【正文】 表明：施工結(jié)束后，為了防止殘液長期滯留地層造成二次傷害，一般說來應(yīng)將殘液盡可能地快速排出。在實(shí)際施工過程中常常由于對(duì)地層客觀認(rèn)識(shí)不足， 對(duì)工作液、添加 劑選擇不當(dāng)，或施工工藝不合理，使返排率低，造成對(duì)儲(chǔ)層的傷害?？梢姡蹬旁趬毫?、酸化工 藝中占有非常重要的位置，如果不能及 時(shí)排完、排凈 會(huì)給地層帶來再次 傷害，返排效果的好壞直接影響措施效果。由于 這一過程是在裂縫閉合期間進(jìn)行的，因而，適當(dāng)?shù)姆蹬懦绦蛲ǔＪ潜３至芽p良好導(dǎo)流能力的關(guān)鍵所在， 壓后油氣田的生產(chǎn)能力在很大程度上取決于裂縫導(dǎo)流能力。在壓裂液返排過程中，工程技術(shù)人員往往希望通過對(duì)返排流量的控制使支撐劑在產(chǎn)層區(qū)獲得較好的鋪置，繼而使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力。但是，由于對(duì)壓后關(guān)井期間或返排過 程中裂縫閉合情況、支撐 劑運(yùn)移情況、壓裂液濾失及流體性質(zhì)的變化情況不能很好地把握，所以對(duì)返排流量的控制經(jīng)常顯得無據(jù)可依。到目前為止，工程現(xiàn)場反饋了很多問題，其中的一些問題導(dǎo)致了嚴(yán)重的后果。對(duì)于油氣層壓力低的井，返排困難 的問題十分突出；而當(dāng)油氣層壓力較高時(shí)，油氣井產(chǎn)量大時(shí)， 對(duì)于油井，過大的放噴速度會(huì)使支撐劑回流；對(duì)于氣井，過大的放噴速度會(huì)產(chǎn)生氣竄，使氣體將殘液分割在地層中不能排出，因此仍然存在排液速度控制的問題。這些問題主要有兩大方面 [34]：一是沒有選擇合理的時(shí)機(jī)對(duì)支撐劑的運(yùn)移進(jìn)行控制，導(dǎo)致大量的支撐劑回流到井筒（吐砂），或在近井筒帶破碎，從而使產(chǎn)層區(qū)的支撐劑很少或分布不合理。這在很大程度上降低了裂縫的導(dǎo)流能力，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致壓裂施工的失??；二是返排流量控制不好，使回流的支撐劑沖出井口，刺壞放噴油嘴以及破壞其他設(shè)備。而且，往往發(fā)現(xiàn)這些問題時(shí)，施工基本完成，想進(jìn)行挽救為時(shí)已晚。在低滲透儲(chǔ)層中，一般都要進(jìn)行大精選資料可修改編輯型水力壓裂作業(yè)，壓后返排出現(xiàn)的這些問題就更加突出了。存在這些問題的一個(gè)很重要的原因就是由于壓裂液返排控制中經(jīng)驗(yàn)成分過多，缺少可靠的理論依據(jù)。從合理控制返排的目標(biāo)出發(fā)，必 須對(duì)壓 裂液返排過程的機(jī)理進(jìn)行深入分析，了解裂縫的閉合過程，認(rèn)識(shí)壓 裂液返排的規(guī)律。 目前關(guān)于壓裂液返排規(guī)律研究存在的不足綜上所述，雖然在低滲油氣藏壓裂液返排規(guī)律研究上已取得了很大的進(jìn)步，但還存在以下幾方面不足 [510]：（1）以往在壓裂液返排工藝研究上，缺乏量化的操作流程，返排時(shí)的井口壓力完全依賴經(jīng)驗(yàn)。壓裂液在儲(chǔ)層中的返排 過程類似于油(氣)驅(qū)水過程，井口壓力大小直接關(guān)系到油(氣)驅(qū)水流動(dòng)過程中的壓力梯度，會(huì)最終影響排驅(qū)效率。因此有必要建立井口不同返排壓力與返排效果的關(guān)系，根據(jù)油藏實(shí)際情況選擇合適的返排井口壓力。