變排量技術在蘇里格的應用

孟翠茹 李健偉

【摘 要】蘇里格氣田儲層物性差、非均質性強，施工過程中出現砂堵，施工困難。針對這些問題采用梯度變排量施工技術，達到改善裂縫倒流能力的目的，并提高該區塊的壓裂成功率。

【關鍵詞】氣田；變排量施工

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0225-01

一、前言

壓裂是低滲透油氣田提高采收率和日產水平的有效方法，是挖掘油氣井產能的重要手段。蘇里格氣田在壓裂過程中經常出現異常現象，雖然壓裂設計人員優化設計，但由于經驗不足或工藝參數不當，時常出現砂堵、加砂困難、施工失敗或壓裂后無效等問題。針對這一問題，本文對此進行了探討，提出了一種變排量壓裂技術，在控制裂縫向下延伸的同時，可增長支撐縫長，增加裂縫內支撐劑鋪置濃度，從而有效地提高增產效果，以求減少或避免砂堵，保證壓裂成功和壓后有效。

二、壓裂過程中變排量壓裂技術施工工藝對壓裂改造的影響

在氣層中，當上下隔層地應力差值小的薄氣層壓裂時，裂縫容易使上下層溝通，加入支撐劑會沉在下部隔層中，造成氣層無支撐劑支撐而閉合。為控制以上氣藏的裂縫高度過度延伸，目前的通行方法是控制排量，采用低粘度的壓裂液施工，但會造成支撐縫長有限，且支撐劑鋪置濃度低，裂縫導流能力差，增產幅度小。

（一）理論依據

巴布庫克方法和正交試驗設計的方法

（二）變排量壓裂技術施工工藝

低排量泵注前置液及一部分低粘混砂液，然后瞬間提高泵注排量（根據油層情況，可一次或多次地進行排量躍變），同時在保證不發生砂堵的前提下，盡可能快的逐次提高砂比，直至施工結束。

（1）低排量泵注前置液

低排量泵注時，在近井裂縫內形成砂堤。Ⅰ區域的砂堤沉降，在裂縫的底界面橋架成一個低滲透或不滲透的人工隔層，可控制裂縫向下延伸。人工隔層有兩種作用：第一，在之后的攜砂液進入裂縫時，它將限制或阻止高壓流體的高壓向下部傳遞，從而改變縫內垂直方向上流壓的分布，降低了縫內流壓與地應力之間的差值，其作用相當于增加了下部隔層與生產層與生產層之間的地應力差，第二，它還起轉向劑的作用，使后來注入的攜砂液轉為水平方向上流動，將支撐劑盡可能地帶入地層深處，增加有效支撐縫長。

（2）瞬間提高排量

瞬間提高排量后，高濃度的Ⅰ、Ⅱ區將變薄，懸浮區Ⅲ變厚，可將更多的支撐劑帶入裂縫深處。由于濾失、摩阻損失等原因，砂堤在較遠處又會形成如圖所示的動平衡，將支撐劑推向更遠處。

（3）提高砂液比砂比

后期快速提高攜砂液砂比，既可提高裂縫內的鋪置濃度，又可在縫口形成楔形砂堤。實現縫口的有效支撐。

以上幾方面聯合作用，可在控制裂縫向下延伸的同時將支撐劑盡可能地輸送到裂縫深處，增大支撐縫長，并可在縫口形成楔形砂堤，降低氣體流量的壓降損失，從而提高整個裂縫的導流能力。

排量的躍變幅度可根據目的層的情況分別對待。若目的層薄或底水靠近，可進行小幅度排量躍變。

（三）大排量施工

提高卡段內炮眼摩阻，是處理壓裂層段內更多炮眼的必要條件。炮眼摩阻的大小，主要取決于施工排量和卡段內的炮眼數量及炮眼直徑。通過計算，在同一卡段內，提供5～6 MPa的炮眼摩阻，就可使該卡段內的每個射孔炮眼都得到處理。在壓裂液性能一定，且隔層厚度和設備能力滿足的條件下，依據炮眼數量計算出合理的施工排量，是實施大排量施工的技術關鍵。根據具體射孔槍型、孔徑，通過實驗可測得單孔炮眼摩阻與單孔施工排量的關系，按炮眼數量進行單孔排量迭加，得到所需施工排量。

