利用先进的支撑剂输送技术提高油田水力压裂效率和生产力

利用先进的支撑剂输送技术提高油田水力压裂效率和生产力

王雅东

湖北中油科昊机械制造有限公司   湖北荆州   434000

文摘:本论文研究了利用先进的支撑剂输送技术提高油田水力压裂效率和生产力的方法。水力压裂作为一种常用的增产技术，对支撑剂的输送效率和释放效果有着重要要求。传统的支撑剂输送方式存在一些限制，影响了压裂效果和产能。通过引入先进的支撑剂输送技术，如纳米技术、胶囊包裹技术和智能微球技术等，本研究展示了如何优化支撑剂输送方式，提高压裂液体中支撑剂的分散性、稳定性和释放效率，从而提高水力压裂的效率和产能。本文总结了先进支撑剂输送技术在油田水力压裂中的应用优势和挑战，并展望了其未来的发展方向。

关键词: 先进支撑剂输送技术，水力压裂，效率，生产力

引言:

随着全球能源需求的不断增长和传统油藏的逐渐枯竭，提高油田生产力和采收率变得尤为重要。水力压裂作为一种有效的油田增产技术，已被广泛应用于油田开发中。在水力压裂过程中，支撑剂在裂缝中的定位和分散对于增加油层渗透性和提高采油效率至关重要。传统的支撑剂输送技术在一些方面存在限制，例如支撑剂在压裂液体中的分散性和稳定性较差，影响了其在裂缝中的均匀分布和释放效率，从而降低了水力压裂的效率和产能。

1. 支撑剂在水力压裂中的作用

1.1 支撑剂的类型和功能

在水力压裂中，支撑剂是一种重要的辅助材料，用于填充裂缝、稳定岩石结构，并增加岩石的渗透性，从而增强油藏的采收能力。根据其形态和功能，支撑剂可分为固体颗粒和液体两种类型。

固体颗粒支撑剂：固体颗粒支撑剂主要由颗粒状的材料组成，常见的包括砂、陶瓷颗粒等。其功能是填充裂缝中的空隙，防止裂缝闭合，从而维持裂缝的开放性，增加油层的渗透性。固体颗粒支撑剂还可以承受高压力，防止裂缝在水力压裂过程中过度扩展。

液体支撑剂：液体支撑剂通常是由一种或多种化学物质组成的特殊液体，如聚合物、胶体悬浮液等。其主要功能是填充裂缝中的细微空隙，弥补固体颗粒支撑剂无法填充的空间，增加裂缝表面的润湿性，从而更好地固定固体颗粒支撑剂，提高裂缝的稳定性。液体支撑剂还能降低压裂液的粘度，有利于压裂液的输送和裂缝的扩展。

1.2 支撑剂在裂缝中的定位和分散原理

支撑剂在水力压裂中的定位和分散是关键的工作步骤。支撑剂需要准确地输送到裂缝中并保持均匀分布，以实现最佳的增产效果。

定位原理：支撑剂定位是指将支撑剂输送到裂缝中的特定位置，使其在裂缝的有效部位填充空隙，增加裂缝的宽度和面积。定位原理涉及到压裂液体的射流特性、裂缝的尺寸和形态等因素。通常使用高压喷射技术和调控压裂液体流速来实现支撑剂的精确定位。

分散原理：支撑剂分散是指在压裂液体中使支撑剂均匀分布的过程。良好的支撑剂分散性有助于支撑剂在裂缝中的均匀分布和释放效果。分散原理涉及到支撑剂与压裂液体的相互作用，以及液体流动对支撑剂的携带和分散程度。优化支撑剂分散原理有助于提高压裂液体中支撑剂的分散性，从而增强支撑剂在裂缝中的效果。

2. 传统支撑剂输送技术的限制

2.1 支撑剂在压裂液体中的分散性和稳定性问题

传统支撑剂输送技术在水力压裂中存在着支撑剂在压裂液体中的分散性和稳定性问题，这对于支撑剂在裂缝中的定位和释放效率产生了不利影响。在水力压裂作业中，支撑剂往往以固体颗粒或液体形式添加到压裂液中，以在裂缝中填充空隙，增加裂缝的宽度和面积。然而，由于支撑剂与压裂液之间的相互作用力，导致支撑剂在液体中难以均匀分散，并倾向于沉积或聚集成团。这种不均匀分散和团聚现象使得部分支撑剂无法进入裂缝，从而降低了支撑剂在裂缝中的效果，影响了水力压裂的效率。另外，支撑剂的稳定性问题也是传统支撑剂输送技术面临的挑战之一。在压裂过程中，压力和流速的变化会影响支撑剂与压裂液的相互作用，使得支撑剂的分散状态发生变化。一些支撑剂在压裂液中的稳定性较差，难以在长时间作业过程中保持其有效性。这导致部分支撑剂过早失去活性或释放过快，使得压裂效果难以持久维持，最终影响了水力压裂的产能。