（2）以往建立的壓裂液返排模型雖然在理論上對(duì)壓裂施工具有一定的指導(dǎo)意義，但這些模型一般適合于中、高滲透油氣藏的開發(fā)，沒有考 慮到低滲透油氣藏的實(shí)際情況，忽略了低滲透油氣藏中啟動(dòng)壓力梯度對(duì)返排效果的影響，因此有必要建立適合于低滲透油氣藏壓裂液返排的數(shù)學(xué)模型和物理模型，分析影響因素，指導(dǎo)壓 裂作業(yè)。（3）影響返排效果的因素是多方面的，對(duì)于不同油氣藏，其儲(chǔ)層物性和流體性質(zhì)也不同，各影響因素(返排壓差、滲透率、流體的黏度、界面 張 力、潤濕性和孔隙度等)對(duì)返排效果影響程度也不盡相同，因此有必要了解不同油氣藏的主要因素，從而為現(xiàn)場壓裂作業(yè)提供合適可行的方案。油氣藏壓裂后壓裂液返排過程中雖然是油、水相流動(dòng)，但在壓裂過程中，其有效孔隙度和滲透率發(fā)生了變化，因此特 別有必要建立殘液返排的滲流模型，這樣更有利于對(duì)返排率的預(yù)測和壓裂后生產(chǎn)井的效果預(yù)測。目前國內(nèi)現(xiàn)場放噴排液基本上還處于靠經(jīng)驗(yàn)操作的階段，沒有一套科學(xué)的排液理論來加以指導(dǎo)和量化，導(dǎo)致排液措施隨意性大，往往 對(duì)施工效果造成非常不利的影響，但是 這種影響又經(jīng)常被忽視。因此，目前急需從機(jī)理上研究殘液的返排過程，在機(jī)理研究的基 礎(chǔ)上提出具有針對(duì)性的、可量化操作的排液措施及排液參數(shù)， 對(duì)于提高壓裂施工成功率、提高施工效果和油氣井產(chǎn)量是非常必要的。精選資料可修改編輯第 2 章 低滲透油田特點(diǎn)及壓裂液返排規(guī)律研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外低滲透油田儲(chǔ)量分布及特點(diǎn) 國外低滲透油田儲(chǔ)量分布世界上低滲透油田資源十分豐富，分布范圍廣泛，各產(chǎn)油國基本上都有該類型的油田[1113]。美國中部、南部、北部和 東部，前 蘇聯(lián)的前喀爾巴阡山、克拉斯諾達(dá)爾、烏拉爾—伏爾加、西西伯利亞油區(qū)和加拿大西部的阿爾伯達(dá)省都有廣泛的分布。近些年來，小而復(fù) 雜的低滲透油田比例越來越大。例如，俄羅斯近年來在西西伯利亞地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的低滲透、薄差 層儲(chǔ)量已占探明儲(chǔ)量的 50%以上。有的地區(qū)，低滲透油田 連片分布，成 為低滲油區(qū)。1999 年俄羅斯各油氣區(qū)中難以開采的石油儲(chǔ)量占剩余可采儲(chǔ)量的 40%以上。低滲透儲(chǔ)層的儲(chǔ)量達(dá)數(shù)百億噸，其中，滲透率低于 50103 的低滲透層儲(chǔ)量約有 150108t，占低滲2μm透儲(chǔ)量的 90%以上，占俄 羅斯可采儲(chǔ)量的 30%以上。其中 60%在西西伯利亞。這些低滲透層大部分已投入開發(fā)。目前，全俄羅斯從低滲透儲(chǔ)集 層中采出的石油占全部采出量的 20%左右。低滲透儲(chǔ)集層中石油黏度在 10mPas 以下，其有效厚度多數(shù)在 2～10m ，埋藏深度大多為 1200～1400m，采出程度不高。1998 年美國低滲透油氣田可采儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的 10%～15%。據(jù)北美 172 個(gè)低滲透油藏統(tǒng)計(jì)，滲透率一般在幾個(gè)毫達(dá)西到幾十個(gè)毫達(dá)西。