摘 要:本文綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大位移井壓裂技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)通過(guò)對(duì)遼河油田灘海地區(qū)低滲透油藏地質(zhì)特點(diǎn)、生產(chǎn)特點(diǎn)的研究和分析，論證了大位移井壓裂技術(shù)在遼河油田應(yīng)用的可行性、必要性及其廣闊前景。

關(guān)鍵詞:大位移井 壓裂 遼河 初探

中圖分類號(hào):TE357文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0088-01

由于大位移井在油田勘探和開發(fā)中發(fā)揮出良好的開采效果和經(jīng)濟(jì)效益，鉆井?dāng)?shù)量逐年上升，已經(jīng)成為海上、淺海、特殊油氣藏開發(fā)的一種重要手段，其中，相當(dāng)一部分大位移井處于低滲透油藏中，因此，對(duì)大位移井壓裂技術(shù)深入研究很有必要，近些年，國(guó)內(nèi)外在這個(gè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 國(guó)內(nèi)外大位移井壓裂技術(shù)發(fā)展

與垂直井、斜直定向井、普通定向井和水平井相比，大位移井的井身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，井斜和方位都不斷發(fā)生變化。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)大位移井壓裂的裂縫起裂壓力和方位、最佳裂縫條數(shù)優(yōu)化、縱向擴(kuò)展和垂向延伸規(guī)律、施工壓力預(yù)測(cè)、壓裂工具及其井下受力狀態(tài)、可能產(chǎn)生砂堵的原因及其解決方法、數(shù)值模擬軟件等方面都開展了大量的研究。

1.1 裂縫起裂規(guī)律研究

由于大位移井井身發(fā)生傾斜，有的斜角甚至達(dá)到80°以上，因此，大位移井的壓裂裂縫起裂與垂直井、普通定向井有顯著差別，起裂模式對(duì)井眼軌跡(井斜角、方位等和地應(yīng)力方位都是密切相關(guān)的。然而根據(jù)地應(yīng)力方位與井斜方位之間的關(guān)系，裂縫起裂通常有橫向裂縫和縱向裂縫兩種表現(xiàn)形式。

對(duì)于斜井的裂縫起裂分析，Bradley認(rèn)識(shí)到剪切應(yīng)力的重要性，提出了一套計(jì)算井筒周圍應(yīng)力分量的公式;C.H.Yew和Y.Li等應(yīng)用三位彈性理論分析了斜井的壓裂，推導(dǎo)了一套計(jì)算井筒周圍應(yīng)力分量的公式，同時(shí)還認(rèn)為，平面外正應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量將影響裂縫起裂壓力的大小以及裂縫位置和方位，他們還應(yīng)用最小應(yīng)變能密度準(zhǔn)則研究了裂縫平面的偏離，結(jié)果表明井壁表面上的裂縫相對(duì)于井軸方向傾斜一個(gè)角度，由此裂縫線所產(chǎn)生的水力裂縫平面將偏離初始裂縫線形成的平面;C.H.Yew等詳細(xì)提出了斜井壓裂設(shè)計(jì)的技術(shù)概念和方法，改進(jìn)了以前的坐標(biāo)系統(tǒng)，提出一種新的坐標(biāo)變換，分析了裸眼井復(fù)合裂縫相互連接所要求的裸眼間距以及套管井中套管對(duì)孔位和孔密的影響，建立了裂縫相互連接的判據(jù)。從而得到簡(jiǎn)化的垂直井筒和水平井筒的起裂結(jié)果。

1.2 最佳裂縫條數(shù)研究

大位移井井身位移長(zhǎng)，為了使壓后生產(chǎn)達(dá)到最優(yōu)，充分發(fā)揮大位移井的生產(chǎn)潛力，優(yōu)化大位移井的裂縫條數(shù)是大位移井壓裂改造前必須得到一個(gè)關(guān)鍵的內(nèi)容。

前人曾對(duì)水平井壓裂設(shè)計(jì)中的裂縫條數(shù)優(yōu)化加大了研究，基本思路都是圍繞建立水平井壓裂后多裂縫(或多條天然裂縫)生產(chǎn)產(chǎn)能的解析模型和數(shù)值模型，結(jié)合壓裂經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型，確定水平井壓裂的最優(yōu)生產(chǎn)裂縫條數(shù)。

事實(shí)上，對(duì)于大位移井的壓裂裂縫條數(shù)優(yōu)選模型，但迄今為止卻沒(méi)有明確的報(bào)道。由于大位移井井身位移長(zhǎng)，而水平井僅僅可以看作是大位移井的一個(gè)特例，盡管這樣，如果能夠全面的考慮，但對(duì)于大位移井的壓裂裂縫條數(shù)優(yōu)選問(wèn)題還是可以借鑒水平井的技術(shù)方法的。

