1、國外儲層改造及油氣井增產(chǎn)新技術(shù)龍秋蓮陳秋芬李曉明(中石化石油勘探開發(fā)研究院鉆采所)前言近年來，隨著油氣勘探開發(fā)程度的提高，低滲透油氣藏勘探開發(fā)地位日益突出，表現(xiàn)在 新增探明儲量中低滲油氣藏所占比重越來越大，原油產(chǎn)量中低滲油藏比例越來越高，低滲油 藏開發(fā)中暴露的矛盾越來越突出。為了更好地動用低滲透儲量，提高低滲透油藏采收率，世 界各大石油公司和研究人員在儲層改造及增產(chǎn)技術(shù)方面投入了大量的人力物力，極大地促進 了技術(shù)的發(fā)展，無論是碳酸鹽巖或砂巖儲層，直井、水平井或多分支井，先進、實用特別是 健康、安全、環(huán)保(ise)的增產(chǎn)技術(shù)得到了極大關(guān)注。為了實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃的宏偉目標(biāo)， 及時介紹國外采油工程

2、新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，有針對性地提供適合需要的情報信息，促 進股份公司各種類型油藏高效開采和采油工程技術(shù)發(fā)展，對2001年1月一2004年9月國外 石油專業(yè)科技期刊、會議文獻、專利和技術(shù)報告、學(xué)術(shù)論文、圖書等進行了檢索，重點收集 翻譯了2002年以后特別是2003年和2004年發(fā)表的儲層改造相關(guān)文章跟蹤世界最新研究 成果。本文重點介紹國外近年來儲層改造及油井增產(chǎn)新技術(shù)，包括：裸眼完井的水平井和多 支井分層改造技術(shù)、壓裂支撐劑回流控制技術(shù)、壓裂液返排監(jiān)測技術(shù)、粘彈性表面活性劑自 我轉(zhuǎn)移酸體系以及環(huán)保無毒無酸解堵技術(shù)等。希望這些專題研究的介紹能為解決中石化類似 油藏開發(fā)生產(chǎn)中遇到的技術(shù)難題提供有

3、用的思路。l水平井及多支井分層壓裂改造技術(shù)隨著石油工業(yè)的發(fā)展，大量的水平井應(yīng)用于開采低滲和中低滲透油藏。以往在石油工程 界一直存在一個誤解，很多人認(rèn)為水平井的作用相當(dāng)于水力壓裂等增產(chǎn)措施。認(rèn)為較長的水 平井段就完全可以代替那些施工費用昂貴的增產(chǎn)措施，不需要再采取增產(chǎn)措施，這種問題在 美國和加拿大十分普遍。這種觀點對于均質(zhì)的，在垂向上滲透率差別不大的油藏似乎是適用 的然而，實際的油藏，儲層中含有孔隙度和滲透率都不同的多個夾層，這種滲透率的各向 異性在低滲透儲層尤為明顯，這種井如不采取儲層改造措施，就不能獲得預(yù)期的產(chǎn)量和開采 效果。另一方面，在滲透性稍好一些的油藏，應(yīng)用費用較高的欠平衡鉆井技術(shù)可以

4、減少地層 傷害而實現(xiàn)經(jīng)濟利益，但在低滲透性油藏，這種投入則沒有效果，低滲透儲層的表皮傷害程 度很高，甚至在一些應(yīng)用空氣鉆井的水平井段依然如此。因此，對于大多數(shù)低滲和中低滲透 性油藏，盡管鉆了水平井，產(chǎn)量依然很低，甚至有些油藏開發(fā)在經(jīng)濟上評價是不可行，而不 得不采取措施以便降低滲透率的各向異性和消除近井帶的污染，從而提高產(chǎn)量。國外石油和 天然氣工作者已經(jīng)緩慢地接受了這個現(xiàn)實：即在低滲透性儲集層中的大部分水平完井可能需 要采取重大的增產(chǎn)措施來實現(xiàn)其真正意義上的有贏利的生產(chǎn)率。43l對低滲透油藏的水平井來說，井筒的穩(wěn)定性不需過多考慮，從穩(wěn)定機理的觀點出發(fā)，大 多數(shù)低滲透油藏都傾向于裸眼完井，而且采取

