變排量技術(shù)在蘇里格的應(yīng)用

孟翠茹 李健偉

【摘 要】蘇里格氣田儲層物性差、非均質(zhì)性強，施工過程中出現(xiàn)砂堵，施工困難。針對這些問題采用梯度變排量施工技術(shù)，達到改善裂縫倒流能力的目的，并提高該區(qū)塊的壓裂成功率。

【關(guān)鍵詞】氣田；變排量施工

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0225-01

一、前言

壓裂是低滲透油氣田提高采收率和日產(chǎn)水平的有效方法，是挖掘油氣井產(chǎn)能的重要手段。蘇里格氣田在壓裂過程中經(jīng)常出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，雖然壓裂設(shè)計人員優(yōu)化設(shè)計，但由于經(jīng)驗不足或工藝參數(shù)不當(dāng)，時常出現(xiàn)砂堵、加砂困難、施工失敗或壓裂后無效等問題。針對這一問題，本文對此進行了探討，提出了一種變排量壓裂技術(shù)，在控制裂縫向下延伸的同時，可增長支撐縫長，增加裂縫內(nèi)支撐劑鋪置濃度，從而有效地提高增產(chǎn)效果，以求減少或避免砂堵，保證壓裂成功和壓后有效。

二、壓裂過程中變排量壓裂技術(shù)施工工藝對壓裂改造的影響

在氣層中，當(dāng)上下隔層地應(yīng)力差值小的薄氣層壓裂時，裂縫容易使上下層溝通，加入支撐劑會沉在下部隔層中，造成氣層無支撐劑支撐而閉合。為控制以上氣藏的裂縫高度過度延伸，目前的通行方法是控制排量，采用低粘度的壓裂液施工，但會造成支撐縫長有限，且支撐劑鋪置濃度低，裂縫導(dǎo)流能力差，增產(chǎn)幅度小。

（一）理論依據(jù)

巴布庫克方法和正交試驗設(shè)計的方法

（二）變排量壓裂技術(shù)施工工藝

低排量泵注前置液及一部分低粘混砂液，然后瞬間提高泵注排量（根據(jù)油層情況，可一次或多次地進行排量躍變），同時在保證不發(fā)生砂堵的前提下，盡可能快的逐次提高砂比，直至施工結(jié)束。

（1）低排量泵注前置液

低排量泵注時，在近井裂縫內(nèi)形成砂堤。Ⅰ區(qū)域的砂堤沉降，在裂縫的底界面橋架成一個低滲透或不滲透的人工隔層，可控制裂縫向下延伸。人工隔層有兩種作用：第一，在之后的攜砂液進入裂縫時，它將限制或阻止高壓流體的高壓向下部傳遞，從而改變縫內(nèi)垂直方向上流壓的分布，降低了縫內(nèi)流壓與地應(yīng)力之間的差值，其作用相當(dāng)于增加了下部隔層與生產(chǎn)層與生產(chǎn)層之間的地應(yīng)力差，第二，它還起轉(zhuǎn)向劑的作用，使后來注入的攜砂液轉(zhuǎn)為水平方向上流動，將支撐劑盡可能地帶入地層深處，增加有效支撐縫長。

（2）瞬間提高排量

瞬間提高排量后，高濃度的Ⅰ、Ⅱ區(qū)將變薄，懸浮區(qū)Ⅲ變厚，可將更多的支撐劑帶入裂縫深處。由于濾失、摩阻損失等原因，砂堤在較遠處又會形成如圖所示的動平衡，將支撐劑推向更遠處。

（3）提高砂液比砂比

后期快速提高攜砂液砂比，既可提高裂縫內(nèi)的鋪置濃度，又可在縫口形成楔形砂堤。實現(xiàn)縫口的有效支撐。

以上幾方面聯(lián)合作用，可在控制裂縫向下延伸的同時將支撐劑盡可能地輸送到裂縫深處，增大支撐縫長，并可在縫口形成楔形砂堤，降低氣體流量的壓降損失，從而提高整個裂縫的導(dǎo)流能力。

排量的躍變幅度可根據(jù)目的層的情況分別對待。若目的層薄或底水靠近，可進行小幅度排量躍變。

（三）大排量施工

提高卡段內(nèi)炮眼摩阻，是處理壓裂層段內(nèi)更多炮眼的必要條件。炮眼摩阻的大小，主要取決于施工排量和卡段內(nèi)的炮眼數(shù)量及炮眼直徑。通過計算，在同一卡段內(nèi)，提供5～6 MPa的炮眼摩阻，就可使該卡段內(nèi)的每個射孔炮眼都得到處理。在壓裂液性能一定，且隔層厚度和設(shè)備能力滿足的條件下，依據(jù)炮眼數(shù)量計算出合理的施工排量，是實施大排量施工的技術(shù)關(guān)鍵。根據(jù)具體射孔槍型、孔徑，通過實驗可測得單孔炮眼摩阻與單孔施工排量的關(guān)系，按炮眼數(shù)量進行單孔排量迭加，得到所需施工排量。

