胡生龍

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安716000)

多級加砂壓裂在子北油田開發(fā)中的應(yīng)用

胡生龍

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安716000)

延長油田低滲/特低滲透油藏高效開發(fā)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是水力壓裂技術(shù)，尤其針對含油水層、邊底水油藏，水力壓裂可以有效溝通滲流通道增大泄油半徑、抑制邊底水降低含水率。本文以子北油田為例，通過分析儲層特征(油層厚度、水層位置、隔夾層位置及厚度、儲層物性)與壓裂施工參數(shù)、壓裂后投產(chǎn)效果，不斷優(yōu)選施工參數(shù)、有效控制壓裂裂縫延伸方向、縫長，建立適合延長油田油藏特征的壓裂模式。

延長組；薄差油層；多級加砂壓裂；壓裂參數(shù)優(yōu)化

子北油田位于鄂爾多斯盆地東部子長縣內(nèi)，區(qū)域整體為西傾大單斜構(gòu)造，局部發(fā)育小鼻狀構(gòu)造。油區(qū)內(nèi)主力開發(fā)層系是長2、長4+5、長6油層，油藏埋深500～1100 m。儲層平均孔隙度10.5%，滲透率1.2×10-3μm2，屬于典型低孔低滲油藏。油藏長2～長6不同深度存在大量的差油層、薄互層、底水油帽油層、油水層，油層品位較差。

針對這類低品位、含水油層，通過模擬計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)壓裂參數(shù)(小砂量，低排量，高砂比)和采用多級加砂技術(shù)，堵水壓裂等新工藝技術(shù)，有效地抑制油井含水率高的問題[1]。

1 地質(zhì)因素對壓裂后出水的影響

1.1 油層厚度

在相同施工條件下，油層厚度小的油藏較厚的油藏壓裂以后裂縫縱向延伸高度大，且破裂壓裂較大[2]。一般情況下，對于無隔夾層儲層，有效厚度大于15 m的底水油藏，控制好施工排量和進(jìn)液量即可控制底水追進(jìn)；對于有效厚度大于5 m小于15 m的儲層，在距水層近的油層建議采用小規(guī)模壓裂，控制裂縫延伸方向，避免邊底水錐進(jìn)；油層有效厚度小于5 m的底水油藏，不可避免的底水可采用堵水措施。

1.2 水層位置

子北油田油藏大多數(shù)屬于底水油帽子油藏，或者上下層位油藏，中間由于儲層物性差導(dǎo)致油氣在運(yùn)移過程中驅(qū)替不徹底存在束縛水。由于在一個壓力系統(tǒng)內(nèi)，束縛水在壓裂外力作用導(dǎo)致油井出水。針對以上問題提出相對應(yīng)的壓裂措施：(1)對于物性、分選性差的儲層，上部有束縛水的頂水油層，為防止壓裂后裂縫溝通使束縛水變可動水，一般優(yōu)選油層中下部壓裂防止出水。(2)對于上油下水的油層，且中間無隔夾層儲層，壓裂油層中上部，避開水層。(3)對于兩層油之間有水層儲層且隔夾層條件較差時，上下油層的裂縫延伸均會對水層造成威脅，裂縫更容易突破水層，造成壓后出水。

1.3 鈣質(zhì)夾層

在生油過程中當(dāng)鈣質(zhì)或者鈣離子通過大的孔道向下運(yùn)移遇孔隙小沉淀下來，形成的致密層叫鈣質(zhì)夾層。當(dāng)油向上運(yùn)移時，有時會形成鈣層為隔層的底水油層。由于鈣質(zhì)層為脆性剛性巖層，所以在壓裂中很容易突破鈣質(zhì)隔層而出水[3]。

壓裂施工時需控制好破裂壓力和施工壓力，采用慢“磨”，如果突然提高排量會導(dǎo)致壓力增大而突破水層。

1.4 泥質(zhì)隔層

泥質(zhì)隔夾層一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖、致密粉砂巖。泥質(zhì)巖層為塑性巖層，容易發(fā)生彈性形變。對于底水油藏，厚的泥質(zhì)隔層不會造成出水；薄的泥質(zhì)隔層一般容易突破，壓裂時需控制施工壓力，盡可能的保護(hù)隔層。

2 壓裂施工參數(shù)對壓裂后出水的影響

在總注入量不變的情況下，施工排量越大，裂縫在縱向上延伸高度越大，裂縫越容易穿透水層。美國棉花谷地區(qū)壓后測井溫曲線得到以下規(guī)律：

H=7.32e1.03Q

式中H——裂縫高度，m；

Q——注入排量，m3/min；

e——自然對數(shù)的低。

應(yīng)用假定分析，并對子北油井裂縫延伸進(jìn)行修訂得出以下結(jié)果(表1)。

表1 施工排量與縫高的關(guān)系

可以看出，隨著施工排量的增加，裂縫縱向逢高增大，裂縫越容易穿透水層。根據(jù)以往壓裂經(jīng)驗(yàn)排量不變情況下，隨著注入總量的增加，縫高也會增大。由于壓力傳導(dǎo)受巖性、地層應(yīng)力、壓裂液濃度、施工排量以及砂比等因素影響，一般以低排量破壓(如果工作壓力超出本區(qū)平均壓力，及時降低砂比和排量；工作壓力低于本區(qū)壓力，提高砂比)，在施工中應(yīng)注意破裂壓力和施工壓力的變化，及時進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