5、裸眼完井方式的成本也是最低的。另一方面， 當(dāng)我們在一個55英寸或更小的套管完井的老井中側(cè)鉆出一個或幾個水平井眼，那么對這些 水平井的完井只能采用裸眼完井的方式。然而在裸眼完井的水平井中進行壓裂，如果不采取 適當(dāng)?shù)目刂拼胧瑝毫阉a(chǎn)生的裂縫就不可能均勻分布在井段問，目前很少有技術(shù)能夠控制 未封固井段的裂縫分布。最近國外研究應(yīng)用了一種相對較新、有專利保護的水力噴射壓裂技 術(shù)，這項技術(shù)將水力噴射和水力壓裂技術(shù)相結(jié)合，在多區(qū)域的水平段可以實施獨立的、連續(xù) 的壓裂措施而不需要機械密封設(shè)備。這個過程除了利用井筒環(huán)空中注入流體的能量外，還利 用流體噴射的能量，可用于碳酸鹽巖地層酸壓，也可用于水力加砂壓裂。1

6、1水力噴射壓裂技術(shù)原理 水力噴射壓裂技術(shù)是第一個已知成功解決裸眼問題的技術(shù)，通過利用動態(tài)分流技術(shù)來控制裂縫的位置。與利用機械密封或者化學(xué)封堵的方法不同，這項系統(tǒng)利用液體自身的動態(tài)運 動使大量流體流人地層中特定的點，利用高壓水力噴射工具和高速射流的能量，在特定的位 置形成裂縫。水力噴射壓裂技術(shù)與常規(guī)壓裂方法相比能更好地控制裂縫的分布，對于水平井酸化壓裂 或加砂壓裂增產(chǎn)尤其適用，可以在不用機械分隔工具的情況下在水平井段內(nèi)分段產(chǎn)生裂縫。 該技術(shù)是在作業(yè)管柱的末端安裝一個體積很小的噴射工具(專門為特殊井的增產(chǎn)措施而設(shè) 計)，運用流體的能量在儲層中噴射出一個較小的孔穴，噴射孔穴一旦形成，壓裂液就會通 過

7、井筒進人孔穴增加孔穴內(nèi)的壓力，當(dāng)孔穴中壓力逐漸升高達到一定值時，一道裂縫就會形 成并向儲層中延伸，這條由孔穴引伸的裂縫比射孔引出的裂縫更優(yōu)良，和流體溝通性要比其 他水力壓裂施工效果好得多。這項技術(shù)的施工過程每次只針對一組裂縫，所以需要的壓裂液泵注排量不是很高，壓裂 液中含有濃度很低的支撐劑，可以射開襯管或是被水泥封固的套管。當(dāng)一道裂縫形成以后， 井底的噴射和壓裂工具可以立刻移到相鄰的另一個措施區(qū)，實施下一道裂縫的壓裂，施工的 位置和造縫強度可以根據(jù)需要確定。不斷的重復(fù)這個過程，在不用機械封隔的手段下。就可 以實現(xiàn)壓裂目的。這項技術(shù)的實施通常只需一天的時間，就可精確地在設(shè)計位置產(chǎn)生裂縫。 從而極

8、大地節(jié)約了成本和投資風(fēng)險。示意圖如圖1。圖1水力噴射壓裂過程示意圖43212水力噴射壓裂用于水平井增產(chǎn)實例 elnd一3井是美國德克薩斯州西部edwards油藏的一口新井，水平段長度約2700n，是該區(qū)塊應(yīng)用相同的水平井裸眼完井技術(shù)鉆的第三口井，其中一口井取得了成功，而另一口井 則收益不明顯。根據(jù)其他井的措施效果，開發(fā)者決定對elnd一3井實施水力噴射壓裂酸化 技術(shù)，該項技術(shù)成功地應(yīng)用于幾個碳酸鹽巖油藏中的裸眼井壓裂增產(chǎn)，但從未在e(h_ds油 藏中應(yīng)用過。在沒有采用機械封隔工具的情況下，該井應(yīng)用水力噴射壓裂技術(shù)，沿著水平段 依次造出了6組裂縫，lo個小時內(nèi)就完成了6組裂縫的壓開，而且井的清洗

