黃陵探區延長組儲層壓裂改造工藝技術分析

李建明，封銀國，林 進，陳瑞生

(延長石油(集團)有限責任公司 油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

黃陵探區延長組儲層壓裂改造工藝技術分析

李建明，封銀國，林 進，陳瑞生

(延長石油(集團)有限責任公司 油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

黃陵探區深湖相延長組儲層發現規模石油儲量，這是延長油田的重大發現。針對黃陵區延長組儲層連續性差、含油砂體變化快、非均質性強，具有低孔、低滲、低壓、低豐度的特點，在近幾年的石油勘探過程中，通過不斷研究、試驗和現場應用，總結出一套基本適應于該區延長組儲層的壓裂改造工藝，現場施工后取得了較好的效果。為此，從射孔工藝、加砂壓裂工藝特別是壓裂液體系、支撐劑、施工主要參數的確定、壓裂配套工藝等多個方面進行了闡述，并對現場的施工情況和室內的研究成果加以分析和佐證。最后，對黃陵延長組儲層的下一步壓裂改造工作提出了建議。

黃陵探區;延長組儲層;壓裂工藝

黃陵探區位于鄂爾多斯盆地南部，該區的油氣勘探經過多年的曲折徘徊歷程:上世紀五、六十年代地質部第三普查大隊鉆探井數十口，均未下油層套管;七十年代長慶油田鉆井數百口，未取得實質性突破;八十年代長慶油田鉆井雖見到較好的含油氣顯示，并下了油層套管，但仍未獲得工業油流;1995—2003年中原油田鉆探100多口井，僅有11口井獲少量油氣流。其主要不利因素是:該區在長6－8期為深湖、半深湖沉積環境，主要發育水下濁積砂體［1］，屬于隱蔽性油藏，儲集條件致密，油層變化復雜，開發難度大。

近幾年來，延長油田通過在延長組濁積巖油藏開展水力加砂壓裂項目研究，在長2和長6段獲得高產油流(h3井長6段初周月試油產油量632方，h6井長2段初周月試油產油量90.46方)，顯示出較好的壓裂改造效果和良好的石油勘探開發前景。

1 儲層地質特征

黃陵探區延長組儲層為三角洲前緣滑塌濁積巖和坡移濁積巖。坡移濁積扇由三角洲前緣的碎屑流、顆粒流等重力攜帶的大量碎屑物質向前搬運時，在深湖斜坡區轉化為濁流。它在研究區比較發育，分布范圍較大，距物源區較遠，巖性以粉砂—細紗巖為主。滑塌濁積扇是三角洲前緣松散沉積物在快速沉積不穩定狀態下或由某種機制的引發，發生整體滑塌而下形成的［1］。

該區延長組儲層主要為長2和長6油層，以細粒－粉砂巖為主，礦物以鉀長石、斜長石為主，其次為石英、巖屑、綠泥石等，巖屑中變質巖巖屑含量最高。致密砂巖中微裂縫發育，縫寬0.01～10 mm，呈彎、折不規則狀，縫內部分為石膏或方解石充填。巖石顆粒分選中等，儲層埋深710～1600 m，溫度40～60℃之間，孔隙度 4.5% ～8.5%(平均 7.27%)，滲透率0.1 ～ 3.82 mD(平均 1.17 mD)，含油飽和度2.44% ～51.03%(平均31.86%)，屬于低孔、低滲、致密砂巖油藏。儲層敏感性特征表現為較弱水敏、弱堿敏、無速敏、弱鹽敏、較強酸敏。

2 壓裂改造工藝及分析

2.1 射孔工藝

黃陵探區延長組儲層具有典型的低滲、低壓特點，鉆井普遍設計為直井，井身結構采用φ244.5mm表層套管和φ139.7mm油層套管，射孔方式為完井。

(1)射孔方式

本區長2和長6段油層壓力系數為0.73～0.97，低于清水靜液柱壓力，射孔后井口普遍無顯示，由于該區儲層微裂縫發育，鉆井過程中存在泥漿漏失，有污染;因此為了減少油層傷害，射孔后將液面降到350～500 m米形成合理負壓，使之吐出部分漏失泥漿，然后采用電纜傳輸射孔方式。

(2)射孔完井液

本區射孔液基本配方為清水+0.5%油井粘土穩定劑+0.5%油井助排劑。射孔液與儲層巖石、流體配伍，對地層傷害小，同時滿足射孔施工要求，成本低且配制方便。

(3)主要射孔參數

①射孔位置的確定

本區長2油層，油水分異差，沒有明顯的底水，同時又表現為上部物性較好，因此對于長2油層，射孔一般選擇到油層上部物性較好的部位射孔;對于長6油層，由于該層基本不含水和為層內束縛水，因此在射孔段選擇上，一般選擇物性好的部位打開，同時兼顧上下砂體的聯通，合理打開儲層。

