王起龍 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠敖古拉作業(yè)區(qū),黑龍江大慶 163853)

測(cè)試壓裂技術(shù)在復(fù)雜壓裂井的應(yīng)用

王起龍 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠敖古拉作業(yè)區(qū),黑龍江大慶 163853)

測(cè)試壓裂分析包括排量階梯降測(cè)試分析、壓降分析等。以敖南油田南238-平294井和齊家北油田古72-36-斜74井為例,闡述了測(cè)試壓裂技術(shù)在復(fù)雜壓裂井中的應(yīng)用。研究表明,利用測(cè)試壓裂技術(shù)可以分析措施目的層物性參數(shù)、地層破裂壓力和閉合壓力、射孔及近井筒摩阻、壓裂液摩阻、濾失情況,設(shè)計(jì)合理的泵注程序和總壓裂液體積,指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。測(cè)試壓裂分析為 “一井一策”的個(gè)性化壓裂方案設(shè)計(jì)提供了系統(tǒng)的依據(jù)和指導(dǎo)。

測(cè)試壓裂技術(shù);壓降曲線;摩阻;排量;破裂壓力;裂縫延伸壓力;閉合壓力

隨著大慶油田第九采油廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,壓裂技術(shù)已經(jīng)成為該廠實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn),提高單井產(chǎn)量的關(guān)鍵手段,各項(xiàng)技術(shù)逐漸成熟,施工工藝不斷細(xì)化,形成了具有該廠特色的 “一井一策”壓裂模式。測(cè)試壓裂技術(shù)就是其中一項(xiàng)技術(shù)。

1 測(cè)試壓裂技術(shù)

測(cè)試壓裂一般包括以下程序:

1)將壓裂液按階梯式升排量或者階梯式降排量泵入油層,測(cè)取排量與壓力的關(guān)系,擬合摩阻和排量的函數(shù)關(guān)系式ΔP=F(Q)[1]。

2)停泵,測(cè)壓降曲線,擬合霍納曲線、ISIP曲線;雙對(duì)數(shù)曲線、平方根曲線和G-函數(shù)曲線等[2]。

3)對(duì)上述曲線進(jìn)行分析,獲取地層的破裂壓力、裂縫延伸壓力、閉合壓力、地層中壓裂液的濾失性等。圖1是典型的壓裂測(cè)試施工曲線[3]。

圖1 壓裂測(cè)試施工曲線

2 應(yīng)用

2.1 在水平井重復(fù)壓裂中的應(yīng)用

南238-平294井位于敖南油田東北部,主要產(chǎn)層為葡萄花油層,平均空氣滲透率3.3×10-3μm2,平均孔隙度17.1%,儲(chǔ)層物性較差。2055～2065m井段屬于PⅠ2-3層,距離上隔層75m,需要重復(fù)壓裂。壓裂目的是擴(kuò)大原有裂縫規(guī)模并壓開一條新裂縫。

該井重復(fù)壓裂的施工設(shè)計(jì)難點(diǎn)是不能判定該層段原有裂縫是否失效,無(wú)法確定施工排量。因此,對(duì)該水平井進(jìn)行了測(cè)試壓裂,確定地層的濾失性,進(jìn)而優(yōu)選施工排量。通過(guò)壓降曲線 (見圖2),可以擬合出霍納曲線、雙對(duì)數(shù)曲線、G函數(shù)等,進(jìn)而解釋出壓裂液效率、濾失系數(shù)等。

對(duì)比南238-平294井的2次測(cè)試壓裂發(fā)現(xiàn):①測(cè)試壓裂的壓裂液效率很低,僅為14.1%,也說(shuō)明壓裂液濾失嚴(yán)重,造縫效率較低,說(shuō)明裂縫仍有一定的導(dǎo)流能力,正式壓裂時(shí)需選擇大排量施工;②從壓裂液效率解釋來(lái)看,原有裂縫仍未失效,測(cè)試壓裂過(guò)程中泵入84%的液體濾失進(jìn)入地層 (相當(dāng)于高壓注水)而沒(méi)有造縫。為達(dá)到擴(kuò)大原有裂縫規(guī)模目的,施工時(shí)起車排量應(yīng)該大于2.4m3/min(該次測(cè)試壓裂最高排量),施工過(guò)程中如壓力降落繼續(xù)加大排量。

按照以上原則,2011年9月,南238-P294井2055～2065m段重復(fù)壓裂情況如下:按照測(cè)試壓裂的分析認(rèn)識(shí),以排量2.4m3/min起車壓裂,隨著施工進(jìn)行,壓力下降,逐漸增加排量2.4、2.8、3.0、3.5m3/min,共加砂12m3,壓裂液95m3,達(dá)到設(shè)計(jì)要求,該層重復(fù)壓裂順利結(jié)束。

