收稿日期： 2011-09-19 作者简介： 张光生（1981-），男，硕士研究生，安徽天长人，2006 年毕业于安徽理工大学化工专业，现西安石油大学石油工程专业在读研究生。
E-mail：zhanggs001009@。
第 41 卷第 1 期
张光生，等：国内大型压裂技术的应用与发展
47
81
3.5
1 080
90
73
19 2006.09
胜利
盐 22-22 井
20 2006.03 中原白庙
白 65 井
3 540～3 606
89.5
≤5.7
69
4
138③
44.2
4.5
72.4
注：① 标*者单位为 t；② 施工目的层段为：2 804～2 816 m, 2 824～2 828 m；③ 该数据为液态 CO2 用量，单位为 t
48
辽宁化工
2011 年 1 月
监测和压后评估等方面形成了一整套技术。特别是 利用振幅变化率、相干(似)体、JASON 反演等地震 资料分析储集体距井筒距离,以此为基础设计合理 的动态和酸蚀缝长,可以确保酸压能有效沟通地层 发育的天然缝洞储集体[8]。大型酸压设计大都遵循 了“高泵压、大排量、大液量、小井段、缓速酸、 低滤失” 的思路。根据已有资料和临井经验,孔隙 度较差和裂缝欠发育的地层, 普遍需要大型酸化压 裂, 以达到增产的目的。
3
430
70
油藏深、油层高温
2
15 2007.07 胜利临清 高古 4 井
坳陷地质
4
16 2007.04
河南
南 94 井 3 199.6～3 227.0
2
477.2
61.87
84.4
17 2006.12 18 2006.12
胜利 吉林
丰深 3 井 长深 103 井
4 826～4 851
754
78.5
关 键 词：大型压裂；低渗；薄互层油藏；裂缝；酸化压裂
中图分类号：TE 357
文献标识码： A
文章编号： 1004-0935（2012）01-0046-05
1 中小规模压裂向大型压裂的变化
水力压裂凭借由地面向井内泵注液体的能量， 使油层破裂，继而填以支撑剂，形成并保持裂缝， 从而改善油气层导流能力，以达到油水井增产增注 的目的。水力压裂技术是人们在认识地层、开发油 气资源的长期实践中逐步总结出来的成果。
大型压裂（Massive Hydraulic Fracturing，MHF） 是相对于中小规模的压裂而言，虽然目前没有文献或 者资料对大型压裂做出明确界定，但公开出版的文献 中普遍将压裂液用量 400 m3 以上、加砂量 50 m3 以上、 最高施工泵压 60 MPa 以上，同时动用了数台较大功 率机组且有较大排量和较长作业时间的压裂作业称 为大型压裂。20 世纪 90 年代国内开始实施大型压裂 施工,迄今已完全具备大型、超大型压裂的技术能力。 如果能制定明确的大型压裂标准，无疑将有利于行业 技术实力的量化比较和品牌形象的树立。
大型压裂不仅应用于低渗透薄互层砂岩油藏、 低孔-特低渗薄互层油藏、低渗砂砾岩油藏、潜山 裂缝性变质岩油藏、火山岩油藏、致密页岩气藏、 低压气藏、低渗透砂岩气藏等，而且也用于碳酸盐 岩油气藏酸压改造，以及煤层气压裂[2,3]。 2.2 主要技术的研究与开发
（1）低渗透薄互层油藏大型压裂技术 ① 二维流动的拟三维裂缝扩展模拟技术[4] 大型压裂技术的出现使人们认识到裂缝内过高 的压力容易克服遮挡层岩石应力，使水力压裂的裂 缝沿长、宽、高三个方向同时延伸。低渗透薄互层 砂岩油藏隔层薄、强度低，裂缝的长高比往往小于 4，以前只考虑流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型 就不够真实。根据低渗薄互层油藏大型压裂的特点， 在适当假设的基础上，应用线弹性断裂理论，建立流 体沿着裂缝高度和长度方向流动的拟三维裂缝扩展
② 大型压裂弹性开发技术 特低渗透薄互层油藏一般储量丰度低，常规开发 模式经济效益低下。以经济动用为出发点,对经济极限 产油量界定、单井弹性开发数值模拟、开发井实际经 济评价和技术保障等进行研究，合理优化布署弹性开 发井网，优化设计裂缝参数,突出改进降滤失、控缝高 主导工艺,实现压裂规模的突破[5]。运用大型压裂弹性 开发技术,在梁 112 块实施了新区产能建设,一定程度 上新增了动用含油面积和地质储量，建成产能 3.7× 104 t,实现了薄互层特低渗透油藏经济有效动用。 ③ 分层地应力方法大型压裂设计 薄互层低渗油藏层多、单层厚度薄，缝高难以 控制、滤失量过大、压裂效果差是该油藏水力压裂 时经常出现的问题。地下岩石的应力状态不但影响 到水力压裂造缝过程，而且通过井网与人工裂缝方 位的匹配关系间接影响到油气藏开发效果。根据三 维分层地应力方法原理[6]，利用常规测井资料获取 薄互低渗油藏地应力及裂缝连续分布剖面，再通过 数值方法研究其在压裂过程中对压裂缝形态的影响 规律，发现地应力及天然裂缝对压裂缝的长高宽都 具有直接控制作用，基于此提出了突出地应力和裂
