鄧賢文

（中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453）

1 區(qū)塊概況

海拉爾盆地布達特群裂縫型儲層是海拉爾油田實現(xiàn)增產上儲的層系。儲層平均孔隙度為7.8%，平均滲透率為0.15×10－3μm2，儲層厚度較大，基質致密且裂縫發(fā)育。在以往壓裂改造過程中，由于儲層天然微裂縫發(fā)育、人工裂縫形態(tài)復雜，加之儲層上下沒有應力遮擋，人工裂縫沿天然裂縫延伸時形成多支縫，同時人工裂縫在高度上過度延伸，導致縫內凈壓力低、主裂縫形成困難、壓裂施工成功率低。為提高施工成功率，采用縫網壓裂技術，可提高布達特群裂縫型儲層壓裂井的改造效果，保證壓裂形成的裂縫形態(tài)為網狀裂縫。

2 縫網壓裂地質及工藝條件［1－2］

縫網壓裂適用于裂縫型脆性儲層，儲層脆性越大，越能提高剪切縫形成的概率，且有利于形成網狀裂縫。水力壓裂理論研究表明，人工裂縫和天然裂縫的夾角越小，天然裂縫張開的可能性越大，其縫網形成的越充分。但在高應力差的情況下，天然裂縫將不會張開，且人工裂縫會直接穿過天然裂縫向前延伸，形不成縫網的條件［3－5］。因此，在實際壓裂作業(yè)過程中，決定水力裂縫形態(tài)的最主要因素是目標層的地應力特征和天然裂縫發(fā)育特征；次要因素是壓裂施工中的排量和壓裂液粘度的大小，它們能夠決定水力裂縫是否溝通附近閉合的天然裂縫，壓裂排量和壓裂液粘度它們可以人為控制。

2.1 天然裂縫發(fā)育狀況

布達特群儲層儲集空間以裂縫、孔洞為主，儲層天然裂縫發(fā)育，其中，以構造裂縫最為發(fā)育，而構造裂縫以張裂縫為主。張裂縫在張應力的作用下形成，在巖心上表現(xiàn)為裂縫面粗糙不平整、尾端多呈樹枝狀分叉，且裂縫傾角大，裂縫寬度大，主要在0.1～1 mm之間，由于溶蝕作用，最大縫寬可達10 mm，并具有剪切性質；裂縫密度的變化范圍為1.24～43.55條／m之間，平均裂縫發(fā)育頻率3.43條／m。該儲層天然裂縫發(fā)育，能滿足縫網壓裂的基本地質條件。

2.2 儲層人工裂縫方位與天然裂縫夾角

采用多種測試方法分析了區(qū)塊地應力方向，用古地磁巖心定向法測試了儲層水平最大主應力方向為北東83°～95°，平均為北東89°；用井筒崩落法計算了儲層水平最大主應力方向為北東85°～134°，平均為北東101°；用滯彈性應變恢復法測試了儲層水平最大主應力方向為北東84°～107°，平均為北東98°。經綜合分析，區(qū)塊的最大主應力方位應是北東89°～101°。布達特群儲層成像資料表明區(qū)塊天然裂縫走向一般在北西65°～北東85°之間，儲層人工裂縫方位的天然裂縫夾角為4°～36°，有利于天然裂縫的開啟和縫網形成［6－7］。

2.3 儲層水平應力差異

結合油田實際情況，根據儲層水平應力差異系數(shù)來判斷改造儲層能否形成縫網。當儲層水平應力差異系數(shù)為0～0.3時，水力壓裂能夠形成充分的裂縫網狀；當水平應力差異系數(shù)為0.3～0.5時，水力壓裂在高的凈壓力時，能夠形成較為充分的裂縫網狀；當水平應力差異系數(shù)大于0.5時，水力壓裂不能形成裂縫網狀。

