S10區塊不同沉積相對壓裂效果影響研究

阮逢明，尹艷樹，尹太舉 （長江大學地球科學學院，湖北武漢430100）

康 莉 （中石油新疆油田分公司風城油田作業區信息檔案站，新疆克拉瑪依834000）

S10區塊氣田位于鄂爾多斯盆地北部，區內構造平緩，斷層不發育，為陸相河流沉積的低孔低滲砂巖儲層巖性氣藏，主要發育盒8段和山1段2套產氣層。S10區塊氣田開發井自2006年壓裂施工投產以來，累計投產300多口井，到目前為止，壓裂施工仍有效，在生產的井僅有170余口，許多氣井初期產能較高，但穩產期較短，產量遞減快，壓裂增產措施效果不明顯。為此，筆者根據S10區塊壓裂前后氣藏生產特征，探討其沉積相對儲層壓裂效果的影響情況，以便為有效儲層改造提供參考依據。

1 不同沉積相對壓裂增產的影響

1.1 壓裂井產能

分析近年來S10區塊壓裂施工和生產數據，發現不同沉積相造成壓裂井產能發生分異性變化：①處于分流河道主體、心灘、邊灘部位的鉆井，大都具有較好的壓裂效果，如S10－28－45等井壓裂初期產能超過2.5×104m3。②位于河道溢岸沉積等地區的鉆井，壓裂效果一般較差，穩產期也較短，如S10－38－36處于溢岸沉積微相中，該井生產效果差，壓裂初期日產氣僅0.5×104m3。總體而言，高產井基本位于河道主體、心灘和邊灘部位，其儲層厚度和砂巖體規模較大，儲層物性較好。

1.2 地層巖石破裂壓力

壓裂施工前期主要是通過增加泵壓向地層注入壓裂液進行人工造縫，但泵壓超過地層破裂壓力，從而產生疏導裂縫，這可能會對氣層造成一定破壞。通過對S10區塊盒8段辮狀河沉積環境的243個壓裂段統計分析，發現溢岸沉積地層平均破裂壓力最大 （54.38MPa），心灘沉積地層平均破裂壓力最小（41.36MPa）。通過對S10區塊氣田山1段曲流河沉積環境的160個壓裂段統計分析，發現溢岸沉積地層平均破裂壓力最大 （52.85MPa），邊灘沉積地層平均破裂壓力最小 （42.29MPa）。因此，S10區塊巖石破裂壓力具有明顯的隨不同沉積相發生變化的特點。

2 不同沉積相對壓裂施工的控制作用

氣井壓裂效果與沉積相作用有關，由于不同微相的儲層特征存在差異性，在確定壓裂施工的工藝參數時需要考慮沉積相的控制作用，否則壓裂效果會受到影響［1］。

2.1 壓裂施工生產條件

S10區塊儲層有效厚度隨著沉積相帶發生變化，河道、邊灘、心灘微相部位氣層一般較集中，主力氣層厚，砂體連續性好，氣層厚度適中 （總有效厚度22m左右）。以S10－50－36井為例，其氣層分散，厚度小，無較好的主力層，而S10－32－65井氣層厚度適中，層數少，主力層砂體連續，其壓裂效果明顯好于S10－50－36井。開發實踐表明，要取得好的壓裂效果，壓裂井段必須有一定厚度的主力氣層 （一般不低于10m），對于層間差異大的開發井，應盡可能細分并有針對性地將一套砂體進行改造。因為氣層跨度過大，各小層間不可避免存在差異，籠統合壓將使部分氣層潛力難以發揮。因此，應結合沉積微相特征和壓裂工藝來制定新井開發方案。

2.2 壓裂施工工藝參數

圖1 S10區塊氣田加砂量－單井累計產量關系圖

1）加砂量 氣井壓裂主要目的是對儲層進行改造，形成一對高導流能力的支撐裂縫 （支撐裂縫滲透率在3×10－3μm2左右，遠高于地層的天然滲透率），從而解除氣層污染，提高儲層的滲流能力和開發井產能［2－3］。因此，隨著加砂量的增加、支撐縫長增長，累計增氣量增加。但當裂縫支撐縫長達到一定值后增加幅度急劇降低，投資凈收益反而降低，因而對任一開發井都存在一個最佳加砂量，這主要取決于氣井的自身條件。氣井的加砂量跟氣層物性、氣層有效厚度、氣層跨度、蓋層隔層好壞等諸多因素有關［4］。S10區塊氣田氣層為低孔低滲砂巖儲層，分析相關開發井生產數據發現，在河道、心灘、邊灘優勢相帶中增加加砂量能明顯提高壓裂效果，而在溢岸沉積部位若不考慮沉積相作用進行籠統加砂施工，則難以提高生產效果。現場生產數據分析表明，S10區塊的河道、心灘、邊灘等優勢相帶最佳加砂量在39～65m3之間 （見圖1）。

2）壓裂施工排量 氣層的應力參數受沉積相影響，而應力參數又影響著壓裂施工排量，其大小由氣層條件決定，主要包括氣層蓋層、隔層好壞，氣層跨度，砂泥比等條件。同時，水力壓裂縫的延伸長度控制了氣層的有效支撐范圍，對施工安全也產生重要影響。因此，施工排量要適中，因為排量過小容易造成砂堵，排量過大容易造成竄層。由于S10區塊氣田不同沉積微相內儲層規模存在差異，應根據其砂巖儲層的具體情況決定相應施工方式：射孔井段長、小層多、氣層跨度大的氣井 （研究區心灘、邊灘微相中存在），其層間差異大，壓裂液濾失嚴重，采用大排量施工能使各小層均受益，確保施工安全；氣層集中、氣層跨度不大、氣層厚度薄的產層 （河道微相中存在），宜采用小排量施工，這樣有利于控制壓裂縫的縱向延伸和擴展，形成對氣層的有效支撐［5］。

3）壓裂液平均砂比 提高平均砂比可以提高砂漿濃度，增加鋪砂層數，降低支撐劑的破碎率，使支撐裂縫變寬，從而提高裂縫導流能力；提高平均砂比可以減少壓裂液的用量，減少壓裂液對地層的二次傷害，從而提高氣井的產能［6］。通過對S10區塊氣井的壓裂液平均砂比進行分析發現，雖然高平均砂比有利于增產，但個別氣層中提高平均砂比的效果不明顯 （如井S10－53－28至S10－54－44），這是受不同沉積相影響所至。具體而言，在心灘、邊灘微相中開發井 （如井S10－39－37至S10－52－55）壓裂液平均砂比增大，氣井產率呈總體上升趨勢 （見圖2）。因此，對于處于同一伏勢微相中的生產井，提高壓裂液平均砂比能有效提高產量。

3 結 論

（1）高產井基本位于河道主體、心灘和邊灘部位，其儲層厚度和砂巖體規模較大，儲層物性較好；S10區塊巖石破裂壓力隨不同沉積相發生明顯變化。

（2）沉積相既控制壓裂施工生產條件，又對壓裂施工工藝參數 （如加砂量、壓裂施工排量和壓裂液平均砂比）直接產生影響。

圖2 S10區塊典型井累計產量－平均砂比關系圖