王志超，謝小敏，王心竹

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065；2.油氣地球化學與環(huán)境湖北省重點實驗室，油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，長江大學資源與環(huán)境學院，湖北武漢 430102）

目前，我國的原油對外依賴度已經(jīng)達到百分之七十以上，而且隨著我國的快速發(fā)展，石油產(chǎn)量已經(jīng)越來越滿足不了我國的石油需求。國內(nèi)近些年在非常規(guī)方面大力投入，但新發(fā)現(xiàn)的儲量大的油田很少，且距離真正實施開采還有一段距離。因此，當務之急是要讓現(xiàn)有油田實現(xiàn)油氣增產(chǎn)。與國外相比，無論是地質(zhì)導向工具、旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)、隨鉆測量系統(tǒng)、新型鉆井液、完井工具等先進技術的開發(fā)與應用，還是眼軌道優(yōu)化設計、井下摩阻分析、井眼軌跡控制和完井技術等專項技術方面都有一定的差距。所以，我國的油氣增產(chǎn)之路任重而道遠。本文通過對目前國內(nèi)油氣增產(chǎn)的各種技術進行了綜合分析，探討不同技術在油氣增產(chǎn)方面的優(yōu)劣，為后續(xù)研究人員就該技術的應用與研發(fā)提供一個全面的技術基礎把控。

1 物理增產(chǎn)技術

物理技術主要采用物理方法進行油氣增產(chǎn)，包括壓裂技術、電脈沖技術、超聲振動+高壓放電技術等技術?，F(xiàn)將這類技術進行詳細介紹如下：

1.1 壓裂技術

油氣增產(chǎn)，特別在致密油藏，壓裂技術一直是不可回避的課題。其中水平井分段壓裂技術是今后低滲透油氣增產(chǎn)的主要方向，相智文等[1]建立了水平井分段壓裂的有限元模型，并進行了模擬研究，給出了壓裂前后井筒直徑變化和應力分布的變化情況，對壓裂工程設計具有很高的參考價值。

同樣是針對低滲油藏，申貝貝等[2]針對低滲透儲層，在開孔管外封隔器分段壓裂的基礎上，采用高強度水溶性暫堵劑封堵壓裂早期形成的裂縫，使其不斷憋壓而在段內(nèi)發(fā)生多次起裂并延伸，形成多條新的裂縫，實現(xiàn)了水平井封隔段多裂縫壓裂工藝。這樣，通過先封堵早期裂縫，然后用高壓對新的裂縫進行壓裂，可以在裸眼水平井封隔器的各段實現(xiàn)多條裂縫，從而減少封隔器的數(shù)目、壓裂滑套的數(shù)目和坐封球的差序數(shù)目，不僅可以降低成本，增加效益，而且可以增加壓裂體積（裂縫數(shù)目），提高壓裂效果。重復壓裂也是提高油氣產(chǎn)量的重要途徑之一。杜衛(wèi)平[3]對重復壓裂機理進行了研究，通過對井筒周圍地應力場的分析，提出了影響裂縫形態(tài)的主要因素，找出了垂直裂縫和水平裂縫不同的力學機理，建立了地應力場計算模型，并結合滲流力學理論建立了地層和裂縫的數(shù)學模型，為重復壓裂改造油田提供了理論依據(jù)。

盧祥國等[4]針對三維延伸裂縫、全懸浮攜砂液縫內(nèi)砂堤分布特征，也提出了一種模型-垂直裂縫增產(chǎn)倍比預測模型，并利用數(shù)值計算方法對其進行了求解。該方法適用于垂直裂縫全懸浮壓裂液壓裂施工時的效果預測，與電模擬方法比較結果表明，該方法具有較高的預測精度，對于模擬壓裂增產(chǎn)有重要作用。另外林英松等[5]提出，射孔、高能氣體壓裂和“層內(nèi)”爆破聯(lián)作是低滲透油藏改造的最佳方案之一，讓油田引進100 多年的爆破技術有了新的發(fā)展。

在《2018 年國際石油十大科技進展》中，“長水平井+超級壓裂”技術赫然在列，將“長水平井+超級壓裂”技術進行集成配套并整體部署，切實發(fā)揮技術組合的綜合威力，起到“1+1＞2”的協(xié)同效應，對油氣增產(chǎn)技術的發(fā)展有很大的推動作用[6]。

1.2 電脈沖方法

常規(guī)水力壓裂耗水太多，且容易破壞油層，不利于油氣增產(chǎn)，所以徐旭哲等[7]研制了一種低能耗、低傷害、用于油氣藏增產(chǎn)增注的深井電脈沖壓裂裝置，采用同軸型的高壓金屬化薄膜電容器可很好地適應井下金屬筒結構；高壓變壓器采用原邊并聯(lián)，副邊整流后串聯(lián)的方案也可以大大減小變壓器和整流器的尺寸，更好地適應深井需求。采用自觸發(fā)放電開關，可連續(xù)工作2 000 次以上，能較好地滿足1～2 次的使用要求。

