段貴府，才　博，康如坤，何春明，李　凝，劉國(guó)華，穆海林

(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007；

2.中國(guó)石油華北油田分公司，河北任丘 062552；

3.中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552)

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二連油田安山巖裂縫性儲(chǔ)層壓裂技術(shù)研究

段貴府1，才博1，康如坤2，何春明1，李凝2，劉國(guó)華2，穆海林3

(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007；

2.中國(guó)石油華北油田分公司，河北任丘 062552；

3.中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552)

摘要：針對(duì)烏蘭花凹陷安山巖儲(chǔ)層具有低孔特低滲、天然裂縫發(fā)育、高楊氏模量、低泊松比和脆性強(qiáng)等特點(diǎn)，壓裂中如何在控制濾失的同時(shí)充分利用天然裂縫等弱面，是裂縫性儲(chǔ)層壓裂工藝和改造工作液面對(duì)的難題。以儲(chǔ)層特點(diǎn)及改造難點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，借鑒非常規(guī)油氣藏體積改造中“疏與堵”相結(jié)合的天然裂縫處理模式，縮小基質(zhì)—裂縫流動(dòng)距離，提高基質(zhì)貢獻(xiàn)程度。依據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，優(yōu)選出0.25%低濃度瓜爾膠低傷害壓裂液體系，采用線性膠與凍膠相結(jié)合的復(fù)合壓裂工藝技術(shù)，前期利用低黏線性膠起裂，以實(shí)現(xiàn)縫高控制和溝通天然裂縫；后期采用組合粒徑支撐劑段塞注入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)流、控縫高的改造目標(biāo)。該技術(shù)已應(yīng)用在蘭42井安山巖裂縫儲(chǔ)層改造中，獲工業(yè)油流，井溫測(cè)試結(jié)果顯示裂縫高度控制較好，取得較好的應(yīng)用效果，對(duì)烏蘭花凹陷安山巖勘探開(kāi)發(fā)具有重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：安山巖；裂縫性儲(chǔ)層；壓裂；低濃度；控制裂縫高度

烏蘭花凹陷位于二連盆地南部，為二連油田近年來(lái)重點(diǎn)勘探的新凹陷之一。在蘭42井鉆遇的安山巖呈現(xiàn)油氣顯示之前，烏蘭花凹陷已有數(shù)口探井均鉆遇安山巖，未見(jiàn)油氣顯示。總體上看，烏蘭花地區(qū)侏羅紀(jì)火山活動(dòng)頻繁，安山巖分布較廣，但含油氣性還有待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。安山巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要為粒間孔、溶蝕孔和裂縫[1-3]，含油飽和度約為13.2%，非均質(zhì)性強(qiáng)，屬于低孔特低滲儲(chǔ)層。本文以烏蘭花凹陷蘭42井為例，分析安山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)與改造難點(diǎn)，通過(guò)一系列室內(nèi)研究選擇針對(duì)性強(qiáng)的壓裂改造工藝技術(shù)，提高安山巖儲(chǔ)層壓裂改造效果，對(duì)烏蘭花凹陷安山巖的勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1 安山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)與改造難點(diǎn)

1.1 安山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)

以蘭42井為例，烏蘭花凹陷安山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)總結(jié)如下。

1.1.1 低孔特低滲

根據(jù)自然電位和微電極測(cè)井，儲(chǔ)層有一定滲透性，計(jì)算的孔隙度為6.2%～26.3%，屬于低孔特低滲儲(chǔ)層。

1.1.2 黏土礦物含量較高

儲(chǔ)層黏土礦物含量較高，平均含量在20%左右，石英含量約為65%，碳酸鹽巖含量約為15%，因此在壓裂液體系優(yōu)選中需注重防膨性能。

1.1.3 儲(chǔ)層天然裂縫發(fā)育

取心顯示，該區(qū)域目標(biāo)層段天然裂縫發(fā)育，以斜交縫為主，縫內(nèi)多被方解石充填。安山巖裂縫是主要的儲(chǔ)集空間和滲流通道(圖1)，因此壓裂需大范圍溝通含油裂縫，實(shí)現(xiàn)“疏與堵”完美結(jié)合。

1.1.4 巖石脆性較高

根據(jù)巖心巖石力學(xué)分析數(shù)據(jù)，單軸力學(xué)測(cè)試表明巖石楊氏模量為20100MPa，泊松比為0.10，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。應(yīng)力—應(yīng)變曲線反映出巖石具有明顯的脆性破壞特征，有利于提高改造體積和大幅度溝通含油帶，但不利于造寬裂縫，加砂難度較大[4-5]。

1.2 安山巖儲(chǔ)層改造難點(diǎn)分析

根據(jù)安山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)，壓裂改造有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