②射孔打開程度的優選

對于長2油層:由于在黃陵探區長2油層一般有效厚度較小，從目前已經鉆遇發現的有效含油砂體統計，基本厚度都在5 m以內，因此一般打開程度都比較高，通常打開程度在45% ～85%之間;對于長6油層，由于層內含有夾層和互層，因此一般采用多射孔段或跨層射孔，同時由于長6含油砂體厚度較大，含油飽和度低，因此打開程度較高，一般優化在有效厚度的45% ～80%之間，使油層打開更完善。

(4)射孔槍型彈型的選擇

倆人正撕扯著，“哥哥，快幫我包包。”何北捂著流血的額頭走了過來，一特打眼的二十出頭的女孩還攙著他的胳膊。

在勘探初期一直采取常規SYD－89槍、SYD－89彈、孔密10－16孔/米的常規射孔，隨著項目的開展射孔技術引進和理念更新，引進深穿透復合射孔，槍型為TY102、彈型為DT44DX－ZX、孔密為16孔/米。復合射孔是在射孔彈起爆穿孔的同時，壓裂火藥燃燒產生的高溫高壓氣體通過射孔孔道加載于近井地層，使之產生微裂縫的施工方法［2］。主要優點是橫向穿透能力強(1米以上)，孔徑大，能在近井地帶形成微裂縫，縫寬2～100 mm(打靶試驗)，有利于壓裂多條裂縫的形成。

2.2 水力加砂壓裂工藝

(1)壓裂液體系

為了降低壓裂產生的油層傷害，根據油層溫度、敏感性和X衍射全巖分析數據，提出了低傷害壓裂液—低溫水基凍膠壓裂液破膠體系［3］:“基液:0.35%胍膠+0.3%助排劑+0.3%粘土穩定劑+0.05%殺菌劑 +0.003%pH調節劑(NaOH)+1.0%KCL+0.05%引發劑;交聯液:0.35% 硼砂 +0.35%過硫酸銨;交聯比:100:8～10”。

壓裂液的主要性能為:基液黏度達到36 mPa.s，延遲交聯時間60 ～90 s;PH 值9.0 ～11.0，克服了儲層的酸敏性;交聯比評價挑掛性好，在交聯液不加過硫酸銨和活化劑，在 170 S－1、3.5 Mpa，剪切 120 min條件下，評價了體系的耐溫耐剪切性能，能夠滿足40～60℃儲層壓裂要求;室內測試了其在45℃條件下，靜態放置180 min后的粘度為2.89 mPa.s，破膠液殘渣含量小于198.91 mg/L，對本區延長組儲層的巖心傷害率小于30.0%(見圖1所示)。

圖1 體系在45℃下的耐溫耐剪切性能

(2)支撐劑

本區使用粒徑0.52 ～0.85 mm、體積密度 1.70 g/cm3、強度 25 Mpa石英砂，尾追粒徑 0.40 ～0.92 mm、體積密度1.72 g/cm3、強度52 Mpa低密度高強度陶粒作為延長組儲層壓裂用支撐劑。

根據本區長2和長6段3次小型測試壓裂的解釋結果，本區主力油層的閉合力應在9.61～21.66 Mpa之間。采用API標準，鋪砂濃度10 kg/m2，在模擬地層閉合壓力(25 Mpa)下［4］，支撐劑在壓裂液破膠液介質中的導流能力保持在60 μm2.cm以上。另外，從壓裂排液情況看，出砂情況不嚴重。因此本區選用石英砂尾追陶粒能夠滿足壓裂改造及裂縫導流能力的要求。

(3)多級充填壓裂工藝技術

鑒于以往常規壓裂時存在的兩個問題:一是由于支撐劑沉降，油層上部難以獲得有效支撐;二是厚層縫高難以控制，影響裂縫長度。從改變巖石的力學狀態及壓裂液的流動路徑角度出發，采用多級加砂壓裂工藝試驗，以達到控制裂縫縱向延伸、增加裂縫長度、提高裂縫導流能力的目的。試驗h3井一級加砂30 m3(如圖2 所示)，排量 1.8 ～2.2 m3/min，施工壓力24－35 mpa，二級加砂10(砂)+5(陶粒)m3(如圖3 所示)，排量 2.5 m3/min，停泵壓力 17.1 Mpa。h3井壓后取得初周月試油產油量632方。獲得重大發現。

圖2 FracproPT擬合h3井第一級加砂裂縫填充剖面

圖3 FracproPT擬合h3井第二級加砂裂縫填充剖面

(4)壓裂主要施工參數

通過軟件模擬，結合現場加砂壓裂施工實踐，本區延長組儲層的壓裂施工主要參數總結為:前置液比例在15% ～20%之間，既有利于前期造縫，又不會對低滲延長組儲層造成較大的傷害;本區施工排量為1.8 ～2.2 m3·min－1，一方面合理控制支撐裂縫縫高，另一方面確保加砂順利進行［5］;考慮到增大壓裂規模是低滲砂巖油層造長縫的主要措施［5］，又由于本區延長組儲層橫向的非均質性，砂體變化快，因此加砂強度控制在 2.7 ～3.7 m3·m－1之間，平均砂比控制在27%～31%之間，預防壓裂過程中砂堵，降低施工難度。

