紅河油田長8油藏壓裂水平井產能影響因素分析

胡艾國 熊 佩 姚昌宇 李月麗

（中石化華北分公司工程技術研究院，河南鄭州 450006）

紅河油田長8油藏壓裂水平井產能影響因素分析

胡艾國 熊 佩 姚昌宇 李月麗

（中石化華北分公司工程技術研究院，河南鄭州 450006）

針對紅河油田壓裂水平井產量遞減快、含水高等問題，結合紅河油田長8儲層地質特征，分別研究了基質型儲層和裂縫性儲層條件下，油藏地質因素和壓裂工程因素等對壓后產能的影響。結果表明：油藏類型是影響壓后產能的關鍵因素，對于基質型油藏，水平段長和裂縫條數是影響產能的主要因素；而對于裂縫型油藏，儲層含油性及產能系數主要影響壓后產能，綜合壓裂工藝及壓裂液體系對壓后產能的影響，確定最優壓裂方案對提高壓后產能具有重要指導意義。

紅河油田；壓裂水平井；產能；影響因素

紅河油田構造位于鄂爾多斯盆地天環向斜南部，油田主要含油層位為侏羅系延安組和三疊系延長組，目前已在延安組延9、延長組長6、長8和長9發現油層，屬于低壓、低孔、特低滲油藏。截至2011年底，探明儲量6 084×104t，2012年底探明儲量將達億噸，油井自然產能低，需要采取壓裂措施才能投產。針對紅河油田儲層特征及投產情況，通過分段壓裂改造獲得了較好的增產效果，但由于其天然裂縫發育、基質滲透率低及井網部署較密，導致出現壓裂易溝通鄰井、部分井產油量低、含水上升快等問題，隨著水平井產能建設的深入，研究壓裂水平井的產能和影響因素是一個非常關鍵的問題。筆者針對紅河油田已投產水平井的生產情況，分析影響壓裂水平井產能的主要因素，為后期水平井開發提供了一定優化原則。

1 地質影響因素分析

1.1 油藏類型

不同類型的油藏采用水平井進行開發后生產效果存在一定差異，根據紅河油田地質屬性及壓后產量、含水等變化特征，將紅河油田已投產見油水平井油藏類型分為裂縫型、裂縫—基質型和基質型3類。

（1）裂縫型油藏投產初期以裂縫滲流占主導優勢，初產量較高，含水率低，隨著裂縫能量的釋放，進入基質—裂縫滲流階段，產量遞減較為明顯。

（2）裂縫—基質型油藏裂縫滲流主導優勢不明顯，投產初期含水率較高，隨著壓裂液的返排，含水率下降，日產油量相對較穩定。

（3）基質型油藏以基質滲流占主導優勢，壓裂投產后由于供液不足，動液面下降較快，含水率較高，日產油量較低。

壓后產量分析表明：裂縫型油藏平均日產量在10 t/d以上，裂縫—基質型油藏平均日產量在5～10 t/d左右，而基質型油藏平均日產量在5 t/d以下，油藏類型是影響產量高低的關鍵因素。

1.2 儲層含油性

地層的測錄井資料直接反映了油藏的含油性，含油性越好，日產量越高，從測錄井參數與平均日產油量的關系（圖1、圖2）可以看出，油跡以上顯示比例越高，水平井壓后平均日產量越高，聲波時差越大，日產油量相對越高。

圖1 聲波時差與日產油量關系

圖2 油跡以上所占比例與日產油量關系

1.3 地層系數

將地層有效厚度與有效滲透率的乘積作為地層系數來反映地層流通能力的大小，從下面地層系數與平均日產量的關系（圖3）可以看出：隨著地層流通能力的變大，日產量相應變高，從散點擬合的斜率看，地層系數對產能的影響較小，并且對裂縫性油藏的影響要大于基質型油藏。

圖3 地層系數與平均日產量關系

1.4 儲能系數

將儲層有效厚度、平均孔隙度以及含油飽和度的乘積作為產能系數來反映水平井周圍儲層油氣的富集情況，可動用產能越高，壓裂水平井平均日產量越大。從儲能系數與平均日產量的關系曲線（圖4）可以看出：儲能系數越大，平均日產量相對越高，由擬合斜率可知，產能系數對基質型油藏影響較小，對裂縫型油藏的影響要大于對基質型油藏的影響。