(1)低孔特低滲儲(chǔ)層微孔占主導(dǎo)地位，裂縫是主要的儲(chǔ)集空間和滲流通道，如何在控制濾失的同時(shí)減小對(duì)裂縫的傷害，因此，對(duì)壓裂工藝和改造工作液提出了更高的要求。

(2)天然裂縫發(fā)育，壓裂液濾失嚴(yán)重，容易出現(xiàn)砂堵，因此在壓裂施工過(guò)程中需控制好裂縫“疏與堵”的問(wèn)題。

(3)地層能量不足，不利于壓裂液的快速、完全返排，壓裂液對(duì)儲(chǔ)層傷害較大。

(4)壓裂初期容易產(chǎn)生多裂縫，若前期造縫不充分，易造成后期加砂困難。

2 安山巖儲(chǔ)層壓裂技術(shù)研究

2.1 地應(yīng)力剖面

結(jié)合烏蘭花凹陷蘭42井地應(yīng)力剖面看(圖3)，目的層1674.6～1707m地應(yīng)力值為35～40MPa，各小層上下的遮擋性較差，產(chǎn)隔層間的地應(yīng)力差異為1～2MPa，有利于提高儲(chǔ)層縱向上的改造程度，但隔層條件較差不利于裂縫高度的控制，深度改造難度較大，因此在壓裂過(guò)程中需考慮裂縫高度控制技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 裂縫高度控制技術(shù)

對(duì)于水力裂縫的擴(kuò)展來(lái)說(shuō)，初期裂縫的起裂尤為重要；對(duì)于單層來(lái)說(shuō)，控制初始的裂縫高度延伸更為關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，活性水和線性膠泵入控制初始裂縫的控制技術(shù)和線性膠與低稠化劑濃度壓裂液凍膠交替注入的控制裂縫延伸技術(shù)具有較好的應(yīng)用效果[6-8]。其原理是，先注入壓裂液凍膠，由于其濾失量低，造縫效率相對(duì)較高。然后注入低摩阻的線性膠，線性膠注入時(shí)的濾失情況與先前的凍膠有很大不同，其濾失量較大，摩阻低，可適時(shí)提高施工排量，從而提高造縫效率(圖4、圖5)。

2.3 壓裂液材料優(yōu)化

經(jīng)過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)精細(xì)評(píng)價(jià)和論證，優(yōu)選出最終的壓裂液配方，稠化劑濃度選用0.25%JK低傷害超級(jí)瓜爾膠。利用RS6000流變儀測(cè)定0.25%瓜爾膠壓裂液耐溫耐剪切性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該體系在70℃條件下具有較好的耐溫耐剪切性能，表觀黏度基本保持在130mPa·s以上，且破膠后殘?jiān)績(jī)H為76mg/L，極大地降低了對(duì)儲(chǔ)層的傷害，可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

2.4 支撐劑選擇

考慮本區(qū)域壓裂裂縫特性及加砂難度較大等問(wèn)題，為提高支撐裂縫導(dǎo)流能力及其保持能力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，擬選擇20目或40目石英砂、40目或70目陶粒和100目陶粒組合粒徑的加砂方式。對(duì)石英砂和陶粒不同組合方式進(jìn)行支撐劑導(dǎo)流能力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。結(jié)果表明，20目或40目石英砂與40目或70目陶粒的比例為3∶1時(shí)，支撐裂縫導(dǎo)流能力(滲透率)最高，在60MPa高閉合應(yīng)力下，支撐裂縫滲透率高達(dá)41D，考慮支撐劑嵌入、破碎等因素導(dǎo)致支撐裂縫導(dǎo)流能力下降，仍能夠滿足該類(lèi)儲(chǔ)層對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的要求。

2.5 加砂壓裂工藝優(yōu)化

烏蘭花凹陷安山巖儲(chǔ)層高楊氏模量、低泊松比、天然裂縫發(fā)育、脆性明顯，與非常規(guī)油氣儲(chǔ)層(頁(yè)巖氣、致密油)特點(diǎn)相似。目前體積壓裂技術(shù)是非常規(guī)油氣儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)的有效措施，可提高壓裂改造體積(SRV)及裂縫對(duì)基質(zhì)貢獻(xiàn)的控制程度[9-12]。根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層特點(diǎn)，創(chuàng)新性地采用非常規(guī)油氣體積壓裂改造思路，爭(zhēng)取最大限度地控制裂縫高度、提高壓開(kāi)程度；最大幅度溝通天然裂縫，獲得較高支撐裂縫導(dǎo)流能力的支撐裂縫長(zhǎng)度。采用組合粒徑段塞加砂技術(shù)與復(fù)合壓裂相結(jié)合的壓裂改造工藝技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)天然裂縫“疏與堵”的高度溝通、保持主裂縫高導(dǎo)流能力，又能成功地實(shí)現(xiàn)裂縫高度的有效控制及降低加砂難度。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

