长庆油田高能气体压裂技术
复合压裂技术在长庆“三低”油田的应用
［ 作者简介 ］ 陈磊 ， ，９ ３ 男 １８ 年出生 ， 助理工程师 ，０ ５ ２０ 年毕业于西安石油大学测井专业 ， 现从事高能气体压裂和油气井测试工作 。
第 １卷 第 ５ ７ 期
陈磊等 ： 复合压裂技术 在长庆“ 三低 ” 田的应用 油
６ １
△（） ｐｔ＝ Ｄ ｏ
一
州 ］
同一井组 （ 表 ２ 。 见 ）
表 ２ 安塞油 田复合压裂试验井周围井效果统计表
式中： ｐ ，ｏ Ａ。ｔ ——无量纲压力和无量纲时间 ； 叩 ——扩散系数 ； 生产 时间 ，； ｈ Ｋ ——渗透率 ， Ｄ ｍ ； ｊ ５ ——孔隙度 ， ； ％ 流体粘度 ， Ｐ ・； ｍ ａｓ ｃ ——综合压缩系数 ；
— —
井 号
层 有 位 挚
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沿 轴方向的裂缝半长 ， ｍ； 沿 轴方向的无因次裂缝半长 ；
缝半长 Ｘ 表示垂直最小主应力方 向的缝长 ， ， 裂缝半
（） ２既具有裂缝高导流能力的增产机理 ， 又具有 高能气体 的压裂热化学作用、 机械作用和物理作用 的增产机理 。复合压裂充分利用了两种压裂技术造 缝机理的差异互补性 ， 降低了水力压裂的破碎压力 ，
长 ｙ 表示平等于最小主应力方向的缝长。 ，
济效 益 。
增产机理
技术特点
复合压裂技术是将高能气体压裂在近井地带产 生多条短缝与水力压裂产生 １ 条长裂缝的优点相结 合， 对油井先进行高能气体压裂， 后进行水力压裂的 联合作业 ， 使破裂压力与近井地带油流阻力降低， 从 而提高产量的方法。复合压裂具有以下的技术特点： （） １造缝能力强 。高能气体压裂可形成多条径 向裂缝 ， 长度为 ５ １ 宽度为 ０ ２ ０ ５ｍ ４ — ５ｍ， ． ～ ． ｍ， — ８ 条。因而 ， 采用 复合压裂确保 在近井地带形成多 条填砂裂缝 ， 同时远离井筒 区域的渗透性也得到有 效地改善。
长庆油田开发过程中的问题及相关地质面工艺技术
长庆油田开发过程中的问题及相关地质面工艺技术长庆油田作为我国最大的陆上油田之一，其开发过程中面临了许多问题。
下面我将从地质面、工艺技术两个方面介绍长庆油田开发中的问题及相关解决技术。
一、地质面问题及技术解决方案1. 复杂的地质构造：长庆油田地质构造复杂，油层储集条件差异较大，油藏对比较差，存在复杂的断层、节理、溶蚀裂缝等地质结构，造成油井开采条件复杂和井口堵塞、洞缝腐蚀等问题。
解决方案：采用地质勘探技术和地震勘探技术，进行详细的地质勘探和储量评估，分析油藏结构和岩性特征，选择合适的开采方式和方法，确保油井开发的成功率。
2. 油井堵塞和洞缝腐蚀：长庆油田开采过程中，油井普遍存在堵塞和洞缝腐蚀问题，导致油井产能下降和油井失效。
解决方案：采用油井酸化、酸洗、酸化堵水、酸化护壁等技术手段，清除管道和岩石中的沉积物和垢层，防止管道和油井的堵塞和腐蚀，提高油井的产能和使用寿命。
3. 油层压力下降：长庆油田油层压力下降较快，导致油井产能减退和油田开采效果下降。
解决方案：采用压裂技术和注水技术，提高油层有效渗透率和孔喉连通率，增加油井井筒周围的有效采收面积，提高油井的产能和采收率。
1. 油井完井工艺问题：长庆油田油井完井工艺缺乏统一规范，导致油井完井质量参差不齐，油井产能低下。
解决方案：制定统一的油井完井工艺规范，从油井设计、固井、完井液体配方、封堵材料选择等方面进行控制和优化，确保油井的良好完井质量和较高的产能。
2. 油井防砂工艺问题：长庆油田地下水含砂量较高，油井开采过程中易受砂砾侵蚀，导致油井砂砾控制难度大，防砂效果不理想。
解决方案：采用先进的油井防砂技术和装置，包括防砂滤管、井底滤配合、梯级止砂器等，阻止砂砾进入油井，保护油井设备的安全和正常工作。
3. 油田环境保护问题：长庆油田位于华北干旱半干旱地区，油田开采过程中，可能会造成土地退化、水资源污染等环境问题。
