低滲透油田直井縫網(wǎng)壓裂技術與應用效果分析

陳華生 王波 王榮 蔡卓林

摘要：隨著油田的深入開發(fā)，低效井逐漸增多，措施挖潛難度不斷加大，且新投產井地質條件越來越差，選井選層越來越困難，增油效果也逐漸變差。特別是特低滲透致密儲層開發(fā)效果逐漸變差，目前常規(guī)技術開發(fā)效果不明顯，如何建立有效驅替，提高單井產量，改善區(qū)塊開發(fā)效果是這些油田亟待解決的問題。為提高增油效果，必須精細措施挖潛，拓展選井選層范圍，優(yōu)化壓裂工藝。

關鍵詞：縫網(wǎng);壓裂;儲層

針對目前低滲透油田開發(fā)存在的問題，并借鑒國內外同類油藏的開發(fā)經驗，提出了采用縫網(wǎng)壓裂工藝技術來開發(fā)低滲透油田致密油藏。從地質條件出發(fā)研究了縫網(wǎng)壓裂技術在低滲透油田的適應性，通過研究縫網(wǎng)壓裂的機理，建立一套縫網(wǎng)壓裂選井選層的技術方法，并完善了縫網(wǎng)壓裂相關配套技術，形成一套適應于低滲透油田的縫網(wǎng)壓裂工藝技術體系，以解決致密油縫網(wǎng)壓裂面臨的選井、設計、實施和評價等方面的技術難題。

1.直井縫網(wǎng)壓裂工藝技術研究

1.1縫網(wǎng)壓裂適應性分析

評價儲層能否形成復雜有效的裂縫網(wǎng)絡成為了縫網(wǎng)壓裂優(yōu)選的一個重要步驟。影響儲層能否形成復雜裂縫網(wǎng)絡的因素較多，一方面主要為儲層地質方面的條件，包括巖石礦物成分、巖石脆性、天然裂縫、成巖機理、水平地應力差異等;而另一方面為施工技術工藝方面，如壓裂液類型及用量、支撐劑選擇、施工排量、壓裂技術選擇等。諸多方面因素互有關聯(lián)，共同影響壓后裂縫網(wǎng)絡形成的形態(tài)以及改造縫網(wǎng)的大小。本項目從儲層地質影響因素方面研究了低滲透油田致密油縫網(wǎng)壓裂的適應性和選井選層研究。

1.2縫網(wǎng)壓裂裂縫起裂機理研究

對于發(fā)育有天然裂縫的儲層，由于天然裂縫的力學性質及強度與儲層本體巖石顯著不同，進行壓裂增產時天然裂縫會對水力裂縫起裂造成影響，甚至會促使近井裂縫網(wǎng)絡形成。由于天然裂縫、壓裂液滲濾效應、巖石溫度變化等多方面影響，對裂縫性儲層采用均質油氣藏破裂壓力計算模型計算破裂壓力難以獲得準確結果。為了更好的研究縫網(wǎng)壓裂起裂機理，需要研究天然裂縫影響下其水力裂縫的不同起裂方式，并根據(jù)彈性力學與巖石力學理論得到其不同起裂方式的起裂判據(jù)，以應用于破裂壓力計算。

1.3縫網(wǎng)壓裂壓裂液體系研究

由于縫網(wǎng)壓裂所使用液體規(guī)?？涨熬薮?，注入流體動輒數(shù)千、上萬立方米，甚至數(shù)萬立方米。因此，用于縫網(wǎng)壓裂的液體必須具備：（A）低成本。致密油氣為低品位資源，開發(fā)投資、風險必然很高。（B）低黏度。壓裂液黏度過高，會抑制次生裂縫的形成，對裂縫網(wǎng)絡的構建不利，需要保持低黏度。（C）低摩阻。液體低摩阻對于提升排量，降低水頭損失十分有利。

1.4支撐劑研究

理論研究與實踐證明，在儲層條件與支撐裂縫尺寸相同時，水力壓裂效果與支撐裂縫導流能力有關系，支撐裂縫導流能力是指裂縫傳導（輸送）儲層流體的能力，并以支撐帶的滲透率與寬度的乘積來表示。支撐劑優(yōu)選是壓裂設計中的重要環(huán)節(jié)之一。通過對石英砂與陶粒進行性能評價，同樣結果表明，陶粒具有比石英砂更高的導流能力與低破碎率。通過對比不同支撐劑不同壓力下的性能參數(shù)，表明采用石英砂即可滿足裂縫支撐要求，但是考慮陶粒支撐劑長期導流能力明顯好于石英砂，因此建議部分采用石英砂+陶粒組合支撐劑進行施工。

1.5縫網(wǎng)壓裂施工參數(shù)優(yōu)化研究

對于實施縫網(wǎng)壓裂來說，壓裂液排量是其中一項重要的關鍵工程參數(shù)。其核心在于同等條件下，較高的排量會使得流體在縫內更容易形成高凈壓力。高凈壓力意味著水力裂縫的縫寬更大，誘導應力效應也更加明顯，還更容易剪切激活甚至撐開儲層中的微裂縫、裂隙，從而形成復雜的裂縫形態(tài)。

