劉豇瑜 張 鍵 袁學(xué)芳 劉 舉 劉 輝 張 暉

(1. 中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院， 新疆 庫爾勒 841000；2. 中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院， 新疆 庫爾勒 841000)

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庫車山前致密砂巖儲(chǔ)層深度傷害后改造措施探究

劉豇瑜1張 鍵2袁學(xué)芳1劉 舉1劉 輝1張 暉1

(1. 中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院， 新疆 庫爾勒 841000；2. 中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院， 新疆 庫爾勒 841000)

對(duì)深度傷害的致密砂巖儲(chǔ)層，先后嘗試了酸壓、重晶石解堵和加砂壓裂3種改造措施。研究表明，酸壓改造不能突破深度污染帶，不能恢復(fù)氣井產(chǎn)能；重晶石解堵作業(yè)只針對(duì)儲(chǔ)層的重晶石堵塞有用，但作用能力和范圍有限；加砂壓裂能突破深度污染帶，溝通遠(yuǎn)端天然裂縫，使氣井恢復(fù)產(chǎn)能，壓裂后日產(chǎn)氣20.4×104m3。

致密砂巖； 增產(chǎn)措施； 深度傷害； 庫車山前

中國的致密砂巖氣藏主要分布在四川盆地、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地[1-2]。由于致密砂巖儲(chǔ)層普遍具有基質(zhì)孔隙度低、基質(zhì)滲透率低、裂縫不同程度發(fā)育等特點(diǎn)，易受外來流體傷害，且傷害不易解除。對(duì)于深度傷害、多次長時(shí)間作業(yè)的井，常規(guī)的酸化解堵和小型的酸壓改造效果均不理想。以塔里木盆地庫車山前克深A(yù)井為例，探討裂縫性致密砂巖儲(chǔ)層在深度傷害、重復(fù)多次作業(yè)后的增產(chǎn)方式。

克深A(yù)井位于庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深區(qū)帶克深2號(hào)構(gòu)造高點(diǎn)上，目的層為白堊系巴什基奇克組6 573.00 — 6 631.00 m。地層溫度高達(dá) 166.8 ℃，地層壓力系數(shù)為2.08；巖性為細(xì)中粒巖屑長石砂巖；儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，成像測(cè)井解釋裂縫有31條，裂縫密度0.3條m，縫寬0.5～1.5 mm，被方解石、泥質(zhì)充填或半充填；儲(chǔ)層平均孔隙度為7%，滲透率為0.802×10-3μm2。

1 裂縫性致密砂巖儲(chǔ)層傷害機(jī)理

在油氣勘探開發(fā)的每個(gè)環(huán)節(jié)：鉆井、完井試油、增產(chǎn)及后續(xù)修井等作業(yè)過程中，儲(chǔ)層都不可避免地會(huì)與外來流體接觸，從而對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性產(chǎn)生不同程度的影響。對(duì)于高溫、高壓、基塊致密、裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層，這種影響尤其明顯。已有研究表明，裂縫性致密砂巖儲(chǔ)層損害的主要因素有敏感性傷害、固相侵入和水鎖傷害[3-5]。

1.1 敏感性傷害

裂縫性致密砂巖儲(chǔ)層敏感性傷害主要包括水敏、酸敏、堿敏、鹽敏、速敏，其中水敏損害是低滲透儲(chǔ)層的主要傷害形式，因?yàn)橹旅軆?chǔ)層膠結(jié)物含量較高，通常含有伊利石和伊蒙混層等水敏性礦物，所以當(dāng)外來流體侵入時(shí)易發(fā)生水敏傷害。

1.2 固相侵入傷害

裂縫性儲(chǔ)層由于裂縫的寬度范圍較大，往往大于井筒工作液的固相顆粒尺寸。在作業(yè)過程中固相顆粒就會(huì)在正壓差作用下進(jìn)入裂縫，在縫內(nèi)形成堆積，堵塞滲流通道，降低裂縫的導(dǎo)流能力，發(fā)生固相侵入傷害。

1.3 水鎖傷害

水鎖傷害是致密油氣藏主要的傷害機(jī)制之一[6-7]。在正壓差作用下外來流體進(jìn)入裂縫后，會(huì)將油、氣推向儲(chǔ)層深部，在油水或氣水界面形成一個(gè)凹向油(氣)相的彎液面，從而產(chǎn)生指向儲(chǔ)層內(nèi)部的毛細(xì)管力。油氣要流向井筒必須克服該毛細(xì)管力。此外，外來水相侵入還會(huì)使裂縫內(nèi)的含水飽和度增加，從而改變孔隙結(jié)構(gòu)、降低裂縫滲透率。研究表明初始滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、初始含水飽和度、油水界面張力是影響水鎖傷害程度的主要因素[8]。初始滲透率和含水飽和度越低、儲(chǔ)層孔喉越小、油水界面張力越大，儲(chǔ)層潛在的水鎖損害程度就越強(qiáng)。

