趙明宸 （中石化勝利油田分公司東辛采油廠，山東 東營(yíng)257094）

1 油藏概況

鹽227塊砂礫巖油藏位于東營(yíng)凹陷北部陡坡帶東段，含油層段為古近系沙河街組四段4－5油層組，油層埋深3170～3950m，溫度最高達(dá)155℃，含油面積1．5km2，地質(zhì)儲(chǔ)量302×104t。構(gòu)造上呈北東－南西展布單斜形態(tài)，地層西南低東北高，傾角20°，最大主應(yīng)力方向?yàn)榻鼥|西向；扇三角洲沉積，底部以礫巖為主，向上巖性變細(xì)，上部為夾灰色泥質(zhì)砂巖和深灰色泥巖，平面上垂直物源方向巖性變化快，厚度變化大，北部靠近物源方向粒度粗，遠(yuǎn)離物源粒度細(xì)，地層北薄南厚，厚度110～380m；巖石分選差，磨圓度為次棱角狀，石英體積分?jǐn)?shù)38．7%，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)46．1%，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)2．5%；孔隙式膠結(jié)，點(diǎn)接觸居多，線接觸次之，以微孔為主，平均孔喉半徑0．23μm，存在弱速敏、弱水敏、弱堿敏；儲(chǔ)層孔隙度6．1%，滲透率1．6mD，地層原油黏度1．46mPa·s，壓力系數(shù)1．01，氣油比67．4m3／t。儲(chǔ)層物性控制含油性特征明顯，非油即干，無(wú)游離水，屬低孔、特低滲、常溫、常壓、巖性砂礫巖油藏。

2009年投入開(kāi)發(fā)，采用直斜井壓裂投產(chǎn)，試采3口井，平均單井日產(chǎn)液3m3，日產(chǎn)油1．2t，油井產(chǎn)能低，儲(chǔ)量動(dòng)用低，常規(guī)開(kāi)發(fā)技術(shù)效益差。針對(duì)以上問(wèn)題，在深化油藏地質(zhì)特征及儲(chǔ)層性質(zhì)研究基礎(chǔ)上，采用集中打井、集中壓裂、集中投產(chǎn)的集約化建設(shè)型 “井工廠”非常規(guī)開(kāi)發(fā)方式，通過(guò)開(kāi)展井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、長(zhǎng)井段水平井技術(shù)、優(yōu)快鉆井技術(shù)、泵送橋塞分段壓裂工藝等非常規(guī)開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)的研究及集成應(yīng)用，為區(qū)塊油藏高效開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2 “井工廠”高效開(kāi)發(fā)技術(shù)研究

2．1 井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)

根據(jù) “井工廠”集約化建設(shè)開(kāi)發(fā)模式，為達(dá)到以最少井?dāng)?shù)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量動(dòng)用最大化效果。針對(duì)區(qū)塊油藏地質(zhì)特征及砂體空間展布特點(diǎn)，在壓裂模擬確定裂縫特征的基礎(chǔ)上，縱向?qū)?chǔ)層劃分3套層，每套厚度80～90m，整體部署10口長(zhǎng)井段水平井 （編號(hào)為1～10井）開(kāi)發(fā)，其中第1層4口，第2層3口，第3層3口，水平段長(zhǎng)度900～1000m，井深4500～5000m，單井控制地質(zhì)儲(chǔ)量29．2×104t。

2．1．1 平面井距優(yōu)化

依據(jù)油藏滲流特征以及壓裂裂縫尺寸參數(shù)，結(jié)合區(qū)塊地應(yīng)力研究成果，確定位于區(qū)塊北部的A靶點(diǎn)井距220～260m；而位于南部的B靶點(diǎn)井距為370～430m，各靶點(diǎn)距砂體尖滅區(qū)100m左右，平面上水平段呈放射狀，與地層最大主應(yīng)力方向近于垂直，見(jiàn)圖1。

