李 楊

水平井壓裂后燜井技術(shù)的研究

李 楊

（中國(guó)石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010）

非常規(guī)油氣藏開(kāi)發(fā)通常采用大液量、大規(guī)模水平井分段壓裂，常規(guī)油藏的快速返排方式已經(jīng)不適用于此。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，適當(dāng)?shù)臓F井可以輔助提高非常規(guī)油藏壓裂效果。本文研究了壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)層燜井所產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的變化；建立起脆性-低滲巖心的滲吸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?yàn)證了適當(dāng)?shù)臓F井時(shí)間有利于壓裂液與儲(chǔ)層流體發(fā)生滲吸交互。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指導(dǎo)水平井壓裂后燜井制度的建立，提高水平井最終單井產(chǎn)能。

水平井；壓裂；燜井；滲吸

對(duì)于常規(guī)油藏，壓裂完成后一般采用快速返排的方式，并且盡可能地提高壓裂液的返排率[1]。但對(duì)于非常規(guī)油藏，油田的生產(chǎn)實(shí)踐表明，有的油藏適合快速返排，也有的油藏出現(xiàn)返排率低，井產(chǎn)量高的現(xiàn)象。因此提出了“燜井[2]”的技術(shù)措施，即壓裂后在經(jīng)初始快速返排后關(guān)井一段時(shí)間再生產(chǎn)，被認(rèn)為是一種具有應(yīng)用前景的提高非常規(guī)油氣產(chǎn)能的技術(shù)。

大規(guī)模水力壓裂過(guò)程中，壓裂液主要滯留在裂縫網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)儲(chǔ)層地應(yīng)力場(chǎng)[3]、溫度場(chǎng)產(chǎn)生很大影響，滯留時(shí)間長(zhǎng)所發(fā)生的交互影響也越大。同時(shí)，壓裂液在毛細(xì)管和化學(xué)滲透壓作用下發(fā)生從裂縫到基質(zhì)的自發(fā)滲吸，這是壓裂液與儲(chǔ)層相互作用的重要基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層應(yīng)力溫度場(chǎng)

1.1 地層壓力分布

ABAQUS是通用型的有限元商業(yè)軟件，非線性影響對(duì)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算分析，并能夠處理巖體的裂縫擴(kuò)展、滲流—應(yīng)力耦合等多種復(fù)雜問(wèn)題。利用ABAQUS有限元軟件模擬水力裂縫擴(kuò)展，數(shù)值模擬參數(shù)數(shù)據(jù)采用遼河油田雷家L88-杜H7水平井地質(zhì)參數(shù)及壓裂施工參數(shù)，見(jiàn)表1。

在進(jìn)行有限元模擬計(jì)算時(shí)，分為以下步驟：模型的建立、參數(shù)賦值、加載條件賦值和網(wǎng)格劃分。

1.2 溫度場(chǎng)變化

通過(guò)COMSOL有限元軟件對(duì)悶井時(shí)裂縫周?chē)臏囟确植家?guī)律進(jìn)行了模擬，在進(jìn)行有限元模擬計(jì)算時(shí)分為以下幾個(gè)步驟：幾何模型建立、定義材料屬性和邊界條件、網(wǎng)格剖分、研究求解以及計(jì)算結(jié)果后處理。

表1 計(jì)算模型參數(shù)表

圖1 壓裂十段后悶井時(shí)裂縫周?chē)鷳?yīng)力分布圖

低于地層溫度的壓裂液注入地層之后，注入壓裂液與地層之間存在溫度差，即溫度梯度，由于壓裂液溫度低于地層溫度，從地層中吸收熱量，新注入的壓裂液不斷驅(qū)替先前注入的流向油層深部，溫度過(guò)渡帶前緣吸收地層熱量后溫度升高，最后趨于地層溫度。油層中熱量傳遞主要以對(duì)流傳熱進(jìn)行；由于蓋層和底層與油層之間為封閉邊界，向油層中熱量傳遞則是通過(guò)導(dǎo)熱進(jìn)行。模擬不同悶井時(shí)間下井筒及裂縫周?chē)臏囟确植紙D及縫控溫度比例系數(shù)圖：

式中：—裂縫長(zhǎng)度，m；

1—縫內(nèi)流體作用下的溫度影響長(zhǎng)度，m。

圖2 悶井24 h的溫度分布圖和各壓裂段的縫控溫度比例系數(shù)圖

圖3 悶井72 h的溫度分布圖和各壓裂段的縫控溫度比例系數(shù)圖

圖4 悶井168 h的溫度分布圖和各壓裂段的縫控溫度比例系數(shù)圖

從圖中可以看出，在悶井前期，壓裂段內(nèi)的縫控溫度影響比例都隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而下降，這是由于前幾段壓裂段的裂縫內(nèi)溫度已逐漸接近地層，而新壓裂段重新注入壓裂液后，使得井筒周?chē)鷾囟葓?chǎng)重新分布，所以溫度的影響范圍由井筒向地層裂縫擴(kuò)展，此時(shí)的影響比例屬于縫內(nèi)影響比例，當(dāng)溫度影響范圍擴(kuò)散到裂縫尖端附近時(shí)，將逐漸趨于穩(wěn)定并最終達(dá)到平衡（地層溫度），所以各段縫內(nèi)縫控比例系數(shù)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小，縫外縫控比例系數(shù)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增大，且裂縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)，縫外縫控溫度比例系數(shù)越小。