解决方案：加强环境保护监测和管理，合理规划油田开发区域，采取涵养植被、防护措施，减少污染物排放和地下水污染，保护长庆油田及周边环境的可持续发展。
高能气体压裂在长庆底水油藏中的应用
高能气体压裂在长庆底水油藏中的应用摘要对2009年高能气体压裂工艺在30多口长庆底水油藏井中的应用进行了分析，论述了高能气体压裂的基本原理，提出了在底水油藏施工中的最佳药量设计公式，并在2010年进行了试验和推广应用，取得很好的改造效果。
关键词高能气体压裂；底水油藏；改造效果中图分类号te34 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）37-0210-020 引言长庆底水油层油藏具有边底水活跃，天然能量充足，且以弹性水驱为主等特点，在试油压裂工作中，为了不压窜底水，又能取得理想的改造效果，采取合理的改造措施和控制措施显得尤为重要，而在长庆油田现有的底水油藏投产或增产措施主要有：深穿透负压射孔、挤活性水（或kci水溶液）解堵、小型水力压裂和酸化等。
这些工艺虽在一定程度上解决了底水油藏的投产和增产问题，但存在一定的局限性。
由于高能气体压裂机理的独特性和良好的解堵效果，在底水油层油藏的应用中显示了其特有的优越性。
2009年在长庆油田的y8，长3，长2，长9底水油藏中，采用高能气体压裂共施工32井次，其中探井12井次，生产井20井次，最高产液量 53.29方/日，最高产油量14.3方/日，最低产油量 0方/日，平均产油量为 3.1 方/日，控制底水有效率81.25%，见效率 93.75% 。
1 高能气体压裂基本原理1.1 裂缝产生的原理气体发生器在目的层段引燃后，药柱以优化燃烧方式进行可控燃烧，迅速产生高温高压气体，对井壁形成脉冲加载，使井筒周围的岩石受到压缩，当井筒内的压力超过对应加载速率下地层岩石的破裂压力时，即在井筒周围形成多条径向裂缝。
裂缝形成后，由于径向裂缝的随机性，不都是垂直于最小主应力方向，那么缝面上的切应力不为零，残于应力的作用使缝面产生错动或位移，因而裂缝不能完全闭合，国外的实验也证明裂缝确实存在，宽度在0.381~0.762之间。
压力超过岩石的屈服极限后，岩石会产生塑性变形，当压力降低后仍有残于裂缝，而破碎下来的岩屑可成为裂缝天然的支撑剂。
对高能气体爆燃压裂的应用探讨
易 挥发 溶 剂 （ 如 硝化 甘 油 ） 中 的固体 溶 液 ， 它 比硝化 棉 的 能量 高 ， 火 药 的燃烧 时 间 以毫 秒 计 。 常温 固 体药 每千 克产气 量在 １ ０ ２ ８ Ｌ左右 ， 爆燃 温度 不超过 ２ ６ ０ ０ ｏ Ｃ； 高温 固体药 每千克 产气 量不 超过 ８ ８ ０ Ｌ ，
２ 高 能 气 体 压 裂 技 术 的基 本 原 理
高能 气 体 压 裂 （ ＨＥ Ｇ Ｆ ） 是 在 爆 炸 压裂 和聚 能 射孑 Ｌ 的基 础上 发 展 起来 的一 种 利用 火 药 或 火箭 推
进 剂 在井 筒 中高 速燃 烧 产生 大 量 的 高温 高压 气 体 来压 裂 油气 层 的 增产 增 注技 术 。其 施 工 程 序是 将
目前 国 内外 基本 认 为 ， 高 能气 体 压裂 过程 中包 括 以下几 个 方面 的作 用并 起到 了增 产效 果 。 （ １ ） 机 械 作用 （ 生成 裂 缝 ）： 高 能 气 体 压 裂施 工 一 般 能形 成 ３ — ５条 、 径 向长 ３ — ５ ｍ、 高 度 为装 药 段长的 １ ． ２ — １ ． ４倍 、 不 受地 应 力控 制 的多 裂缝 体 系 ， 裂缝 可 自行 支撑 。 由于裂 缝形 成 的 随机 性 ， 一方 面 增 大 了与天 然 裂缝 连通 的可 能性 ；另一 方面 又 能有 效 地穿 透污 染 带 ，提 高 近井地 带 油层 导 流能 力， 可 解 除钻 井 、 完井 、 作 业 及正 常 生产 过 程 中造成 的近井 地 带 的污染 和 堵塞 ， 对 中低渗 透 油层 亦 能 起 到 一定 的改 造作 用 。 改善 了油 层 的渗 流能 力 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ２ ９
