国内外低渗油气藏压裂技术现状及发展趋势.docx

国内外低渗油气藏压裂技术现状及发展趋势2003年11月河南石油 HenanPetroleum第17卷第6期文章编号:1006—4095(2003J06—0042—04国内外低渗油气藏压裂技术现状及发展趋势吴太平,李生莉,丘勇 (河南石油工程技术研究院,河南南阳473132)摘要:低渗透油藏的有效开发已成为国内外油田开发的重大课题之一,7O年代压裂技术应用于低渗油藏储层改造,迄今为止,低渗透油藏油层压裂技术在各个方面得到了发展:从重视基础研究使压裂设计实现优化并向三雏模拟设计发展;压裂液向无害化方向发展;支撑剂向包层方向发展;压裂工艺技术则多种多样,以适应不同的需要.文中综述了国内外低渗透油藏油层压裂技术在这些方面的发展现状与水平,提出了国内低渗透油气藏压裂技术发展方向的建议.关键词:低渗透率;油气藏;压裂技术;发展中图分类号:TE357.1文献标识码:A 1国外现状与发展 1.1基本状况压裂技术1947年始于美国堪萨斯州,70年代应用于低渗透油藏的改造.迄今为止,低渗透层压裂技术已伴随着整体压裂技术的发展进入一个新的阶段,朝着优化支撑剂,提高压裂液效率,大型化,总体优化设计同与诸如高能气体压裂等其它压裂技术相结合的综合方向发展. 1.2技术现状及发展趋势 1.2.1重视基础研究使压裂设计实现优化并向应用三维模型设计发展 (1)基础理论研究在美国主要的跨国服务公司和大学,国家实验室开展了压裂酸化的基础研究,取得了新进展.如哈里伯顿公司对水平井压裂的裂缝形态,扩展机理进行了系统研究,道威尔公司采油研究中心与塔尔萨大学石油工程系合作进行岩石力学与压裂裂缝的研究.总起来有下列几个方面:①用大尺寸物理模拟和现场多井试验以及矿场试验方法对水力压裂的裂缝形态,扩展机理进行了较系统的研究.②用物理模拟和数值模拟对水平井压裂的裂缝形态,裂缝转向机理和水平井压裂裂缝优化与地应力方位和大小的关系等方面进行了系统的研究.③用动态管式流变装置和静态仪对压裂液的流变特征和表征方法的研究取得新成果.④对压裂的新技术新方法的机理开展了研究,如端部脱砂的压裂滤失,裂缝扩展机理,改变应力场压裂新方法(包括应力转向压裂法和应力压裂法的裂缝形态和扩张机理等). (2)优化设计80年代中后期,国外开始了压裂经济最优化,即优化水力压裂设计,通过四个方面技术,即:预测裂缝长度和裂缝导流能力,压裂参数设计,压裂数学模型建立和应用研究等使压裂优化设计模型由二维进入三维模型.二维延伸模型(PKN,KGD和Penny径向模型),其裂缝高度保持不变,只考虑裂缝在长度和宽度的延伸情况.三维模型的裂缝延伸过程中,裂缝高度是可变的,三维模型包括拟三维和全三维,拟三维模型是解决应力应变问题,它包括拟三维裂缝几何模型,压裂液滤失模型,流变模型,温度场模型,支撑剂输送模型,产量和经济模型等,计算速度远远快于全三维模型.全三维模型则是解决弹性应力应变问题,精度较拟三维高,一般用于复杂井层的压裂设计.除考虑了拟三维模型中因素外,还模拟复杂地应力状况,不同岩性物性及在各层条件下形成的多条裂缝等情况.国外80, 90年代模型选用情况见表1. 1.2.2压裂液向无伤害化方向发展目前,国外压裂液已形成系列,品种达30多种,常用的水基压裂液,占90,泡沫压裂液占约收稿日期:2002—11—29;改回日期:2003—02—18作者简介:吴太平,工程师,1960年生,1981年毕业于承德石油学校化学分析专业,1985年河南大学英语专业毕业,现从事科技情报工作.电话:0377—3833236吴太平等.国内外低渗油气藏压裂技术现状及发展趋势?43?表l国外80,90年代模型选用对比表2国外低伤害与无伤害压裂液情况 10,油基压裂液使用很少. 60年代初,人们发现胍胶作为压裂液稠化剂,比淀粉,合成聚合物更具有优点;70年代研制出羟丙基胍胶(HPG)和以后的羟丙基双衍生物胍胶(CMHPG)等压裂液产品.彻底改变了压裂液的品质,现在胍胶及其衍生物已成为压裂液的主流. 60年代末以来,硼酸盐交联冻胶已是低温及中温地层普遍使用的压裂液.随后,为了适应高温地层的开发,研制出有机钛交联的羟丙基胍胶 (HPG/Ti)及有机锆交联的羧甲羟丙基胍胶 (CMHPG/Zr),它们实际上曾长期广泛应用于从低温以及高温的油层压裂,直到1989至1991年期间,Dowellschlanberger公司及BJ公司发现这两种有机金属交联压裂液虽然具有良好的热稳定性,但运用了多种破胶体系也不能令其完全破胶,对地层的伤害可达80～90.于是,硼酸盐交联压裂液重新受到重视并不断改进,例如BJ公司研制的有机络合硼酸盐交联体系既可耐135℃高温又具有延迟交联作用和内破胶机制;Hallibur— ton公司通过提高pH值及使用温度稳定剂使硼酸盐交联压裂液的耐温