压裂技术的发展直接决定我国油气研发能力，是我国能源发展的重要保障。因此，相关部门应加大对水力压裂技术的投入，促进我国油气产业的发展。

参考文献

[1]应丹丹.宝塔采油厂长2油层采出水配置压裂液技术研究[J].化学工程师，2020，34（04）：44-46.

[2]付利琴.新沟嘴组深层油藏压裂优化技术研究与应用[J].云南化工，2020，47（04）：157-158.