油气井少水压裂和无水压裂技术发展现状与展望
摘要
水力压裂作为油气藏增产措施，已经应用近50年。它是利用高的排量和压力，将含有高浓度支撑剂的非牛顿高粘压裂液注入井下，在目的层造缝并延伸扩展裂缝；当压裂液破胶返排后形成一条或多条具有高导流能力的支撑裂缝。
压裂液作为造缝和携砂的介质，其性能的改进一直是人们研究的课题。自50年代以来大规模进行水力压裂以来，压裂液无论从单项添加剂研制、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法以及现场应用工艺技术等均发生了重大变化，特别是90年代以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和应用工艺技术方面又取得了许多新的突破，并在现场应用中发挥了重要作用。本部分综述了90年代国外压裂液技术的新进展。
关键字：压裂；发展现状；前景展望
1. 国外压裂液发展现状及选择依据
1.1 国外压裂液发展状况
目前，国外广泛使用的压裂液体系可分为水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液和乳化压裂液，自1950年到1996年，压裂液发展趋势如图1所示。可见从50年代初到60年代初是以油基压裂液为主，而在60年代初，以瓜尔胶稠化剂的问世，标志着现代压裂液化学的诞生。70年代初，由于瓜尔胶化学改性（如羟丙基瓜尔胶HPG、羟基羧甲基瓜尔胶CMHPG）的成功，以及交联体系的完善（由硼、锑发展到有机钛、有机锆），水基压裂液迅速发展，在压裂液类型占主导作用；随后致密气藏的开采和部分低压油井压后返排困难等因素，在80年代泡沫压裂液技术又大规模在现场应用，取代了部分水基压裂液。目前在国外压裂液体系仍是以水基压裂液为主（占65%），泡沫（占30%），油基，乳化压裂液（占5%）共存的局面。其中，在水基压裂液中，硼交联压裂液占40%，钛、锆交联压裂液占10%，未交联线形胶占15%（如图2）。
水基压裂液由聚合物稠化剂（植物胶，如瓜尔胶、香豆胶等）、交联剂、破胶剂、pH值调节剂，杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂等组成，具有低廉、安全、可操作性强、综合性能好、运用范围广等特点，但潜在的问题是损害水敏性储层，以及由于残渣，未破胶的浓缩胶和滤饼造成的导流能力损害。减少伤害、降低成本是其发展方向。
目 录
1. 国外压裂液发展现状及选择依据 4
1.1 国外压裂液发展状况 4
1.2 压裂液的选择依据 5
2支撑剂发展状况及技术要求 7
2.1 中外支撑剂状况及影响导流能力的因素 7
2.1.1 粒径分布的影响 7
2.1.2 微观结构的影响 8
2.1.3 支撑剂铺置浓度的影响 10
2.2 支撑剂渗透率对压裂效果的影响 10
2.2.2 支撑剂渗透率变化对压裂设计及压后评估的影响 11
2.2.3 支撑剂质量的重要性 12
3. 压裂综合施工设计技术路线 14
4. 目前国外公司的软件状况及技术发展趋势 15
5.美国大石油公司大型压裂（MHF）处理设计实例 16
5.1 详细规划 16
5.1.1 压裂层段的选择 17
5.1.2 射孔安排 18
5.1.3 注入速度 18
5.1.4 流体力学 20
5.1.5裂缝几何形状 20
5.1.6 微型压裂（Mini Frac） 21
5.1.7裂缝高度 23
5.2根据地层条件来选择压裂流体及支撑剂 24
5.2.1支 撑 剂 选 择 26
5.2.2处理设计 28
5.3细致的后勤规划可排除人为误差和机械故障 30
5.3.1井场设计 30
5.3.2备用设备 32
5.3.3凝胶质量管理 32
5.3.4 机械方面的考虑 33
5.4作业计划需要良好的设备和有经验的人员 35
5.4.1 压裂流体输送 35
5.4.2多列并联系统 35
5.4.3 流体和支撑剂的泵送速度 35
5.4.4这早终止作业 36
5.4.5 压力变化 37
5.4.6 高速混合器 37
5.4.7络合剂（交联剂）注入器 37
5.4.8．主输砂器（Master sand conveyer） 38
5.4.9 照明设备 38
5.4.10 砂车（sand marter） 38
5.4.11撬装管汇系统 38
5.4.12 密度计（Densimeter） 38
5.4.13 井口保护器 38
5.4.14 增压系统 40
5.5 结论 41
6我国大型压裂的成功实例（角58井） 42
7.现状及工作建议 44
7.1设备现状 44
7.2 压裂设计及压裂液 44
7.3 工作建议 44
参考文献 45
参考文献
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[10]王建华译，水力压裂开发油田：高技术成功之路.SPE22392
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