油氣井增產工藝
正文
水力壓裂 以超過地層吸收能力的大排量向井內注入粘度較高的壓裂液,使井底壓力提高,將地層壓裂。隨著壓裂液的不斷注入，裂縫向地層深處延伸。壓裂液中要帶有一定數量的支撐劑(主要是砂子)，以防止停泵後裂縫閉合。充填了支撐劑的裂縫，改變了地層中油、氣的滲流方式，增加了滲流面積，減少了流動阻力，使油井的產量成倍增加。在裂縫性油藏里，如果壓出的裂縫與天然裂縫系統相溝通，壓裂效果就會更好。根據三軸向地應力的大小，壓開的裂縫一般呈水平、垂直、傾斜三種形態。淺地層多出現水平縫；深地層則垂直縫居多。進行水力壓裂，要具備符合要求的壓裂液、支撐劑和各種壓裂設備及工具。壓裂液 作用是壓開地層、延伸裂縫、攜帶支撐劑。應具有低濾失、高懸浮、低摩阻等性能，要求與地層岩礦流體有較好的配伍性，易於排液等。目前已有水基、油基、酸基、乳化液及泡沫壓裂液。中國最常用的是田菁植物膠水基壓裂液。任何一種壓裂液都不能全面滿足上述各種要求，需要加入不同類型的添加劑以改善其性能。例如在水基壓裂液中添加粘土穩定劑以適應含粘土地層的壓裂。
支撐劑 為使填砂裂縫具有一定的導流能力，應採用強度較高、粒徑均一及圓球度較好的固體顆粒，在地層溫度下與地層流體不起物理化學作用，通常大量使用純度較高的石英砂。在深層中由於砂子的強度不夠，可採用陶粒。支撐劑的用量根據壓裂規模及填砂方式而定。
壓裂設備 必須裝備有足夠工作壓力和功率的壓裂車及與之相配套的混砂車、管匯車和儀表控制車，以滿足不同條件和規模的壓裂要求(見油氣井井下作業設備)。在開採多層的油井中，如針對某層進行壓裂措施時，要採用分層壓裂技術。主要有：①用帶有封隔器及分層工具的壓裂管柱隔開其他地層；②用堵塞炮眼的堵球；③採用隔開下部地層的填砂法或橋塞法；④限流法。在厚油層和含水井中應進行選擇性壓裂。方法是用小蠟球、萘粒等作為暫堵劑，擠入高滲透層，將低滲透層或井段壓開。
發展情況 1947年，美國開始套用水力壓裂。此後，壓裂技術發展很快，在油田勘探開採中起了重要作用。1954年，中國開始套用水力壓裂，迄今已具備大型壓裂的能力，廣泛套用於油井中，取得了良好的增產和改善油田開發的效果。
油井酸處理 分為碳酸鹽岩地層的鹽酸處理及砂岩地層的土酸處理兩大類。通稱酸化。
碳酸鹽岩地層的鹽酸處理 石灰岩與白雲岩等碳酸鹽岩與鹽酸反應生成易溶於水的氯化鈣或氯化鎂，增加了地層的滲透性，有效地提高油井的生產能力。在地層的溫度條件下，鹽酸與岩石反應速度很快，大部分消耗在井底附近，不能深入到油層內部，影響酸化效果。可以用：①提高酸濃度到28％左右；②降低縫隙的面積－容積比；③使用稠化、乳化、泡沫酸；④加大排量；⑤使用緩速添加劑等措施，以降低反應速度，延長酸反應距離。為防止酸處理引起的不利作用，改善酸處理效果，在酸液中要加入下列添加劑：①穩定劑，為使酸－岩反應後產生的二價或三價鐵離子不在廢液中發生二次沉澱，需要加入醋酸、檸檬酸或乙二胺四乙酸等絡合劑，使呈溶解狀態；②緩蝕劑，鹽酸對金屬材料有腐蝕性，需在酸液中加入緩蝕劑，以保護地面設備、井內管柱和工具。通常用甲醛和吡啶、炔醇類等；③助排劑，酸化後的排液是酸化中的重要環節，為便於排液，使用表面活性劑，防止形成乳狀液，或高壓混注液態CO2及N2。
鹽酸的注入壓力，可根據酸處理目的與要求：①用低於地層破裂的壓力向油層擠酸，稱孔隙酸化，主要用於清除井底附近的污染，恢復井的正常生產能力；②用高於地層破裂的壓力注酸，稱酸壓。先將油層壓開，造成一定寬度和長度的裂縫，再擠入酸液溶蝕縫面，以形成一定的導流能力，這種方法可延長酸化距離。
砂岩地層的土酸處理 砂岩的主要岩礦成分為石英、長石。膠結物多為矽酸鹽（如粘土）及碳酸鹽，都能溶於氫氟酸。但氫氟酸與碳酸鹽類反應後，會發生不利於油氣井生產的氟化鈣沉澱。一般用8～12％鹽酸加2～4％氫氟酸混合土酸處理砂岩，可避免生成氟化鈣沉澱。氫氟酸在土酸中的濃度不宜過高,以免破壞砂岩的結構,造成出砂事故。為防止地層中鈣、鎂離子與氫氟酸的不利反應及其他原因，在注入土酸前，還應該用鹽酸對地層進行預處理，預處理範圍要大於土酸處理範圍。近年來發展了一種自生土酸技術。用甲酸甲酯與氟化銨在地層中反應生成氫氟酸,使其在深井高溫油層內部起作用,以提高土酸處理效果。土酸處理工藝與所使用的添加劑與鹽酸處理相似。
參考書目
G.C.Howard & C.R.Fast,Hydraulic Fracturing,SPE Monograph,Dallas,1970.
B.B.Williams,et al.,Acidizing Fundamentals,SPEMonograph,Dallas,1979.