同樣是運用電脈沖技術，劉毅等[8]為解決大部分油田尤其是老油田存在因污染堵塞而減產(chǎn)的問題，提出了不同于傳統(tǒng)的化學解堵和壓裂解堵的方法-水中脈沖激波對模擬巖層破碎的方法，該方法通過在井下油層段產(chǎn)生強力的液電脈沖激波，解除油田射孔堵塞，增加巖層裂縫，促進油的滲透，實現(xiàn)增產(chǎn)，較傳統(tǒng)的解堵方法而言，不存在環(huán)境污染問題，同時安全高效，工藝簡單，操作時間短，實際應用效果好。

1.3 超聲振動+高壓放電技術

同樣是為清除儲層的堵塞物，恢復和提高石油天然氣產(chǎn)層的滲透性能，楚澤涵等[9]提出了超聲振動和高壓放電技術的方法，該方法主要是對儲集層進行空化清洗、增溫降黏和對乳化的石油破乳（超聲頻段），以及通過振動增加儲集層的滲透率和補充儲集層能量。該方法具有成本低、見效快、無污染、操作簡單等優(yōu)點，可與其他方法結合使用，特別適用于初次見水或低含水生產(chǎn)井。

1.4 可控負壓射孔技術

關于可控負壓技術，唐玉成等[10]以及許正恩[11]先后做了深入的研究，可控負壓射孔技術彌補了正壓射孔技術在地層接近零壓力條件下射開的不足，從而提高了負壓差值，有利于清理地層污染，改善油氣生產(chǎn)環(huán)境循環(huán)，提高空氣循環(huán)效率。控制負壓射孔技術對油氣井具有良好的增產(chǎn)效果。

1.5 水射流破巖鉆徑向水平微小井眼技術

目前，各種單射流不能同時打大孔和深孔。為此，廖華林等[12]設計了一種兼有直接射流和旋轉(zhuǎn)射流優(yōu)點的直接旋轉(zhuǎn)混合射流鉆頭，隨著圍壓的增加，射流的破巖能力下降，為徑向側(cè)鉆微小井眼射流鉆頭的設計提供了方案。

雖然壓裂技術存在諸多弊端，但是其依然是低滲油藏增產(chǎn)的主要物理方法之一，其主要方向應該是改進工藝，推進水平井壓裂的研究，避免或減少對儲層的破壞以及防止污染環(huán)境，而且其可與其他方法結合，以此獲得更加理想的效果。另外電脈沖方法作為更加安全高效，工藝更加簡單的方法目前已經(jīng)展示出它在油氣增產(chǎn)方面的潛力，但是目前發(fā)展還不成熟，存在問題較多，需要進一步研究和完善。另外，改善油氣在開采環(huán)境中的流通是油氣增產(chǎn)的重要途徑之一，超聲振動+高壓放電技術相對于壓裂優(yōu)勢明顯，可控負壓射孔技術前景廣闊。

2 化學增產(chǎn)技術

2.1 化學解堵方法促進油氣增產(chǎn)

在化學增產(chǎn)技術中，有很大一部分是針對壓裂之后如何解堵來增產(chǎn)的方法。熊兆軍等[13]提出了一種柴油處理技術。該技術在壓裂、防砂、增產(chǎn)措施中的應用，可以起到解堵、降黏、清潔開采的作用，從而有效地保護油氣層，在低滲透、高含蠟油藏的壓裂施工中，以及高孔高滲稠油油藏的壓裂防砂中是非常有效的。奎智斌等[14]分析了生物酶解堵技術的現(xiàn)狀及發(fā)展前景，該技術在解決出砂稠油井堵塞嚴重、高分子聚合物引起的儲層傷害、復合垢引起的儲層堵塞、非均質(zhì)地層解堵效果不佳等問題上效果明顯，但是生物酶解堵技術普遍存在成本較高、對環(huán)境適應能力較差、應用范圍較小等問題，解堵效果也有很多的提升空間，因此需要結合實際進一步改進。

李兆敏等[15-17]、陳月飛等[18]的科技成果《氮氣泡沫油氣增產(chǎn)作業(yè)關鍵技術及工業(yè)化應用》，其中幾項發(fā)明水平井泡沫酸洗、泡沫負壓混排解堵、疏松砂巖油藏置換防砂、泡沫控制油井底水錐進等方法，創(chuàng)建了氮氣泡沫油氣增產(chǎn)作業(yè)技術體系，有效解決了非均質(zhì)地層和長井段的均勻布酸、疏松砂巖油藏的長效解堵及儲層改造、邊底水錐進過快引起油井暴性水淹、低壓井漏失污染的技術難題。

