大庆油田-液体火药增产改造技术在扶余油层应用的可行性研究
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特低渗透扶余油层应用液体火药
压裂增产技术试验研究
侯维前葛东元朱秀峰
(大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江大庆163514)
摘要：本文详细介绍了液体火药压裂的机理、适应性、安全性及国内油田的现场试验情况，针对大庆油田采油八厂扶余油层的实际情况进行了可行性论证，现场试验2口井，取得了初期平均单井日增液6.5t，日增油5.8t的较好效果。
主题词：特低渗透扶余油层液体火药压裂试验研究
肇州油田探明扶余油层含油面积280.2km2，地质储量10343×104t，其中未动用地质储量9769×104t，占全厂未动用储量的55.2%。
围绕经济有效动用扶余油层储量，自1989年以来，先后在升南、州2-州211、州182等区块投产扶余油层开发井114口，其中单采扶余油层井32口。
投产初期平均单井日产油6.6t，采油强度0.59t/d.m，投产三个月采油强度降到0.20t/d.m，递减幅度66.1%；目前单井日产油0.4t，采油强度0.04t/d.m。
初期大部分井产能可以达到地质方案要求，但总体看油井产能下降快。
为解决扶余油层渗透率低、流度低的问题，开展扶余油层液体火药压裂增产改造技术试验，研究扶余油层有效的增产改造工艺，探索提高扶余油层产能的有效途径。
本文详细介绍了液体火药压裂的机理、适应性、安全性及国内油田的现场试验情况，针对我厂扶余油层的实际情况进行了可行性论证，现场试验2口井，取得了初期平均单井日增液6.5t，日增油5.8t的较好效果。
1 液体火药压裂技术室内实验及其在国内各油田的试验应用简况
液体火药是溶解于水的氧化剂（NH4NO3）和燃烧剂（甘油）、水按一定比例混合组成。
将液体火药注到油层位置，投棒点火，火药（双芳-3）经撞击爆炸，产生的热量使液体火药的NH4NO3和甘油分解，生成CO、CO2、H2O、NO等化合物，产生大量高温（2000℃）、高压气体（50-70MPa），对油层产生脉冲加载。
具有以下作用：一是机械作用：高温、高压气体使目的层产生不受地应力控制的多裂缝体系，增加油气渗流通道，减小渗流阻力，解除井周围污染，沟通天然裂缝;二是热作用：大量热能融化近井地带的蜡、沥青，改善地层孔隙度和渗透率;三是化学作用：生成气体中CO、CO2具有降粘作用，能够降低油水界面张力，增加原油流动性。
表1 液体火药与固体火药对比表
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作者简介：侯维前，男， 1970年4月出生，1993年毕业于大庆石油学院，现为第八采油厂工程技术大
队副大队长，高级工程师，从事采油工艺研究工作。
液体火药与固体火药压裂的区别是药量大、燃烧持续时间长、压力上升速率慢、不破坏套管，特别适用于低渗油气层的压裂改造。
两种火药施工参数对比见表1。
适用岩性条件：适用于中、低渗透率，岩性为灰岩、白云化灰岩、白云岩和泥质含量不高的砂岩等脆性地层，对蠕变性较强的塑性地层不适用。
适用地层条件：孔隙度（3-25%）、渗透率（1-300×10-3µm 2）、泥质含量（11-20%）、含油饱和度（≥30%）、地层厚度（≤150m）、地层压力大于原始地层压力60%、压裂层段含水低。
适用的井身条件：井深应大于1000m；水泥返高应到压裂层段以上500m；目的层段以上200-250m具有高质量水泥环；目的层段用YD-89弹射孔,孔密要求16-30孔/m，孔径10～12mm。
2.1液体火药压裂技术安全性室内实验
室内实验的液体火药为NH4NO3 60%、水30%、甘油10%。
压力敏感性实验：取一滴液体药，置于加压活塞下部，活塞加压250MPa。
