尹虎琛, 徐 洋, 王忍峰

(1川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 2低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室)

一、Z區(qū)儲層特征

1. 儲層特征

Z區(qū)塊屬于馬嶺油田，馬嶺油田延長組是鄂爾多斯盆地老區(qū)未來油氣勘探和開發(fā)的重要補(bǔ)充層系之一，馬嶺地區(qū)長81油層段油藏平均埋深2 400 m，油層平均厚度6.2 m，砂巖孔隙度主要分布于0.21%～15.31%之間，平均值為9.4%；滲透率4.482～0.0014 mD，平均值為0.254 mD。該區(qū)長813油層局部物性較差，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，主河道油層厚度12～20 m，聲波時差225～230 μs/m。該油層段砂巖儲層總體屬于特低孔—低滲儲層。

2. 裂縫發(fā)育程度及地應(yīng)力情況

從安塞長6、西峰長8和吳旗長6儲層巖心看出，長慶特低滲透油田儲層微裂縫發(fā)育，天然裂縫以微小直立縫為主[1-2]。地應(yīng)力差值越低越有利于徑向縫網(wǎng)的形成[3],有利于多裂縫的形成，可以使支裂縫重新定向的過程變慢；其次，地應(yīng)力差值越小，開啟不同方位微裂縫所需要的升壓幅度就越小[4]，有利于開啟更多的微裂縫數(shù)量(見表1)。

表1 長慶油田隴東部分區(qū)塊儲層地應(yīng)力測試結(jié)果

二、徑向縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)

高能氣體壓裂工藝主要采用高能氣體壓裂+多級暫堵聯(lián)作工藝思路，首先進(jìn)行高能氣體壓裂，在近井區(qū)域形成多條長度為2～10 m的徑向裂縫，改善了近井帶的導(dǎo)流能力[3]。此后進(jìn)行多級暫堵壓裂，近井地層裂縫沿高能氣體已形成的多條徑向裂縫延伸，當(dāng)裂縫延伸到徑向裂縫末端時，受到本身地應(yīng)力及其分布的控制，而沿與最大主應(yīng)力方向延伸。再通過暫堵劑多次投加，強(qiáng)制主縫在端部向放射狀短裂縫方位延伸，溝通更多微裂縫。此時主裂縫、徑向短裂縫以及微裂縫三者形成溝通，即可形成徑向網(wǎng)狀裂縫。井筒周圍就會形成多條填砂裂縫，遠(yuǎn)離井筒地層的滲透性也得到有效的改善。

根據(jù)不同儲層的物點，在現(xiàn)場開展了三種類型的暫堵段塞試驗，經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用，可以滿足多裂縫壓裂工藝的要求(見表2)。

表2 G519-ZDJ暫堵劑常規(guī)性能表

注:密度為1.1～1.2 g/cm3。

1. 封堵性能評價

該區(qū)塊在井筒結(jié)構(gòu)、液體性能等參數(shù)相同情況下，對暫堵劑進(jìn)行封堵性能驗證，結(jié)果表明，升壓效果明顯，平均堵劑用量543 kg，設(shè)計封堵24次，成功升壓20次，封堵成功率達(dá)到83.3%，平均升壓幅度達(dá)到6.3 MPa，采用CQZ-2+CQZ-3交替式混合加入，封堵效果最佳，升壓幅度達(dá)到7.2 MPa。

2. 儲層傷害性評價

CQZ系列暫堵劑是以油溶性樹脂為主、從原油內(nèi)提煉出的可溶性混合材料顆粒，該系列堵劑具有易泵送、油溶性好、易返排、無傷害的特點，在地層內(nèi)遇油即溶化的特性可以有效保證儲層孔道不會被長期堵塞和傷害地層。

泵入地層后會隨著地層溫度升高逐漸軟化，加之與地層內(nèi)原油混合后，50 min內(nèi)會徹底溶解,無殘渣存留。

3. 破碎率和耐壓強(qiáng)度測試

研發(fā)的堵劑具有良好的耐壓強(qiáng)度，室內(nèi)實驗表明破碎率可以滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求(見圖1)，超過10 MPa后破碎率大幅增加。說明該堵劑具有一定的抗壓強(qiáng)度能力，可滿足4～10 MPa的升壓要求。

三、現(xiàn)場試驗效果

1. 試驗效果

在Z區(qū)塊實施試驗井7口，加砂規(guī)模43.4 m3，平均砂比24%，排量2.8 m3/min，投產(chǎn)初期平均單井產(chǎn)液4.7 m3/d，產(chǎn)油3.2 t/d，含水18.1%。對比鄰井，試驗井投產(chǎn)初期單井產(chǎn)液比鄰井高1.5 m3/d，單井產(chǎn)油比鄰井高1.4 t/d，單井產(chǎn)量提高43.7%,取得了良好的試驗效果。