9、過程也很迅速， 后期的產(chǎn)量表明，這口井是最近一段時間內(nèi)該區(qū)塊中增產(chǎn)措施最為成功的井。圖2給出了這 口井前兩個月的產(chǎn)量和其他兩口井5個月內(nèi)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。圖2 edwa墻油藏新鉆水平井新措施后的累計產(chǎn)量13水力噴射壓裂技術(shù)在分支井中的施工jd)c公司1998年獲得了美國德克薩斯州iardem省的幾個油礦的采礦權(quán)。其主要產(chǎn)層 是meianm層和cilappel層，在這一區(qū)域，memnm層主要是灰?guī)r儲層，c】appel層主要是中 等滲透率或低滲透的灰?guī)r和白云巖儲層，油層深度在7800820咂之間，位置稍高于euenberg日含水層。2002年1月)c公司決定對雙向水平井一h1嘲2h井實施壓裂酸化增產(chǎn)措施

10、。該井鉆于20世紀(jì)80年代中期，最初發(fā)現(xiàn)其沒有開發(fā)價值而在未下套管封固的情況下將其廢棄。kpc公司對hu礎(chǔ)h井進行了再次完井，用水泥回填后，重新開鉆并下人55in套管至8016r后水泥固井，在8036n處開始側(cè)鉆，第一水平段的側(cè)鉆方位角3000。目標(biāo)點的垂深8160r，水 平段長735r；第二水平段的側(cè)鉆方位角45。，目標(biāo)點的垂深8220f|，水平段長795ft，兩個水 平段都是以475in的鉆頭鉆成。見圖3。通過對該區(qū)塊的地質(zhì)資料分析預(yù)測得出在水平井段下100r可能有底水層。因此。對于 這兩段水平段的壓裂設(shè)計要特別慎重，以免發(fā)生水侵。由于儲層是易于酸溶的石灰石。所以 選用了28的鹽酸對儲層進

11、行了酸化。考慮到常規(guī)增產(chǎn)措施的局限性，開發(fā)者決定采用水 力噴射壓裂技術(shù)，因為在理論上這種方法是最能夠滿足本井需要的措施，而且能夠降低水平 段下方水層侵入的可能性。 考慮到水平段和預(yù)期壓裂面的方向性，工程人員選用了一種能夠使優(yōu)先斷裂面和井筒方 向垂直的工具，期望裂縫能夠沿著井筒并垂直于井筒的方向發(fā)育，在主裂縫面內(nèi)515f【的433范圍內(nèi)重新排列。圖4是關(guān)于裂縫分布的簡單示意圖。圖3二次完井雙向水平井一h哦12h井示意圖圖4裂縫分布預(yù)測的俯視圖施工中工程人員將管柱任意選一個水平段下人(不用考慮先對哪一個施工)，在每個孔段 中造出六組裂縫。將設(shè)備從一個水平段中起出下人另一水平段只需要30一40血n，

12、每一段施 工結(jié)束后等待10miii，壓力降落后再重新定位實施下一段壓裂，從開泵到最后第十二組裂縫 的沖洗液注入不超過75h。圖5中顯示了壓裂措施實施前后的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。由于這口井的孔隙性能低于該區(qū)塊的平均。水平，所以開發(fā)者對其措施后的產(chǎn)量極為滿意。咖【驀耋1d州ng pllmdfadws【m即b柵pf硼uc60n isyn蛐，1tpmlimted湖id二一蘭皇)棚并k1 叫ri 一 ”下-y11 礦瑚，。l一m 【酆嚴(yán) 一扣一一。壓裂 時閫天圖5措施前后的產(chǎn)量數(shù)據(jù)到2002年7月為止，在該地區(qū)已經(jīng)有60余口井采用水力噴射壓裂技術(shù)實現(xiàn)了增產(chǎn)，這 些井中包括三口多分支井，它們分別應(yīng)用了支撐劑壓裂和酸化