25组实验中21组在压力100MPa时开始分解冒烟，另4组至250MPa未分解。
摩擦敏感度实验：压力2.5MPa，摆角66°，滑移距2mm，试验4组，未爆炸、燃烧。
冲击敏感度实验：取一滴液体火药放在冲击装置两击柱间，锤重2kg，落高79.4cm，25组样品未发生爆炸、燃烧；冲击感度为0。
实验证明：液体药对摩擦和冲击均不敏感。
压力100MPa时呈敏感性。
液体火药燃烧条件是同时具备10MPa以上、温度300℃以上。
地面及运输过程中不可能同时达到两个条件。
液体火药施工时，油管、套管全部放开，燃烧时间40～60s，最高压力70MPa。
井口压力不会急剧上升。
从长庆油田施工情况看，仅从井口喷出3～4m高水柱，因此液体火药施工工艺过程是安全的。
2.2液体火药压裂现场应用情况
自1998年以来，分别在新疆、长庆、中原油田施工了30口井，初期施工工艺及配方不够完善，施工的6口井有效率50％；从2002年起施工的井有效率达100％，统计7口井施工效果见表2。
表2 液体火药压裂效果表
2 肇州油田扶余油层液体火药压裂技术适应性分析
肇州油田扶余油层平均孔隙度12.6%，平均空气渗透率1.94×10-3µm2，属于低孔特低渗透砂岩油层；砂体岩石力学特性：杨氏模量1.0～1.5×104Mpa，泊松比0.18～0.30；井深在1800m以上；储层天然裂缝不发育。
这些特点同安塞油田杏河作业区杏14-28井、长庆油田冯52-50相类似，证明液体火药压裂适应扶余油层改造。
扶余储集层发育不稳定、连续性差，主要以透镜状、短条带状分布为主，砂体规模小。
进行水力压裂时，压裂裂缝沿着最大主应力方向向井轴两侧延伸，而井筒附近垂直于最大主应力方向的地层渗透率没有得到改善，该方向的压降漏斗变化不大，改造不彻底。
液体火药压裂技术依靠火药短时间内燃烧形成的巨大压力使地层产生的裂缝无明显方向性，每孔的裂缝数量多（3～5条），沟通砂体多、增加泄流面积，当垂直于最大主应力方向形成裂缝后，受应力场的相互制约，不填砂裂缝也不能闭合，有效地改善了该方向地层渗透率。
通过上述论证，认为液体火药压裂技术适合肇州油田扶余油层增产改造。
3 现场试验情况
从液体火药增产机理及对井身结构的要求分析，该技术适用于我厂扶余油层，因此在州2-州211区块选择2口井（见表3）进行现场试验。
储层平均孔隙度12.6%，平均空气渗透率1.94×10-3µm 2，属于特低渗透油层。
2004年12月在肇44-26和肇43-251两口井上开展前期液体火药压裂现场试验。
表3 2口试验井试验前生产情况
依据套管极限压力、地层压力及液体火药力，设计液体药用量，为保证液体火药密度和液体火药力的发挥，确定了隔离液密度及填砂量（见表4）。
设计压裂压力55-70MPa，作用时间40-60s。
表4 2口井液体火药压裂施工参数
液体火药压裂现场试验2口井（肇44-26和肇43-251）初步见到试验效果见表5，累积增油634t。
肇45-26井和肇43-25井液体火药压裂后未见到增产效果。
为验证该工艺对套管及水泥环的伤害程度，2口井在施工前、后分别进行了井径测试和水泥胶结测试。
从井径测试成果看，压裂前后套管无变形。
从声波变密度测试结果看，对水泥胶结质量好的井段影响较小；对原本水泥胶结质量中等或较差的井段，水泥胶结指数下降0.02～0.25，因次，该工艺对水泥胶结有轻微影响。
表5 2口井液体火药压裂试验效果
4 结论与认识
（1）液体火药压裂技术在采油八厂低产、低渗透扶余油层初步取得了较好的增产效果。
（2）该工艺施工安全可靠、费用低。
（3）由于液体火药压裂技术现场应用时间短，有效期和增油量还有待于进一步观察。
参考文献
[1] 低渗透油田开发技术北京：石油工业出版社，1994年6月。
[2] 王仲茂高新采油技术北京：石油工业出版社，1998年9月。