2 傷害機(jī)理分析

克深A(yù)井自2008年完鉆后，先后經(jīng)歷了3次打撈落魚的修井作業(yè)，分別歷時(shí)32、115、162 d，修井液密度為1.98 gcm3。該井單次作業(yè)周期長、間隔時(shí)間長，儲(chǔ)層段受修井液長時(shí)間浸泡。另外在高溫、高壓且裂縫發(fā)育的條件下，修井液進(jìn)入裂縫并老化，對(duì)儲(chǔ)層造成了深度傷害。有研究表明濾液對(duì)地層的傷害受孔隙結(jié)構(gòu)、井筒與地層間的壓力差、浸泡時(shí)間3個(gè)因素控制[9]。其中壓力差和浸泡時(shí)間是控制傷害深度的主要因素，壓力差越大，浸泡時(shí)間越長，則傷害范圍越大?？松預(yù)井經(jīng)歷多次長時(shí)間的高密度修井液浸泡，儲(chǔ)層傷害程度大、范圍廣。

克深A(yù)井黏土礦物含量為6.9%～28.7%，平均為18.0%，以伊利石、伊蒙混層為主。由于該井黏土礦物含量較高，且以伊利石、伊蒙混層為主，因此，儲(chǔ)層具有水相傷害、速敏和堿敏傷害的可能。

克深A(yù)井在鉆井過程中存在高密度的泥漿濾液，后期長時(shí)間的修井作業(yè)也使得大量的修井液進(jìn)入裂縫，形成液相圈閉，對(duì)儲(chǔ)層造成了嚴(yán)重傷害。同時(shí)，該井黏土礦物以伊利石、伊蒙混層為主，增加了儲(chǔ)層中的毛細(xì)管空間，使地層中水相圈閉的潛在損害增大。

克深A(yù)井儲(chǔ)層具有高溫、高壓、滲透率低、裂縫發(fā)育、黏土礦物含量高的特點(diǎn)。由于長期、多次的打撈、修井作業(yè)，使該井儲(chǔ)層傷害程度深、范圍廣，傷害以固相侵入和水鎖傷害為主。

3 增產(chǎn)措施分析

2008年8月測(cè)試求產(chǎn)，5 mm油嘴，油壓54.7 MPa，日產(chǎn)氣17.7×104m3，后因發(fā)生落魚事件，進(jìn)行修井作業(yè)，幾次修井作業(yè)后氣井無自然產(chǎn)能，關(guān)井，從2009年3月關(guān)井至2013年3月。2013年以來，克深A(yù)井先后進(jìn)行了酸壓、重晶石解堵和加砂壓裂作業(yè)。

3.1 酸壓作業(yè)效果分析

酸壓作業(yè)前克深A(yù)井一直處于修井狀態(tài)，長時(shí)間的、多次重復(fù)的打撈修井作業(yè)，對(duì)儲(chǔ)層造成了深度損害。為解除儲(chǔ)層及裂縫的深度污染，2013年9月進(jìn)行酸壓改造，擠入地層總液量435.0 m3，其中前置酸100.0 m3，主體酸70.0 m3，暫堵酸20.0 m3，后置酸25.0 m3，GRF壓裂液208.9 m3，施工排量0.1～4.6 m3min，泵壓5.0～115.0 MPa，停泵壓力由77.5 MPa下降至72.0 MPa。酸壓后用5 mm油嘴求產(chǎn)，油壓4.87 MPa，折算日產(chǎn)氣0.9×104m3。從施工情況和改造后測(cè)試結(jié)果分析認(rèn)為本次酸壓改造未能恢復(fù)該井產(chǎn)能。因此對(duì)于經(jīng)歷多次打撈、長時(shí)間修井作業(yè)，儲(chǔ)層受到了深度傷害的井，酸壓不能取得理想的改造效果。

3.2 重晶石解堵效果分析

由于儲(chǔ)層天然裂縫發(fā)育，鉆井過程中目的層漏失密度為2.15 gcm3的鉆井液151.4 m3。由于鉆、修井液均用重晶石加重，從而侵入天然裂縫，造成重晶石等固相堵塞和泥漿濾液傷害。為解除鉆、修井過程中的重晶石堵塞，2013年10月進(jìn)行重晶石解堵施工，擠入地層總液量262.9 m3，其中隔離液80.0 m3，重晶石解堵劑185.0 m3。