圖1 鹽227塊 “井工廠”放射形布井方案示意圖

2．1．2 縱向井距優(yōu)化

為實(shí)現(xiàn)縫網(wǎng)控制程度最大化，采用各層水平井水平段軌跡平面投影錯(cuò)開(kāi)，壓裂裂縫交錯(cuò)，見(jiàn)圖2。應(yīng)用Gopher全三維壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)對(duì)區(qū)塊油藏壓裂裂縫進(jìn)行模擬，由壓裂裂縫高度確定頂層與底層水平井縱向距離為160m，而相鄰壓裂裂縫之間距離則取決于油藏極限滲流半徑大小，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求?。?］。

圖2 鹽227塊水平井及壓裂裂縫設(shè)計(jì)縱向示意圖

式中：rl為油藏極限滲流半徑，m；pe為油藏原始?jí)毫?，MPa；pw為 井底流壓，MPa；K為儲(chǔ)層滲透率，D；μ為地層流體黏度，mPa·s。

2．2 鉆井工程技術(shù)

2．2．1 井臺(tái)優(yōu)選

結(jié)合地面具體條件，在確保鉆井、壓裂流水化作業(yè)備有足夠空間的前提下，以最大限度減少占地資源為原則，依據(jù)井網(wǎng)部署及鉆井井身軌跡優(yōu)化結(jié)果，采用 “品”字形井臺(tái)，見(jiàn)圖3。由3個(gè)平臺(tái)組成，將不同層的水平井布置在同一平臺(tái)上，井位 “一”字形排列，地面井距10m，每個(gè)平臺(tái)部署1臺(tái)D70型鉆機(jī)及1個(gè)泥漿池，3臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)打井，泥漿循環(huán)利用，并架設(shè)一條35kV高壓線，實(shí)施網(wǎng)電施工，低碳排放。

圖3 井臺(tái)地面布局圖

2．2．2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮砂礫巖油藏儲(chǔ)層低孔、低滲，油井自然產(chǎn)能低，必須經(jīng)過(guò)水力壓裂改造以提高單井產(chǎn)量，根據(jù)區(qū)塊井網(wǎng)井距條件以及鉆井油藏地質(zhì)特征，結(jié)合水平井多級(jí)分段壓裂工藝適應(yīng)性，為確保鉆井、壓裂施工安全，優(yōu)選三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，套管固井完井，水泥返高至地面，見(jiàn)圖4。一開(kāi)：采用444．5mm鉆頭，下入339．7mm表層套管；二開(kāi)：采用311．2mm鉆頭，下入311．2mm技術(shù)套管至2300m，封過(guò)沙三段泥巖層，為水平段鉆井施工提供良好井眼條件；三開(kāi)：采用215．9mm鉆頭鉆至井底，下入139．5mm TP110鋼級(jí)油層套管。

圖4 井身結(jié)構(gòu)示意圖

2．2．3 軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

為滿足區(qū)塊長(zhǎng)井段水平井開(kāi)發(fā)要求，在充分考慮鉆井施工安全、降低后期壓裂采油作業(yè)及生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)摩阻、扭矩模擬計(jì)算分析，采用具有技術(shù)成熟、工具配套、操作簡(jiǎn)單特點(diǎn)的直－增－穩(wěn)－增－平類型軌道，同時(shí)對(duì)造斜點(diǎn)、造斜率等軌道參數(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化，確定造斜點(diǎn)選在巖性比較穩(wěn)定地層，其深度滿足后期采油泵掛在直井段要求，而造斜段全角變化率則小于20°／30m。

2．2．4 高效鉆井技術(shù)