為使預(yù)壓裂層段達到細分改造的目的，確定的技術(shù)思路：① 在不改變壓裂目的層前提下，細分原壓裂層段；② 應(yīng)用精細地質(zhì)研究成果，明確預(yù)壓裂目的層縱向沉積情況及射孔炮眼數(shù)量；③在設(shè)備能力允許條件下，采用大排量施工，實現(xiàn)一次加砂處理多個目的層?？梢允故┕づ帕柯源笥谕ㄟ^壓裂施工設(shè)計計算得出的設(shè)計排量進行施工壓裂。

三、梯度變排量施工的優(yōu)點

在施工過程中，壓裂曲線是的形式的多種多樣的。但是，在眾多的施工壓力曲線中，盡管形式有所差異，但一般可以歸納為四種典型情況是正斜率很小的線段，與PKN模型一致，表示裂縫在高度方向延伸受阻，這是正常的施工曲線；ⅱ斜率為0的線段，對應(yīng)的壓力為地層壓力容量，表示縫高穩(wěn)定增長到應(yīng)力遮擋層內(nèi)，還可能是地層內(nèi)天然微裂縫的張開，使得濾失量和注入量持平；ⅲ失斜率成30°角的曲線，表示裂縫端部受到阻力，縫內(nèi)壓力急劇上升，如果斜率大于30°角，則表示裂縫內(nèi)發(fā)生堵塞，在這種情況下，必須采取合理的措施控制施工砂比和排量，以保證施工的順利進行。而對于縫端脫砂壓裂施工，則希望支撐劑在一定縫長時形成砂堵，然后通過控制排量和砂比，使裂縫完全填滿。對于常規(guī)壓裂，出現(xiàn)斜率成30°時，應(yīng)立即采取措施，以免井筒內(nèi)發(fā)生砂卡。ⅳ為負斜率30°，表示裂縫穿過低應(yīng)力層，縫高發(fā)展部穩(wěn)定增長，直到遇到高應(yīng)力或加入支撐劑之后壓力曲線才變緩，另外一種可能是溝通了天然裂縫，失濾失量大大增加，此時結(jié)果會導(dǎo)致裂縫內(nèi)砂堵，壓力又將很寬上升，即出現(xiàn)ⅳ。

在以上施工工程，在打攜砂液時，采用設(shè)計排量固定施工，產(chǎn)生砂堵。在前置液階段，施工排量滿足條件時，壓力曲線呈現(xiàn)0斜率狀態(tài)，在壓裂過程中，如果壓力出現(xiàn)小斜率上升，這是正常的情況，如果形成大于30°這時發(fā)生縫內(nèi)砂堵，這時可以采用降砂比來緩解砂堵。這時如果采用提排量的辦法，可以使縫高增大，從而緩解砂堵矛盾。如果形成了負斜率大于30°，這時，可能出現(xiàn)兩種情況：第一，壓裂液穿過低應(yīng)力地層；第二，溝通了天然裂縫。這兩種情況都可以通過梯度提排量解決。

對于壓裂施工壓力的分析，需要了解壓裂層段于相鄰層的底應(yīng)力大小分布，以及改造層的物性參數(shù)等，在壓力曲線分析時，一般對0斜率的出現(xiàn)比較關(guān)注，因為它說明裂縫的延伸速度將下降，隨后有可能出現(xiàn)砂堵，在出現(xiàn)下降時，通過梯度提排量緩解矛盾。

四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

變排量技術(shù)在長慶油田蘇10區(qū)塊、蘇14區(qū)塊、蘇東區(qū)塊的不同層位應(yīng)用4井次，施工成功率100%，有效4井次，有效率100%。分別在變排量壓裂井旁取1口最近的物性相同的常規(guī)壓裂井進行統(tǒng)計比較：4口變排量壓裂井累計增加無阻流量18.34×104m3/d，平均單井增加無阻流量4.59×104m3/d.可見變排量壓裂技術(shù)實現(xiàn)了大幅度增氣。

五、結(jié)論

（1）通過排量的瞬間躍變，可在控制壓裂裂縫縫口高度向下延伸的同時將支撐劑輸送至裂縫更深處，增大支撐縫長，從而提高裂縫的導(dǎo)流能力。

（2）施工后期快速提高的砂比會在縫口形成楔形砂堤，增大近井裂縫支撐寬度，可以降低近井壓降損失。

（3）對變排量壓裂技術(shù)的應(yīng)用條件進行了探討，可以初步指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

（4）長慶油田不同氣藏、不同地層的4口井的變排量壓裂實踐證明：變排量壓裂技術(shù)可以大幅度地提高產(chǎn)氣量，也可有效地控制底水上竄，是生產(chǎn)層與上下隔層間地應(yīng)力差值小的薄氣層的有效增產(chǎn)措施。

參考文獻：

[1]魏斌等.變排量壓裂技術(shù)及其現(xiàn)場應(yīng)用.石油鉆采工藝.2000（6）