支撑剂对低渗透油藏压裂影响分析

【摘要】我国现有的油田中，低渗透储量占有很大的比例，各大油田都有大规模的低渗透层。但是这些资源开发利用的难度很大，其中水力压裂广泛用于低渗透油气藏，是油气井增产增注的一种有效措施。本文研究支撑剂性能的好坏对水力压裂的影响，对支撑剂的酸溶解度、密度及抗破碎能力、浊度等性质进行分析，分析其对低渗透油藏压裂的影响。

【关键词】天然石英砂 性能测试 低渗透 地层伤害

水力压裂技术是现在油气井增产的主要措施，已经大面积运用到各种油气田的开发，包括高、中、低渗透油藏中，决定支撑剂在裂缝中的分布规律的主要因素有支撑剂性能、施工压力、压裂液等，支撑剂性能的提高可以大幅提高水基压裂的增产效果。

1 压裂支撑剂的性能

压裂技术是改造油气田的重要技术手段之一，它利用人工方法把流体注入到岩石基层，一定要超过地层强度的压力，使得井筒周围能够产生大量的裂隙，然后加入一定量的支撑剂来维持，这样就可以形成一个高导流的通道。也是保持油气物能够顺着压裂后的裂隙流出的一种重要的技术措施。油气井在经过压裂后，其增产效果往往取决于裂缝的导流能力，因此，能够研发高性能的支撑剂对油气田的开采有很大的实用价值。

支撑剂的性能大致如下：

（1）支撑剂的相对密度要低，这样便于泵入到地下。

（2）支撑剂颗粒粒径要根据油井的设计不同而有不同的设计要求。大都为0.4～0.8mm，而且为获得高的导流能力，必须要求表面光滑，颗粒饱满，浊度值小于100FTU。

（3）支撑剂要有足够的抗压强度能耐受住强大的压力，要有足够的抗磨损能力，能抵抗强大的摩擦力，并且有能够支撑人工裂缝的能力

（4）支撑剂颗粒在温度为2000C的条件下，不会与压裂液发生化学作用，而且酸溶解度最好小于7%。

虽然支撑剂的费用在压裂油井的施工总费用中所占的比例很小，但是支撑剂的质量的好坏对压裂后的效果有着很大的作用，可以说是直接影响该油井的效益。

2 支撑剂的性能对低渗透油藏压裂的影响

石油的压裂支撑剂可以按密度和抗破碎能力分为以下的几类，低密度中等强度的支撑剂、中等密度高强度支撑剂。目前我国支撑剂的生产厂家有很多，生产的产品大多是中等密度中等强度的支撑剂，大部分指标性能都与国外同类产品相当，但是还不能生产低密度中强度的支撑剂。

根据相关研究发现，油气井的压裂成本会随着体积密度的增大而出现明显的升高，而体积密度增大会加大填充地层裂隙所需的支撑剂的质量：而在此时，岩层的导流能力会随着视密度的增大而下降，低密度的支撑剂不仅能在深井油田中运用，还能使非胶化压裂液方便利用，可以在地层形成一条稳定的支撑带，进而提高产层的导流能力。在强度不变的情况下，研究低密度的支撑剂对低渗透油气田的开采有很大的实际意义，这是因为携砂液的价格昂贵，在开采成本中占有很大的比例，如果这时降低其密度就能正好减少携砂液的价格。我们可以从支撑剂的粒径、球度与圆度、酸溶解度，浊度、抗破碎能力等性能方面分析。

2.1 支撑剂球度圆度对低渗透油藏压裂的影响

球度是颗粒接近球形的程度，圆度就是其曲率的量度。我们都知道陶粒的球度圆度要大大好于石英砂，通过实验证明，圆度的增加可以增大孔隙度，可以使应力分布的更加均匀，可以使裂隙导流能力大大提高。提高低渗透油藏的采收率。

