【争鸣】对体积压裂概念的困惑与答疑发表时间:2023-02-17 16:56 争鸣 意思是:争相鸣叫,比喻在学术方面,展开争论。(来源:新华词典(第4版)) 中国人最讲名不正言不顺,可是用汉语去定义某些科技术语还是很有一定难度,因为汉语是兼具音意、形意的文字,中国人又爱好含蓄、凡事凭感觉来,一些科技术语其词条真的是言简意深,单纯看术语词条的时候好像是懂了又好像没明白。我准备挑一些让大家困惑比较多的术语,做一个答疑解惑,讲讲我知道的故事。第一篇,对“体积压裂”这个术语做一梳理。 一、什么是体积压裂 二、体积压裂怎么翻译 三、怎么理解体积压裂2.0 ![]() 1 什么是体积压裂 1.1 常见的一些定义或解释的不足 对各种体积压裂的定义或术语解释做了搜集罗列,为了不得罪人,就不注明这些定义或解释的来源和作者了。 (1)体积压裂:通过大规模水力压裂形成多条水力裂缝或者复杂裂缝,增加裂缝与油藏的接触面积和改造体积的压裂工艺。 这个术语解释,相对准确和通畅,略感不足的是一方面只提结果没提方法内容,另外用“体积”来解释“体积”,如果有上下文,前边解释改造体积,马上接下来用改造体积解释“体积压裂”似乎并无不妥。但如果是单一的术语解释、或教学、或翻译,似有不周。 (2)体积压裂:是指在形成一条或者多条主裂缝的同时,通过分段多簇射孔、高排量、低黏液体、转向材料、转向技术等的应用,实现对天然裂缝、岩石层理的沟通,让主裂缝与多级次生裂缝交织形成裂缝网络系统的储层改造工艺。 这样解释多了些方法,但似乎是把体积压裂和缝网压裂混淆了,而且偏重于对对缝网压裂的解释。没有表达出来这个是中国人创造的,对能形成涉及储层最大包络体积内的让主裂缝和多级次生裂缝交织成复杂缝网的诸多特征。 (3)体积压裂:指在水力压裂过程中,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络,从而增加改造体积,提高初始产量和最终采收率。 这样解释提到了天然裂缝和脆性岩石这个条件,但最后还是落脚到用体积来解释体积了,用“改造体积”解释“体积压裂”需要有上下文关系。 1.2 体积压裂这个名词的来历 体积压裂这个词,还就是咱们中国人自己创造的。水力压裂简称压裂,本来是西方人发明的一个储层改造增产做法,但西方英语世界里针对压裂的分类和术语却并没有“体积压裂”这个说法。所以为了解释术语,需要简单回顾历史。 最初发明的压裂技术,在被规模用于页岩气压裂之前,近60-70年的历史期间都是经典的、常规的压裂。常规压裂技术是建立在以线弹性断裂力学为基础的经典理论下的技术。该技术的最大特点就是假设压裂人工裂缝起裂为张开型,在井筒两侧形成双翼对称裂缝。以1条主裂缝实现对储层渗流能力的改善,主裂缝的垂向上仍然是基质向裂缝的“长距离”渗流,最大的缺点是垂向主裂缝的渗流能力未得到改善,主流通道无法改善储层的整体渗流能力。后期的研究中尽管研究了裂缝的非平面扩展,但也仅限于多裂缝、弯曲裂缝、T 型缝等复杂裂缝的分析与表征,但理论上未有突破。 而水力压裂被应用于页岩气的开发中,经过一系列实践和进一步完善各种工艺手段,逐渐形成了一套不同于常规压裂的新的技术和理论。主要特征是,通过水力压裂,在形成一条或者多条主裂缝的同时,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,实现对天然裂缝、岩石层理的沟通,以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝,并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝,以此类推,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。形象上称为把储层打碎,实现了在油气藏内具有长、宽、高三维的,具有体积概念的改造,这个体积被称为改造的储层体积(stimulated reservoir volume,简称SRV)。 在当年理解、学习、实践美国人在页岩气的水力压裂的革命性变化时,这个SRV概念频繁闯入研究人员、专家和领导视野中。国内在口口相传中的技术描述比较混杂,为了借鉴和推广应用这一做法,吴奇等提出了“体积改造”这一新理念,命名了“体积改造技术”这一新概念,探讨了传统压裂与体积改造的裂缝起裂模式和储层渗流机理的重大变化(吴奇、胥云、刘玉章等美国页岩气体积改造技术现状及对我国的启示,石油钻采工艺,2011.2;吴奇、胥云、王鹏飞等,增产改造理念的重大变革:体积改造技术概论,天然气工业,2011.4;吴奇, 胥云, 王晓泉, 等, 2012.非常规油气藏体积改造技术——内涵、优化设计与实现.石油勘探与开发, 39(3): 352-358.)。吴奇为了进一步强化体积改造理念,将提高储集层纵向动用程度的分层压裂、增大储集层渗流能力和储集层泄油面积的水平井分段改造技术都定义为广义上的“体积改造”技术。 我个人当时就困惑就在于,在英语语境下SRV的这个体积,是一个名词,是非常规压裂得到的一个结果。