瓦窯堡油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層壓裂改造工藝技術(shù)研究及應(yīng)用

張向東 秦娟

摘要：壓裂改造技術(shù)是低滲油田開(kāi)發(fā)必不可少的技術(shù)手段之一，本文首先從儲(chǔ)層的地質(zhì)論證出發(fā)，以室內(nèi)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)總體壓裂技術(shù)及各項(xiàng)壓裂技術(shù)試驗(yàn)，以及現(xiàn)場(chǎng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量把關(guān)，從而最大可能地實(shí)現(xiàn)了油層保護(hù)，提高了單井產(chǎn)量。壓裂改造工藝的研究應(yīng)用對(duì)瓦窯堡油田具有十分重大的意義。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)層 壓裂 改造 油田

1 瓦窯堡油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層概況

1.1 油層概況 瓦窯堡油田富昌地區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層埋深500～650m，平均厚度在6～25m左右，屬三角洲前緣的河口壩及分流河道砂體，其下部底水明顯，電阻率曲線上油層和油水同層下部的水層呈明顯臺(tái)階狀，水層電阻率與油層電阻率之比一般為1：2，聲波時(shí)差曲線反映物性上下基本一致。富昌地區(qū)長(zhǎng)2層主要發(fā)育下粗上細(xì)的正旋回沉積序列。測(cè)井反映良好，其中自然電位、自然伽瑪以塊狀、鐘狀為主，聲波時(shí)差呈好的平臺(tái)狀，一般視電阻率曲線中高阻，阻值在20～40Ω.m。

1.2 礦物組成 長(zhǎng)2層砂巖中長(zhǎng)石含量35～45%，平均43.3%，主要為沉積巖巖屑；碎屑總量77～88%，平均83.6%；粘土礦物含量7%左右。礦物中長(zhǎng)石顆粒風(fēng)化程度中等—深，少量長(zhǎng)石顆粒被方解石交代，綠泥石沿礦物周邊呈節(jié)狀排列，局部石英顆粒具有微裂隙，黑云母含量中等，呈板塊狀分散或均勻分布，且部分已綠泥石化。石英、長(zhǎng)石顆粒具有次生加大現(xiàn)象。重礦物為黃鐵礦、綠簾石等。通過(guò)對(duì)41塊巖心進(jìn)行X衍射分析，粘土礦物以酸敏礦物綠泥石為主，占粘土總量的71.4%，其次為高嶺石和伊利石[1]。

1.3 長(zhǎng)2儲(chǔ)層特點(diǎn) ①油層非均質(zhì)性強(qiáng)。瓦窯堡長(zhǎng)2油藏油氣的聚集主要受晚三疊世以來(lái)沉積相帶及盆地埋藏史相應(yīng)的成巖作用的控制。長(zhǎng)2油層砂體呈北東—近南北向帶狀展布，油藏主要為河道砂巖，由于此類砂體分布具有局部性，加之砂巖碎屑成分的差異又使埋藏后的成巖作用程度及成巖作用類型不同，造成砂巖的物性存在較大的差異，因而導(dǎo)致砂巖較強(qiáng)的微觀非均質(zhì)性。因而，長(zhǎng)2油層無(wú)論縱向上還是橫向上都表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。②地層能量不足。根據(jù)資料，長(zhǎng)2油藏地層壓力在3.0～4.0MPa之間。本區(qū)長(zhǎng)2油層與長(zhǎng)慶油田的延長(zhǎng)統(tǒng)油層一樣具有地層能量不足的共性，壓力系數(shù)0.6～0.7MPa/100m。從壓裂角度出發(fā)，在壓裂時(shí)應(yīng)注意壓裂液對(duì)地層的傷害；同時(shí)加強(qiáng)壓后的液體返排。

2 長(zhǎng)2儲(chǔ)層壓裂工藝研究及應(yīng)用

2.1 瓦窯堡油田長(zhǎng)2油層前期改造存在問(wèn)題淺析 2003年在收集了瓦窯堡長(zhǎng)2油藏部分生產(chǎn)井的地質(zhì)資料及改造資料后，結(jié)合其他油田同類油層的改造經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，分析認(rèn)為瓦窯堡油田長(zhǎng)2油層前期改造存在以下問(wèn)題：①部分井產(chǎn)量低的原因是由于開(kāi)發(fā)目的層為油水層，含油飽和度低。②射孔段偏下，射開(kāi)程度大，是產(chǎn)水高的一個(gè)原因。③油層破壓高，在壓裂時(shí)，很難控制裂縫起裂時(shí)在縱向上的延伸高度。④施工排量大，一般為1.4方/分以上，使裂縫在縱向延伸較大。⑤施工總液量大，施工時(shí)間長(zhǎng)，裂縫在縱向上延伸較大。同時(shí)，由于進(jìn)入地層的液量大，對(duì)地層造成了一定的傷害。⑥在胍膠的質(zhì)量及壓裂水質(zhì)方面，需進(jìn)一步改進(jìn)提高。

2.2 室內(nèi)研究與實(shí)驗(yàn) ①地應(yīng)力及裂縫形態(tài)研究。利用聲發(fā)射凱塞效應(yīng)對(duì)長(zhǎng)2油層巖心進(jìn)行測(cè)試，最小主應(yīng)力存在于水平方向，為9.6～11.8MPa，但垂向應(yīng)力12.1～15.2MPa。室內(nèi)試驗(yàn)表明：當(dāng)最小水平應(yīng)力值與垂向應(yīng)力值之差小于2.0MPa時(shí)，壓裂時(shí)易形成水平縫。瓦窯堡長(zhǎng)2油層的垂向應(yīng)力值大于最小水平應(yīng)力值，表明該區(qū)域井長(zhǎng)2油層壓裂形成裂縫應(yīng)以垂直縫為主，但不排除產(chǎn)生斜角縫。所以在壓裂時(shí)，應(yīng)該注意控制裂縫高度，防止溝通底水而造成油層出水。②地層敏感性分析研究。地層敏感性分析研究對(duì)油層改造及后期采油制度都有重要的指導(dǎo)意義，其研究結(jié)果是油層保護(hù)、壓裂液配方及壓裂工藝等方面的制定依據(jù)之一[2、3]。通過(guò)長(zhǎng)2油層敏感性分析試驗(yàn)研究，表明長(zhǎng)2油層無(wú)酸敏、弱偏無(wú)速敏、中等水敏。