圖4 儲能系數與平均日產油關系

2 工程影響因素分析

2.1 裂縫參數

2.1.1 裂縫方位 考慮到地應力方向問題，水平井平行于地層最大主應力方向時，壓裂后產生縱向單裂縫，但不能大幅度增加水平井的產量。水平井垂直于地層最大主應力方向時，通過分段壓裂產生多條橫向裂縫，可以大幅度增加產量，達到利用一口水平井代替多口直井的目的。由不同井筒方向與裂縫方位夾角對產量的影響曲線（圖5）可以看出：當井筒方向與裂縫方位垂直時累計產油量最高。

圖5 井筒方向與裂縫方位夾角對產量的影響曲線

2.1.2 裂縫長度 裂縫長度是影響壓裂水平井產能的重要因素之一，對于低滲透油藏而言，隨著裂縫半長的增加，壓裂水平井產量呈遞增趨勢，由不同裂縫半長條件下的平均日產量（圖6）可知：對于紅河油田壓裂水平井，裂縫半長在90～110 m時，產能效果最好，穩產時間較長，裂縫半長在110 m以上時，產量遞減快，而裂縫半長小于90 m時，效果最差。由此可見紅河油田壓裂水平井的最佳裂縫半長為90～110 m。

圖6 不同裂縫半長下的日產油量

2.1.3 裂縫條數 裂縫條數是影響壓裂水平井產能的另一個重要因素，對于低滲透油藏，水平井壓后投產初期，裂縫條數越多，日產量越大，隨著生產時間的延長，裂縫間會產生相互干擾，裂縫條數越多，裂縫間距越近，縫間干擾越嚴重，產量遞減越快。由于紅河油田水平段長在1 000 m左右的水平井均采取同樣的裂縫條數，無法利用實際生產數據判斷裂縫條數對產能的影響，因此，利用紅河油田長8油層的實際地層參數通過數值模擬研究相同水平段長（1 000 m）下不同裂縫條數對產量的影響，研究結果表明（圖7）：在1年生產時間內，裂縫條數增加，日產油量增加，裂縫條數大于11后，增加幅度減小，投產3年以后，日產油量隨裂縫條數的增加有減小趨勢，此時產生裂縫間干擾，因此在水平段長度為1 000 m時，最佳裂縫條數為9～11條，選擇合理的裂縫條數對水平井產量有積極作用。

圖7 不同裂縫條數對產能的影響

2.1.4 裂縫間距 裂縫間距會影響儲量動用程度及裂縫間的相互干擾，合理的裂縫間距將提高壓后產能。對紅河油田24口水平井產量與裂縫間距的關系分析表明（圖8）：對于裂縫型油藏，在一定裂縫間距范圍內，隨著裂縫間距增大，壓后產量增加，裂縫間距增大有效地減弱了裂縫間的相互干擾，當裂縫間距超過某一范圍后，壓后產量隨裂縫間距的增大而減小，即裂縫間距過大會降低儲量動用率，綜合考慮儲量動用率和壓后水平井產量因素，裂縫型油藏的最佳裂縫間距在100～120 m左右。而對于基質型油藏，裂縫間距越大，平均日產量越低，即對于基質型油藏應縮小裂縫間距，主要以提高儲量動用程度為主提高壓后產量，基質型油藏的最佳裂縫間距在70～90 m左右。對于裂縫—基質型油藏，隨著裂縫間距加大，壓后產量有增大的趨勢，但變化不明顯，由裂縫間距與日產油關系（圖8）可以看出，裂縫—基質型油藏的最佳裂縫間距為100～110 m。

圖8 裂縫間距與平均日產油關系

2.2 水平段長度

一般情況下，水平段越長，泄油面積越大，壓后產量越高，從紅河油田長8油藏24口水平井的水平段長與平均日產量的關系（圖9）可以看出，對于裂縫—基質型、基質型油藏，水平段越長，平均日產量相對越高，而對于裂縫型油藏，平均日產量與水平段長度關系不明顯，這主要是由于水平段長加大了基質型油藏的泄油面積，而對于裂縫型油藏，裂縫的存在已經溝通了油氣的滲流通道，加長水平段對泄油面積影響不大。

圖9 水平段長與平均日產量關系

2.3 施工參數

施工參數與平均日產量關系表明：單段加砂量、前置液比例與壓后產量關系不明顯，對于基質型油藏，隨著砂比的提高，平均日產油有增大趨勢，砂比越高，裂縫鋪砂濃度相對越大，裂縫導流能力越大，壓后產量相對越高，而隨著排量增大，產量則有降低趨勢，這是由于小排量造長縫，能擴大井筒周圍的泄油面積，而大排量會造成裂縫向縱向延伸，不利于基質型油藏的壓后產能，由此可見對于基質型油藏的壓裂改造思路為短間距、高砂比、低排量造長縫來提高壓后產能。