其中，20～10010 3 的油田占這2μm些低滲透油藏總數(shù)的 60%，20～110 3 的占 30%，少數(shù)低于 1103 ，約占 5%。2μm 國外低滲透油田的主要特點(diǎn)從國外報(bào)道的情況看，對(duì)低滲透油田大體上可以歸納出以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）儲(chǔ)層物性差，滲透率低。由于顆粒細(xì)、分選差、膠結(jié)物含量高，經(jīng)壓實(shí)和后生成巖作用使儲(chǔ)層變得十分致密，滲透率一般小于 ，少數(shù)低于 (統(tǒng)計(jì)北美 172 個(gè)2μm2μm低滲透砂巖油藏的數(shù)據(jù))。（2）儲(chǔ)層孔隙度一般偏低，變化幅度大。大部分 為 7%~20%，個(gè)別高達(dá) 28%。（3）原始含水飽和度較高，原油物性較好。一般含水飽和度 30%~40%，個(gè)別高達(dá) 60%（美國東堪頓油田），原油比重多數(shù)小于 ，地 層油黏度多數(shù)小于 3mPas。（4）油層砂泥交互，非均質(zhì)性嚴(yán)重。由于沉 積壞境不穩(wěn)定，砂 層的厚薄變化大，層間滲透率變化大，有的砂巖泥質(zhì)含量高，地層水電阻率低，給油水層的劃分帶來很大困難。精選資料可修改編輯（5）天然裂縫相對(duì)發(fā)育。由于巖性堅(jiān)硬致密，多存在不同程度的天然裂縫系統(tǒng)，一般受區(qū)域性地應(yīng)力的控制，具有一定的方向性，對(duì)油田開發(fā) 的效果影響較大，裂 縫是油氣滲透的通道，也是注水竄流的條件，且人工裂縫又多與天然裂 縫的方向一致，因此，天然裂 縫是低滲透砂巖油田開發(fā)必須認(rèn)真對(duì)待的問題。（6）油層受巖性控制，水動(dòng)力聯(lián)系差， 邊底水驅(qū)動(dòng)不明顯，自然能量 補(bǔ)給差，多數(shù)靠彈性和溶解氣驅(qū)采油，油層產(chǎn)能 遞減快，一次采收率低，只能達(dá)到 8%~12%，采用注水保持能量后，二次采收率可提高到 25%~30%。（7）由于滲透率低，孔隙度低，必須通過酸化壓裂投產(chǎn)，才能 獲得經(jīng)濟(jì)價(jià)值或必須通過壓裂增產(chǎn)，才能提高經(jīng)濟(jì)效益。（8）由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，喉道小，泥質(zhì)含量高，以及各種水敏性礦物的存在，導(dǎo)致開采過程中易受傷害，損失產(chǎn)量可達(dá) 30%~50%，因此，在整個(gè)采油工藝系列中，保護(hù)油層是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 國內(nèi)低滲透油田儲(chǔ)量分布低滲透油田儲(chǔ)量就占我國陸上已探明未動(dòng)用總儲(chǔ)量的 60%以上。大慶外圍油田均屬這類油藏。就目前石油工業(yè)的 發(fā)展?fàn)顩r來看，我國大多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入高含水和特高含水期，原油的開采難度逐漸加大，勘探的形勢是新近探明儲(chǔ)量中低豐度、低滲透、低 產(chǎn)能（俗稱“三低”）儲(chǔ)量占據(jù)的比例很大。90 年代以來在大慶、吉林、遼河、勝利、 長慶等主要油田陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多低滲透油藏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在近幾年探明的未 動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量中，低滲透油層儲(chǔ)量占 58%以上，而在已 經(jīng)探明的石油地質(zhì)儲(chǔ)量中，低滲透油藏的石油地質(zhì)儲(chǔ)量所占比例高達(dá) 60～70%，甚至更高。