2.2 壓裂廢液的處理方法探索

壓裂廢液的處理同樣是影響儲層性能好壞，以致于影響油氣增產(chǎn)的重要因素之一。祖帕爾·卡斯木[19]探索了國內(nèi)處理壓裂廢液的六項新方法：“五步法”、“六步法”、生物法、納米光化技術、電絮凝、超臨界水氧化法，這六種方法各有利弊且發(fā)展程度也有不同，但是六種方法都非常符合國家現(xiàn)在對于環(huán)保的要求，值得進一步研究和發(fā)展。

2.3 防止儲層損害的有效措施

在開發(fā)過程中，防止儲層損害比修復受損儲層更為有效。酸化和水力壓裂是廣泛應用的油氣增產(chǎn)措施，但是，由于工作液與儲層巖石及儲層流體的不配伍，會出現(xiàn)水敏性黏土礦物膨脹和微粒堵塞孔喉等現(xiàn)象，影響出油效果，李甫等[20]經(jīng)過分析提出了防治方法：（1）選用與儲層巖石和流體相配伍的酸液體系；（2）使用前置液；（3）使用適當?shù)乃釢舛龋唬?）優(yōu)化設計，確定最適合的施工參數(shù)；（5）加強施工，質(zhì)量控制，另外還應繼續(xù)發(fā)展新技術、新工藝，將儲層的損害程度降至最低，這樣才能有效促進油氣增產(chǎn)。

2.4 VES 的改進成果

楊江等研制出一套針對傳統(tǒng)黏彈性表面活性劑（VES）壓裂液的缺點，系統(tǒng)研究了VES 壓裂液的改性理論和壓裂液返排廢水重新利用技術，設計合成了系列環(huán)保型低傷害黏彈性表面活性劑，建立了一系列模型理論，對于低滲透致密油氣藏增產(chǎn)有很大幫助。

2.5 微支撐劑、納米材料以及納米乳液在油氣增產(chǎn)方面的發(fā)展

微支撐劑對壓裂工藝過程有重要作用。與人工主裂縫相比，微裂縫具有數(shù)量多、裂縫寬度小、走向復雜等特點。常規(guī)支撐劑很難形成有效支撐，所以如何提高微裂縫的導流能力是進一步提高致密油氣開采能力的關鍵所在。李奔等[21]提出了微支撐劑提高致密油氣產(chǎn)量的內(nèi)在機理。根據(jù)我國致密油氣藏的孔隙規(guī)模，結合基質(zhì)的微裂縫開度和孔隙大小，確定了微支撐劑的選擇原則。

另外，納米材料作為目前很火的一項技術在油氣增產(chǎn)中同樣潛力巨大，牟紹艷等[22]分析了納米材料在石油勘探開發(fā)領域的應用，其中在油氣增產(chǎn)領域，納米材料作為添加劑可以顯著提高壓裂液性能，在保護地層的情況下實現(xiàn)原油的有效開采，并能顯著減少壓裂液濾失量，提高經(jīng)濟和環(huán)境效益。此外，稀釋微乳液（納米乳液）作為儲層改造添加劑在實驗室已取得一定進展，主要用于壓裂排水助排、氣井增產(chǎn)、酸化、防垢和除蠟等領域。該納米乳液濃度低，處理效果明顯，經(jīng)濟效益好，具有良好的開發(fā)前景。然而，微乳液體系的現(xiàn)場應用受到很大的限制，由于表面活性劑的存在，大多數(shù)微乳液體系不能進一步推廣應用。因此，開展高效、低成本環(huán)保型微乳油田增產(chǎn)輔助劑及其增產(chǎn)機理的研究，將是油氣田增產(chǎn)輔助劑的研究方向之一[23]。

化學增產(chǎn)方向，解決壓裂之后的儲層破壞占了很大一部分，目前我國石油的產(chǎn)量還是主要依賴于一些“老油田”，而這些油田普遍存在儲層破壞的問題，所以說，如何解決儲層的破壞問題已然是重中之重。另外納米技術展示了它在油氣增產(chǎn)方面的潛力，但是受制于發(fā)展水平依然沒有達到要求，納米技術完全應用于油氣增產(chǎn)還有一段距離。

3 結論

目前物理增產(chǎn)技術和部分化學增產(chǎn)主要針對與開發(fā)過程中如何做到增產(chǎn)，大部分化學技術聚焦于修復目前已經(jīng)開發(fā)的油田儲層的堵塞以及破壞，要想真正做到讓油田合理的增產(chǎn)，那么做好開采前和過程中對儲層的保護是物理增產(chǎn)技術以及部分化學增產(chǎn)技術應用的前提；另外目前我國老油田占大多數(shù)，所以說儲層修復技術的發(fā)展也至關重要，如何讓老油田煥發(fā)“第二春”也是提高我國石油產(chǎn)量的關鍵。另外，納米技術在油氣增產(chǎn)方面顯示出了遠大前景，雖然目前研究遠遠未達到預期，但未來潛力非常巨大，值得深入研究。