3.3 加砂壓裂作業(yè)效果分析

為突破儲(chǔ)層深度污染帶，溝通遠(yuǎn)端天然裂縫，2013年10月進(jìn)行加砂壓裂施工。注入地層總液量702.9 m3，砂29.2 m3，其中壓裂液699.0 m3；施工泵壓62.6～120.0 MPa；排量0.5～4.6 m3min；砂濃度33～360 kgm3。

改造后用7 mm油嘴放噴求產(chǎn)，油壓30.0 MPa，折算日產(chǎn)氣20.4×104m3。分析認(rèn)為，加砂壓裂突破了深度污染帶，產(chǎn)生水力縫溝通了遠(yuǎn)端天然裂縫，恢復(fù)了氣井產(chǎn)能。

3.4 增產(chǎn)措施對(duì)比分析

由于克深A(yù)井儲(chǔ)層段天然裂縫發(fā)育、儲(chǔ)層埋深大、地層壓力高，由于鉆井液漏失、修井液長期浸泡，導(dǎo)致儲(chǔ)層受傷害程度大、范圍廣。為解除傷害，2013年以來，先后嘗試了酸壓、重晶石解堵和加砂壓裂3種增產(chǎn)措施，施工簡況見表1。對(duì)比分析后認(rèn)為：酸壓后油壓、產(chǎn)量均較低，氣井基本無自然產(chǎn)能，說明對(duì)深度傷害的裂縫性致密氣藏，酸壓改造不能解除儲(chǔ)層及裂縫的深度污染；重晶石解堵作業(yè)后，油壓和產(chǎn)量均有所增加，日產(chǎn)氣為5.0×104m3，但仍未恢復(fù)到氣井的初期產(chǎn)能，說明解堵作業(yè)只對(duì)井周附近儲(chǔ)層的重晶石堵塞有一定的溶解力，但仍不能突破深度污染帶，阻止了氣井大部分產(chǎn)能的發(fā)揮；加砂壓裂作業(yè)后，油壓、產(chǎn)量進(jìn)一步增加，日產(chǎn)氣量20.4×104m3，高于初期測(cè)試的日產(chǎn)氣量17.7×104m3，說明加砂壓裂突破了深度污染帶，溝通了遠(yuǎn)端天然裂縫。

表1 克深A(yù)井改造施工簡況

備注：酸壓作業(yè)前產(chǎn)量為2008年8月測(cè)試產(chǎn)量

4 結(jié) 語

克深A(yù)井經(jīng)歷長期、多次的打撈、修井作業(yè)，導(dǎo)致儲(chǔ)層傷害程度深、范圍廣，且以固相侵入和水鎖傷害為主。經(jīng)過酸壓、重晶石解堵和加砂壓裂3種增產(chǎn)措施嘗試后發(fā)現(xiàn)：對(duì)于傷害程度大的致密砂巖儲(chǔ)層，酸壓不能突破污染帶；重晶石解堵作業(yè)只能針對(duì)儲(chǔ)層的重晶石堵塞有用，但作用能力和范圍有限；而加砂壓裂改造措施能夠突破深度污染帶、恢復(fù)單井產(chǎn)能。

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Research on the Reform Measures after Deep Damage of Tight Sandstone Reservoir in Kuqa Piedmont

LIUJiangyu1ZHANGJian2YUANXuefang1LIUJu1LIUHui1ZHANGHui1

(1. Petroleum Engineering Research Institute of Tarim Oilfield Company, CNPC, Korla Xinjiang 841000, China; 2. Exploration and Development Institute of Tarim Oilfield Company, CNPC, Korla Xinjiang 841000, China)

We take acid fracturing, barite plug removing and sand fracturing for deep damage tight sandstone gas reservoir. The research shows that the acid fracturing cannot break through the deep damage zone, and can′t recover well production. Barite plug removal operation is only useful for barite plug, and the action capacity and scope are limited. Only by taking aggressive measures-sand fracturing can we break through the deep damage zone, connect the natural fractures and recover well production. After fracturing, gas production rate is 20.4×104m3.

tight sandstone; stimulation treatments; deep damage; Kuqa piedmont

2016-01-20

國家科技重大專項(xiàng)“超深超高壓高溫氣井試油、完井及儲(chǔ)層改造技術(shù)”(2011ZX05046-4)

劉豇瑜(1985 — )，女，四川南充人，碩士，工程師，研究方向?yàn)橛吞飪?chǔ)層改造與保護(hù)。

TE377

A

1673-1980(2016)05-0052-03