而中国人在汉语语境下为了把对新技术的理解逐渐集中到“体积“”这个最为明显的特征上,创造了一个“体积改造”这个新词,使得“体积“变身成了界定新的改造这个技术的形容词、定语和修饰词。而且,因为体积这个词性的改变,肯定没法用直接的英语单词去解释和介绍我们的技术。但是语言的魅力,就是传播力,“体积改造”不但越用越多,还衍生出来了体积压裂、体积酸压等若干术语在各种场合应用了。发表了论文,获得了成果奖,也与老外进行交流介绍,热火朝天。连英语语言环境的技术人员,也慢慢理解了我们和他们说的“SRV技术”和他们说的“SRV”是略有区别的(中国人说的是某个可以得到较大SRV的技术、美国人说的是得到改造储层体积),或者干脆某些翻译用“Volumetric fracturing”这个生造的英语单词去沟通,他们也能理解了。 1.3 学术上怎么理解这个“体积” 既然体积压裂里面最重要的是“体积”的理解,那我们应该好好理解一下,到底是什么一个体积。 在2014年,我们利用当时最大的全三维岩石力学实验室优势向国内介绍体积压裂的时候就用了ESRV的概念,解释体积不是我们常说的和容积有关的那个volum,而是和内部的渗流有关。水力裂缝沟通数量较高的天然裂缝或通过技术手段使裂缝复杂化,共同形成一个“有效渗流”的复杂缝网,则这个复杂缝网所触及或涉及沟通到的储层的体积,被称为复杂缝网体积或有效的改造储层的体积(Effective Simulated Reservoir Voluem)。之所以将复杂缝网体积与有效的改造储层体积(ESRV)划等号,是因为复杂缝网体积占该井的井控单元油藏体积(单井控制油藏容积V)比例Vi 越大,则改储层被改造的程度也越高。Vi(Vn /V)或可称复杂缝网体积系数。复杂缝网体积(ESRV)意味着有效储集体被“打碎”,同时形成裂缝网络,使裂缝壁面与储集层基质的接触面积最大(裂缝密度),使得油气从任意方向基质向裂缝的渗流距离“最短”,极大地提高储集层整体渗透率(裂缝影响到的体积)。(崔明月, 刘玉章, 修乃领, 等, 2014.形成复杂缝网体积(ESRV)的影响因素分析.石油钻采工艺, 36(2): 82-87.)针对页岩,无复杂缝网就没有产量,其改造的储层体积(SRV)的大小决定了井控储量范围,页岩气只有通过压裂“制造更大的被改造了的储层体积”才能有效动用。其复杂裂缝网络所接触到的储层体积即是改造的储层体积。 偏学术的评价体积压裂改造效果的主要指标,包括了储层改造体积(SRV)和裂缝复杂指数(FCI)。SRV是由Mayerhofer在2006年通过分析体积压裂微地震云图时提出的,主要用缝网外接几何体的体积表示。一般用缝网外接长方体的长、宽、高计算其体积,也有用缝网外接椭球体的赤道半径和极半径计算其体积的(这两种都是一个包络体积概念)。到2008年,Cipolla等提出用裂缝网络在水平面上宽与长的比值来评价储层体积压裂改造效果,并指出体积压裂后的FCI越大,压裂井的产量越高。 相对于储层改造体积(SRV),裂缝复杂指数(FCI)没有考虑缝网高度的影响。在假设缝高相同的情况下,SRV方法考虑了改造体积在平面上的面积,但同一面积在平面上可有不同的长和宽;FCI方法强调平面上缝网宽度越宽,压后效果越好,但同样的FCI值,内部也可有不同疏密与形态的缝网。 如下图(原文的图3和图4)所示,同一SRV可有多种不同的内部缝网结构,同一FCI内部缝网也有较大区别。由图可见,SRV和FCI都没有反映缝网,内部情况、区域内的裂缝疏密及不同形态。大量微地震云图表明,储层改造后,内部缝网越复杂,生产情况越好。因此,国际上不少学者采用复杂裂缝网络(complex fracture network)来描述体积压裂,即用增加复杂裂缝网络的复杂程度来评价体积压裂方法的优劣。 形成复杂裂缝网络和增加复杂裂缝网络的复杂程度概念比较抽象,可用缝网控制体积来表征体积压裂的储层改造效果。如图5所示[图5(b)为图5(a)的局部放大图],每条裂缝对周边储层基质油气都有一个泄油范围,此范围内的体积为该裂缝的控制体积。体积压裂形成的复杂裂缝网络中各裂缝控制的体积的总和减去重叠部分的体积就是该缝网的控制体积。 图5中各裂缝周边的阴影部分为各裂缝的控制范围,控制范围宽度主要由储层基质平均渗透率、基质内孔隙压力以及缝内压力梯度决定。储层不同,其基质平均渗透率就不同,相应的裂缝控制范围宽度就不同,因而裂缝控制体积也不会相同。缝网内各裂缝的控制范围可能重复,也就是说裂缝网络并不是越复杂越好,实际上应以改造范围内裂缝非控制体积表征储层改造效果,其值越小,改造效果越好,即图中的非阴影部分越少,改造效果越好。(《非常规油气储层体积改造裂缝扩展与织网机理研究》周德胜 著,北京:科学出版社,2018.5) 1.4 征询你的意见 如果让你给出体积压裂的解释,特别是给老外介绍,什么是你们中国创造的名词“体积压裂”的内涵,你怎么说?我更愿意用改造了的储层空间范围的裂缝控制体积代替之前说的储层内缝网外接几何体的包络体积。