由于長(zhǎng)2中等水敏，所以對(duì)長(zhǎng)2油層進(jìn)行水力壓裂作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量減少水進(jìn)入油層。長(zhǎng)2油層無(wú)酸敏，可用酸對(duì)長(zhǎng)2油層進(jìn)行解堵處理。在速敏方面，長(zhǎng)2無(wú)速敏，在壓后液體返排方面，可加大返排力度。

2.3 長(zhǎng)2 壓裂工藝選擇 根據(jù)油層特點(diǎn)，長(zhǎng)2分為長(zhǎng)21和長(zhǎng)22兩大類型，采用多種工藝進(jìn)行改造。①長(zhǎng)21壓裂工藝。長(zhǎng)21油層厚3-15米，油水分異明顯，采用低砂量、小排量、限制破壓，破壓即加砂的作業(yè)模式：活性水、負(fù)壓射孔（1+1）+爆燃（強(qiáng)排）+壓裂（強(qiáng)排）。根據(jù)不同的油層情況，在控制壓力的同時(shí)，施工排量控制在0.6-1.0方/分，加砂規(guī)模0.5-4方，平均砂比20%，破壓控制在20MPa，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明了長(zhǎng)21的壓裂工藝較為成功，取得了較好的效果。F099井初周月日產(chǎn)油3噸，含水60%。長(zhǎng)22油層厚度在4-25米，微裂縫較為發(fā)育，許多巖樣分析顯示，滲透率大于100毫達(dá)西；原油粘度達(dá)22毫帕秒，地層水的流動(dòng)占明顯優(yōu)勢(shì)，易產(chǎn)生水鎖，造成水多油少，甚至出水不出油。砂巖粒度粗，可動(dòng)水飽和度大，束縛水飽和度小。②壓裂設(shè)計(jì)原理。根據(jù)以往在同類儲(chǔ)層，相近埋藏深度井的改造經(jīng)驗(yàn)，壓裂形成垂直裂縫。為了避免裂縫與水層竄通，射孔位置應(yīng)盡量靠近油層頂部，位于油層中-上部；為了有效地降低地層破壓，以利于壓裂起裂時(shí)對(duì)縫高進(jìn)行控制，射孔采用SYD-102（127彈），孔密32孔/m，射孔后，再進(jìn)行高能氣體壓裂預(yù)處理。施工規(guī)模以控水為前提，根據(jù)油井基礎(chǔ)資料及儲(chǔ)層基本參數(shù)和增產(chǎn)要求，運(yùn)用三維壓裂設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行裂縫模擬計(jì)算，確定合理的施工參數(shù)。

表1 試驗(yàn)井壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)

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采用高能氣體壓裂預(yù)處理+水力壓裂工藝；單上封水力壓裂方式；壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)油井基礎(chǔ)資料及儲(chǔ)層基本參數(shù)，運(yùn)用三維壓裂設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行裂縫模擬計(jì)算，結(jié)合裂縫內(nèi)砂堤剖面和砂濃度剖面，優(yōu)化設(shè)計(jì)壓裂參數(shù)。

3 壓裂初步總體方案

對(duì)于油層壓裂規(guī)模、施工參數(shù)、壓裂方式的選擇，應(yīng)與儲(chǔ)層類型、物性、隔層情況相匹配，在室內(nèi)研究和前期壓裂井分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)各井不同的地質(zhì)特點(diǎn)和儲(chǔ)層物性，初步給出瓦窯堡長(zhǎng)2油層改造模式。根據(jù)目前的試驗(yàn)井?dāng)?shù)，從改造角度出發(fā)，瓦窯堡油田長(zhǎng)2油藏劃分為四種類型（表2）。

表2 瓦窯堡油田長(zhǎng)2油藏改造模式

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4 結(jié)論

①對(duì)瓦窯堡油田差薄油層而言，水力壓裂技術(shù)仍是低滲底水油藏投產(chǎn)和長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)的主要手段，尤其是它的增產(chǎn)效果是其它工藝技術(shù)目前所無(wú)法替代的。②研究建立的“加密射孔+壓前預(yù)處理+低砂量+低排量+低粘度”壓裂改造技術(shù)模式，對(duì)瓦窯堡油田長(zhǎng)2油層改造具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。試驗(yàn)取得了突出的控水增油效果。③控制縫高依然是底水油藏改造的關(guān)鍵，建議開(kāi)展隔離劑控縫高現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳少波，雷曉嵐，趙靖舟等.瓦窯堡油田上三疊統(tǒng)長(zhǎng)2油層組成巖作用及物性的影響因素[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，4.

[2]何更生編.油層物理[M].石油工業(yè)出版社，1994.

[3]楊華，金貴孝，榮春龍.低滲透油氣田研究與實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002，4.

作者簡(jiǎn)介：張向東（1968-），男，陜西子長(zhǎng)人，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系工程碩士，現(xiàn)在就職于延長(zhǎng)油田股份有限責(zé)任公司瓦窯堡采油廠， 研究方向：石油與天然氣工程；秦娟（1983-），女，山西高平人，延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院公共教學(xué)部，講師。