可見低滲透油藏是我國今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要資源基礎(chǔ)。我國陸地低滲透油田廣泛分布于全國 20 多個(gè)油區(qū)，它們分布在不同的巖性地層中，物性參數(shù)相差很大。而且，在精選資料可修改編輯我國陸上原油探明儲(chǔ)量中低滲透油田占有非常大的比例，目前探明儲(chǔ)量約 40108t。 國內(nèi)低滲透油田的主要特點(diǎn)：（1）目前發(fā)現(xiàn)的低滲透油田儲(chǔ)層以中深埋藏深度為主由各油區(qū)的低滲透儲(chǔ)層埋藏深度統(tǒng)計(jì)表明，目前發(fā)現(xiàn)的油藏以中深層為主，埋藏深度小于 1000m 約占 %，1000～2022m 約占 %，2022～3000m 約占 %，大于 3000m約占 %。（2）低滲透儲(chǔ)層中特低滲透及超低滲透層儲(chǔ)量占較大的比例根據(jù)滲透率大小，低滲透油藏可分為 3 類：Ⅰ類是滲透率為 10～50 ，其 儲(chǔ)量3210μm占 53%，Ⅱ類 滲透率為 1～1010 3 ，其儲(chǔ)量占 %，Ⅲ類滲透率為 ～110 3 ，2μm2占儲(chǔ)量 %，二、三類低滲透 儲(chǔ)層的儲(chǔ)量占到 47%。（3）國內(nèi)低滲透油藏巖性以砂巖為主從目前探明的低滲透油藏統(tǒng)計(jì)，砂巖油藏占 70%左右，礫巖油藏占 10%左右，其余存在于變質(zhì)巖和灰?guī)r等特殊巖性油藏中。低滲透問題是一個(gè)十分復(fù)雜的課題，屬于非線性問題。目前，國內(nèi)外關(guān)于 這方面的研究處于探索階段，有許多問題 尚不清楚。就已有的研究成果來看，主要存在以下 問題：低速滲流時(shí)，有沒有啟動(dòng)壓力梯度 還存在很多爭議；如何測量低滲透巖石的啟動(dòng)壓力梯度和啟動(dòng)壓力產(chǎn)生的原因值得進(jìn)一步研究。對(duì)于低速非達(dá)西滲流，沒有判斷低速非達(dá)西準(zhǔn)則，往往 僅以地層滲透率作為界限。對(duì)低滲透非達(dá)西滲流的滲流機(jī)理的認(rèn)識(shí)還處于探索階段。低滲透介質(zhì)中的滲流規(guī)律甚為復(fù)雜，至今還沒有一個(gè)清楚的令人滿意的表達(dá)方法。因此，合理開發(fā)低滲透油田是非常必要的。首先，必須正確認(rèn)識(shí)其儲(chǔ)層特征和滲流規(guī)律，準(zhǔn)確的進(jìn)行滲流計(jì)算，確定合理的開發(fā)方案。達(dá)西定律一直作為一個(gè)基本的規(guī)律被廣泛地應(yīng)用于油氣田開發(fā)的滲流計(jì)算中。然而，傳統(tǒng)的達(dá)西定律面對(duì)和高滲透油田有著諸多不同精選資料可修改編輯的低滲透油田開發(fā)計(jì)算問題，顯得不盡準(zhǔn)確，所以，研究人 員必須打破傳統(tǒng)的達(dá)西公式，尋找更合理的計(jì)算方法，來解決工程問題。 壓裂液返排規(guī)律研究現(xiàn)狀 國外壓裂液返排的推薦做法近十多年來，國外學(xué)者在壓后壓裂液返排的問題上形成了多種認(rèn)識(shí)，具有代表性的觀點(diǎn)主要有小排量返排、強(qiáng)化返排和反向脫砂三種 [1424]。 小排量返排1988 年，Robinson 等人討論 了采用小油嘴排液以減小裂縫閉合應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，提出了 “小排量早期返排” （Early Flowback）的觀點(diǎn)。