2.2 支撑剂在裂缝中的均匀分布和释放效率不足

传统支撑剂输送技术还面临着支撑剂在裂缝中的均匀分布和释放效率不足的问题。在水力压裂过程中，裂缝是非常复杂和多样化的，裂缝的尺寸、形态以及岩石的渗透性等都会对支撑剂的定位和释放产生影响。然而，由于支撑剂的固有性质以及外部作业条件的限制，使得支撑剂在裂缝中的分布往往不够均匀，部分裂缝区域可能得不到有效填充。这种不均匀分布和释放效率不足使得水力压裂的效果存在局限性，无法充分发挥支撑剂的增产潜力，导致水力压裂的效率和生产力未能达到最优化水平。

3. 先进支撑剂输送技术

3.1 纳米技术在支撑剂输送中的应用

纳米技术是近年来取得突破性进展的先进技术，在支撑剂输送中的应用为水力压裂带来了新的可能性。纳米技术通过调控和设计纳米尺度的材料，使支撑剂具备更优异的性能和特性。在支撑剂输送方面，纳米技术的应用主要集中在以下几个方面：

纳米尺度支撑剂：纳米技术可用于制备纳米尺度的支撑剂，如纳米颗粒、纳米纤维等。这些纳米尺度的支撑剂具有较高的比表面积和活性，能够更好地与压裂液体发生相互作用，并在裂缝中实现均匀分散和定位。纳米尺度支撑剂还可通过调控材料成分和结构，实现支撑剂在裂缝中的控制释放，从而优化水力压裂的效果。

纳米增强剂：纳米技术还可用于制备纳米增强剂，将其与传统支撑剂相结合，以增强支撑剂在压裂液体中的分散性和稳定性。纳米增强剂可以包覆在固体颗粒支撑剂表面，通过纳米材料的特殊性质，提高支撑剂在液体中的分散度和悬浮性，从而减缓支撑剂团聚现象，增加支撑剂在裂缝中的均匀分布。

纳米封装技术：利用纳米封装技术，可以将液体支撑剂封装在纳米胶囊中。纳米胶囊可以在压裂液体中稳定悬浮，并在一定条件下实现控制释放。通过精确调控胶囊壳体的特性，可以实现支撑剂在裂缝中的定时、定点释放，优化压裂效果。

3.2 胶囊包裹技术的支撑剂封装与释放

胶囊包裹技术是一种传统支撑剂输送技术的改进方法，它通过将支撑剂封装在胶囊内部，以实现支撑剂的控制释放和裂缝中的定向输送。胶囊包裹技术的应用主要包括以下方面：

支撑剂胶囊封装：胶囊包裹技术将支撑剂封装在胶囊内部，有效隔离了支撑剂与压裂液体的相互作用，保持了支撑剂的稳定性和活性。胶囊壳体的特性可以根据压裂作业的需求进行调控，从而实现对支撑剂的精确封装和释放控制。

定向释放：通过胶囊包裹技术，支撑剂可以实现定向释放，即在特定条件下释放到裂缝中。这种定向释放可以使支撑剂在裂缝中实现均匀分布，避免支撑剂在液体中过早失活或过度释放导致的效果不稳定问题。

增加支撑剂的逗留时间：胶囊包裹技术还可以增加支撑剂在裂缝中的逗留时间。胶囊壳体的特性可以使支撑剂在液体中稳定悬浮，并延缓其在裂缝中的释放速率，从而使得支撑剂在裂缝中的作用时间更长，增加了水力压裂的效率和产能。

总结:

本文对先进支撑剂输送技术在油田水力压裂中的应用进行了深入研究，发现先进技术能够显著提高支撑剂在压裂液体中的分散性和稳定性，实现支撑剂在裂缝中的均匀分布和有效释放，从而提高水力压裂的效率和产能。先进支撑剂输送技术为油田开采提供了新的优化方案和发展方向。然而，在实际应用中，仍然需要克服一些挑战，如技术成本和工程实施难度。未来，需要进一步加强相关研究，完善先进支撑剂输送技术，推动其在油田水力压裂中的广泛应用，以实现更高效、安全、可持续的油田开采。

参考文献：

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[2]任永琳,王达,刘欣等.浅析油田酸化压裂工艺技术[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(10):149-151.