3 多級加砂壓裂

多級加砂壓裂即排量呈階梯式，加砂分階段式。此方式主要目的是控制縫高，保護(hù)隔層。

(1)對于油層厚度大(10 m～15 m)、含油級別低、有隔夾層、油水層分異明顯油帽子儲層，主要控制好施工排量、進(jìn)液量和加砂量。

由于施工壓力隨著砂子的充填而呈階梯式增大，為了獲得更大的裂縫導(dǎo)流能力而不致突破隔層，施工排量控制在1.0 m3/min，采用0.6-0.8-1.0 m3/min階梯式增加。砂量控制在15 m3以下，并盡量提高砂比，以減少用液量，達(dá)到控制縫高的目的。

(2)對于油層厚度較小(5～10 m)、無隔層、油水分異明顯的油層，主要采用二次加砂，砂量排量都加以控制。

它應(yīng)用了支撐劑在裂縫中脈沖式推進(jìn)的原理，讓第一次加入的少量砂(3～5 m3)充分沉積在底部縫隙中，以加大上部油層和底水層的應(yīng)力差，然后再進(jìn)行第二次加砂(5～10 m3)。在第一次加砂的一定阻擋作用下，使得二次加砂在油層內(nèi)產(chǎn)生有效支撐，不至于支撐劑全部充填在油層底部或油層以下，產(chǎn)生裂縫不下延而是向前延伸，進(jìn)而能在油層內(nèi)形成一條高效導(dǎo)流能力通道，降低油井含水率，提高壓裂效果。二次加砂技術(shù)有高砂比工藝技術(shù)和控制裂縫增長工藝技術(shù)的一些特點(diǎn)，可增加裂縫中的鋪砂濃度和限制裂縫高度。第一次加砂砂比較低，攜砂液濃度較低，使砂易于沉淀，盡量控制裂縫延伸，第二次加砂砂比較高，主要增加裂縫導(dǎo)流能力。排量可采用0.4-0.6-0.8 m3/min或者0.6-0.8-1.0 m3/min，視油層有效厚度和油層位置而定。在壓裂施工中，壓裂開始可采用較大排量使封隔器坐封，然后用小排量遞增加砂。

圖1 第一次壓裂監(jiān)測曲線(子北206)

圖2 第二次壓裂監(jiān)測曲線(子北206)

圖1、圖2分別為子北206井第一次和第二次加砂壓裂施工曲線，其設(shè)計(jì)加砂4+8 m3，設(shè)計(jì)施工排量0.6-0.8-1.0 m3/min，從圖2可以看出，停泵30 min，第二次加砂，工作壓力明顯提高，起到了沉砂控縫的目的，產(chǎn)后跟蹤顯示，該井取得了預(yù)期的效果。

4 多級式壓裂效果分析

2005年開始進(jìn)行控制壓裂規(guī)模改造，共控制壓裂施工1000余井次，產(chǎn)能建設(shè)取得了理想的效果，使大片不能動用儲量得以開發(fā)。從壓裂、試排及生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在澗峪岔油層的改造排量、加砂規(guī)模逐年摸索，針對不同油層情況，使用不同壓裂規(guī)模，生產(chǎn)井單井產(chǎn)量情況效果明顯改善(表2)。

表2 施工參數(shù)及投產(chǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

底水油藏、油層間的夾層水都會對壓裂后出水帶來很大風(fēng)險(xiǎn)，為了防止壓裂后油井出水問題，通過對子北油田現(xiàn)場壓裂參數(shù)優(yōu)化與跟蹤，得到以下主要結(jié)論：

(1)對于油層厚度<15 m的底水油藏，射開厚度一般控制在5 m以內(nèi)且避開水層，施工參數(shù)(即加砂量、施工排量、液體注入量、破裂壓力、工作壓力)應(yīng)盡可能的加以控制，施工排量<1.2 m3/min，盡可能的提高砂比。

(2)對于油層厚度較小(5～10 m)、無隔層、油水分異明顯的油層，主要采用二次加砂，砂量排量都加以控制。

(3)對于油層厚度<5 m、有底水，隔層較差的油藏，必要時應(yīng)用小規(guī)模的堵水壓裂工藝。

[1]王群嶷，張有才，姚海靜.油層壓裂規(guī)模與見水時間的關(guān)系[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1994(4)：64-66.

[2]朱新佳.蘇里格氣田多級壓裂水平井產(chǎn)能預(yù)測方法[J].中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(4)：5-7.

[3]陳守民，劉宏濤，劉自軍，等.鄂爾多斯盆地陜北地區(qū)三疊系長6油層壓裂改造技術(shù)及效果[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2006(6)：144-145.

[責(zé)任編輯 李曉霞]

2015-04-10

胡生龍(1977—)，男，陜西延安人，延長油田股份有限公司助理工程師。

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1004-602X(2015)02-0036-03