石油圈
本文介紹了一種新型處理方法，利用壓力與表面改性的納米顆粒，可減輕壓裂干擾，創造出良好的流動環境。
編輯 | 大安
壓裂干擾可能會給作業者造成幾百萬到數十億美元的損失。為了緩解這一代價高昂的問題，日產美國化學公司（NCA）推出一種新型處理方法，可減輕壓裂干擾的影響，提高老井的產量。
這種正在申請專利的處理方法，將表面改性的納米粒子摻入到流體中。該混合流體為老井提供了臨時的高應力裂縫環境，可防止相鄰裂縫之間的相互作用。經過表面改性的納米粒子可降低界面張力，改善潤濕性，分離與破碎碳氫化合物，形成有利的流動環境，從而實現增產與穩產。
挑戰
隨著非常規油氣藏的持續開發，井間距變得越來越小，老井的當前產量與后續儲量往往會受到影響。多數情況下，老井由大型、可滲透的裂縫網絡組成，這些裂縫網絡與更致密的儲層基質巖石相連。當鉆進加密井時，井網中的老井都已經開采出數十萬桶的流體。這種消耗通常會在母井的誘導裂縫周圍產生較低的應力環境，換句話說，裂縫網絡中可能會形成壓降。
隨著加密井的完工，老井將更容易受到附近裂縫擴展的影響，導致嚴重的產量損失。此外，相鄰井之間可能發生壓裂液與支撐劑的連通，從而造成加密井增產措施的失效。壓裂干擾，顧名思義，一股強大的力量被釋放出來，會對生產油管、套管與井口造成嚴重損害。
與現存的老井相比，加密井的產量通常只有老井的60%，甚至更少。老井遭遇的干擾可能為水產量增加，油氣產量下降（通常無法恢復到先前水平）。業內已經列舉出諸多原因，包括壓力反轉、加密井裂縫擴展至老井的裂縫網絡，以及不合適的井間距。
據報道，老井的生產時間越長，引起應力變化的可能性就越大，從而造成加密井干擾的可能性越高。負面影響表現為微小砂礫的運移、支撐劑的運移或加密井壓裂層位與老井壓裂層位之間的流體、壓力連通，反之亦然。
當前策略
企業高層與投資者們迫切要求削減成本、提高產量。在這個沉重的壓力下，投產多年的非常規油氣田的水力壓裂干擾，日益成為一個棘手難題。作業者必須制定戰略來應對壓裂干擾造成的產量損失。業內嘗試使用重復壓裂技術作為一種潛在的解決方案，然而，該技術在經濟效益方面存在局限性。
目前采用的一種更經濟的策略是，在加密井的壓裂作業之前，對老井重新增壓。老井的重新增壓作業需要利用一種流體來填充枯竭裂縫以及其周圍虧空的孔隙空間。當附近鄰井進行壓裂作業時，盡管增壓效果是暫時的，但老井的這種臨時高應力環境，會阻止井間裂縫的相互作用，從而保護老井的產量。圖1、2、3展示了面積1280英畝井網內，老井的壓力枯竭與再增壓過程。
圖1 黑色實線是現有的一口井，而黑色虛線為一口新鉆的井，正準備進行最初的壓裂增產作業。較小的陰影線代表非常規儲層巖石中的自然裂縫。
圖2 如果這口老井總共產出了25萬桶的儲層流體，那么深色代表沿裂縫泄油引起的壓力枯竭。
圖3 為了減輕老井泄油對新井壓裂效果和老井穩產的影響，需要向老井中注入水。水填充了高滲透率的裂縫，減少了泄油的影響。
解決方案
為了緩解壓裂干擾，NCA公司與分銷商ELS開發出新型流體驅技術，這是一種正在申請專利的添加劑處理方法，名為nanoActiv。該方法的動力來自于表面改性的二氧化硅顆粒。自1951年以來，NCA公司就一直在完善納米顆粒技術，并且成為最早一批能夠生產用于工業、表面高度改性的膠體顆粒的公司。
該公司的nanoActiv技術是經過表面高度改性的二氧化硅納米膠體顆粒，旨在滲透到儲層的深處，并具有持久的功效。這些顆?？捎糜诙喾N應用，包括新井的完井作業、修井作業、再增產作業、生產服務等。
通過布朗運動，nanoActiv HRT(油氣采收技術)可產生所謂的“分離壓力”，這種現象表明納米顆粒以三相接觸角從巖石表面分離出油氣。該技術會包裹住烴類液滴，將它們分解成更小的液滴，使其能夠有效地返出井筒。經過處理，這種顆粒會表現出明顯的持久性。在接觸流體后，它會保留在基質與天然裂縫網絡中，從而有利于不斷改善烴類的流動性。
該處理方法的另一個組成部分是nanoActiv EFT(增強型返排技術)，它是一種納米顆粒的膠束分散體，使用表面高度改性的二氧化硅納米顆粒、大豆提取物溶劑以及表面活性劑混合物進行協同穩定。它可表現出有效的主要化學作用，憑借該公司納米技術的附加機械性能，進一步增強了該化學作用。EFT具有擴散、分離壓力以及碎片化的獨特優勢。它還降低了界面張力，改善了已形成和支撐裂縫面附近、整個支撐裂縫網絡附近的儲層內增產流體的相互作用，從而提高了初始油氣產量。
現場應用效果
nanoActiv技術可穩定加快原油回流速度，超出了作業者的預期。實際上，油井產量已經超過了處理前的產量。該產品被泵入至Eagle Ford頁巖、Anadarko與Permian區塊的不同老井，以進行增壓作業。
本文介紹的首個案例為Eagle Ford區塊Dewitt郡的一口井。在該井的增壓作業期間，以小劑量藥劑的形式，泵入了5000加侖nanoActiv。在加密井作業期間，該處理劑浸泡了2.5周，使納米顆粒充分擴散到儲層中，改變地層的潤濕性，從而創建出更有利的流體流動條件。A井在處理后，月產油量顯著增加。這種增壓處理措施使連續六個月的產量超過了先前產量，見圖4。
圖4 Eagle Ford區塊A井。數據來源：Drilling Info.
B井位于得克薩斯州Dewitt郡Eagle Ford區塊，是實施增壓處理措施的第二口老井。再次使用5000加侖nanoActiv進行處理，浸泡時間約為2.5周。在處理后的四個月內，可以觀察到產量顯著提高，見圖5。
圖5 Eagle Ford區塊B井。數據來源：Drilling Info.
C井位于Dewitt郡Eagle Ford區塊，下圖為其產量數據。該井增壓注入了2500加侖nanoActiv藥劑，浸泡了2.5周。與B井類似，在處理后的四個月內，可以觀察到產量顯著提高，見圖6。
圖6 Eagle Ford區塊C井。數據來源：Drilling Info.
上述案例的作業者表示，平均而言，在鄰井造成壓裂干擾之前，老井產量僅恢復到65%。然而，增壓注入該處理劑后，可以發現老井產量超過了先前產量。
結論
通過這種加壓流體與nanoActiv相結合的專利技術，可顯著降低壓裂干擾的影響。這些納米顆?？山档徒缑鎻埩?、改善潤濕性，大量注入流體可形成增壓環境，從而能夠運移出更多的油氣。因此，該技術能夠緩解壓裂干擾，采出更多油氣，提高產量與利潤。
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