油田压裂用暂堵剂技术分析

徐占东

（大庆钻探井下作业工程公司，吉林松原 138000）

随着工业的不断发展，油气资源被大量开采，致使一些开采难度低的油区含水量剧增，至此，低渗油气藏成为大众开采重心，但是其开采难度非常大。在油藏地质储量中，低渗油藏地质储量是非常高的，但由于开采难度大，所以开采率非常低。本文围绕开采低渗油气藏的技术进行分析，希望能够使我国的油气资源更加丰富。

1 颗粒类暂堵剂

1.1 暂堵机理

现如今，研究颗粒类暂堵剂封堵机理已经成为各国的重要课题，因为其孔隙型储层尺寸较小，所以Kaeuffer提出d2封堵原则，在他看来，d值与孔喉直径相等时，有更为理想的封堵效果。Smith认为，对于储层中渗透率而言，大尺寸孔喉的作用比较大，这个言论使得为建立储存孔喉尺寸与颗粒粒径匹配模型的思路得到了拓展。对于此方面的研究，国内起步比较晚，1990年，罗平亚提出孔隙尺寸的2/3与固相颗粒粒径相匹配时，屏蔽暂堵层的稳定性会比较高，但是应用可变形暂堵颗粒封堵地层时不适用于该理论。蒋海军提出，如果缝洞型储层尺寸比较大，裂缝，缝宽和颗粒粒径的匹配关系为1∶0.80时，则在裂缝处暂堵剂形成的暂堵层强度比较高。刘宇凡认为，当裂缝有比较大的开度时，暂堵颗粒很难进行补集和桥堵，只能通过堆积沉降，才能产生一些暂堵效果。一般而言，颗粒类暂堵剂在裂缝中形成暂堵层以后，出现很大的间隙，原因在于它们是刚性粒子，对压裂液分流有影响，会降低分流效果，使得储层转向压裂作业经常失败。所以有学者提出将多种粒径组合起来，使颗粒堆积密度变大，原理在于减少空隙，使暂堵层更加紧密，防止压裂液流失。还有学者为了彻底消除暂堵层的缝隙，提议在刚性暂堵颗粒中加入变形粒子，目的在于获得最佳的封堵效果。对于水溶性暂堵剂而言，遇水则会膨胀，使暂堵层变得紧密，提高了暂堵颗粒填充效果。但是也存在相应的缺陷，比如突破压力梯度比较小。从环保角度而言，颗粒类暂堵剂材料在高温作用下会降解，不会伤害地层。

1.2 技术特点

颗粒类暂堵剂主要通过颗粒的堆积形成桥堵，在孔喉和裂缝形成暂堵层，其优势在于：①封堵强度大；②在缝隙较宽的范围内也能取得良好的效果。颗粒类暂堵剂应用率很高，也适用于不同缝宽裂缝镀层，因为会不断调整粒径组合方式，受此影响，暂堵层的稳定性会逐渐增高，这就为转向压裂施工带来了便利。除此之外还有以下三方面特点：①使用温度窗口宽。颗粒类暂堵剂材料包括高分子聚合物、无机盐、可生物降解材料等，来源比较广泛，这几种材料适用于不同井温的储层，都可以实施暂堵作业，究其原因在于，它们使用温度范围广泛，在20～200℃之间都能进行作业。②可降解，不伤害地层。在水环境或者酸性环境中，暂堵剂材料的溶解性比较好，不用太长的时间就可以完全溶解，这给施工后期的反排工作创造了便利条件，也避免了对地层造成二次伤害。③价格低廉，工艺简单，可以在油田现场进行应用与推广。

1.3 现场应用情况

在暂堵剂类型中，颗粒类暂堵剂应用最为广泛，针对长庆油田而言，比较适合应用暂堵转向压裂技术，原因是低渗储层物性差、微裂缝发育以及储藏整体动用程度低。在施工中，由于加入了暂堵剂，成功实现了裂缝转向，提高了单井日产能，获得了非常显著的改造效果。再结合华北油田而言，要应用暂堵剂转向分段压裂技术，尤其是在实施水平井分段压裂时，原因是它打破了传统压裂技术局限性，提高了增产效果，造缝长度是以往的1.5倍，而且施工完毕后，在短时间内暂堵剂便在原油中溶解了，对地层没有产生伤害。

2 纤维类暂堵剂

2.1 暂堵机理

在封堵过程中，纤维类暂堵剂分为三步，比如最初到达储层时，粗糙裂缝和纤维经接触后，形成网状结构，降低了工作液流速，在此基础上，后续纤维更容易被网状纤维所捕捉。纤维注入量加大后，裂缝内外压也增大。这就使得纤维层出现失水现象，最后演变成致密暂堵层，这时，压裂液流向低渗层，使得储层实现了转向压力的目标。随后，纤维类暂堵剂在水或酸环境中，逐渐溶解，如此一来便避免伤到储层。

2.2 技术特点

与颗粒类暂堵剂相比，纤维类封堵效果更好，它的主要成分是柔性纤维：①纤维变形性强，可以到达裂缝比较微小的孔道里，提高了暂堵层的紧密性，提升了压裂液的利用效率。②纤维长径比大，但是比重小，与粗糙裂缝壁面发生接触后，在短时间内形成暂堵层，除此之外，纤维的防漏性能以及稳定性都要比颗粒性暂堵剂强，而且形成的滤饼空隙也更小。③纤维还有一个优势在于，令支撑剂不会掩埋射孔、不会堵塞油嘴，有很显著的防回流效果。这是因为在排液阶段，支撑剂和纤维互相影响，作用于复合网状结构。④当施工处于前期阶段，定排量注入暂堵剂，以便让纤维在缝内快速堆积，显著提高了暂堵层效果。

