英臺致密氣藏改造體積最大化壓裂技術(shù)

王倩

（吉林油田公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

引言

英臺致密氣藏儲層埋深3500～4500米，克氏滲透率主要分布在0.01mD以下，孔隙度分布在0.67%-5.91%之間，平均值2.27%，巖相復(fù)雜、巖性致密，儲層連通性差，導(dǎo)致自然產(chǎn)能低，壓裂難度大，常規(guī)巖壓裂無法實現(xiàn)經(jīng)濟有效動用。針對上述問題，本文從基礎(chǔ)理論研究入手，通過室內(nèi)巖芯實驗，對儲層改造潛力進行研究，根據(jù)凈壓力建立條件，優(yōu)化縫網(wǎng)壓裂技術(shù)模式，使單井縫控儲量最大化，從而實現(xiàn)英臺致密氣藏效益開發(fā)。

1 儲層改造潛力研究

1.1 波速應(yīng)力敏感性

儲層的應(yīng)力敏感性系數(shù)是指儲層內(nèi)部天然裂隙及軟物質(zhì)等對應(yīng)力的響應(yīng)，代表了巖石內(nèi)部微裂隙的發(fā)育程度。通過巖芯實驗得出英臺地區(qū)波速應(yīng)力敏感系數(shù)為10-12（圖1），說明巖心內(nèi)部裂隙發(fā)育程度較強。

圖1 P波波速隨應(yīng)力變化曲線

1.2 可壓性

利用模量法和礦物成分法對英臺區(qū)塊巖心樣品的脆性進行計算，得出的脆性系數(shù)有很大差別，如表1所示，這是由于礦物成分法沒有考慮裂隙的作用。

表1 英臺區(qū)塊巖芯脆性指數(shù)計算表

綜合考慮儲層礦物脆性與裂縫發(fā)育程度的新脆性指數(shù)計算方法如式（1）：

式中，K1是基質(zhì)巖石礦物成分脆性系數(shù)；K2，裂縫影響系數(shù)；a1，a2分別為基質(zhì)和裂縫影響的權(quán)重因子；E1、 E2分別是基質(zhì)和實測模量；Ev是理想彈性模量。

應(yīng)力敏感系數(shù)表征裂隙發(fā)育程度，因此用應(yīng)力敏感系數(shù)選取權(quán)重系數(shù)，見表2。

表2 權(quán)重系數(shù)選取表

利用新方法計算得出英深303-7井可壓性高于其他井，其中3號巖芯最高，因為其裂隙相對更發(fā)育，說明了裂隙對可壓性有一定的影響。

1.3 聲發(fā)射b值

b值是Gutenberg et al.，在研究全球地震時提出的表征地震等級和活度之間的關(guān)系，如式3。

式中，Adb是以分貝表示的聲發(fā)射事件最大振幅；Amax是以微伏表示的聲發(fā)射事件最大振幅。

本文通過聲發(fā)射監(jiān)測實驗得出，巖心破裂后產(chǎn)生裂隙越多，其對應(yīng)的聲發(fā)射率和b值越高，因此，通過b值可以分析巖心破裂產(chǎn)生裂隙的復(fù)雜程度。英深303-7井b值為1.213，較高，說明裂縫復(fù)雜程度較高。

2 縫網(wǎng)壓裂模式研究

凈壓力是壓裂時能否形成縫網(wǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)，建立凈壓力越高，越容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，形成復(fù)雜縫網(wǎng)。根據(jù)凈壓力理論公式，提高施工凈壓力的方法一是提排量，二是延長縫長，三是控縫高。

式中，P是裂縫凈壓力；E是巖石的彈性模量；Ua是流體黏度；Q是泵注排量；L是裂縫長度；hf是裂縫高度。

本文提出精細分層、高密度多簇射孔、暫堵轉(zhuǎn)向、先成縫后成網(wǎng)大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂于一體的縫控儲量最大化壓裂模式，整體打碎儲層，實現(xiàn)全井段有效支撐，最大限度提高改造體積。

（1）精細分層：把儲層性質(zhì)和位置接近的小層作為一段，盡量把好層分到不同的層段，使全井段得到有效改造。

（2）高密度多簇射孔：根據(jù)地應(yīng)力、鉆時、氣測和綜合測井關(guān)系曲線，優(yōu)化射孔井段，進行多簇短距離射孔，利用多簇限流方式提高縱向改造程度，使全井段得到有效改造。

（3）暫堵轉(zhuǎn)向：依據(jù)所分層段簇間的地應(yīng)力差值進行壓裂分段設(shè)計，一般地應(yīng)力差在1MPa以內(nèi)作為一段，依次確定分層次數(shù)，施工時投入較大粒徑的堵球，暫堵分層，增加不同井段裂縫的復(fù)雜性。

（4）先成縫后成網(wǎng)大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂： 先常規(guī)排量造長縫溝通遠井端，再大排量、變排量建立高凈壓力造復(fù)雜縫網(wǎng)，最后中等排量對主裂縫進行支撐，見圖2。

圖2 先成縫后網(wǎng)三段式壓裂示意圖

3 現(xiàn)場實驗

2017～2018年，暫堵轉(zhuǎn)向+先成縫后成網(wǎng)壓裂技術(shù)在英臺區(qū)塊現(xiàn)場應(yīng)用4口井14層，施工排量6-18-8方，平均單井液量4210方，砂量236方，壓后單井平均日產(chǎn)氣3.7萬方。其中壓裂效果最好的英深303-7井壓后試氣油壓10.4MPa，日產(chǎn)氣6.5萬方，計算無阻流量20萬方。

為了驗證暫堵+先成縫后成網(wǎng)壓裂改造效果，利用井下微地震裂縫監(jiān)測技術(shù)，選擇1口井進行了裂縫監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示單層裂縫網(wǎng)絡(luò)長843m，寬175m，加暫堵劑后東翼裂縫網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生變化，裂縫網(wǎng)絡(luò)方向相差5度，監(jiān)測改造體積820萬方，為傳統(tǒng)縫網(wǎng)壓裂井2倍，常規(guī)壓裂井6倍，使儲層得到了全面改造。

4 結(jié)論

（1）通過波速應(yīng)力敏感性、可壓性和聲發(fā)射b值三個方面，對英臺區(qū)塊改造潛力進行評價，認為英臺地區(qū)儲層巖石內(nèi)部裂隙發(fā)育程度較好，儲層可壓性較強，且壓后形成縫網(wǎng)復(fù)雜程度較高。

（2）根據(jù)凈壓力建立條件，對英臺地區(qū)縫網(wǎng)壓裂模式進行研究，建立暫堵轉(zhuǎn)向+先成縫后成網(wǎng)三段式壓裂技術(shù)模式，追求縫控儲量最大化，提高單井產(chǎn)量。

（3）2017～2018年在英臺區(qū)塊現(xiàn)場應(yīng)用4口井14層，最高日產(chǎn)氣6.5萬方，通過井下微地震裂縫監(jiān)測，單層改造體積達到820萬方，為傳統(tǒng)縫網(wǎng)壓裂井2倍，常規(guī)壓裂井6倍。