水力压裂技术发展及展望.doc

报告题目：水力压裂技术近期发展及展望 目 录 一、引 言 - 2 - 二、发展及简介 - 2 - 2.1 发展历程 - 2 - 2.2 原理简介 - 2 - 三、近期进展 - 3 - 3.1 植物胶及其衍生物 - 3 - 3.2 纤维素及其衍生物 - 3 - 3.2.1 羧甲基纤维素钠(CMC) - 4 - 3.2.2 改性羧甲基纤维素(CMPC) - 4 - 3.2.3 羟乙基纤维素(HEC) - 4 - 3.2.4羧甲基羟丙基纤维素醚(CMHPC) - 4 - 3.3 合成聚合物 - 5 - 3.3.1 丙烯酰胺类 - 5 - 3.3.2丙烯酸酯类 - 5 - 3.3.3有机磷酸盐类 - 5 - 四、发展展望 - 6 - 水力压裂技术近期发展及展望 一、引 言 经过50多年的发展，水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展，不但成为油气藏的增产增注手段，也成为评价认识储层的重要方法[1]。 压裂液是油气田压裂增产过程中的重要组成部分。压裂液按类型分类主要有：水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液等体系。其中最常用的是水基压裂液。由于其具有高粘度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等优点，因此发展很快，已成为主要压裂液类型。 本文从压裂液的不同类型概述了水力压裂技术的近期发展。 二、发展及简介 2.1 发展历程 1947年在美国进行了首次水力压裂增产作业，由于增产效果十分显著，因此对压裂艺技术的研究和应用受到普遍重视。 五、六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施，以追求单井增产增注效果为目标，没有考虑实施压裂措施后，对油田开采动态和开发效果的影响。 七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域，由于压裂技术的应用，大大增加了油气的可采储量，使本来没有工业开采价值的低渗透油气藏，成为具有相当工业储量和开发规模的大油气田。 八十年代，水力压裂已不再仅仅被孤立地作为单井的增产、增注措施来考虑，而是与油藏工程紧密结合起来，用于调整层间矛盾（调整产液剖面）、改善驱油效率，成为提高动用储量、原油采收率和油田开发效益的有力技术措施 九十年代以后，水力压裂逐渐成为决定低渗透油田开发方案的主导因素。在研究制定低渗透油田开发方案时，按水力裂缝处于有利方位确定井排方位；通过研究分析不同井网、布井密度及裂缝匹配对各项开发指标的影响，以提高油田整体开发效果和经济效益为目标，确定井网类型、布井密度和压裂施工规模，使水力压裂与油藏工程结合的更加紧密，使低渗透油田的高效开发成为可能。 2.2 原理简介 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。当地面高压泵组将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底附近憋起超过井壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随着带有支撑剂的液体注入裂缝中，裂缝逐渐向前延伸。这样在地层中形成了足够长度一定宽度及高度的填砂裂缝。由于它具有很高的渗滤能力，使油气能够通畅流入井中，起到增产增注的作用。 三、近期进展 本节将分别从植物胶及其衍生物、纤维素及其衍生物和合成聚合物共三种压裂液类型叙述其近期发展。 3.1 植物胶及其衍生物 聚合物压裂液中常用到植物胶[2-4]，主要包括胍胶、田菁胶、香豆胶和魔芋胶。以下将主要介绍以胍胶为增稠剂的压裂液发展。胍胶最早由美国在20世纪60年代开发应用，40多年来 国内外学者对肌胶开展了广泛深人的研究，开发了很多适合交联的四基团金属离子交联剂[5]。几十年来胍胶压裂液一直在提高油气井采收率方面发挥着重要作用。我国对胍胶的需求量一直很大，大部分依赖进口。 胍胶是一种半乳甘露聚糖，大分子呈线形结构，具有良好的水溶性和pH稳定性。采用醚化的方法向胍胶大分子引入水溶性基团，可获得多种改性衍生物品种，如羟丙基胍胶、羧甲基胍胶、羟丁基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶、阳离子胍胶等[6]。 伍林等[7]研究了采用氯化钠、溴化钠作为加重材料，盐含量对超高温压裂液体系粘度、密度及高温流变性能的影响，发现使用NaCl、NaBr等盐类作为加重材料，不 会对超高温压裂液体系的粘度造成负面影响，可以提高超高温压裂液的密度，且随盐含量增加，超高温压裂液体系的粘度会逐渐上升。 陈馥等[8] 针对常规高 pH 值改性瓜胶压裂液对储层伤害大的问题，分析了改性瓜胶在不同 pH 值条件下的交联行为，研制出了一种在低 pH 值下交联的改性瓜胶压裂液。结果表明，弱酸性改性瓜胶交联体系在 pH 值为 4.5 时交联形成的冻胶具有更强的网状结构，减小了经滤失进入储层的固相颗粒和残胶，对储层裂缝和其他油气渗流通道影响较小。 刘合等[9]为了满足大庆油田低渗透储层压裂增产改造的需要，开发了一种商业名为苦苈胶的新型半乳甘露聚糖低损害植物胶压裂液。室内实验和现场应用结果表明，新型低损害植物