為使預壓裂層段達到細分改造的目的，確定的技術思路：① 在不改變壓裂目的層前提下，細分原壓裂層段；② 應用精細地質研究成果，明確預壓裂目的層縱向沉積情況及射孔炮眼數量；③在設備能力允許條件下，采用大排量施工，實現一次加砂處理多個目的層。可以使施工排量略大于通過壓裂施工設計計算得出的設計排量進行施工壓裂。

三、梯度變排量施工的優點

在施工過程中，壓裂曲線是的形式的多種多樣的。但是，在眾多的施工壓力曲線中，盡管形式有所差異，但一般可以歸納為四種典型情況是正斜率很小的線段，與PKN模型一致，表示裂縫在高度方向延伸受阻，這是正常的施工曲線；ⅱ斜率為0的線段，對應的壓力為地層壓力容量，表示縫高穩定增長到應力遮擋層內，還可能是地層內天然微裂縫的張開，使得濾失量和注入量持平；ⅲ失斜率成30°角的曲線，表示裂縫端部受到阻力，縫內壓力急劇上升，如果斜率大于30°角，則表示裂縫內發生堵塞，在這種情況下，必須采取合理的措施控制施工砂比和排量，以保證施工的順利進行。而對于縫端脫砂壓裂施工，則希望支撐劑在一定縫長時形成砂堵，然后通過控制排量和砂比，使裂縫完全填滿。對于常規壓裂，出現斜率成30°時，應立即采取措施，以免井筒內發生砂卡。ⅳ為負斜率30°，表示裂縫穿過低應力層，縫高發展部穩定增長，直到遇到高應力或加入支撐劑之后壓力曲線才變緩，另外一種可能是溝通了天然裂縫，失濾失量大大增加，此時結果會導致裂縫內砂堵，壓力又將很寬上升，即出現ⅳ。

在以上施工工程，在打攜砂液時，采用設計排量固定施工，產生砂堵。在前置液階段，施工排量滿足條件時，壓力曲線呈現0斜率狀態，在壓裂過程中，如果壓力出現小斜率上升，這是正常的情況，如果形成大于30°這時發生縫內砂堵，這時可以采用降砂比來緩解砂堵。這時如果采用提排量的辦法，可以使縫高增大，從而緩解砂堵矛盾。如果形成了負斜率大于30°，這時，可能出現兩種情況：第一，壓裂液穿過低應力地層；第二，溝通了天然裂縫。這兩種情況都可以通過梯度提排量解決。

對于壓裂施工壓力的分析，需要了解壓裂層段于相鄰層的底應力大小分布，以及改造層的物性參數等，在壓力曲線分析時，一般對0斜率的出現比較關注，因為它說明裂縫的延伸速度將下降，隨后有可能出現砂堵，在出現下降時，通過梯度提排量緩解矛盾。

四、現場應用效果分析

變排量技術在長慶油田蘇10區塊、蘇14區塊、蘇東區塊的不同層位應用4井次，施工成功率100%，有效4井次，有效率100%。分別在變排量壓裂井旁取1口最近的物性相同的常規壓裂井進行統計比較：4口變排量壓裂井累計增加無阻流量18.34×104m3/d，平均單井增加無阻流量4.59×104m3/d.可見變排量壓裂技術實現了大幅度增氣。

五、結論

（1）通過排量的瞬間躍變，可在控制壓裂裂縫縫口高度向下延伸的同時將支撐劑輸送至裂縫更深處，增大支撐縫長，從而提高裂縫的導流能力。

（2）施工后期快速提高的砂比會在縫口形成楔形砂堤，增大近井裂縫支撐寬度，可以降低近井壓降損失。

（3）對變排量壓裂技術的應用條件進行了探討，可以初步指導現場施工。

（4）長慶油田不同氣藏、不同地層的4口井的變排量壓裂實踐證明：變排量壓裂技術可以大幅度地提高產氣量，也可有效地控制底水上竄，是生產層與上下隔層間地應力差值小的薄氣層的有效增產措施。

參考文獻：

[1]魏斌等.變排量壓裂技術及其現場應用.石油鉆采工藝.2000（6）