2.4 其他影響因素分析

2.4.1 井間溝通 截至2012年12月底，紅河油田長8油藏已經出現20余口水平井壓裂過程溝通鄰井的現象，溝通井投產情況分析表明：HH37P1溝通后日產油由10.8 t/d降為9.11 t/d，目前日產油遞減至4.23 t/d，產水量大幅度增加，含水率大幅度上升，井間溝通后會造成動液面下降，地層能量不足，日產油量減少，日產液上升可能是溝通后來自于鄰井的水，以致含水上升。

2.4.2 壓裂工藝 紅河油田長8油藏水平井壓裂工藝主要為裸眼封隔器分段壓裂，此工藝雖然壓裂段數多，施工周期短，但裂縫起裂位置不易控制，小間距水平井壓裂易造成段間壓竄，因此對于紅河油田長8油層基質儲層區，水平井壓后產液量低，動液面下降快，含水率高，地層供液不足，需要縮小段間距來提高單井泄油面積，同時開展控水增油壓裂技術，對此可以開展套管固井多簇射孔分段壓裂工藝或可開關式滑套壓裂工藝試驗，達到均衡改造儲層和卡堵水的目的，提高單井產油量。

2.4.3 壓裂液體系影響 目前紅河油田所使用的壓裂液為瓜膠壓裂液體系，交聯液采用硼砂，破膠劑為膠囊和過硫酸銨，支撐劑采用的是20～40目陶粒，室內巖心傷害實驗表明，瓜膠壓裂液體系殘渣含量高，對巖心傷害率達30%以上，對儲層污染較為嚴重，一定程度上制約著壓后產能，對此，開展了30余種新型壓裂液體系的評價研究（表1），優選了12種在紅河油田進行直井試驗，施工成功率100%，隨著該體系的成熟，下一步將應用于水平井開發，降低對儲層傷害，提高單井采出程度。

表1 部分壓裂液體系優選及性能

3 結論與建議

（1）油藏類型是影響紅河油田長8油藏壓后產能高低的關鍵因素，含油顯示級別越高，地層產能系數越大，壓后效果越好。

（2）適當降低施工排量、增加水平段長、縮小段間距、增加裂縫條數、增大泄油面積是提高基質型油藏水平井壓后產能的有效方法，而對于裂縫性儲層應增大排量，提高砂比，增加裂縫導流能力，造中短縫避免井間溝通才能有效提高水平井壓后產能。

（3）紅河油田水平井投產進度快，壓后產能影響因素多，建議適當增大井網井距，對于裂縫發育段控制規模，避免井間溝通，其次可以采取套管固井完井，利用多簇分段壓裂技術，結合壓裂設計優化以及低傷害壓裂液體系進行水平井分段壓裂改造。

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Inf l uencing factor analysis of fractured horizontal well productivity in Chang 8 reservoir of Red River Oilf i eld

HU Aiguo, XIONG Pei, YAO Changyu, LI Yueli
（Research Institute of Engineering and Technique,Sinopec Huabei Company,Zhengzhou450006,China）

To solve the problems of fast production decline and high water cut for fractured horizontal wells in Red River oil fi eld,combined with the geological characteristics of Chang 8 reservoir, the impact on the post-fracturing productivity by geological factor and fracturing engineering factor was studied, in the conditions of matrix-type reservoir and fractured reservoir separately. The results show that the key factor affecting the post-fracturing productivity is reservoir type. For matrix-type reservoir, the main factors are horizontal section length and the number of fractures. While for fractured reservoirs, the main factors are oil saturation and productivity coeff i cient,and determining the optimum fracturing program considering the fracturing process and fracturing fl uid system plays a directional role to improve post-fracturing productivity.

Red River Oilf i eld; fractured horizontal well; productivity; inf l uencing factor

胡艾國，熊佩，姚昌宇，等.紅河油田長8油藏壓裂水平井產能影響因素［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：69-72.

TE357

B

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0069 – 04

中石化科研項目“紅河37井區水平井分段壓裂整體開發技術研究” （編號：GC-2011-012）部分內容。

胡艾國，1984年生。2011年畢業于成都理工大學油氣田開發工程專業，獲碩士學位，現從事油氣儲層改造方面工作。 E-mail：huaiguo19842004@163.com。

2012-10-18）

〔編輯

景 暖〕