陳華生 王波 王榮 蔡卓林

摘要：隨著油田的深入開發(fā)，低效井逐漸增多，措施挖潛難度不斷加大，且新投產(chǎn)井地質(zhì)條件越來越差，選井選層越來越困難，增油效果也逐漸變差。特別是特低滲透致密儲(chǔ)層開發(fā)效果逐漸變差，目前常規(guī)技術(shù)開發(fā)效果不明顯，如何建立有效驅(qū)替，提高單井產(chǎn)量，改善區(qū)塊開發(fā)效果是這些油田亟待解決的問題。為提高增油效果，必須精細(xì)措施挖潛，拓展選井選層范圍，優(yōu)化壓裂工藝。

關(guān)鍵詞：縫網(wǎng);壓裂;儲(chǔ)層

針對目前低滲透油田開發(fā)存在的問題，并借鑒國內(nèi)外同類油藏的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提出了采用縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)來開發(fā)低滲透油田致密油藏。從地質(zhì)條件出發(fā)研究了縫網(wǎng)壓裂技術(shù)在低滲透油田的適應(yīng)性，通過研究縫網(wǎng)壓裂的機(jī)理，建立一套縫網(wǎng)壓裂選井選層的技術(shù)方法，并完善了縫網(wǎng)壓裂相關(guān)配套技術(shù)，形成一套適應(yīng)于低滲透油田的縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)體系，以解決致密油縫網(wǎng)壓裂面臨的選井、設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價(jià)等方面的技術(shù)難題。

1.直井縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)研究

1.1縫網(wǎng)壓裂適應(yīng)性分析

評價(jià)儲(chǔ)層能否形成復(fù)雜有效的裂縫網(wǎng)絡(luò)成為了縫網(wǎng)壓裂優(yōu)選的一個(gè)重要步驟。影響儲(chǔ)層能否形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)的因素較多，一方面主要為儲(chǔ)層地質(zhì)方面的條件，包括巖石礦物成分、巖石脆性、天然裂縫、成巖機(jī)理、水平地應(yīng)力差異等;而另一方面為施工技術(shù)工藝方面，如壓裂液類型及用量、支撐劑選擇、施工排量、壓裂技術(shù)選擇等。諸多方面因素互有關(guān)聯(lián)，共同影響壓后裂縫網(wǎng)絡(luò)形成的形態(tài)以及改造縫網(wǎng)的大小。本項(xiàng)目從儲(chǔ)層地質(zhì)影響因素方面研究了低滲透油田致密油縫網(wǎng)壓裂的適應(yīng)性和選井選層研究。

1.2縫網(wǎng)壓裂裂縫起裂機(jī)理研究

對于發(fā)育有天然裂縫的儲(chǔ)層，由于天然裂縫的力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度與儲(chǔ)層本體巖石顯著不同，進(jìn)行壓裂增產(chǎn)時(shí)天然裂縫會(huì)對水力裂縫起裂造成影響，甚至?xí)偈菇芽p網(wǎng)絡(luò)形成。由于天然裂縫、壓裂液滲濾效應(yīng)、巖石溫度變化等多方面影響，對裂縫性儲(chǔ)層采用均質(zhì)油氣藏破裂壓力計(jì)算模型計(jì)算破裂壓力難以獲得準(zhǔn)確結(jié)果。為了更好的研究縫網(wǎng)壓裂起裂機(jī)理，需要研究天然裂縫影響下其水力裂縫的不同起裂方式，并根據(jù)彈性力學(xué)與巖石力學(xué)理論得到其不同起裂方式的起裂判據(jù)，以應(yīng)用于破裂壓力計(jì)算。

1.3縫網(wǎng)壓裂壓裂液體系研究

由于縫網(wǎng)壓裂所使用液體規(guī)?？涨熬薮?，注入流體動(dòng)輒數(shù)千、上萬立方米，甚至數(shù)萬立方米。因此，用于縫網(wǎng)壓裂的液體必須具備：（A）低成本。致密油氣為低品位資源，開發(fā)投資、風(fēng)險(xiǎn)必然很高。（B）低黏度。壓裂液黏度過高，會(huì)抑制次生裂縫的形成，對裂縫網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建不利，需要保持低黏度。（C）低摩阻。液體低摩阻對于提升排量，降低水頭損失十分有利。

