综述:压裂-驱油技术的作用机制、应用与前景

《ACS Omega》:Mechanism, Application, and Prospect of Fracturing-Flooding Technology: A Review

【字体: 时间:2025年10月30日 来源:ACS Omega 4.3

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  本综述系统阐述了压裂-驱油(Fracturing-Flooding)技术作为一种集成压裂、水驱和化学驱优势的创新开发方法,通过补充地层能量、扩大波及体积、提高洗油效率和改善储层物性等多重机制,有效解决了低渗、特低渗储层的开发难题。文章详细分析了技术机理、工作剂类型(如复合驱替剂、纳米流体、超临界CO2、黏弹性剂等)、操作参数优化及正反向驱替分类,并结合大庆、胜利等油田应用案例,展望了多物理场控因分析、复合技术集成、设施优化及智能化等未来方向。

  

压裂-驱油技术概述

压裂-驱油技术是一种结合压裂造缝与驱油剂注入的集成化开发方法,通过高压注入工作剂(如水、表面活性剂、复合驱替剂等)形成裂缝网络,并利用浸泡渗吸作用实现储层高效开发。该技术克服了传统压裂液返排损失大、化学驱波及效率低等缺陷,在低渗透、特低渗储层中表现出显著优势。

技术作用机制

补充地层能量:通过高于地层破裂压力的注入压力快速提升储层压力,改善原油流动条件。例如,牛庄油田应用后地层压力保持水平从0.51恢复至0.82,单井日油产量显著提升。
扩大波及体积:体积压裂形成多向延伸的复杂裂缝网络,连接天然裂缝与孔隙,扩大驱替剂接触范围。南海低渗区块试验后半年累计增油达10.1万立方米。
提高洗油效率:高压驱动结合驱油剂降低油水界面张力、改善岩石润湿性,促进微小孔隙中原油动用。核磁共振实验表明,压裂-驱油可使中小孔隙(孔径1~10微米)剩余油采出程度提高15.18%。
改善储层物性:高压注入可冲刷孔喉间胶结物,扩大喉道半径,增强渗流能力。研究表明,驱替压差增至1.5 MPa时,孔径分布峰值从9微米移至13微米,孔隙连通性改善。

工作剂类型与参数优化

复合驱替剂:通过表面活性剂、聚合物、碱的协同作用,实现超低界面张力与流度控制,适用于强非均质储层。
纳米流体:纳米颗粒(如二氧化硅)可吸附于岩石表面改变润湿性,提高深部洗油效率。
超临界CO2:低黏度、高扩散性使其更易形成复杂裂缝网络,裂缝导流能力为常规水力压裂的2.2倍。
黏弹性剂:蠕虫状胶束形成三维网络结构,兼具携砂与洗油功能,在低渗储层中提高采收率11.56%。
参数优化:工作剂黏度、注入量、注入速率和浸泡时间需根据储层特性调整。低黏度剂利于扩大波及范围,但携砂能力差;注入量需平衡增能与裂缝过度扩展风险;注入速率影响裂缝形态(稀疏裂缝网络宜用低速率,密集网络需高速率);浸泡时间存在最优值,过长会导致工作剂滞留。

技术分类与应用

正向压裂-驱油:从注入端造缝,形成稳定驱替压力场,适用于地层能量严重不足的储层,如华庆油田通过体积压裂使单井日油增產0.4吨。
反向压裂-驱油:从生产端造缝,构建反向渗吸通道,适用于注采关系不完善或剩余油局部富集区块,如大庆油田应用后单井累计增油超752吨。

发展历程与展望

该技术历经基质渗吸-油水驱替、裂缝-基质动态渗吸、体积压裂-能量存储及压裂-驱油-浸泡渗吸四个阶段。未来需加强多物理场耦合控因分析,发展复合驱替技术,优化高压装备可靠性,并借助大数据与机器学习实现参数智能决策,推动技术向高效智能化发展。

结论

压裂-驱油技术通过多机制协同显著提升低渗、特低渗储层采收率。工作剂类型与参数需依储层特性定制,正反向驱替模式各有适用场景。未来通过复合技术集成与智能化优化,将进一步支撑油田高效开发。
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