爆燃压裂(高能气体压裂技术)
作用是明显的，而水力压裂产生的一条裂
缝却与天然裂缝走向一致、不会沟通。
第三节 增产机理及理论研究
（2）由于高能气体压裂形成的多条径向裂 缝(2~5条)的方向是随机的，基本上都不垂 直于最小主应力方向。根据岩石的力学规律，
岩石破裂时，裂缝的方向总是垂直于最小主
用安全，可用于耐高温(小于250℃)的射孔弹或其他爆破器材中。
③411号耐热炸药：可在2l0~220℃条件下工作2h，爆轰性能好，破甲深 度深，撞击感度和摩擦感度低，有较好的安全性能，成型性能好，机械
强度高，是一种综合性能较好的耐热炸药。
第二节 国外发展概况
一、美国 1858年，美国德凯瑞首创性地提出了改造油层从而使油井增产的概念。
作用于油层可疏通油流通道，降低毛细孔道的表面张力，使原油降粘、除垢并解 堵、清蜡防蜡，抑制地层细菌的生长和聚集，从而提高油层的泄油能力。
(4)高能气体压裂处理后2h，井底还维持有足够高的温度异常。高温场可以溶解沉
积在处理层段井筒及地层渗滤面上的蜡质、胶质和沥青质沉积物，疏通渗流通道， 降低渗流阻力。温度升高后，原油粘度降低，流度也相应提高了。
二、火工材料
（1）火药
是在无外界供氧条件下，可由火花、火焰等外界能源正常引燃，迅 速进行有规律的燃烧，同时生成大量热和气体产物的混合物，通常由
氧化剂、粘结剂、可燃剂及附加剂等组成。
（2）炸药 是在一定的外界能量作用下，能发生高速的化学反应、放出大量的
热，生成气体产物并对外界做功的化合物或混合物。广义的炸药包含起
生。形成高温、高压、高频的冲击气流波，它能够将油层原生孔隙中产生堵
塞作用的机械杂质或各种盐类微粒、油层岩石剥落的微粒、胶结物中因膨胀 而堵塞孔道的松散物质绝大部分冲刷、清扫干净，基本恢复孔隙结构的 增产机理及理论研究
页岩气开发环保技术系列-二氧化碳干法加砂压裂技术
CO2压裂裂缝尺寸模拟
CO2注入后的岩样裂缝透视图
7
7
02 技术原理及特点
Technical Principles and Characteristics
通过多年的持续推进，突破2项关键技术（CO2增粘剂开发和密闭混砂装置研
31℃
9
02 技术原理及特点
Technical Principles and Characteristics
采用数值模拟方法，对CO2压裂的裂缝特征进行了分析，模拟结果显示：与 水、滑溜水压裂液相比，CO2压裂液会产生更长但较窄的裂缝。
室内物模实验结果显示，与常规压裂相比，CO2压裂的人工裂缝网络发达， 形态更加复杂。
准化的施工步骤，用于指导现场施工作业；对不同类型的井层，提出了施工参
数设计建议。
（1）标准地面流程
（2）标准施工步骤 第一步、将液态CO2储罐运至 井场 第二步、设备摆放及联接 第三步、氮气泵车试压 第四步、冷却地面管线及压裂 设备 第五步、压裂施工 第六步、关井 第七步、放喷
12
02 技术原理及特点
支撑剂速冷技术
氮气增压技术
技
压裂装备
储、运、泵、控系列装备
术
标准规范
工艺、产品、装置系列标准
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02 技术原理及特点
Technical Principles and s
1、实验研究了压裂中CO2的相态特征及变化
通过下入井下压力计的方式，监测了压裂施工过程中的井下压力、温度变 化情况，监测结果显示： p井筒中的CO2前期为超临界态，中后期为液态。以2.0-4.0m3/min的排量注入液 态CO2计140m3后，井底温度由98 ℃降低至31℃，井底CO2的相态由超临界态变为 液态。 p地层中的CO2以普遍为超临界态。关井后井底温度在10min内迅速由20 ℃上升 至31℃以上 。