2 国内大型压裂技术应用现状
2.1 应用现状 为研究致密气藏而发展起来的的水力压裂技
术，其作业规模从小型发展到大型甚至超大型已成 为压裂技术发展的一个重要方面。国内近年来将其 广泛应用于油气藏增产改造，并取得良好增产效果。 胜利、新疆、四川等油气田，屡屡以压裂液用量、 加砂量、最高施工泵压等关键参数，不断刷新和创 造国内大型压裂规模纪录。表 1 汇总了近年来国内 部分大型压裂井况与施工参数。
② 致密气藏低伤害大型压裂技术 吉林松辽盆地南部深层致密气藏岩性致密、应 力高、低孔低渗、高温高压且埋藏深。新的低伤害 大型压裂技术[10]，包括压前储层精细评价、耐高温 耐剪切的低伤害压裂液体系、小粒径为主的高强度 组合粒径支撑剂、压裂多级优化设计、螺旋式及段 塞式加砂程序设计、新型压裂施工配套技术等。经 过现场试验，很好的克服了加砂规模小、施工砂液 比低，且易发生早期脱砂等难点，开创了松辽盆地 南部深层致密气藏的勘探开发新局面。 ③ 液氮助排低伤害压裂液体系 压裂施工中加入液氮目的有二：一是使压裂液 发泡，降低压裂液滤失，提高造缝和携砂能力；二 是利用液氮汽化膨胀，降低液体密度，提高压裂液 返排。大牛地气田储层属于低压致密气层,非均质性 强、孔喉直径小、毛管压力高、多层叠置且层间跨 度不等导致储层保护和加砂压裂难度大。优化筛选 出的液氮增能羟丙基瓜胶水基压裂液体系[11]，利用 液氮举升能量提高返排能力，有效降低了对储层的 伤害,保护了储层物化性质。 （5）大型压裂破胶优化、全程破胶技术 大型压裂施工时间长,压裂液体粘度高、在地层 裂缝中停留时间长,如果滤失严重,就不能适应大型压 裂快速返排、降低伤害的需要。提高破胶剂用量有利 于减轻压裂液浓缩引起的地层污染，但同时将严重影 响压裂液流变性，甚至失去压裂液造缝携砂功能。大 型加砂压裂破胶剂量优化技术在裂缝温度场分布和 流变实验的基础上,基于压裂液在储层裂缝中由于不 断滤失和裂缝闭合造成的液体浓缩效应,提出了基于 压裂液浓缩理论的破胶优化技术[12]。该技术在 CX491 井压裂现场应用获得成功,实现了大型压裂压裂液的 彻底破胶和快速返排, 取得较好的增产效果。 胜利油田运用“强制闭合和全程破胶技术”，在 大型压裂施工中，将破胶剂加入比例从常规的 120 g ／m3 增加到 360 g／m3，提高压裂液破胶速度，压裂 施工结束后立刻进行放喷，可以减少压裂液在地层的 滞留时间，降低压裂液对地层的伤害。为保证强制闭 合的实施，达到既排液，又防止支撑剂回流的目的， 在前置液初期至施工顶替的压裂全过程加入微胶囊 破胶剂，改剂在常温常压下不破胶，随压裂液进入地 层后，在地层温度和压力的作用下，微胶囊破裂释放 出破胶剂，从而达到延迟破胶保障施工的目的。 （6）特殊油气藏特殊的大型压裂技术 对于高凝高粘稠油油藏，常规开采无非采取井筒
序号 时间
地点
井号
目的层段／m
典型地 质特点
历时 ／h
压裂液 用量／m3
加砂
排量／
最高
量／m3 （m3·min-1） 泵压／MPa
1 2010.08 胜利东辛 盐 22-斜 5 井 2 2010.08 胜利桩西 桩 59-斜 33 井
4 000
特低孔、特低渗、沙砾岩 高温、多层
589
74
400
46
3 2010.08 胜利孤东 孤 281-斜 6 井
缝作用的薄互低渗油藏大型压裂设计方法。对胜利 油田某油区 C1 井的实际资料进行研究分析，并据 此实施大型压裂设计取得较好效果。
（2）大型酸化压裂改造技术 酸化压裂早已经是油气井增产增注的重要手 段，大规模酸压改造，更是以解除近井地带污染， 力争形成一定的酸蚀裂缝，恢复和提高地层渗流能 力，沟通含油体系，以达到增产为目的。超大规模 酸压[7]一般指在常规酸压效果差的基础上，将酸压 液体用量加大到 2 000 m3 以上，施工多采用压裂液 加酸液的施工工艺。 塔河油田 TH10424X 井于 2008 年 4 月酸压投产， 油井在生产期间供液严重不足，液面恢复速度慢。通 过对该井地震、录井资料进行精细分析，并结合单元 油气富集、水体弱的特征综合判断，认为该井具备大 型压裂改善油井渗流能力潜力，所以实施了“3 298 m3 压裂液+33.7 m3 砂压裂+715 m3 酸液大排量跟进”的复 合改造技术，在最低的成本投入下有效延长了酸岩作 用距离和提高了人工裂缝导流能力。 近年碳酸盐岩深层酸化压裂在选层、酸液体系、 施工规模、泵注程序、管串结构、酸后返排、酸压
摘
要：大型压裂在我国的应用与发展已有十余年时间，但大型压裂目前尚无明确的界定标准。国
内近年来形成了低渗透薄互层油藏大型压裂、大型酸化压裂改造、大型加砂压裂、低伤害大型压裂等
一系列成熟的大型压裂技术。大型压裂具有地质条件复杂多样、机组功率大、施工规模大、增产效果
显著等特点，在今后很长时期内将继续担当低渗透油气层勘探试油，新井投产和油层改造的重任。