為提高井眼質(zhì)量，加快鉆井速度，針對(duì)砂礫巖油藏儲(chǔ)層厚度大，巖石可鉆性差的特點(diǎn)，采用組合鉆具［2］，實(shí)施復(fù)合鉆進(jìn)、少滑動(dòng)多轉(zhuǎn)動(dòng)鉆井施工工藝。在水平段應(yīng)用了 “215．9mm HJT537GHL鉆頭＋171．5mm 1°單彎動(dòng)力鉆具＋欠尺寸扶正器 （210～212mm）＋127mm無(wú)磁承壓鉆桿＋ MWD＋127mm無(wú)磁承壓鉆桿＋127mm斜坡鉆桿＋127mm加重鉆桿＋127．0mm斜坡鉆桿”的組合鉆具方式，配套應(yīng)用強(qiáng)抑制封堵性聚合物潤(rùn)滑防塌鉆井液，在線優(yōu)化體系流變參數(shù)，保證了井壁穩(wěn)定、有效攜巖和潤(rùn)滑防卡效果，使得機(jī)械鉆速提高了3倍，大大縮短鉆井周期。

2．3 水平井多級(jí)分段壓裂技術(shù)

基于區(qū)塊長(zhǎng)井段水平井井網(wǎng)、井距條件，針對(duì)水平段B靶點(diǎn)間距大、A靶點(diǎn)間距小等空間展布特點(diǎn)，結(jié)合油藏極限滲流特征，通過(guò)Gohfer全三維壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)模擬分析，確定單井壓裂規(guī)模及級(jí)數(shù)：B、A靶點(diǎn)附近半縫長(zhǎng)分別為180m和75m，水平段軸向壓裂裂縫間距取油藏滲流半徑值的2倍，單井壓裂段數(shù)9～11級(jí)不等。

2．3．1 泵送橋塞分段壓裂工藝

泵送橋塞分段壓裂工藝具有橋塞封隔與射孔聯(lián)作、座封可靠、不受壓裂規(guī)模和施工參數(shù)限制、裂縫布放位置可控、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是套管固井完井水平井分段壓裂改造的主導(dǎo)工藝 （圖5）。其原理是：用連續(xù)油管拖動(dòng)射孔槍，進(jìn)行第一段射孔，起出射孔槍后實(shí)施第一段壓裂施工，隨后采用電纜下入橋塞和射孔槍至水平段，地面泵車以400L／m的排量將橋塞泵送到預(yù)定位置并點(diǎn)火座封橋塞，上提射孔槍至射孔設(shè)計(jì)位置，射孔，再提出射孔槍及橋塞下入工具至井口上密封段，實(shí)施壓裂作業(yè)。以此類推，根據(jù)壓裂段數(shù)要求，依次進(jìn)行下入橋塞、射孔、壓裂施工，后期采用連續(xù)油管拖動(dòng)磨鞋進(jìn)行鉆塞投產(chǎn)。該工藝近年來(lái)已成為致密油氣藏水平井開(kāi)發(fā)的支撐技術(shù)。

2．3．2 壓裂液優(yōu)選

高分子乳液締合壓裂液不僅滿足低孔低滲、高溫、水敏儲(chǔ)層壓裂技術(shù)要求，而且其速溶性滿足現(xiàn)場(chǎng)即配即注、連續(xù)供給的 “工廠”流水線壓裂作業(yè)施工要求。該體系是采用反相乳液／微乳液聚合制備而成的一種高分子清潔壓裂液（圖6），壓裂施工時(shí)無(wú)需添加交聯(lián)劑。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)表明，該體系在175℃溫度條件下，以172r／s速率剪切110min，其黏度大于50mPa·s，具有耐高溫剪切、攜砂性能強(qiáng)、摩阻低、殘?jiān)偷忍攸c(diǎn)，能滿足區(qū)塊水平井分段壓裂施工技術(shù)要求。

2．3．3 支撐劑優(yōu)選

在研究區(qū)塊閉合應(yīng)力的基礎(chǔ)上，優(yōu)選支撐劑類型，確保獲得較高的裂縫長(zhǎng)效導(dǎo)流能力。

根據(jù)閉合壓力的公式：

圖5 泵送橋塞分段壓裂示意圖

圖6 乳液締合壓裂液高溫流變性曲線

式中：pc為裂縫閉合應(yīng)力，MPa；σh，min為最小水平主應(yīng)力，MPa。

而最小主應(yīng)力可通過(guò)前期壓裂施工資料獲得，停泵壓力約等于最小主應(yīng)力值。該區(qū)塊閉合應(yīng)力在65MPa左右，故選擇30～50目69MPa下破碎率低于5%的 Carb－Prop陶粒作支撐劑。