长庆油田压裂工艺技术的现状及发展方向探析
长庆油田压裂工艺技术的现状及发展方向探析1.长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710018；1.中国石油长庆油田分公司第二采油厂，甘肃庆阳745000；1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；摘要：长庆油田经过长时间的开采，不断产生了低渗透、高含水等相关问题，增加了开采工作的难度。
因此，相关单位需要结合长庆油田的实际情况，分析油藏地质特点、存在问题，制定相应的改进措施，采用针对性工艺技术，保持油田的稳定生产。
本文主要对长庆油田压裂工艺技术的现状及发展方向进行探究。
关键词：长庆油田；压裂工艺技术；现状；发展方向压裂工艺技术是长庆低渗透油层试油、汽配套技术的关键构成部分，有效提升单井产量，增加采储量，在长庆油田开发中发挥重要作用。
相关专业人员对压裂工艺技术不断研究和创新，实现良好的发展和应用成效。
1长庆油田开发问题①长庆油田具有较长的投产时间，常见套管损坏现象，逐年降低了该油田的产量，同时产生多种不同的影响，增加了井况的复杂程度，降低油井含盐量、在一定程度上破坏了注采井网、抽油泵失效等相关问题。
②长庆油田低渗低压大大降低了单井产油量。
长庆油田开发过程中，部分工作人员采用注水手段提升井压，但受到周围特殊地质条件的影响，难以取得显著的注水升压成效[1]。
另外，部分工作人员采用加深泵挂、放大压差的方法，但是在实际应用的过程中存在一定的问题，经常容易导致油田周围地层压力呈现出持续降低的现象。
③相关专业人员对长庆油田进行地质勘察，发现其地层中出现较多裂缝，包含人工和天然裂缝，相互交叉，造成长庆油田的油层平面应力出现较大的波动，主要水平应力集中位置经常产生高含水的现象，降低了油层开采质量。
2长庆油田压裂工艺技术现状2.1高能气压压裂技术现阶段，高能气压压裂装置品种不全，相关技术人员需要对。
有壳压裂弹Gsgun、有枪身压裂弹WST／PST以及针对水平井和侧钻井的高能气体压裂装置等先进技术不断增加研究力度。
高能气体压裂技术从井筒到地层-层内爆炸技术
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
起爆前压力 （MPa） 31.81 41.18 39.85 39.66 38.52 37.76 21.42
20.28
起爆后压 压力突变值 传爆情况 备注 力（MPa） （MPa）
41.0
9.19
全爆
46.12
4.14
全爆
52.96
13.11
全爆
53.53
13.87
未全爆
二、以液体火药压裂与水力压裂工艺相结合，应可成 功的进行层内爆炸施工，其关键是要一方面保证传爆 的可靠性，另一方面要尽量保证井身结构不被破坏；
三、该配方在地面运输、施工泵送及反应后的处理均 是安全可靠的；
四、该技术的理论计算模型、具体施工过程中的监测 均有待完善，这也包括施工本身。
44
4
3.0
炸药质量 炸药的质量比
（g）
（％） 粘稠性、流动性外观
3.5
70%
可成团
3.0
60%
可成团
2.0
50%
牙膏状
2.0
40%
较牙膏状稀，可挤动
20
微裂缝悬浮 爆燃技术
以氧化剂、可燃剂含能成分为主分散 于水中，将其作为液相，添加炸药敏化剂 组成悬浮药，用有机玻璃沟槽进行了常温 常压下实验。发现主炸药含量低于85%时 不可能可靠传爆，但在高温高压条件下主 炸药含量可低于20%。
早在上世纪70年代，美国就在美国和加拿大进行
了Tal-1005C药的层内爆炸实验，层内爆炸可时油井
增产1.5～7.0倍，气井增加产量1.5～14倍，平均为
5.6倍（见表4）。
TAL-1005C的炸药配方是以火箭燃料为基础，基本数