13、壓裂技術(shù)，并且均獲得了很好。的措施效果。由于這項技術(shù)能夠在不同井段對裂縫的分布和大小進行單獨的、有效的控制，也可以在 不同的水平井筒之間快捷地起下水力噴射壓裂設(shè)備，所以特別適用于多分支井的增產(chǎn)措施。 如果儲層的地質(zhì)條件允許，這項壓裂措施還可以實現(xiàn)更大的壓裂能力，對于生產(chǎn)井必將得到 更好的增產(chǎn)效果。4342懸浮支撐劑用于滲透率級差大的砂巖地層2003年totimd曲等人為了解決mis油田開發(fā)中后期存在的問題，研究應(yīng)用了一種特低密度的支撐劑，實現(xiàn)了壓開油層頂部的低滲透區(qū)，而避免底部高滲透區(qū)水的進入。 mirm油田由ptca】t既pac訪ckd刪嘴ia開發(fā)，位于蘇門答臘中部，距印度尼西亞的斑m省pe

14、kanbam市大約40公里。目前處于開發(fā)中后期，有1400多口井，從1986年開始進行 注水開發(fā)，大部分注水層位都已見水，尤其是高滲層，由于油藏具有正韻律，油層頂部的滲 透率較低，基本未被水驅(qū)過，上部一般都有很好的生產(chǎn)能力，于是保持油田產(chǎn)量的努力就集 中在油藏中低滲透的上部。由于作業(yè)的目的層已經(jīng)生產(chǎn)了一段時間，油主要從儲層的下部、滲透率較高的部位產(chǎn) 出，生產(chǎn)井現(xiàn)在的含水超過了90，在儲層上部很窄的滲透性較差的區(qū)域中仍然有很多未 驅(qū)及的原油，但在這個地層進行的任何壓裂作業(yè)都可能延伸到高滲產(chǎn)水部位，造成含水更 高。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，較可行的方法是使支撐劑懸浮在裂縫的頂部，而不是讓它布滿整 個裂縫

15、，這需要使用特輕密度的支撐劑。選擇支撐劑的主要條件是相對較廉價、密度低、在油藏條件下具有足夠的導(dǎo)流能力。鑒 于基本思路是讓支撐劑在裂縫閉合前流到裂縫的頂部，綜合考慮后決定使用粒徑為lo40 目的胡桃木皮。為了確定讓支撐劑懸浮起來的流體密度，進行了不同密度流體實驗。實驗表明攜帶胡桃 木的流體密度為1121hgal時，大約95的胡桃木浮在表面上。在3口井上成功實施了該技術(shù)，這些井在作業(yè)前含水率都很高，作業(yè)后每口井的產(chǎn)量和pi值都增加了15倍，只有3號井出現(xiàn)了產(chǎn)量的下降。l號井在作業(yè)兩個月后產(chǎn)油量緩慢上 升，壓裂前產(chǎn)量3l bbld，含水率95，作業(yè)兩個月后產(chǎn)量86 bbld，含水率80，2號井 的

16、反應(yīng)也很好。在達到穩(wěn)定生產(chǎn)階段之前，三口井都出現(xiàn)了幾次泵事故，主要是由于支撐劑 回流造成的，通過在吸人泵下懸掛改進的帶眼襯管，問題得到了較好的解決。實踐證明懸浮支撐劑是有效的，能夠克服壓裂作業(yè)中的難點一高油水界面問題。需要進行的特殊設(shè)計是：使用加重壓裂液、適當(dāng)?shù)牧黧w漏失添加劑、輕比重的支撐劑、增強的三維 壓裂模型模擬等，這些因素的組合能夠影響壓裂裂縫的正確位置，并對整個作業(yè)的成敗起關(guān) 鍵作用。懸浮支撐劑壓裂為類似脅am油田高滲透率級差的油井產(chǎn)量增加提供了重要手段。針對每口井的特殊情況需要進行專門的設(shè)計。另外，在井的早期生產(chǎn)中也出現(xiàn)了支撐劑 回流問題，所以為了進一步優(yōu)化作業(yè)，在將來的井中應(yīng)當(dāng)使用

17、控制支撐劑回流的添加劑或帶 眼襯管。3支撐劑回流控制技術(shù)在水力壓裂增產(chǎn)措施中，支撐劑顆粒懸浮在粘稠流體里被注入到由流體壓開的裂縫中， 當(dāng)注入壓力下降時，支撐劑留在裂縫中，使裂縫保持張開并且其空間成為流體流向井筒的通 道，如果支撐劑回流進井筒，裂縫通道的寬度將減小，裂縫中損失的支撐劑會降低流動通道 的導(dǎo)流能力，減弱壓裂措施的效果，產(chǎn)出的支撐劑也會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，迫使昂貴的維修和頻 繁的停工。國外對壓裂支撐劑回流控制技術(shù)一直十分關(guān)注，在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好的效 果，特別是近年來，隨著壓裂技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，涌現(xiàn)出了許多新的壓裂支撐劑回流控制技術(shù)和方法。43520世紀(jì)80年代國外就開始采用固化樹脂涂層