1.3 裂縫垂直延伸研究

大位移井可以同時(shí)穿越多個(gè)層位，可能穿透上下隔層而垂直延伸。Cleary認(rèn)為產(chǎn)層與隔層之間的原地應(yīng)力差、彈性模量差、斷裂韌性差、界面強(qiáng)度以及裂縫中壓裂液壓力分布和壓裂液的流變性等都會(huì)對(duì)縫垂向延伸產(chǎn)生很大影響。

美國(guó)Lawrence Livermore實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究了產(chǎn)層和隔層間界面強(qiáng)度對(duì)裂縫垂向延伸的影響，認(rèn)為當(dāng)界面強(qiáng)度足夠大時(shí)，裂縫是否進(jìn)入隔層與油層和隔層之間的巖石力學(xué)性質(zhì)差異有關(guān)。 目前國(guó)內(nèi)外專家一致認(rèn)為，產(chǎn)層和隔層的水平地應(yīng)力差是影響裂縫垂向延伸的關(guān)鍵因素。胡永泉等采用正交分析方法，模擬裂縫高度的影響因素，提出了控制裂縫高度延伸的工藝措施;盧修峰等分析了垂直裂縫高度人工控制機(jī)理及實(shí)施作業(yè)參數(shù);李峰等分析了原地應(yīng)力、巖層性質(zhì)和壓裂液密度等因素對(duì)裂縫垂向擴(kuò)展的影響，提出了預(yù)測(cè)裂縫高度的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。

1.4 地面施工泵壓預(yù)測(cè)研究

大位移井壓裂過(guò)程中，需要較高泵注排量來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐劑的有效輸送，這樣，就會(huì)產(chǎn)生很高的施工泵壓高，因此，地面施工泵壓預(yù)測(cè)準(zhǔn)確與否將影響施工成敗。目前對(duì)于大位移井泵壓預(yù)測(cè)的難點(diǎn)在于缺乏精確的流體摩擦模式，大位移井摩阻壓力預(yù)測(cè)遠(yuǎn)比垂直井中要困難。Bilden等曾觀察到大位移井壓裂中出現(xiàn)“異常”或升高的地面施工壓力，表明了大位移井的井筒摩阻與垂直井中的區(qū)別。國(guó)內(nèi)周代余建立了大位移壓裂井地面施工泵壓預(yù)測(cè)分析方法，并進(jìn)行了部分實(shí)例計(jì)算。

2 遼河油田大位移壓裂井應(yīng)用可行性分析

遼河油田灘海地區(qū)油氣儲(chǔ)量豐富，在已發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)島、葵花島、筆架嶺、海南等區(qū)塊，灘海地區(qū)已經(jīng)成為遼河油田油氣生產(chǎn)的重要后備接替區(qū)。

近幾年在海南3塊進(jìn)行了前期壓裂改造試驗(yàn)，取得了較好的效果，2005年以來(lái)，累計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工21井次，累計(jì)增油2.2×104t，從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)看，取得了比較理想的增產(chǎn)效果，但在后期開發(fā)過(guò)程中也遇到了許多困難，增產(chǎn)效果明顯變差。分析原因主要是因?yàn)榇笮倍染c普通直井相比，壓裂施工時(shí)加砂難度較大，且容易產(chǎn)生砂堵，因此目前加砂量都在40m3以內(nèi)，但由于儲(chǔ)層厚度較大，這種規(guī)模的壓裂只能對(duì)近井地帶裂縫較發(fā)育的儲(chǔ)層見(jiàn)效。

如在這類油藏中進(jìn)行水平井、大位移井鉆井，情況就會(huì)發(fā)生改變，在水平井、大位移井中進(jìn)行壓裂，可產(chǎn)生多裂縫系統(tǒng)，這種多裂縫可在儲(chǔ)層中溝通比垂直井壓裂更多的天然裂縫，這樣，在同等加砂規(guī)模條件下，大位移井、水平井壓裂效果要比垂直井壓裂效果好的多。因此，在遼河油田進(jìn)行大位移井壓裂是非?？尚械?。而且灘海地區(qū)由于地理受到條件所限，主要以定向大斜度井開發(fā)方式為主，大斜度井壓裂技術(shù)的發(fā)展與不斷完善，必將為遼河灘海地區(qū)油氣田的開發(fā)注入新的動(dòng)力，大斜度井壓裂技術(shù)在遼河油田應(yīng)用前景十分廣闊。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)國(guó)內(nèi)外對(duì)于大位移井壓裂技術(shù)在理論上已經(jīng)進(jìn)行了較深入、有益的研究和探索;(2)國(guó)內(nèi)外在大位移井壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少;(3)通過(guò)大位移井壓裂改善遼河油田灘海地區(qū)開采效果是十分可行的;(4)遼河油田應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)大位移井壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，特別是穩(wěn)定性強(qiáng)的大位移井壓裂工具的研究工作。