2 体积压裂怎么翻译 目前任何一个翻译软件和一般的石油工程技术人员都会这样说,体积压裂-英语是 Volumetric fracturing(必应在线翻译)。也许有一天,用的人多了,会成为一个约定俗成的译法。翻译没有对错,都这么用了,就是常用、专用翻译,就像人山人海的英语翻译(People mountain people sea; a sea of faces; People mountain and people sea)。 也是一个历史故事了,把“体积压裂”翻译给老外,曾直接用了:“stimulated reservoir volume”,“SRV technique”,“stimulated reservoir volume fracturing”以及“Volumetric fracturing”。 要说区别,其中用SRV来翻译体积压裂是最初的懵懂。加了一个技术用“SRV technique”是告诉我们和美国人所说的略有不同。用“stimulated reservoir volume fracturing”是汉语式的英语。用“Volumetric fracturing”更是一个简单粗暴的汉语组合造词,但因为简单明了以至于翻译词典也认可了这种说法,约定俗成却越用越多了。 我更赞同在网上看到过一位较真的师傅,翻译老闫,提出来把体积压裂翻译为“ spatial fracture-network-formed fracturing”的态度。因为,当他用‘volume fracturing’, or ‘volumetric fracturing’给老外写文章的时候. 老外专业编辑返回修改意见,说不明白这个‘volume fracturing’, or ‘volumetric fracturing’指的是什么东东。然后他本人通过学习理解技术人员在做体积压裂时候的具体工程做法和要达到的目的,抽出“长、宽、高(三维)”和“形成立体的网络裂缝”的概念含义,把“体积压裂”初步译为spatial fracturing,再次斟酌,感觉译为spatial network-formed fracturing,最后说“似乎译为spatial fracture-network-formed fracturing (空间的形成裂缝网络的压裂)更好些”。([转载]关于“体积压裂”的英译_译辉翻译工作室_新浪博客 (sina.com.cn))。如果要简单和更接近学术,还是用“spatial fracturing”吧,当然了用volumetric fracturing’或者就是“Volume Fracturing”也不算错。等着语言的进化吧,将来看哪个用的更多。
3 怎么理解体积压裂2.0 ![]() 较为学术的提法和总结应该是发表在石油勘探与开发杂志的这段话,“在“十三五”期间,针对传统非常规油气体积压裂中存在加砂困难、采收率偏低、套变频发等问题,通过关键技术攻关,形成以“增大缝控储量、降低施工成本、增加经济效益”为原则,“长井段水平井完井+小簇间距多簇射孔+分段压裂+暂堵转向+石英砂替代陶粒”为核心的非常规油气体积压裂新技术。该技术在不同文献也称为缝控压裂、密切割压裂技术等,本文将他们统称为“强化体积压裂””。用强化了的,就是成熟度提高了的表达,不能用1.0和2.0的方式。(郑新权, 师俊峰, 曹刚, 杨能宇,崔明月,贾德利,刘合等. 采油采气工程技术新进展与展望[J]. 石油勘探与开发, 2022, 49(3): 1-12.) 另外,蒋廷学对目前的体积压裂的技术状态用的是“新一代”这个程度的词来讨论,并倾向于采用 “立体缝网压裂技术”的新词,但杂志给配的翻译依然是 (New-Generation Volume Fracturing Technology)。文章说,为满足非常规油气藏高效开发的需求,开展了新一代体积压裂技术(即立体缝网压裂技术,下同)的研究与试验,压裂工艺由早期的“密切割、强加砂、单级暂堵、近井筒穿层”模式,逐渐发展到目前的“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式,配套的滑溜水压裂液性能也由早期的中等降阻率和中等携砂能力,发展到一体化、变黏度、高降阻率和强携砂能力。(蒋廷学. 非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨[J]. 石油钻探技术,2023, 51(0):1-9 doi: 10.11911/syztjs.2023023)文章说:目前,立体缝网压裂技术现场应用已获得成功,但是,对于立体缝网评价、压裂模式及参数优化等关键问题,仍然存在认识不清的问题。提出至少七个方面还需要进一步梳理、创新和丰富,包括“立体缝网指数的概念及计算模型、“压裂-渗吸-增能-驱油”协同提高采收率的机制、立体缝网压裂模式及参数界限优化、地质-工程动态一体化的概念及关键参数计算、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒作为支撑剂的经济性评价问题、“设计-实施-后评估”循环迭代升级的闭环体系构建”等。所以从这个角度看,我个人认为体积压裂依然是成熟度提高了、方法丰富了,远没有升级和换代的程度。 下一篇石油简史
|