18、支撐劑(rcp)作為防止支撐劑回流的有效 手段，并進行了推廣應(yīng)用。其方法是在生產(chǎn)工廠對支撐劑進行樹脂涂層并且部分固化以便于儲藏，在沒有固結(jié)的情況下運輸?shù)綉?yīng)用現(xiàn)場，固化樹脂涂層支撐劑產(chǎn)品如圖6所示。2002年pdn分析了rcp在油田應(yīng)用時有時會膠結(jié)失敗的原因后，提出了一種提高支撐劑固結(jié)能力的新方法，即在壓裂施工現(xiàn)場，將液體樹脂和液體固化劑先混合，形成均 一的有活性的樹脂混合物，再把這種混合物涂敷在支撐劑上，當(dāng)確定支撐劑表面均勻涂敷形 成有活性的液體固化系統(tǒng)(lrs)后(如圖7所示)，再與水基壓裂流體接觸。uls涂敷支撐劑 與rcp相比有以下優(yōu)點：一是毛管力的作用使液體樹脂流動，使它在支撐劑顆粒之

19、間集中， 結(jié)果是在接觸點樹脂濃度升高，而且uis處理后系統(tǒng)仍有些粘性，正是這種粘性促使顆粒 之間相互接觸；二是rcp中只有一小部分樹脂是可固化的而峙中所有的樹脂都可以固 化；三是這種方法能使樹脂涂敷整個支撐劑，消除了因支撐劑未涂敷而被采出的可能；四是 這種新型樹脂系統(tǒng)固化速度緩慢，這可以獲得最大的固化強度，對高溫、高采出速度的井而 言，可明顯地提高油井生產(chǎn)時間。圖6在未交聯(lián)壓裂流體中混合的rcp支撐劑圖7在來交聯(lián)壓裂流體中混合的lrs支撐荊同一次會議上，cllrist叩her stephenl等人發(fā)表了一種新型的高應(yīng)力(hs)可形變微粒作為支撐劑回流控制劑的文章。這種支撐劑具有針一樣的外形，微

20、粒直徑lnm，長7m(如圖8)，放置在支撐劑顆粒圖8用于實驗的hs微粒的照片436中，當(dāng)應(yīng)力作用時，它會變凹從而穩(wěn)固支撐劑顆粒，變形的微粒進入充填物會增加支撐劑 返排的阻力，增加充填混合物中變形微粒的濃度可進一步增加返排的阻力。實驗室測試表 明，對滲透性影響最小的情況下，支撐劑與hs可形變微粒的最佳比例是9：1。從第一次油 田測試的最初返排曲線以及實驗室結(jié)果上看，在2500psi的凈有效應(yīng)力下。支撐劑與可變形 顆粒的比例在9：1的情況下這些新微粒有足夠的形變，對支撐劑充填能起穩(wěn)固作用，低于 這個凈有效應(yīng)力，要增加填充物的穩(wěn)固性就要增加這些新微粒的濃度。表1是cilristopher st印ll

21、eris一等人統(tǒng)計的五個地區(qū)15口井應(yīng)用不同支撐劑回流控制劑的 情況。 表l l瑪可形變微粒用于控制支撐劑回流添加劑實例地區(qū)l地區(qū)2 地區(qū)3 地區(qū)4地區(qū)5井l23l2l2l2345l23id i山 脅 lnm8wilcvicks vjdsm地層iiiiii i佩wh|igbij瑁 ckb最大產(chǎn)量 6 4l 53l 686 482 442 7砬 343 617 196 8 96 l” 522 5 l 0 409 l 4 產(chǎn)層厚度旭 籠 帥 43 38 360 協(xié) 21 36 52 32 25 52 70 160 _丌5 產(chǎn)量儲 029 0 13 o16 0 13 0 12 01l 0 16 01

