梨樹凹區塊低滲透儲層壓裂改造技術及應用

劉洪濤,魏媛茜,王孟江,肖俊杰

(中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院,河南南陽473132)

梨樹凹區塊低滲透儲層壓裂改造技術及應用

劉洪濤,魏媛茜,王孟江,肖俊杰

(中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院,河南南陽473132)

梨樹凹鼻狀構造位于泌陽凹陷南部陡坡帶東段,部分儲層受沉積和近物源影響,巖心觀察發現,微裂縫多發育在含礫砂巖、透鏡體和小型揉皺構造中,表明該區塊儲層為雙重介質低滲透儲層。針對這種情況,開展了凈壓力控制、高粘壓裂液體系和多級段塞降濾為主的壓裂改造優化技術研究。現場應用該技術效果顯著,這為該區塊的儲量升級和含油連片提供了技術支撐。

梨樹凹;雙重介質;多級段塞;壓裂改造

梨樹凹鼻狀構造位于泌陽凹陷南部陡坡帶東段,面積約2.94km2。該區巖性以細砂巖和粉砂巖為主,砂巖類型為巖屑長石砂巖,石英含量平均為36.1%,長石含量平均為44.7%,巖屑含量平均18.4%;H2、H3段部分儲層物性差,平均孔隙度6.9%,平均滲透率4×10-3μm2。巖心觀察表明,該儲層層間收縮縫、礫間逢等多種天然裂縫發育,屬雙重介質低滲透儲層。2008年,在該區塊 B342井 H段(2612.1～2618.8m)實施兩次壓裂,早期均發生砂堵,導致實際加砂量遠低于設計規模。針對區塊這一問題,2009年開展梨樹凹區塊壓裂改造技術研究,并在該區塊實施該技術 9井次,施工有效率100%,為該區塊的儲量升級和含油連片提供了技術支撐。

1 梨樹凹區塊壓裂砂堵原因

圖1 B342探井壓裂壓力流量砂比綜合圖

1.1 多裂縫發育儲層濾失大,造成早期砂堵

圖2、圖3表明,兩曲線形態特征基本一致,表明該地區為微裂縫發育儲層,在壓裂施工早期由于微裂縫開啟,導致大量液體的濾失從而引起脫砂。

圖2 微裂縫發育儲層G函數曲線

圖3 B343井小型壓裂 G函數曲線

1.2 主裂縫難以形成

縫內凈壓力高,造成微裂縫的開啟,小型壓裂測試凈壓力擬合結果縫內凈壓力14.19MPa,擬合裂縫條數20條(圖4、表1),從圖中可以看出高凈壓力使更多的天然裂縫開啟,多裂縫環境中的每條裂縫的縫寬更小,從而導致支撐劑在壓裂裂縫內部的鋪置過程中出現橋塞,產生砂堵[2]。

圖4 B343井小型壓裂凈壓力擬合曲線

表1 B343井凈壓力擬合裂縫參數

2 壓裂改造技術

根據梨樹凹區塊砂堵原因分析,開展了凈壓力控制技術、高粘壓裂液體系和多級段塞降濾為主的壓裂優化技術研究。

2.1 凈壓力控制技術

通過優化施工參數,保證縫內凈壓力始終低于裂縫張開臨界壓力,造成天然裂縫不易開啟,從而可大大降低液體的濾失,保證施工的成功率。根據Noltc和 Smith天然裂縫濾失模型[3],裂縫開啟的臨界凈壓力:計算梨樹凹區塊微裂縫開啟臨界凈壓力在 Pnet=9.8～10.5 MPa之間。因此,結合該區塊的儲層參數,以微裂縫張開臨界壓力為目標函數,控制裂縫凈壓力始終低于該臨界壓力,優化施工排量為:2.0～3.5m3/min(圖 5)。

2.2 高粘壓裂液體系

針對梨樹凹區塊雙重介質儲層特征,優選出高粘壓裂液配方,此壓裂液懸砂性能強、濾失低,可以保證施工的成功率。在90～110℃中高溫下該水基壓裂液配方為:0.45～0.5%羥丙基胍膠+1%穩定劑 KCL+0.2%殺菌劑 HCHO+0.2%壓裂用助排劑+0.1%PH調節劑+0.35～0.45%交聯劑。該壓裂液配方 170s-1下,剪切 80min,尾粘保持在200mPa·s以上,圖6、表2表明該體系具有粘度高、濾失低、傷害小等特點。

圖6 壓裂液配方粘溫曲線

表2 壓裂液綜合性能評價

2.3 多級段塞降濾技術

室內實驗表明,采用“前置粉陶段塞”可有效降低儲層濾失[4](圖7)。若采用常規辦法在前置液中加入低砂比粉陶,進行全程充填,盡管對多支縫起到一定的堵塞作用,但不能完全堵塞,仍然無法確保主裂縫的有效延伸;若在前置液中加入的粉陶密度過大,則可能徹底堵塞了所有裂縫造成砂堵。因此,研究出前置液中加入變砂比多級段塞式充填技術,依次堵住不同縫寬的多支縫,以形成具有一定縫寬的主裂縫,保證施工的成功。針對該區塊儲層特性,前置液采用2～4級粉砂段塞,粉砂砂比控制在3%～10%之間,用量在1.5～3.0m3。

圖7 不同降濾劑對液體濾失的影響

3 現場應用效果

該技術在梨樹凹區塊壓裂改造過程中,共實施9井次,壓裂有效率100%,基本解決了該區塊早期砂堵的難題,總體效果顯著(表3)。從中可以看出,壓后有6井層獲得高產油流或工業油流,3井層壓后增液效果明顯,提高了油藏的經濟價值。該技術為梨樹凹區塊的含油連片及增儲上產提供了重要的技術支撐。

表3 梨樹凹壓裂改造效果統計

典型井如下8-1井,該井通過優化施工排量和斜線加砂工藝,控制天然裂縫開啟,累計加砂量19.3m3。該井壓后效果明顯,日產油從壓前2.34m3提高到21.56m3,目前該井累計產油2860t,有效期350d。

4 結論與認識

(1)縫內凈壓力高,造成微裂縫的開啟,引起大量液體的濾失,從而導致支撐劑在壓裂裂縫內部的鋪置過程中出現橋塞,是梨樹凹區塊早期壓裂產生砂堵的主要原因。

(2)以微裂縫張開臨界壓力值為目標函數優化施工參數,控制縫內凈壓力,同時配套雙重介質儲層降濾技術和高粘壓裂液體系提高了施工成功率,解決了雙重介質儲層施工易早期砂堵的難題。

(3)梨樹凹低滲透儲層壓裂改造技術應用效果顯著,為該區塊的儲量升級和含油連片提供了技術支撐。

[1] 埃克諾米德斯M J,諾爾蒂 K G.油藏增產措施(第三版)[M].張保平,劉立云譯.北京:石油工業出版社,2002:351-354

[2] 黃榮樽.水力壓裂裂縫的起裂和擴展[J].石油勘探與開發,1981,(5):245-248

[3] 張清,杜靜.巖石力學基礎[M].北京:中國鐵道出版社,1986:176

[4] 馬飛,黃貴存,楊逸,等.深層裂縫性儲層降濾失技術研究[J].石油地質與工程,2009,23(1):90-92

編輯:劉洪樹

TE351.1

A

2010-05-19;改回日期:2010-08-24

劉洪濤,工程師,1978年生,2002年畢業于江漢石油學院石油工程專業,現從事壓裂酸化方面技術研究工作。

1673-8217(2010)06-0095-03