孟翠茹 李健偉

【摘 要】蘇里格氣田儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，施工過程中出現(xiàn)砂堵，施工困難。針對(duì)這些問題采用梯度變排量施工技術(shù)，達(dá)到改善裂縫倒流能力的目的，并提高該區(qū)塊的壓裂成功率。

【關(guān)鍵詞】氣田；變排量施工

文章編號(hào)：ISSN1006—656X（2013）09 -0225-01

一、前言

壓裂是低滲透油氣田提高采收率和日產(chǎn)水平的有效方法，是挖掘油氣井產(chǎn)能的重要手段。蘇里格氣田在壓裂過程中經(jīng)常出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，雖然壓裂設(shè)計(jì)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)，但由于經(jīng)驗(yàn)不足或工藝參數(shù)不當(dāng)，時(shí)常出現(xiàn)砂堵、加砂困難、施工失敗或壓裂后無效等問題。針對(duì)這一問題，本文對(duì)此進(jìn)行了探討，提出了一種變排量壓裂技術(shù)，在控制裂縫向下延伸的同時(shí)，可增長(zhǎng)支撐縫長(zhǎng)，增加裂縫內(nèi)支撐劑鋪置濃度，從而有效地提高增產(chǎn)效果，以求減少或避免砂堵，保證壓裂成功和壓后有效。

二、壓裂過程中變排量壓裂技術(shù)施工工藝對(duì)壓裂改造的影響

在氣層中，當(dāng)上下隔層地應(yīng)力差值小的薄氣層壓裂時(shí)，裂縫容易使上下層溝通，加入支撐劑會(huì)沉在下部隔層中，造成氣層無支撐劑支撐而閉合。為控制以上氣藏的裂縫高度過度延伸，目前的通行方法是控制排量，采用低粘度的壓裂液施工，但會(huì)造成支撐縫長(zhǎng)有限，且支撐劑鋪置濃度低，裂縫導(dǎo)流能力差，增產(chǎn)幅度小。

（一）理論依據(jù)

巴布庫(kù)克方法和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法

（二）變排量壓裂技術(shù)施工工藝

低排量泵注前置液及一部分低粘混砂液，然后瞬間提高泵注排量（根據(jù)油層情況，可一次或多次地進(jìn)行排量躍變），同時(shí)在保證不發(fā)生砂堵的前提下，盡可能快的逐次提高砂比，直至施工結(jié)束。

（1）低排量泵注前置液

低排量泵注時(shí)，在近井裂縫內(nèi)形成砂堤。Ⅰ區(qū)域的砂堤沉降，在裂縫的底界面橋架成一個(gè)低滲透或不滲透的人工隔層，可控制裂縫向下延伸。人工隔層有兩種作用：第一，在之后的攜砂液進(jìn)入裂縫時(shí)，它將限制或阻止高壓流體的高壓向下部傳遞，從而改變縫內(nèi)垂直方向上流壓的分布，降低了縫內(nèi)流壓與地應(yīng)力之間的差值，其作用相當(dāng)于增加了下部隔層與生產(chǎn)層與生產(chǎn)層之間的地應(yīng)力差，第二，它還起轉(zhuǎn)向劑的作用，使后來注入的攜砂液轉(zhuǎn)為水平方向上流動(dòng)，將支撐劑盡可能地帶入地層深處，增加有效支撐縫長(zhǎng)。

（2）瞬間提高排量

瞬間提高排量后，高濃度的Ⅰ、Ⅱ區(qū)將變薄，懸浮區(qū)Ⅲ變厚，可將更多的支撐劑帶入裂縫深處。由于濾失、摩阻損失等原因，砂堤在較遠(yuǎn)處又會(huì)形成如圖所示的動(dòng)平衡，將支撐劑推向更遠(yuǎn)處。

（3）提高砂液比砂比

后期快速提高攜砂液砂比，既可提高裂縫內(nèi)的鋪置濃度，又可在縫口形成楔形砂堤。實(shí)現(xiàn)縫口的有效支撐。

以上幾方面聯(lián)合作用，可在控制裂縫向下延伸的同時(shí)將支撐劑盡可能地輸送到裂縫深處，增大支撐縫長(zhǎng)，并可在縫口形成楔形砂堤，降低氣體流量的壓降損失，從而提高整個(gè)裂縫的導(dǎo)流能力。

排量的躍變幅度可根據(jù)目的層的情況分別對(duì)待。若目的層薄或底水靠近，可進(jìn)行小幅度排量躍變。

（三）大排量施工

提高卡段內(nèi)炮眼摩阻，是處理壓裂層段內(nèi)更多炮眼的必要條件。炮眼摩阻的大小，主要取決于施工排量和卡段內(nèi)的炮眼數(shù)量及炮眼直徑。通過計(jì)算，在同一卡段內(nèi)，提供5～6 MPa的炮眼摩阻，就可使該卡段內(nèi)的每個(gè)射孔炮眼都得到處理。在壓裂液性能一定，且隔層厚度和設(shè)備能力滿足的條件下，依據(jù)炮眼數(shù)量計(jì)算出合理的施工排量，是實(shí)施大排量施工的技術(shù)關(guān)鍵。根據(jù)具體射孔槍型、孔徑，通過實(shí)驗(yàn)可測(cè)得單孔炮眼摩阻與單孔施工排量的關(guān)系，按炮眼數(shù)量進(jìn)行單孔排量迭加，得到所需施工排量。