1.4支撐劑研究

理論研究與實(shí)踐證明，在儲(chǔ)層條件與支撐裂縫尺寸相同時(shí)，水力壓裂效果與支撐裂縫導(dǎo)流能力有關(guān)系，支撐裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)（輸送）儲(chǔ)層流體的能力，并以支撐帶的滲透率與寬度的乘積來表示。支撐劑優(yōu)選是壓裂設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一。通過對石英砂與陶粒進(jìn)行性能評價(jià)，同樣結(jié)果表明，陶粒具有比石英砂更高的導(dǎo)流能力與低破碎率。通過對比不同支撐劑不同壓力下的性能參數(shù)，表明采用石英砂即可滿足裂縫支撐要求，但是考慮陶粒支撐劑長期導(dǎo)流能力明顯好于石英砂，因此建議部分采用石英砂+陶粒組合支撐劑進(jìn)行施工。

1.5縫網(wǎng)壓裂施工參數(shù)優(yōu)化研究

對于實(shí)施縫網(wǎng)壓裂來說，壓裂液排量是其中一項(xiàng)重要的關(guān)鍵工程參數(shù)。其核心在于同等條件下，較高的排量會(huì)使得流體在縫內(nèi)更容易形成高凈壓力。高凈壓力意味著水力裂縫的縫寬更大，誘導(dǎo)應(yīng)力效應(yīng)也更加明顯，還更容易剪切激活甚至撐開儲(chǔ)層中的微裂縫、裂隙，從而形成復(fù)雜的裂縫形態(tài)。

（1）壓裂排量優(yōu)化。不同排量下的縫網(wǎng)有效長度計(jì)算分析表明，在定液量情況下，其排量存在一個(gè)陡增后趨緩的拐點(diǎn)，繼續(xù)增加排量效果較差。拐點(diǎn)約在7m3/min。需要注意的是，由于模擬采用的是純黏性液體，而非混有支撐劑的泥漿。為了更好的攜帶支撐劑，為形成復(fù)雜有效的縫網(wǎng)，目標(biāo)區(qū)塊推薦平均排量應(yīng)當(dāng)在7-8m3/min。

（2）壓裂液黏度優(yōu)化。液體黏度會(huì)影響縫內(nèi)壓降程度，較低的黏度使得流體能在較長距離裂縫內(nèi)保持足夠的凈壓力。另外，液體黏度也使得水力裂縫遭遇天然裂縫時(shí)，更容易因?yàn)檩^小的壓降從而沿著天然裂縫延伸，增加裂縫復(fù)雜度。

研究表明，縫網(wǎng)有效長度隨黏度增加而大致減小，由于壓裂液黏度成本效應(yīng)不算十分明顯，因此從增加縫網(wǎng)有效長度的角度來說應(yīng)盡量減小壓裂液黏度，無疑低黏度的滑溜水更加適合縫網(wǎng)壓裂，更夠形成更加復(fù)雜的縫網(wǎng)。但是實(shí)際施工時(shí)，壓裂液黏度對攜砂的影響很明顯，故實(shí)際情況下，應(yīng)結(jié)合施工排量、支撐劑粒徑優(yōu)選壓裂液黏度，使其滿足較大的有效縫網(wǎng)長度和良好的攜砂性能。

（3）壓裂液液量優(yōu)化。從物質(zhì)平衡理論上講，縫網(wǎng)壓裂壓裂液液量要求大排量。因此排量越大改造縫網(wǎng)也相應(yīng)增加，從而獲得更好的效果。但是，液量與縫網(wǎng)壓裂改造效果并非線性關(guān)系，而且實(shí)際生產(chǎn)施工也需要限制壓裂液量即壓裂規(guī)模。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，壓裂液液量存在其優(yōu)化值。