實(shí)際上， “小排量早期返排 ”是一種有控制的返排。Robinson 等人所做的研究突出了裂縫閉合應(yīng)力對(duì)支撐劑破碎以及裂縫閉合時(shí)間對(duì)支撐劑沉降的影響，認(rèn)為低滲透儲(chǔ)層壓 裂后通常需要較長的閉合時(shí)間。在裂縫閉合之前壓裂液已完全破膠，支撐劑已大量沉降，排液初期通過控制返排速度的辦法，盡可能減小地 層閉合應(yīng)力，讓支撐劑停留在裂縫內(nèi)，從而減少支撐劑的破碎和倒流。實(shí)現(xiàn)有效的支撐縫長?；谝陨?認(rèn)識(shí)，Robinson 等人提出了控制返排的推薦做法：（1）水力壓裂前，應(yīng)有地層閉合應(yīng)力預(yù)測值或測定值，這是選擇支撐劑、確定排液程序的基礎(chǔ)。（2）獲取本地區(qū)裂縫閉合所需的時(shí)間。如果壓裂液破膠時(shí)間大于裂縫閉合時(shí)間，應(yīng)當(dāng)用～ 的小油嘴，以 19～38（L/min）的小排量返排，使裂縫降壓。待裂 縫閉合后立即關(guān)井等待壓裂液破膠，即使這樣仍會(huì)有部分支撐劑倒流入井筒。（3）如果施工井作業(yè)后有自流能力，應(yīng)當(dāng)使用 ~ 的小油嘴返排，并控制回壓至最低（即降低近井筒帶的壓降）。（4）關(guān)井、生產(chǎn)井決不能用大油嘴瞬時(shí)開井，推薦以每次 的放大量逐步放大油嘴精選資料可修改編輯開關(guān)。（5）油氣井生產(chǎn)期間，應(yīng)定期測定或計(jì)算井底流壓。當(dāng)井底流壓持續(xù)回落，或者當(dāng)?shù)?層閉合應(yīng)力接近所用支撐劑的最大允許應(yīng)力時(shí)，就不能再放大油嘴，除非萬不得已。Robinson 等人的 “小排量早期返排”實(shí)際上是一種有控制的返排，他們所做的研究突出了裂縫閉合應(yīng)力對(duì)支撐劑破碎、裂縫閉合時(shí)間對(duì)支撐劑沉降的影響，認(rèn)為低滲透儲(chǔ)層壓裂后通常需要較長的閉合時(shí)間。在此之前壓裂液己完全破膠，支撐劑己大量沉降，排液初期通過控制返排速度的辦法，盡可能減小地層閉合應(yīng)力，讓支撐劑留在裂縫內(nèi)，從而減少支撐 劑的破碎和倒流。 強(qiáng)化返排與 Robinson 等人相反， 1990 年 E1y 等人提出用強(qiáng)制裂縫閉合（Forced Closure ）工藝，配以較高的支撐劑濃度（高砂比）和嚴(yán)格的壓裂液質(zhì)量控制措施，能極大地改善低滲透油氣井支撐縫的導(dǎo)流能力。E1y 等人推薦的排液做法，是在頂替壓裂液的 30s 內(nèi)就完成裂縫的閉合，當(dāng)從地面壓力檢測到近井筒帶裂縫己經(jīng)閉合后，以小于 38～57（L/min）的速度返排 30min，然后放大返排量至 160～320（L/min），只要不出砂。這種“強(qiáng)制裂 縫閉合” 實(shí)際 上是一種強(qiáng)化返排方式。強(qiáng)化返排減少了壓裂液在地層里的停留時(shí)間，從而減少了液體 傷害，有助于改善裂 縫導(dǎo) 流能力。后來有學(xué)者 認(rèn)為，Ely 等人提出的這種返排程序，非常適合特低滲透地層，能極大地改善低滲透油氣井的返排效果，但不具普遍性。而且這種強(qiáng)制裂 縫閉合工藝通常會(huì)使支撐劑形成嚴(yán)重的“ 砂堤”（Proppant Banking），并且由于大量支撐 劑的運(yùn)移，液體 濾失加重，在近井筒帶形成“裂縫尖端”（Pinch Point）。另外，這種返排方式不適合易出水地層。 反向脫砂精選資料可修改編輯一般而言，低滲透地層水力壓裂需要大液量的壓裂液，大量的