2.3 现场应用情况

纤维类暂堵剂时常应用于转向酸压施工中，比如结合苏里格气田来说，在低渗气藏实施常规压力后，单井产量有所降低，这时，应用该技术。可以构建新储层缝网体系，经过一系列实验证明，暂堵纤维在施工中，泵压会上升10MPa，符合新裂缝开启条件，酸压改造效果非常显著。单井产量和临井产量相比，最高可达临井产量三倍。在川东地区，气田多为水平井或者大斜度井，应用纤维暂堵转向压裂技术后，暂堵效率达到4/5以上，天然气单井日增产5.38×103m3。除此之外，纤维暂堵剂在地层接触水后逐渐分解，并且随着地层流体最终反排出去，也就没有对储层造成伤害。在哈萨克斯坦某油田，在对老井进行暂堵转向酸压作业时，应用了df纤维暂堵剂，生产效率高达4/5，增油2.4×104T，增产有效期接近200d，充分发挥了暂堵纤维分流酸液功能。

3 胶塞类暂堵剂

3.1 暂堵机理

胶塞类暂堵剂能溶解于水中，属于聚合物冻胶暂堵剂，有机基团或者某些多价金属离子会和聚合物的极性基团发生交联反应，在反应过后则形成胶状物，提高了暂堵剂黏性与抗压强度。胶塞类暂堵剂或者以胶液形式流入地下或者在地面交联造粒后被放置于地层封堵处，前者是以流动方式注入地下，后者需要地面交联然后被动放置才可注入地下，创造高温条件，使暂堵颗粒二次交联。施工完毕后，将破胶剂注入地下，使其和冻胶发生反应，将冻胶降解为清液，与地层流体共同反排出去，以避免二次伤害到储层。

3.2 技术特点

①封堵效果好。与颗粒类、纤维类暂堵剂相比，胶塞类暂堵剂在封堵效果方面更好一些，这是因为胶塞类暂堵剂在裂缝中的固体段塞具有黏弹性，在持续不断地受到高温影响后交联成暂堵层，并且暂堵层的强度比较大，转向效果好，究其原因在于其结构致密稳定性好，暂堵层是由果冻状胶体段塞组成。②封堵自主选择性。结合最小流动阻力原理而言，在注入地下后首先会到达高渗层，在高温条件下，以致密滤饼形式存在，如此一来，后续工作液便逐渐向压裂低渗层转向，改善了储层均匀性，在高低渗层影响下，高低渗层渗透率极差越大，封堵效果越好。③耐温耐盐能力差。在高温高盐环境下，常规聚合物冻胶会发生盐降解或者热降解，给成胶带来难度，但是此时如果提高交联剂加量，会令体系产生过度交联，从而影响稳定性。所以现在相关领域正在攻克冻胶不耐盐不耐高温的缺陷。除此之外，胶塞类暂堵剂难以对破胶进行控制，当前关于破胶方式，采用的是在暂堵剂中安置破胶剂，但是很难掌控破胶时间，这是因为破胶环境处于地下。

3.3 现场应用情况

大牛地气田在某水平井进行暂堵转向压裂作业，当注入暂堵剂后，地面泵压开始上升，很多新裂缝出现在压裂层段附近，无阻流量超过1.10×10m3/d。彩南油田之前已经尝试了暂堵转向压裂技术先导性实验，是为了改善储层高注地产生产特征。根据地震检测报告可知，转向裂缝非常明显，之后又分别对48口井进行转向压裂作业，增油量前后相加共为3.3×104t左右。随着低渗油藏逐渐被开采，实现了增产稳产的开发要求。

4 复合类暂堵剂

复合类暂堵剂是结合了上述这几个类型暂堵剂，颗粒结合粒径级配原则构成了暂堵层的主体骨架，随着纤维不断地填入颗粒空隙内，提高了暂堵层稳定性，受高温影响，成胶液开始交联，交联后会形成胶体段塞，牢牢固定内部的纤维和颗粒，这就使得暂堵剂抗压强度得到大幅度的增强，受不同条件影响，复合类暂堵剂在储层压裂施工中都获得了明显的暂堵转向效果。很显然，颗粒与纤维的预防了酸压工作液流失，它们共同组成紧密的立体网状结构。塔里木油田使用多种粒径颗粒复配水溶性纤维的暂堵转向酸压技术，使得厚油层酸化不均问题得到了妥善的解决，在一级酸压中，泵压会随着酸压施工而逐渐下降，然而如若添加暂堵剂，则可以使泵压上升3.6MPa，发挥了良好的封堵效果，施工结束后，增产效果明显，单井无阻流量已经达到33×10m3/d。

5 结语

随着工业的不断发展，油气资源被大量开采，致使一些开采难度低的油区含水量剧增，至此，低渗油气藏成为大众开采重心，但是其开采难度非常大。在油藏地质储量中，低渗油藏地质储量非常高，但由于开采难度大，所以开采率非常低。在暂堵剂作用下，高渗层会临时处于封闭状态，此时储层可以被均匀改造，原因是工作液会转向压裂低渗层。暂堵剂具有很多优点，比如有很强的封堵性、不会伤害地层、施工工艺不复杂等。暂堵剂的类型也非常丰富，并且具有不同的作用机理。