（1）壓裂排量優(yōu)化。不同排量下的縫網(wǎng)有效長度計算分析表明，在定液量情況下，其排量存在一個陡增后趨緩的拐點，繼續(xù)增加排量效果較差。拐點約在7m3/min。需要注意的是，由于模擬采用的是純黏性液體，而非混有支撐劑的泥漿。為了更好的攜帶支撐劑，為形成復雜有效的縫網(wǎng)，目標區(qū)塊推薦平均排量應當在7-8m3/min。

（2）壓裂液黏度優(yōu)化。液體黏度會影響縫內壓降程度，較低的黏度使得流體能在較長距離裂縫內保持足夠的凈壓力。另外，液體黏度也使得水力裂縫遭遇天然裂縫時，更容易因為較小的壓降從而沿著天然裂縫延伸，增加裂縫復雜度。

研究表明，縫網(wǎng)有效長度隨黏度增加而大致減小，由于壓裂液黏度成本效應不算十分明顯，因此從增加縫網(wǎng)有效長度的角度來說應盡量減小壓裂液黏度，無疑低黏度的滑溜水更加適合縫網(wǎng)壓裂，更夠形成更加復雜的縫網(wǎng)。但是實際施工時，壓裂液黏度對攜砂的影響很明顯，故實際情況下，應結合施工排量、支撐劑粒徑優(yōu)選壓裂液黏度，使其滿足較大的有效縫網(wǎng)長度和良好的攜砂性能。

（3）壓裂液液量優(yōu)化。從物質平衡理論上講，縫網(wǎng)壓裂壓裂液液量要求大排量。因此排量越大改造縫網(wǎng)也相應增加，從而獲得更好的效果。但是，液量與縫網(wǎng)壓裂改造效果并非線性關系，而且實際生產施工也需要限制壓裂液量即壓裂規(guī)模。因此，從經濟角度考慮，壓裂液液量存在其優(yōu)化值。

2.直井縫網(wǎng)壓裂應用效果分析

2.1區(qū)塊開發(fā)狀況

油田某區(qū)塊投產以來，雖然不斷加強注水調整，但受儲層物性差影響，目前井網(wǎng)條件下難以建立有效驅替體系，主要表現(xiàn)在一下幾個方面：一是受儲層物性影響，區(qū)塊注水受效差，低效、無效注水比例高，無效注水比例高達40%。二是油井受效差，單井產量低，常規(guī)增產增注措施效果差。

2.2直井縫網(wǎng)壓裂方案設計原則

根據(jù)油田目前井網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的矛盾，確定試驗區(qū)直井縫網(wǎng)壓裂的總原則是：以建立有效注采驅替系統(tǒng)為核心，利用現(xiàn)有井網(wǎng)，結合大規(guī)模壓裂技術，通過大排量、大液量壓裂施工，增加裂縫與儲層接觸面積，減少液體向裂縫中的滲流距離和阻力，提高單井產量，延長措施有效期;縱向上兼顧非主力油層，根據(jù)應力及巖性遮擋條件優(yōu)化壓裂層段，對隔層小于3米層進行合壓，最大程度提高各類儲層動用程度。

綜合考慮試驗區(qū)儲層發(fā)育狀況、注水狀況及工廠化施工要求，確定井區(qū)優(yōu)選原則：一是為保證試驗效果，優(yōu)選儲量豐度高，有一定儲量基礎;二是試驗井周圍水井滿足注水條件，便于后期注水能量補充，同時井區(qū)油井受效差且無見水井，降低大規(guī)模壓裂后見水的風險;三是試驗井盡量集中，滿足工廠化施工要求，降低試驗成本。綜合以上因素，優(yōu)選臺A和茂A井區(qū)進行直井縫網(wǎng)壓裂試驗，通過壓裂改造，提高單井產量。

2.4直井縫網(wǎng)壓裂效果

統(tǒng)計先導性實施2口井，壓后初期單井日增油4.2t，目前單井日增油1.1t，單井累積增油1086t。在先導性試驗取得較好效果的基礎上，開展了擴大試驗，共實施老井直井縫網(wǎng)壓裂5口，壓后初期單井日增油4.0t，目前單井日增油3.1t，單井累積增油810t。

3.直井縫網(wǎng)壓裂試驗認識

一是與常規(guī)壓裂對比，注水開發(fā)井區(qū)縫網(wǎng)壓裂初期單井增油強度、累計增油量分別提高到3.5和8.1倍，投入產出比高。

二是形成的縫網(wǎng)未達到設計規(guī)模，縫網(wǎng)形態(tài)與儲層物性有關。從井下微地震監(jiān)測結果看，縫長達到設計規(guī)模，縫寬小于設計規(guī)模。二是壓裂后增加新的產液層，主力層貢獻比例大。縫網(wǎng)壓裂前僅主力油層產液，壓裂后增加新的產液層，壓前主產層液量增加幅度較高;生產一段時間后，儲層較差層基本不產液。

三是物性好、吸水好的儲層能夠持續(xù)產液。從注水井連續(xù)三次產液剖面看，物性好、連通水井吸水好的層產液保持較高水平。

參考文獻：

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