2 壓裂液滲吸置換

在多孔介質(zhì)中，潤(rùn)濕相流體依靠毛管力作用置換非潤(rùn)濕相流體的過(guò)程稱為滲吸[4]，它是毛管力作用下的自發(fā)現(xiàn)象，也是多孔介質(zhì)中常見(jiàn)的多相流現(xiàn)象。當(dāng)壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)層并長(zhǎng)期滯留，是否能夠自發(fā)的滲吸侵入，從而改變孔隙喉道的結(jié)構(gòu)，驅(qū)替出更多原油。

本研究建立一個(gè)脆性巖性置換的實(shí)驗(yàn)，將飽和原油的巖心浸沒(méi)在裝滿壓裂液的燒杯中，然后將燒杯放入90 ℃恒溫箱內(nèi)。等待巖心滲吸一段時(shí)間后，取出巖心，用紗布擦拭掉巖心表面的水（避免用紙擦），測(cè)量巖心的質(zhì)量，測(cè)試巖心的T2譜；取出巖心，并放入燒杯中繼續(xù)滲吸，同時(shí)繼續(xù)計(jì)時(shí)，如此重復(fù)直至T2譜不再有明顯變化之后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

圖5 二維譜（原樣，2 d，4 d，8 d）

圖6 lei88-2縫內(nèi)流體含量隨時(shí)間變化圖

隨著置換時(shí)間的不斷增加，小孔隙和中孔隙內(nèi)流體含量逐漸升高，由核磁的二維譜可知，小孔隙內(nèi)含量增長(zhǎng)的流體是壓裂液中的水。到置換8 d為止，小孔隙內(nèi)油信號(hào)的占比量由60.2%下降到51.7%，中孔隙內(nèi)油信號(hào)的占比量由31.7%增長(zhǎng)到41.4%后降低到39.7%，大孔隙內(nèi)油信號(hào)的占比量由8.1%增長(zhǎng)到8.3%。綜上可知，由于該巖樣所在儲(chǔ)層屬于高脆—低滲—致密型儲(chǔ)層，巖心脆性低且孔隙較小，故該種巖心小孔隙內(nèi)更容易發(fā)生置換滲吸，壓裂液中的水更容易進(jìn)入到小孔隙內(nèi)，將小孔隙中的油壓到中孔隙中。

3 結(jié) 論

1）大量壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)層能改變應(yīng)力溫度場(chǎng)，一定時(shí)間的燜井可以讓人工裂縫流體壓力適當(dāng)向遠(yuǎn)端進(jìn)行擴(kuò)散，增大儲(chǔ)層改造體積。

2）燜井時(shí)各壓裂段縫內(nèi)縫控比例系數(shù)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小，縫外縫控比例系數(shù)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增大，且裂縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)，縫外縫控溫度比例系數(shù)越小。

3）根據(jù)儲(chǔ)層巖心滲吸置換實(shí)驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)高脆、低滲儲(chǔ)層小孔隙內(nèi)的油更容易進(jìn)入中孔及大孔中，因此最佳燜井時(shí)間為4 d。

[1] 張寅，李世恩. 涪陵頁(yè)巖氣井燜井時(shí)間與產(chǎn)能關(guān)系分析[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，5（30）：49-51.

[2] 韓慧芬，楊斌，彭鈞亮. 壓裂后燜井期間頁(yè)巖吸水起裂擴(kuò)展研究[J].天然氣工業(yè)，2019，1：74-80.

[3] 何應(yīng)付，趙淑霞，劉學(xué)偉. 致密油藏多級(jí)壓裂水平井CO2吞吐機(jī)理[J]. 斷塊油氣藏，2018，6（25）：752-756.

[4] 杜洋，雷煒，李莉，等. 頁(yè)巖氣井壓裂后燜排模式[J]. 巖性油氣藏，2019，3（31）：145-151．

Study on Shut-in Technology After Horizontal Well Fracturing

（D&P Technology Research Institute of PetroChina Liaohe Oilfield Company, Panjin Liaoning 124010, China）

The development of unconventional oil and gas reservoirs usually uses large-volume, large-scale horizontal well staged fracturing process. The rapid flowback method of conventional reservoirs is no longer suitable for this unconventional oil and gas reservoirs. From field implementation experience, proper shut-in can help improve fracturing effect in unconventional reservoirs. In this paper, the changes in the stress field and temperature field in the shut-in process after fracturing fluid entering the reservoir were studied. The experimental model of brittle-low-permeability core was established to verify that the appropriate shut-in time is beneficial tothat the fracturing fluid and reservoir fluid occurs infiltration interaction. The experimental results can guide the establishment of shut-in system after horizontal well fracturing and increase the final single well productivity of horizontal well.

Horizontal well ; Fracturing; Shut-in; Imbibition

中國(guó)石油股份公司重大科技專(zhuān)項(xiàng)，遼河油田原油千萬(wàn)噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究課題（項(xiàng)目編號(hào)：2017E-1605）。

2020-03-24

李楊（1988-），男，工程師，碩士研究生，湖北荊州人，2012年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程專(zhuān)業(yè)，主要從事石油工程巖石力學(xué)及儲(chǔ)層改造等方向研究。

TE348

A

1004-0935（2020）07-0794-03