高能气体压裂技术在油田的应用.pdf

第1 9 卷第l 期 2 【X J 2 年3 月 爆破 B L A S 兀N G Ⅵ】1 q 、 ， M a r2 f X 】2 文章编号I 【 0 l _ 4 { j 7 x 【2 0 0 2 Ⅲ m I 2 高能气体压裂技术在油田的应用 赵双庆1 ，傅仁军2 ，司洛霖2 1 I l t 哈白油勘探开发指挥部采测井公司，新疆鄯菁8 3 } ；2 0 2 ；2 甘肃省化工研究院。甘肃兰州7 3 ∞2 0 摘要阐述高能气体压裂的作用机理和特点，井通过在油田的应用总结出现场施工工艺、应用效果和适用范 围．为谊技术的推广应用提供借鉴。 关键词高能气体压裂；机理；特点；油田；应用 中田分类号T D 2 3 53 9文献标识码A A p p l i c a t i 伽o fH i 曲E I l e r 斟G 鹪I h c t l l I l gi n0 i lF i d d 丹玉吖 翻瑚增一q 峨1 ，F u 鼢一芦n 2 ，s ，L M 一，i 2 I1 i 正士lI k L r l e u n lM u d ＆W i 陀l i mL 』张i n g [ x 1 1 p a ”y ，s l v u ”k m8 3 8 2 0 2 ，C 】u n a ； 2 ’h ‘m i t “l n d u s t 由l I 惜t ㈨t eo ff b l l s u ，【o n z h 。u7 3 0 0 2 0 ，C h i n a A b s 吮t I n t h 讧p a p 盯，t h e Ⅱ1 e c h a 面锄a n dc 1 1 a r a c t e n s d co f h g h 佃甘g y g a s f 珀c 嘶r 磐8 r cd c s c n b o d ．t h e a l “d da p p I l ∞ t l ∞t 眦l m 【蛔．r 出山协a n dr a n 黔a f ep n 甲∞o d ，w l i c hc a nm 】p r o v ct } mp C 口止l r i z a t 】。【lo fh i g hd n 琶yg 岱f r a c t u n r 珥I n 讣Ef “ t ∽ K e yw o r 也l 书小a l e r 科鹧sf 琳t 血T 】g ；M 。d 也m 锄； ‘h 阻咖r i s d c ； Ⅺ6 e I d ；A p p l 啪r m J 刖菁 以经济而有效的技术获得地层中更高的油气产 量，是油田开发的目标。在地层中产生人工裂缝有利 于油气的产出。最先应用的爆炸压裂技术，虽然产生 了比较显著的经济效益，但其损害井筒、难以控制、形 成近井压实带等技术问题难以解决。逐渐被水力压裂 取代。目前，水力压裂已成为一项成熟而完善的技术， 在油田开发中起着重要作用。但其产生的裂缝受地应 力限制，对一些油层的改造效果不尽人意，急需其它技 术补充和完善。 2 作用机理 高能气体压裂是在爆炸压裂技术上逐步发展起 来、井在二十世纪九十年代兴起的一项新技术。它是 收稿日期2 0 0 2 0 1 0 8 作者简介赵双庆 1 ％9 ，男；新疆吐哈石油勘探开发指 挥部采测井公司工程师 利用推进剂在井筒内快速燃烧，有控制的生成大量高 温高压气体，沿射孔进入地层，形成多条不受地应力限 制的径向裂缝，沟通天然裂缝，并且由于压裂过程中的 负压作用、脉冲作用、热化学作用等，可以有效清除近 井地带由于钻井、射孔和各种措施造成的污染和堵塞， 改善近井地带渗流环境，达到油气井增产、注水井增注 的目的。 根据火药燃烧规律，火药的燃烧速度受压力影响 很火。在井筒内，由于压井液压挡和井筒套管的约束， 推进剂被引燃后快速燃烧，雎力迅速r 升。此时升雎 建度远远大干泄压速度，当压力高于地层破裂压力时． 