2.2 支撑剂抗破碎能力对低渗透油藏压裂的影响

破碎率的高低可以直接影响裂缝的导流能力，低的破碎率可以提高油藏压裂的效果。影响破碎率的因素有很多：弹性模量、裂缝的宽度、地层的闭合应力，还有支撑剂在制造过程中的控制因素。由于低渗透油藏的特殊性，支撑剂破碎后的粉末对储层的伤害很大，所以要使用抗破碎能力强，破碎率低的支撑剂，这样才能更好的保护储层，增加裂缝的导流能力，提高油藏压裂效果。

2.3 支撑剂的粒径大小对低渗透油藏压裂的影响

支撑剂单颗粒强度会随着粒径的增大而变强，支撑剂的单颗粒强度可以反映其质量的好坏，试验证明陶粒的单颗粒强度大于石英砂的强度，颗粒较大的单颗粒支撑剂强度要强于颗粒小的支撑剂强度。从中可以发现，单颗粒强度会随着粒径的增大而变大，从而影响裂缝导流能力。

2.4 支撑剂的浊度低渗透油藏压裂的影响

支撑剂，尤其是石英砂，颗粒表面粉尘泥质或无机物微量的含量高低，直接影响着支撑剂的浊度指标，若支撑剂颗粒表面粉尘、泥质或无机物微量的含量较高、浊度测试值偏大。浊度测试值偏大的支撑剂显然对地层，特别是对低渗透油藏造成地层伤害较大，这些在实际应用中都应加以考虑。

3 支撑剂的技术展望

3.1 利用表面改性剂技术

表面改性剂能够作为液体添加剂加入到水基压裂液中，它可以快速的在支撑剂表面包裹一层表皮。使用表面改性技术有以下优点：

（1）表面改性剂能包覆在支撑剂上，其能够提高破凝胶降低凝胶粘度的速度，使裂缝能够较易清洗，这是因为表面活性剂阻止凝胶吸附在支撑剂的表面。

（2）表面改性剂可以提高颗粒表面的摩擦力，使得支撑剂的沉降时间增加，可以降低充填层的密度，这样可以改变支撑剂在裂隙中的分布排列方式，从而改变了支撑裂缝的广度。

（3）支撑剂之间有高摩阻，这样的特性使其不容易移动，使得支撑剂回流得到控制，在强制闭合施工中，可以是压裂液的返排比升高。

（4）在压裂过程中，支撑剂内部的细颗粒会被表面改性剂固定，降低了颗粒堵塞孔隙的几率，使得产量有个明显的增加。

3.2 双层树脂涂层技术

内层预固化树脂膜可以为支撑的材料提供一定的付加强度，而外层可以固化涂层，使用固化树脂膜把颗粒都固定在一起。内层树脂薄膜经过热处理后就相当于提前进行了聚合过程，外包层是一个薄的可以固化树脂层，这样方便形成可固结的支撑剂充填层。较高的温度可以增加双层树脂涂层的抗压强度，但是与此对比，陶粒经过高温后会降低它们的强度，所以双层树脂涂层的支撑剂应用到深油井中。

3.3 应用低密度或者多孔的支撑剂

为了设计低密度的支撑剂，可以将其制作成多孔球粒或者空心球粒，为了保证破碎压力，就必须保证空心球粒的空心空间直径。

制作有均匀多孔隙球粒有很大的难度，在材料上可以选择铝或者高强度的陶瓷。制作时先把薄壁空心的小球放入到液化床上烘烤，最后在烧结成一个较大的球粒。这种方法生产的多孔隙支撑剂有很高的强度，但是密度接近碎砂子。

4 结语

油气开采使用大量的压裂支撑剂可以提高产量，而高质量的支撑剂对油井的经济效益有很大的促进作用，支撑剂的性能取决于它的化学成分和微观构造。因此，要充分利用我国储量丰富的铝矾土资源，以及开发新型支撑剂的制作工艺，才能最终提高支撑剂的质量，进而使压裂油田的产量大幅提高。所以对支撑剂进行深入的研究才能对压裂技术的发展带来新的方向，能够对我国的石油工业带来二次飞跃。

参考文献

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[2] 王香增，高瑞民.延长油田上古生界气藏改造工艺技术分析[J].石油工业技术监督，2010（6）：9-12