式中：Kh——水平應力差異系數(shù)；σmax——最大水平主應力，MPa；σmin——最小水平主應力，MPa。

當布達特群儲層平均水平應力差異系數(shù)為0.18（表1），具備縫網形成的條件，在裂縫性儲層水力壓裂過程中，通過變液性、變排量提高裂縫內凈壓力值，使裂縫延伸過程具備偏轉條件。當主裂縫延伸遇阻，縫內凈壓力逐漸增高，達到一定程度時，也可改變原有裂縫方向，并產生剪切裂縫。

表1 布達特儲層縫網壓裂施工壓力情況

3 縫網壓裂改造技術

3.1 縫網壓裂工藝

布達特群組儲層縫網壓裂過程中，采用交替注入無降阻滑溜水和降阻滑溜水變排量施工方式。為提高井底凈壓力，施工過程中采用大排量施工，以提高形成分支縫概率。整個工藝過程分為三個階段。階段一：施工初期。隨著裂縫延伸，采用降阻滑溜水大排量施工，溝通部分天然裂縫，并形成一定程度的分支縫。如果兩向應力差異較大，形成裂縫形態(tài)以對稱雙翼縫為主。階段二：變排量壓裂。施工中期在低排量注入無降阻滑溜水溝通部分主縫后，再高排量注入降阻滑溜水，利用無降阻滑溜水在裂縫中摩阻高的特點，提高近井凈壓力，而儲層深部是無降阻滑溜水，由于摩阻較低，因此，能保持相對較高的凈壓力，促使分支縫形成。施工過程中根據壓力變化特征，進行交替施工，進一步促使分支縫充分形成。階段三：交聯(lián)凍膠攜砂壓裂。施工后期，為保證裂縫具有較高的導流能力，采用交聯(lián)凍膠攜砂填充裂縫，由于網狀裂縫已形成，壓裂液濾失面積大，裂縫寬度較窄，因此，采用小粒徑支撐劑充填裂縫，以降低砂堵風險。

貝38－B61－41井BI層在施工過程中，凈壓力一直上升，通過井底壓力及凈壓力分析，產生了4組分支裂縫，形成了以主縫和分支裂縫組合的網狀裂縫（圖1）。

圖1 貝38－B61－41井壓裂施工曲線及微地震監(jiān)測示意

3.2 縫網壓裂液體系

縫網壓裂液主要用滑溜水，滑溜水可采用陰離子聚合物，也可用低濃度線性膠。根據實驗室50 mm連續(xù)油管摩阻測試對比實驗結果，優(yōu)選降摩阻劑體積分數(shù)為0.2%，其降阻效果明顯（圖2）。

最后攜砂壓裂階段采用適合布達特群組巖性的常規(guī)交聯(lián)凍膠壓裂液即能滿足要求。

3.3 現(xiàn)場應用

縫網壓裂技術在海拉爾油田布達特群裂縫性儲層現(xiàn)場應用4口井，壓前單井平均日產液1.0t，日產油0.6 t，壓后單井平均日產液9.4 t，日產油5.1 t，單井平均生產9個月后，仍保持較好的產量，增產效果明顯（表2）。

圖2 清水與滑溜水50mm連續(xù)油管摩阻效果對比

表2 布達特儲層縫網壓裂效果

在壓裂施工過程中，采取裂縫監(jiān)測技術對裂縫形態(tài)進行監(jiān)測（圖3）。監(jiān)測結果表明大規(guī)模縫網壓裂主裂縫長度平均296.1 m，波及的裂縫寬度平均207.5 m，裂縫高度平均27.2 m，已形成了較大波及面積的網狀裂縫系統(tǒng)（表3）。

4 結論及認識

（1）縫網壓裂技術對海拉爾油田布達特群組低滲透裂縫性儲層增產效果顯著。

（2）通過初步評價儲層裂縫結果與水平應力差異系數(shù)可以判斷所改造的儲層能否形成縫網。

圖3 壓裂施工裂縫監(jiān)測圖

表3 布達特群組儲層縫網壓裂裂縫形態(tài)統(tǒng)計

（3）在較高應力差不易形成的縫網地層中，采用大排量、變液性和變排量施工情況下，當凈壓力超過兩相應力差時，網狀裂縫的形成將更為明顯。

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