22、7 o04 0 28 0 o10 0耽 0唧 0018h 腳em c日jbi c曲 eic曲 c柚hlt囂c曲 】訕 支撐劑類型oooopqooh打 oopmpo rno支攆劑尺寸 帥 a 20m 3。柏 20帥 2c 20瑚 20瑚 強，如 20m ，墑 加m 2d柏 m m，40最大濃度 7 6 7 12 lo 12 7 12 12 6 1 10 6 s 6fs回流控制 m 纖維 樹脂 樹脂 l玨 樹脂 i器 hs 拼脂 i器 lb b 樹脂璐控制劑維度10 12510 1010 10 10 lo15 1015 1015尾隨注入量3024 4 7 17 5 2215 1450 1812 2

23、01125 25 25最大支捧劑返排量 痘量 痕量 013 痕量 痕量 痕量 痕量 痕量 3 痘量 痕量 0 0 125作為回流控制物質(zhì)的可形變支撐劑，實驗室研究表明，即使在最差的生產(chǎn)井條件下，最 小的應(yīng)力作用在s可形變的微粒上也可以穩(wěn)固支撐劑充填物，而且通過改變這些瑪可形 變微粒的濃度，增強支撐劑充填物穩(wěn)定性所必需的應(yīng)力能極大地減小。針型的is添加劑與 支撐劑的比例為9：l時，即使在最差井的最高生產(chǎn)速度條件下也能穩(wěn)定填充物。這項技術(shù)在油田中的應(yīng)用已經(jīng)表明，在可預(yù)期的生產(chǎn)范圍內(nèi)降低最初的和長期的支撐 劑回流不會影響油井產(chǎn)量。2003年5月i州e vlei等人發(fā)表了關(guān)于將一種粘性物質(zhì)(sma)應(yīng)

24、用在支撐劑表面上， 以減輕由于微粒運移而引起的支撐裂縫導(dǎo)流能力損失的文章。文章提供了直接的實例對比。 例如，在美國的南得克薩斯的vicksblirg油田，油井開采速度很高，sma被用于一些油井，來減少支撐劑的回流。圖9繪制了兩口采用sma油井和三口沒有采用sma油井的平均日產(chǎn)量，分析表明sma 油井生產(chǎn)速度高于非sma油井的生產(chǎn)速度，所以sma油井的采液能力也就高于非sma油井 的采液能力。所有五口井中，壓裂液都采用羧基一甲基一羥丙基瓜爾膠鋯鹽交聯(lián)，支撐劑都 是1630目的礬土粒，都采用相同尺寸的油管進行生產(chǎn)。437sma怡-n鋤-smak筆乏棚rk叮。_： ：+： ：鞲率幫皿常*皿米v-。

25、-0l23004005600700800900完井時問，天圖9德克薩斯州南部油井典型例子的平均生產(chǎn)量曲線圖另一個典型實例來自墨西哥灣北部的中新世砂巖(gom)，巖性是100疏松的二氧化 硅，地層具有很高的滲透性、孔隙度以及生產(chǎn)量，防砂是很普遍的。在這一實例中，將距離很近的八口油井作為一組來進行研究。這些油井使用相似的完井 工藝(即壓裂充填)，油和氣的生產(chǎn)速度都很高。并且在關(guān)鍵的油井中都使用了臥協(xié)，從而 與沒有使用蛐n的油井形成了顯著的差異。其中有三口油井使用了sma，五口油井沒有使用smagom一8和gomsma一3間隔300英尺左右，且具有相似的控制儲量，圖10是這兩口井的生產(chǎn)曲線。goms

26、mal的厚 度大約是gom一4厚度的53，壓裂充填流體體積相同。圖1l為其生產(chǎn)曲線。望舢jj皿，霉l2345678910 1112 13 “15生產(chǎn)月數(shù)圖10小于300英尺問隔的兩個油井的產(chǎn)量(g卜8一g罄向上的每個傾斜箭頭代表微粒清除井下作業(yè))減少支攆劑運移，提高裂縫導(dǎo)流能力是油氣井壓裂措施追求的目標(biāo)，特別是在氣井壓裂中，支撐劑回流現(xiàn)象十分普遍。中石化西南油氣分公司大部分氣井壓裂后都不同程度地存在 支撐劑回流問題，嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)量和生產(chǎn)設(shè)備的正常運行，以上的研究和應(yīng)用技術(shù)值得 借鑒。438戶警-=!：ku=、rk皿章囂+。啪m一。+鼬l23l5678910 111213 14 15生產(chǎn)月羲圖