(5)壓裂配套工藝

①強制閉合快速返排技術:壓裂車停泵后關井30 min后，立即用φ2～5 mm油嘴控制放噴，當井口壓力下降至5.00 Mpa后，適當放大油嘴尺寸或用針形閥控制放噴，確保排液連續。在裂縫完全閉合之前，返排液量不超過300 L/min;裂縫閉合后，排量不超過600 L/min。當停止自噴后，及時采用抽吸的方式繼續進行誘噴或抽汲排液求產，盡量減少壓裂液在儲層中的滯留時間。②支撐劑段塞技術:是指在泵注前置液的過程中［6］，以較低砂比的形式泵入一段或幾段支撐劑，其目的是打磨裂縫，降低近井筒效應。本區延長組儲層壓裂施工中，加入0.5～1.0 m3石英砂沖刷孔眼，降低孔眼磨阻。應用支撐劑段塞技術，能夠較為有效降低多裂縫等近井筒效應的影響，平滑裂縫，在一定程度上保證了順利加砂的實現。

3 認識與建議

(1)加砂壓裂工藝是黃陵延長組儲層改造、增產上儲的關鍵技術。從2008年以來，該區對延長組儲層開展了近百次的壓裂改造，通過室內研究和現場實踐，已形成一套延長組儲層壓裂改造工藝，該工藝基本能滿足黃陵延長組儲層低成本勘探開發的戰略目標。

(2)通過對壓裂液體系的評價和分析，低傷害壓裂液—低溫水基凍膠壓裂液破膠體系能夠滿足黃陵延長組儲層壓裂改造的需要，但仍有改進的余地，建議優化壓裂液添加劑種類，進一步降低壓裂液的殘渣含量;建議采用高效助排劑(如氟碳表面活性劑)，進一步降低破膠液的表面張力，提高壓裂液的助排性能。

(3)黃陵延長組儲層具有低孔、低滲、致密的特點，儲層連續性差，非均質性強，建議開展壓裂效果和施工參數的類比分析支撐裂縫高度監測等措施，進一步優化壓裂施工參數組合，實現施工參數與儲層匹配，達到高效開發儲層的目的。

［1］陳全紅，李文厚等.鄂爾多斯盆地南部延長組濁積巖體系及油氣勘探意義［J］.地質學報，2006，80(5):657～661.

［2］李保民等.復合射孔在長慶油田的應用效果［J］.石油勘探與開發，2005，32(1):99 ～101.

［3］任占春，孫慧毅，秦利平.羥丙基瓜爾膠壓裂液的研究及應用［J］.石油鉆采工藝，1996，18(1):82－88.

［4］D.S.Pope，I.K.Ieung，J.Gulbis.粘滯指進對裂縫導流能力的影響.國外油田工程.1997，12.

［5］劉兆江.低滲致密氣藏壓裂增產技術［J］.斷塊油氣田，2008，15(5):103 ～105.

［6］沈建國，陸燈云，劉同斌.支撐劑段塞沖刷的水力壓裂新工藝［J］.天然氣工業，2003，23(Z1):96～98.

Analysis of Fracturing Reform Technology about Yanchang Res Ervoir in Huangling Exploration Area

LI Jian－ming，FENG Yin－guo，LIN JING，CHEN Rui－sheng
(Oil/gas Exploration Co，Yanchang Petroleum(Group)Co.Ltd ，Yan an 716000，China)

The Huangling deep lacustrine Yanchang formation found that large － scale oil reservoirs，which is a major discoveries in Yanchang Oilfields.For the Yanchang reservoirs in Huangling exploration area are characterized by the poor continuity，the rapid change of oil－ bearing sand － bodies，and the strong uneven property，and possess the typical features of low holes，low permeability，low pressure and low degree of richness.In recent years of oil exploration，after the continuous researches，test and field uses，aseries of fracturing reform technologies are summarized，which are adptable to the turbidite oil reservoirs in Huangling region，and thus getting the better effect after the field construction.Therefore，an explanation of fracturing reform technology is conducted from the following aspects like perforation technology，fracturing technology with sand，especially the confirmation of fracturing liquid system，supporting agent and construction main parameters，and fracturing collocation technology.Then，this reform technology has been analyzed and proved by the field construction state and the result of research in the room，some suggestions are presented aiming at the next step of fracturing reform work about the yangchang reservoirs in Huangling exploration area.

Huangling exploration area;Yanchang reservoirs;fracturing technology

TE357

A

1004-602X(2012)02-0055-04

2012-03-16

陜西延長石油(集團)有限責任公司項目(ycsy2009－B－01)

李建明(1975—)，男，陜西延川人，延長石油(集團)有限責任公司工程師。

10.3969/J.ISSN.1004－602X.2012.02.055

［責任編輯 李曉霞］