圖1 不同規(guī)格暫堵劑破碎率測試圖

2. 典型井分析

試驗井是Z區(qū)塊一口定向井，生產(chǎn)層位長8，儲層埋深2 232～2 254 m，儲層物性較差，平均孔隙度12.5%、滲透率0.92 mD，聲波時差224.6 μs/m，含油飽和度53.2%。采用?244.475 mm表層套管與?139.7 mm油層套管，射孔段位置2 232.0～2 242.0 m，采用復(fù)合射孔加電纜傳輸高能氣體壓裂后投產(chǎn)，采用YL100-3C彈，藥量45 kg。此次試驗采用單上封?73 mm油管注入，入地液量293.4 m3，油溶性暫堵劑用量500 kg(見表3)。

從施工曲線(見圖2)看出，砂比10%的段塞結(jié)束，首次加入100 kg暫堵劑，升壓效果顯著，地面油壓由31.3 MPa升至40.8 MPa，升高9.5 MPa，且出現(xiàn)階梯式升壓，說明有明顯微裂縫開啟的特征；砂比15%的段塞結(jié)束時，加入第二級暫堵劑150 kg，油壓由30.3 MPa升至35.2 MPa，升高4.9 MPa，第三次加入暫堵劑150 kg，升高3.5 MPa，第四次加入100 kg暫堵劑,油壓無明顯變化。可見暫堵劑的加入升壓效果明顯，可以判斷有新的裂縫開啟, 實現(xiàn)多裂縫和降低施工風(fēng)險的目的。

表3 徑向縫網(wǎng)壓裂試驗井與對比井改造情況對比表

圖2 試驗井壓裂施工曲線

從圖3可見，當(dāng)?shù)谝淮螘憾聞┻M(jìn)入地層后，井底壓力升高6.0 MPa后又迅速下降，壓力響應(yīng)具有明顯的新縫形成、突破夾層限制的特點；第二次暫堵劑進(jìn)入地層后，縫內(nèi)凈壓力升高5 MPa，明顯有“壓力臺階”，表現(xiàn)出徑向多裂縫共同延伸的特點。

3. 裂縫監(jiān)測

表4表明，徑向縫網(wǎng)壓裂工藝中，形成主裂縫產(chǎn)生了明顯的支裂縫，部分井裂縫方位變化幅度達(dá)到90°左右。說明以提升裂縫內(nèi)凈壓力為目標(biāo)的徑向縫網(wǎng)壓裂工藝達(dá)到擴(kuò)大油井泄油面積的目的。

圖3 試驗井井底壓力曲線

表4 徑向縫網(wǎng)壓裂井裂縫監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

圖4 Z552-104井裂縫監(jiān)測示意圖

例如，在Z552-104井，第70 min裂縫監(jiān)測結(jié)果表明(見圖4a)，裂縫主要沿最大主應(yīng)力方向延伸，有部分支裂縫開啟的特征，第95 min監(jiān)測結(jié)果表明(見圖4b)，主裂縫延伸程度明顯減弱，但支裂縫仍然有開啟的跡象，可以看出達(dá)到了主裂縫與支裂縫共同延伸的徑向縫網(wǎng)。

四、結(jié)論

(1)徑向縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)的核心是經(jīng)過高能氣體壓裂首先形成徑向預(yù)置多裂縫，再通過多級暫堵工藝使徑向多裂縫得以延伸，從而實現(xiàn)支撐縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分動用儲層平面。

(2)長慶低滲儲層水平兩向應(yīng)力差在5～7 MPa、天然微裂縫發(fā)育、良好的儲隔層遮擋等地質(zhì)條件為徑向縫網(wǎng)壓裂技術(shù)實現(xiàn)提供了有利的地質(zhì)條件，應(yīng)力差值越小，天然微裂縫越容易開啟，徑向縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)越容易形成。

(3)通過裂縫監(jiān)測及現(xiàn)場試驗表明，該技術(shù)取得了良好的增產(chǎn)效果，徑向縫網(wǎng)壓裂可以成為低滲儲層改造的一項有效增產(chǎn)技術(shù)。

(4)徑向縫網(wǎng)壓裂技術(shù)通過多種工藝聯(lián)作可以實現(xiàn)儲層體積改造的目的，該工藝成本低、易實施，并且改造效果明顯，是實現(xiàn)單井經(jīng)濟(jì)化增產(chǎn)的有效途徑。