2．4 舉升工藝

針對(duì)區(qū)塊氣油比高達(dá)67．4m3／t，生產(chǎn)過(guò)程中氣體嚴(yán)重影響泵效的問(wèn)題，舉升工藝配套應(yīng)用液氣混抽泵［3］。工藝原理是利用 “空心氣包”結(jié)構(gòu)，上沖程時(shí)儲(chǔ)存 “自由氣”，增大泵的充滿程度，下沖程時(shí) “自由氣”釋放進(jìn)入油管，使排出閥能夠及時(shí)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)液氣混抽，有效防止 “氣鎖”，不僅提高了泵效，同時(shí)避免了套管氣外排造成的環(huán)境污染 （圖7）。

圖7 液氣混油泵結(jié)構(gòu)示意圖

3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

鹽227塊深層砂礫巖油藏采用集約化 “工廠”式開(kāi)發(fā)建設(shè)，一方面通過(guò)油藏設(shè)計(jì)、鉆井工程設(shè)計(jì)和壓裂完井設(shè)計(jì)三位一體優(yōu)化實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了泥漿循環(huán)利用、網(wǎng)電施工、優(yōu)快鉆井、流水線壓裂作業(yè)，大大提高了設(shè)備運(yùn)行時(shí)率，平均單井鉆井周期僅105d，壓裂施工速度平均6段／d，極大地縮短了區(qū)塊建產(chǎn)周期，建設(shè)成本降低明顯；另一方面，通過(guò)井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、長(zhǎng)井段水平井技術(shù)、泵送橋塞多級(jí)分段壓裂技術(shù)、液氣混抽舉升工藝等技術(shù)的配套應(yīng)用，不僅大幅度提高儲(chǔ)量動(dòng)用率到96．7%，而且提高了油井產(chǎn)能，平均單井日產(chǎn)液26．3m3，日產(chǎn)油13．7t，含水47．8%，明顯改善了油藏開(kāi)發(fā)效果。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）采用油藏設(shè)計(jì)、鉆井工程設(shè)計(jì)和壓裂完井設(shè)計(jì)三位一體優(yōu)化實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科、多專業(yè)技術(shù)的有機(jī)融合，是鹽227塊 “井工廠”成功開(kāi)發(fā)建設(shè)的前提和保證。

2）高分子乳液締合新型清潔壓裂液體系速溶性好，無(wú)需添加交聯(lián)劑，不受礦化度影響、攜砂性能強(qiáng)，具有耐高溫抗剪切、低摩阻、低傷害、配制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在低滲透油氣藏開(kāi)發(fā)中具有良好的應(yīng)用前景。

3）井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、長(zhǎng)井段水平井技術(shù)、優(yōu)快鉆井技術(shù)、泵送橋塞分段壓裂工藝、液氣混抽泵舉升等開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)的配套和集成應(yīng)用，是鹽227塊致密砂礫巖油藏高效開(kāi)發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵。

4）鹽227塊 “井工廠”開(kāi)發(fā)實(shí)踐，對(duì)致密砂礫巖油藏非常規(guī)開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行了探索，取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)可為國(guó)內(nèi)外同類油藏的高效開(kāi)發(fā)提供參考和借鑒。

［1］孫煥泉，楊勇 ．低滲透砂巖油藏開(kāi)發(fā)技術(shù) ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2008．

［2］韓來(lái)聚，周延軍，唐志軍 ．勝利油田非常規(guī)油氣優(yōu)快鉆井技術(shù) ［J］．石油鉆采工藝，2012，34（3）：11～15．

［3］李振平，李華斌，呂瑞典，等 ．防氣抽油泵防氣原理研究 ［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（5）：100～103．