27、11兩口鄰近油井的日平均產(chǎn)量4壓裂液返排監(jiān)測技術(shù)壓裂液的合理選擇和支撐劑在裂縫中的有效分布是進行壓裂措施的關(guān)鍵，而壓裂液被壓 人地層后在裂縫中流動的動態(tài)過程是影響支撐劑分布的主要因素。在這一過程中，壓裂液的 作用是壓開地層并攜帶支撐劑進入裂縫以保持裂縫開啟。然后再返排出地層。當(dāng)?shù)貙颖粔洪_ 裂縫并且支撐劑順利進入后。影響井的措施效果即油井產(chǎn)量的最主要因素就是壓裂液的返排 程度，返排程度低將最終導(dǎo)致裂縫導(dǎo)流能力的降低。通常對壓裂措施后裂縫中液體返排程度的定量評價方法是根據(jù)返排液中壓裂工作液主要是水量的多少來進行判斷。但是速一方法受地層產(chǎn)水的影響非常大，即使沒有地層水的 影響，所能做出的量化判斷也僅

28、僅是針對一口井整體壓裂液返排效率總的評價，而無法對各 個階段不同壓裂液的返排效率做出判斷。在2002年10月的spe年會上，mahm】d asadj等人介紹了一種運用化學(xué)示蹤劑來監(jiān)測并 確定每一區(qū)域的裂縫中壓裂液返排情況的方法。即在壓裂過程中將各種具有獨特化學(xué)顯示特性的示蹤劑混合于壓裂施工的不同階段和不同功能的壓裂液內(nèi)，包括前置液、古少量支撐劑的攜砂液、含大量支撐劑的攜砂液等，示蹤劑與這些不同的液體混合后在不同的壓裂施工階 段注人。這些化學(xué)示蹤劑的優(yōu)點在于。它們不但具有獨特的顯示特性，更為重要的是其不與 地層巖石、環(huán)空內(nèi)的流體等接觸物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而是相對穩(wěn)定的，而且這種穩(wěn)定不隨時 間和溫度

29、的變化而改變。化學(xué)示蹤劑在含量僅為50ppt時就具有追蹤性和可監(jiān)測性，當(dāng)然，這些被用作示蹤劑的 化學(xué)藥品無論是在地面操作還是泵人井內(nèi)以及最終的回收處理過程中對人體和周圍環(huán)境都不 存在危害而且，這種化學(xué)示蹤劑的最大特點是完全溶于水，這是目前眾多聚合物示蹤劑所 不具有的特性。在壓裂液返排的過程中，要不斷地對上返液體取樣并對其示蹤劑的含量進行檢測分析， 應(yīng)用物質(zhì)平衡原理，可以計算出不同壓裂階段的返排效率，從而能夠得到整口井的壓裂液返 排效率。現(xiàn)場應(yīng)用中對code儲層8口生產(chǎn)井的壓裂措施返排效率進行討論分析。每一口井在壓 裂措施時都選用了10種特性不同的化學(xué)示蹤劑，這些化學(xué)示蹤劑的選取和應(yīng)用是基于每一

30、 口井的壓裂過程設(shè)計的，示蹤劑在壓裂施工時的低壓泵組以1ppm(百萬分之一)的濃度混入439壓裂液，在返排階段，以15iilin一次的頻率對返排出的液體采樣，持續(xù)采樣18h，直到產(chǎn)層 中的氣體進入井筒，然后對每一口井的施工所采樣品進行示蹤劑檢測分析。采用物質(zhì)平衡原 理來分析壓裂過程中每一個階段的返排效率，因此可以得到每一口井的不同壓裂施工階段以 及總體施工的壓裂液返排效率。分析表明8口井的整體返排效率從47一156有所不同，但都不是很高，但壓裂后 井的生產(chǎn)情況卻有好有壞。暫時還沒能找出壓裂液返排效率和壓裂后井的生產(chǎn)能力的直接關(guān) 系。如：彤tt盯c1810井和000im c1713井的整體返排效