為使預(yù)壓裂層段達(dá)到細(xì)分改造的目的，確定的技術(shù)思路：① 在不改變壓裂目的層前提下，細(xì)分原壓裂層段；② 應(yīng)用精細(xì)地質(zhì)研究成果，明確預(yù)壓裂目的層縱向沉積情況及射孔炮眼數(shù)量；③在設(shè)備能力允許條件下，采用大排量施工，實(shí)現(xiàn)一次加砂處理多個(gè)目的層?？梢允故┕づ帕柯源笥谕ㄟ^壓裂施工設(shè)計(jì)計(jì)算得出的設(shè)計(jì)排量進(jìn)行施工壓裂。

三、梯度變排量施工的優(yōu)點(diǎn)

在施工過程中，壓裂曲線是的形式的多種多樣的。但是，在眾多的施工壓力曲線中，盡管形式有所差異，但一般可以歸納為四種典型情況是正斜率很小的線段，與PKN模型一致，表示裂縫在高度方向延伸受阻，這是正常的施工曲線；ⅱ斜率為0的線段，對(duì)應(yīng)的壓力為地層壓力容量，表示縫高穩(wěn)定增長(zhǎng)到應(yīng)力遮擋層內(nèi)，還可能是地層內(nèi)天然微裂縫的張開，使得濾失量和注入量持平；ⅲ失斜率成30°角的曲線，表示裂縫端部受到阻力，縫內(nèi)壓力急劇上升，如果斜率大于30°角，則表示裂縫內(nèi)發(fā)生堵塞，在這種情況下，必須采取合理的措施控制施工砂比和排量，以保證施工的順利進(jìn)行。而對(duì)于縫端脫砂壓裂施工，則希望支撐劑在一定縫長(zhǎng)時(shí)形成砂堵，然后通過控制排量和砂比，使裂縫完全填滿。對(duì)于常規(guī)壓裂，出現(xiàn)斜率成30°時(shí)，應(yīng)立即采取措施，以免井筒內(nèi)發(fā)生砂卡。ⅳ為負(fù)斜率30°，表示裂縫穿過低應(yīng)力層，縫高發(fā)展部穩(wěn)定增長(zhǎng)，直到遇到高應(yīng)力或加入支撐劑之后壓力曲線才變緩，另外一種可能是溝通了天然裂縫，失濾失量大大增加，此時(shí)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致裂縫內(nèi)砂堵，壓力又將很寬上升，即出現(xiàn)ⅳ。

在以上施工工程，在打攜砂液時(shí)，采用設(shè)計(jì)排量固定施工，產(chǎn)生砂堵。在前置液階段，施工排量滿足條件時(shí)，壓力曲線呈現(xiàn)0斜率狀態(tài)，在壓裂過程中，如果壓力出現(xiàn)小斜率上升，這是正常的情況，如果形成大于30°這時(shí)發(fā)生縫內(nèi)砂堵，這時(shí)可以采用降砂比來緩解砂堵。這時(shí)如果采用提排量的辦法，可以使縫高增大，從而緩解砂堵矛盾。如果形成了負(fù)斜率大于30°，這時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況：第一，壓裂液穿過低應(yīng)力地層；第二，溝通了天然裂縫。這兩種情況都可以通過梯度提排量解決。

對(duì)于壓裂施工壓力的分析，需要了解壓裂層段于相鄰層的底應(yīng)力大小分布，以及改造層的物性參數(shù)等，在壓力曲線分析時(shí)，一般對(duì)0斜率的出現(xiàn)比較關(guān)注，因?yàn)樗f明裂縫的延伸速度將下降，隨后有可能出現(xiàn)砂堵，在出現(xiàn)下降時(shí)，通過梯度提排量緩解矛盾。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

變排量技術(shù)在長(zhǎng)慶油田蘇10區(qū)塊、蘇14區(qū)塊、蘇東區(qū)塊的不同層位應(yīng)用4井次，施工成功率100%，有效4井次，有效率100%。分別在變排量壓裂井旁取1口最近的物性相同的常規(guī)壓裂井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較：4口變排量壓裂井累計(jì)增加無阻流量18.34×104m3/d，平均單井增加無阻流量4.59×104m3/d.可見變排量壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大幅度增氣。

五、結(jié)論

（1）通過排量的瞬間躍變，可在控制壓裂裂縫縫口高度向下延伸的同時(shí)將支撐劑輸送至裂縫更深處，增大支撐縫長(zhǎng)，從而提高裂縫的導(dǎo)流能力。

（2）施工后期快速提高的砂比會(huì)在縫口形成楔形砂堤，增大近井裂縫支撐寬度，可以降低近井壓降損失。

（3）對(duì)變排量壓裂技術(shù)的應(yīng)用條件進(jìn)行了探討，可以初步指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

（4）長(zhǎng)慶油田不同氣藏、不同地層的4口井的變排量壓裂實(shí)踐證明：變排量壓裂技術(shù)可以大幅度地提高產(chǎn)氣量，也可有效地控制底水上竄，是生產(chǎn)層與上下隔層間地應(yīng)力差值小的薄氣層的有效增產(chǎn)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏斌等.變排量壓裂技術(shù)及其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用.石油鉆采工藝.2000（6）