岩石屈服破裂产生多条随机裂缝，高压气体进入裂缝， 进一步延伸裂缝。当泄压速度大于升压速度时，压力 不再上升；当压力低于破裂压力时，不再有新裂缝产 生。理论和试验、证明，压力上升速度决定裂缝形成数 量，压力作用时间影响形成的裂缝长度．峰值压力的控 制是保护套管的关键。因此，根据不同油井情况．通过 确定合理的装药结构，控制压力上升速度和峰值压力， 万方数据 第1 9 卷第l 期赵双庆等高能气体压裂技术在油田的应用 9 1 加大装药量．延长压力作用时问，从而达到有效保护套 管和良好的地层改造效果的目的。高能气体压裂有三 种装药方式钢壳弹、无壳弹和液体药。目前，无壳弹 在安全性、实用性、改造效果和工艺成熟度方面都比较 完善。我们研制的无壳弹，通过调整初始点火面积和 传火速度来控制弹体燃烧；通过采用多级装药，增加装 药量，前几级采用快燃速，达到快速升压，压开多条裂 缝的目的；后几级采用慢燃速，延长压力作用时问，从 而使产生的裂缝得以够延伸，取得了较好的改造效果。 章达到9 8 ％以上，无一例井下事故发生，取得了较好的 经济和社会效益。 据对1 2 8 口生产油井的统计，高能气体压裂后共 增产原油2 3 7 1 2 吨，按原油市场价1 0 0 0 元／吨计，共增 收2 3 0 0 多万元；对5 2 口注水井统计，均取得r 注水压 力降低，注水量增加，注水效果显著改善的结果；对1 1 6 口新井投产统计，平均单井产液量3 2 ．6m 3 ，产油2 5 ．8 m 3 ，最高单井产量1 2 0 一，地质符合率1 0 0 ％，缩短了作 业周期．降低了作业成本，对油层取得了正确认识。 3 作用特点6 适用范围 高能气体压裂和爆炸压裂、水力压裂有着本质的 不同 其压裂过程中的p t 曲线和主要参数 表一 清 楚地反映了这一点。 表1三种压裂方法的主要参数 高能气体压裂具有以下几个特点 ①形成裂缝不受地应力限制，是径向多方位的，有 较强的沟通天然裂缝的能力。 ②压力上升速度和峰值压力可控，不会造成油井 损坏。 ③对油层无污染，不污染环境。 ④不会形成压实带。 ⑤工艺简便，施工周期短。 ⑥成本低，效果好，产出投入比高。 4 施工工艺 41 电缆施工工艺 用电缆车带动电缆。将压裂弹总成输送至目的层， 通电点火压裂。它具有作业时间短，劳动强度低，可连 续处理多个油层的特点。 42 油管施工工艺 用作业机起下油管．将压裂弹总成输送至目的层， 投棒点火压裂。它适用于有自喷能力或电缆难以起下 的井。 5 应用效果 通过对近几年来现场施工5 3 6 井次的统计．成功 高能气体压裂技术作用机理独特．施工工艺简便． 已成为一项与水力压裂相辅相成、相互补充的技术，它 适用于 1 探井储层试油评价 2 新井压裂改造投产 3 生产井压裂解堵增产 4 注水井压裂解堵增注，改善吸水剖面 5 与水力压裂、酸化压裂联作 6 与射孔联作 7 结束语 高能气体压裂是一项新兴的压裂技术，今后应加 强油田工程、地质与火工技术的配合，针对不同的地质 状况和井况，确定合理的装药结构和施工工艺，提高压 裂效果要加强现场施工的监督工作，确保施工安全、 顺利，使这项技术更加趋于完善。 参考文献 C 1 ] 王安仕．秦发动高能气体压裂技术[ M ] 西安西北大学 出版杜．1 9 9 8 [ 2 ] 王克秀，李藻黄，吴心平固体推进荆及燃烧[ M ] 北京国 肪工业出版社，1 9 8 3 [ 3 ] 张廷汉，秦发动高能气体压裂在我国的研究和进展[ J ] 石油钻采工艺，1 9 8 7 9 5 ． 【4 ] 胡文军完井与修井中的爆炸技术[ J ] 爆破，2 【1 0 0 2 2 9 3 3 ． [ 5 ] 林德余、牛京考、马石昌．火钻扩扎爆破[ M ] ，北京冶金工 业出版社，1 9 9 7 ． 万方数据