31、率分別為98和133，兩者相去甚遠但它們卻是生產(chǎn)情況最好的兩口井；而weber m一6井和脅1812井的整體返排效率分別是47和122，卻是壓裂措施后生產(chǎn)情況最差的兩口井，還有g(shù)ehdn邸一15i6 井是返排效率最高的一口井，達到了156，但它壓裂后的生產(chǎn)情況卻不是最好，而生產(chǎn) 情況最差的fa”18一12井的返排效率也達到了122。5粘彈性表面活性劑自我轉(zhuǎn)移酸體系碳酸鹽巖儲層基巖酸化是在低于破裂壓力下把酸注入到地層，當(dāng)酸到達地層時，它們將沿 著阻力最小的通道進入，因此總是進入到最高注入率的區(qū)域，這些區(qū)域是高滲透性層帶或最小 損害的地帶。當(dāng)酸進入地層時。酸溶解了碳酸鹽礦物，并形成很好的流體通道，

32、這些流體通道 叫做酸蝕孔洞，結(jié)果就使得酸的注人能力更進一步地增大。因此，大部分的措施酸將通過相同 的酸蝕孔洞流動，而不再進入那些為我們所關(guān)注的未受酸化的區(qū)域，起不到應(yīng)有的效果。許多化學(xué)試劑，包括聚合物凝膠、泡沫、油溶性樹脂等都被作為導(dǎo)流劑開發(fā)出來，現(xiàn)場 使用時將酸和導(dǎo)流劑多階段交替注入。2002年c抽峨等報告了一種粘滯彈性表面活性劑的實驗室進展，這是一種用于酸化處理 碳酸鹽巖、能自動轉(zhuǎn)向的酸。當(dāng)酸與碳酸鹽巖反應(yīng)時酸濃度的減少會促進流體粘度的提高， 這種高粘性流體減少了流到酸蝕孔洞中所帶來酸損失，從而使酸化能夠完全進行到所有的區(qū) 域當(dāng)中。在酸處理以后，粘性流體隨著與地層中碳氯化合物的接觸而分解。

33、這種粘彈性表面 活性劑酸液系統(tǒng)不舍固體，因此不會引起橋塞現(xiàn)象，不過，這種粘滯彈性表面活性劑自我轉(zhuǎn) 移酸液系統(tǒng)的溫度上限是200下。2003年5月在荷蘭海牙召開的美國石油工程師學(xué)會上報道了一種改進的、基于自我轉(zhuǎn) 移酸液系統(tǒng)的粘滯彈性表面活性劑它有更高的溫度穩(wěn)定性。流變能力研究表明：當(dāng)酸與碳 酸鈣反應(yīng)時。酸的粘度迅速地提高并且參加反應(yīng)的流體一直保持穩(wěn)定，直到3000f。據(jù)報道已經(jīng)有超過70個油田成功應(yīng)用了粘彈性表面活性劑自我轉(zhuǎn)移酸體系，該體系已 應(yīng)用于油井、氣井以及注水井，井底溫度從140節(jié)到2940f。應(yīng)用表明粘彈性表面活性劑膠 凝劑簡便易行。在一些近海作業(yè)區(qū)還可以使用海水配制膠凝劑和酸體系。2

34、004年召開的spe會上報道：沙特阿拉伯的兩個海上油田有超過45口水平井用粘彈性 表面活性劑自我轉(zhuǎn)移酸體系成功地進行了措施，使用這種酸體系比用常規(guī)處理的井產(chǎn)量平均 增加了1600 bbd，且沒有產(chǎn)水的跡象。在第二個油田，產(chǎn)油量增加了4到5倍，另外，幾 口停產(chǎn)井，以前用稠化酸處理失敗了現(xiàn)在用瑪酸處理后能夠自然生產(chǎn)到7500bbld。6無酸增產(chǎn)技術(shù)無機酸(如鹽酸和土酸等)可以在低溫環(huán)境下有效地處理油水井，而在高溫(一般定義為200下(93)以上)下使用hcl流體會產(chǎn)生很多問題，主要包括對耐腐蝕管材的損害、流體和440抑制劑的毒性、與地層(碳酸鹽)的反應(yīng)速度太快和在砂巖地層對泥巖的大量損害。2004年2月的spe儲層傷害控制國際研討會上，wme