以蘭42井為例，改造井段為1674.6～1707m，儲(chǔ)層巖性為安山巖，具有低孔特低滲、天然裂縫發(fā)育、產(chǎn)隔層應(yīng)力差小等特點(diǎn)，壓裂施工中需要采用控裂縫高度、提高基質(zhì)貢獻(xiàn)率等工藝技術(shù)。蘭42井前置液階段前期采用低黏線性膠起裂，后期仍選用凍膠造縫控制濾失；攜砂階段采用優(yōu)選的組合粒徑段塞注入結(jié)合復(fù)合壓裂改造工藝技術(shù)進(jìn)行施工。共注入液體360m3，其中活性水為45m3，低濃度瓜爾膠液為315m3；注入陶粒砂量為27.3m3，其中0.212～0.425mm粒徑陶粒為7.4m3，0.3～0.6mm粒徑陶粒為16.9m3，0.85～1.18mm石英砂為3m3，小粒徑支撐劑以充填和封堵天然裂縫為主，中、大粒徑支撐劑以提高主裂縫導(dǎo)流能力為主，支撐劑段塞注入砂比依次為3%、5%、7%、15%、19%、25%，平均砂比為15%；施工壓力為40.0~60.5MPa，主壓裂施工排量為2.0~5.5m3。壓裂后產(chǎn)油量為5.2m3/d，達(dá)到工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)，壓裂后井溫測(cè)試證明，裂縫高度得到有效控制，取得了較好的效果，對(duì)烏蘭花凹陷安山巖勘探開(kāi)發(fā)具有重要的借鑒意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)充分利用天然裂縫，提高整體裂縫滲濾面積和基質(zhì)貢獻(xiàn)程度，有利于安山巖裂縫性儲(chǔ)層的有效開(kāi)發(fā)。

(2)組合粒徑加砂技術(shù)與復(fù)合壓裂相結(jié)合的壓裂改造模式，既能實(shí)現(xiàn)天然裂縫“疏與堵”的高效溝通，又能控制裂縫高度過(guò)度延伸以及降低加砂難度。

(3)安山巖裂縫性儲(chǔ)層壓裂藝技術(shù)的突破對(duì)其他火山巖等特殊巖性在選擇壓裂工藝方面具有較好的借鑒意義。

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Fracturing Technology for Andesite Fractured Reservoir in Erlian Oilfield

Duan Guifu1Guifu1,Caibo1Caibo1,Kang Rukun2Rukun2,

He Chunming1,Li Ning2,Liu Guohua2,Mu Hailin3

(1.LangfangBranchofPetroleumExplorationandDevelopmentResearchInstitute,PetroChina,Langfang,Hebei065007,China; 2.PetroChinaHuabeioilfieldCompany,Renqiu,Hebei062552,China; 3.DownholeServiceCompany,CNPCBohaiDrillingEngineeringCompanyLimited,Renqiu,Hebei062552,China)

Abstract:Wulanhua sunken andesite reservoirs feature in low porosity, ultra-low permeability, well developed natural fractures, high Young’s modulus, low Poison’s ratio, and high brittleness. To take full advantage of nature fractures while controlling filtration is difficult for fracturing process and working fluid transform in fractured reservoirs. Taking reservoir features and transform difficulties as a starting point, we learned from the natural fracture treatment modes by combining ways of dredging and blocking during reservoir volume stimulation of unconventional oil and gas reservoirs, reduced the matrix-fracture flow distance, and enhance the contribution of matrix. Based on lab experiment and field practice, we chose the 0.25% low-concentration guar-based fracturing fluid, adopted the complex fracturing technology integrating linear glue and gel. At earlier stage, we used linear glue of low viscosity to initiate fracturing, so as to fulfill fracture height control and natural fractures connection. At later stage, we utilized the technology of combined particle size proppant with plug pumping to achieve the goal of high flow conductivity and fracture height control. We had applied to Andesite fracture reservoir stimulation of Well Lan 42 and got industrial oil flow. And the well temperature test results showed that the fracture height was controlled well. It could be good reference to andesite exploration and development in Wulahua Sag. and hybrid fracturing technology,which can achieve high conductivity and well fracture height control. The above research results are applied in Lan42 well, after stimulation the test production reached 3.2m3/d, which achieved better effect of stimulation results, and have great significance for the breakthrough of Wulanhua sunken exploration and development.

Key words:andesite; fractured reservoir; fracturing; low concentration; fracture height control

中圖分類(lèi)號(hào)：TE348

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

作者簡(jiǎn)介：第一段貴府(1989年生)，男，碩士，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層改造理論與工藝技術(shù)研究工作。郵箱：dgf1989@163.com。

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2014B-1202、2014E-35)。