2.直井縫網(wǎng)壓裂應(yīng)用效果分析

2.1區(qū)塊開發(fā)狀況

油田某區(qū)塊投產(chǎn)以來，雖然不斷加強(qiáng)注水調(diào)整，但受儲(chǔ)層物性差影響，目前井網(wǎng)條件下難以建立有效驅(qū)替體系，主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：一是受儲(chǔ)層物性影響，區(qū)塊注水受效差，低效、無效注水比例高，無效注水比例高達(dá)40%。二是油井受效差，單井產(chǎn)量低，常規(guī)增產(chǎn)增注措施效果差。

2.2直井縫網(wǎng)壓裂方案設(shè)計(jì)原則

根據(jù)油田目前井網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的矛盾，確定試驗(yàn)區(qū)直井縫網(wǎng)壓裂的總原則是：以建立有效注采驅(qū)替系統(tǒng)為核心，利用現(xiàn)有井網(wǎng)，結(jié)合大規(guī)模壓裂技術(shù)，通過大排量、大液量壓裂施工，增加裂縫與儲(chǔ)層接觸面積，減少液體向裂縫中的滲流距離和阻力，提高單井產(chǎn)量，延長措施有效期;縱向上兼顧非主力油層，根據(jù)應(yīng)力及巖性遮擋條件優(yōu)化壓裂層段，對隔層小于3米層進(jìn)行合壓，最大程度提高各類儲(chǔ)層動(dòng)用程度。

綜合考慮試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育狀況、注水狀況及工廠化施工要求，確定井區(qū)優(yōu)選原則：一是為保證試驗(yàn)效果，優(yōu)選儲(chǔ)量豐度高，有一定儲(chǔ)量基礎(chǔ);二是試驗(yàn)井周圍水井滿足注水條件，便于后期注水能量補(bǔ)充，同時(shí)井區(qū)油井受效差且無見水井，降低大規(guī)模壓裂后見水的風(fēng)險(xiǎn);三是試驗(yàn)井盡量集中，滿足工廠化施工要求，降低試驗(yàn)成本。綜合以上因素，優(yōu)選臺(tái)A和茂A井區(qū)進(jìn)行直井縫網(wǎng)壓裂試驗(yàn)，通過壓裂改造，提高單井產(chǎn)量。

2.4直井縫網(wǎng)壓裂效果

統(tǒng)計(jì)先導(dǎo)性實(shí)施2口井，壓后初期單井日增油4.2t，目前單井日增油1.1t，單井累積增油1086t。在先導(dǎo)性試驗(yàn)取得較好效果的基礎(chǔ)上，開展了擴(kuò)大試驗(yàn)，共實(shí)施老井直井縫網(wǎng)壓裂5口，壓后初期單井日增油4.0t，目前單井日增油3.1t，單井累積增油810t。

3.直井縫網(wǎng)壓裂試驗(yàn)認(rèn)識(shí)

一是與常規(guī)壓裂對比，注水開發(fā)井區(qū)縫網(wǎng)壓裂初期單井增油強(qiáng)度、累計(jì)增油量分別提高到3.5和8.1倍，投入產(chǎn)出比高。

二是形成的縫網(wǎng)未達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，縫網(wǎng)形態(tài)與儲(chǔ)層物性有關(guān)。從井下微地震監(jiān)測結(jié)果看，縫長達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，縫寬小于設(shè)計(jì)規(guī)模。二是壓裂后增加新的產(chǎn)液層，主力層貢獻(xiàn)比例大?？p網(wǎng)壓裂前僅主力油層產(chǎn)液，壓裂后增加新的產(chǎn)液層，壓前主產(chǎn)層液量增加幅度較高;生產(chǎn)一段時(shí)間后，儲(chǔ)層較差層基本不產(chǎn)液。

三是物性好、吸水好的儲(chǔ)層能夠持續(xù)產(chǎn)液。從注水井連續(xù)三次產(chǎn)液剖面看，物性好、連通水井吸水好的層產(chǎn)液保持較高水平。

參考文獻(xiàn)：

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