圖2 南238-P294井2055～2065m井段測(cè)試壓裂施工曲線

2.2 在水平井泥巖穿層溝通砂巖壓裂中的應(yīng)用

南238-平294井1977～1980m鉆遇泥巖井段,因開發(fā)需要壓穿泥巖溝通砂巖獲得油流。施工難點(diǎn)是如何突破泥巖溝通砂巖,并在砂巖中形成一定規(guī)模的人工裂縫。

受測(cè)試壓裂啟發(fā),首先通過(guò)階梯升排量方式摸索壓開泥巖溝通砂巖,砂巖內(nèi)造縫階段以脈沖加砂試探壓力變化,確定造縫階段的砂液比。

對(duì)該層進(jìn)行了測(cè)試壓裂,壓裂示意圖如圖3所示:壓裂時(shí),以1.8、2.0、2.3、2.5、2.7m3/min升排量壓裂,以7%砂比脈沖式試探加砂,壓力上升,超壓停泵,說(shuō)明泥巖段裂縫對(duì)此砂比仍不適應(yīng),需繼續(xù)擴(kuò)大泥巖段裂縫寬度,重新起車漸提排量1.8、2.0、2.1、2.3m3/min,期間2次以5%脈沖加砂,壓力波動(dòng)不大,穩(wěn)在2.3m3/min、5%砂比施工,至70min壓力從44MPa突降至26MPa,判斷裂縫已經(jīng)延伸至砂巖,提排量至3.5m3/min,漸提砂比15%～32%,壓力穩(wěn)定在40MPa,共加入支撐劑8m3,完成了該層泥巖段溝通砂巖壓裂,并在砂巖內(nèi)形成了一定規(guī)模的人工裂縫。

圖3 泥巖穿層溝通砂巖壓裂示意圖

2.3 在微孔誘導(dǎo)壓裂中的應(yīng)用

古72-36-斜74井是齊家北油田的一口注水井,為增加該井吸水能力,對(duì)該井進(jìn)行水力深穿透射孔,利用形成的超長(zhǎng)孔眼誘導(dǎo)形成復(fù)雜形態(tài)的人工裂縫。施工難點(diǎn)是這口井為清水壓裂施工,濾失大,管程摩阻高,壓裂層段內(nèi)水力深穿透射孔形成的6個(gè)水平井眼吸液量大,要壓開地層,需要優(yōu)選大排量施工。

因此,在主壓裂前,分別使用清水和低濃度胍膠作為壓裂液進(jìn)行測(cè)試壓裂。①根據(jù)壓降曲線解釋,比較清水和低濃度胍膠的濾失性,優(yōu)選壓裂液;②通過(guò)降排量測(cè)試,分別確定清水和低濃度胍膠的管程摩阻,優(yōu)選出施工排量。通過(guò)測(cè)試壓裂擬合出管程摩阻的計(jì)算公式并計(jì)算出壓裂液效率。

通過(guò)測(cè)試壓裂 (見圖4)可知,低濃度胍膠的摩阻低、濾失小,因此選擇胍膠作為壓裂液進(jìn)行主壓裂,同時(shí)通過(guò)階梯降排量測(cè)試壓裂,優(yōu)選出施工排量3.5～4.5m3/min。施工時(shí),以排量3.9m3/min起車壓裂,裂縫延伸順利,27min壓力下降,提排量至4.3m3/min,該層壓裂順利結(jié)束。

3 結(jié)論

1)測(cè)試壓裂通過(guò)分析壓力和排量數(shù)據(jù),能獲取地層的破裂壓力、裂縫延伸壓力、地層的壓裂液濾失系數(shù)、裂縫的閉合時(shí)間、閉合壓力等參數(shù),這些參數(shù)為壓裂設(shè)計(jì)核心數(shù)據(jù)的提供、指導(dǎo)壓裂設(shè)計(jì)和方案編制發(fā)揮了較大作用。

2)測(cè)試壓裂分析為實(shí)現(xiàn)“一井一策”的個(gè)性化單井壓裂方案設(shè)計(jì)和編制整體壓裂方案提供了重要根據(jù)和指導(dǎo)。

圖4 古72-36-斜74 FⅠ6層壓裂施工曲線

[1]楊丹,郭大立,屈懷林,等.水力壓裂實(shí)時(shí)解釋的最優(yōu)化模型及數(shù)值計(jì)算方法[J].斷塊油氣田,2008,15(1):86-88.

[2]張旭東,陳勉,張國(guó)強(qiáng),等.小型壓裂壓降分析新方法及其應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào),2002,24(4):90-91.

[3]王曉泉,王振鐸,雷群,等.小型壓裂與主壓裂對(duì)比分析及對(duì)裂縫垂向延伸規(guī)律研究[J].鉆井工程,2004,24(4):36-37.

[編輯] 洪云飛

TE357.1

A

1673-1409(2014)20-0105-03

2014-03-12

王起龍(1985-),男,助理工程師,現(xiàn)主要從事油田開發(fā)方面的研究工作。