探討裂縫性火山巖儲層加砂壓裂改造技術

曾智勇

中石化江漢石油工程有限公司 湖北潛江 433121

由于裂縫性火山巖儲層具有巖性復雜、埋藏深、高溫、高壓等特點，并且國內外在裂縫性火山巖儲層的改造工藝措施方面的研究相對較少，如果不能在壓裂裂縫延伸機理及相應改造工藝技術以及壓裂液體系方面形成一套完整的配套體系，必定會影響對裂縫性火山巖儲層特征的認識及開發效果的評價。因此，急需對裂縫性火山巖儲層改造配套技術開展研究工作。

一、影響裂縫破裂和延伸的主要因素

為了探討天然裂縫是否會對水力裂縫產生影響，筆者進行了大量的室內模擬實驗。由于天然巖樣來源及加工條件有限，本次實驗采用混凝土試樣代替。實驗模擬在不同的逼近角度下，判斷水力裂縫和天然裂縫之間的干擾關系。同時，考慮不同黏度的壓裂液、不同排量對裂縫擴展及幾何形態的影響。

通過實驗分析，在水平最大主應力方向當水力壓裂裂縫擴展遇到天然裂縫時，在高角度和高應力差的狀態下能夠直接貫穿天然裂縫；而在低角度和低應力差的條件下，則會沿著天然裂縫的方向繼續擴展。天然裂縫較發育的火山巖儲層在高粘度壓裂液和高施工排量條件下，容易形成較為理想的水力裂縫，有效的減少了天然裂縫對水力裂縫的影響，從而減少了支縫的形成。通過實驗研究，發現裂縫張開影響因素除了水平主應力差和逼近角度外，巖石的力學參數也是影響裂縫張開的重要因素。

二、火山巖儲層加砂壓裂改造工藝技術

1.裂縫控制及降低慮失技術

（1）多裂縫控制技術

研究表明，裂縫性火山巖儲層的慮失能力主要由天然裂縫發育狀況決定，經過統計分析表明天然裂縫的濾失量可達基質濾失量的10倍以上，而當裂縫內的凈壓力超過裂縫張開的壓力時，濾失系數將增加50倍。儲層天然裂縫越發育，壓裂時形成的裂縫越多。通過改變壓裂液的黏度能有效控制主裂縫的形成，即凈壓力對主裂縫的形成起著控制作用，凈壓力越高越容易形成主裂縫。

（2）綜合降慮技術

若要有效減低濾失可以采取下列措施，包括：對發育的天然裂縫使用支撐劑進行預充填處理；使用柴油或油溶性樹脂降低基質濾失量；高排量降濾；壓裂液

黏度控制濾失等。

（3）多級變參數控制多裂縫技術

若火山巖儲層與其隔層之間的應力差值相差較小，并且在壓裂的過程中加砂量較大時，如果排量偏小，可能會造成早期砂堵；相反，如果排量偏大，則會引起初始縫高失控。通常情況下，采用施工排量由小到大的措施加以控制，變排量的臺階數根據需要可以采用2-3個排量系列,排量值在定好臺階級值后綜合參考儲層的具體情況來確定。

壓裂初期為了形成主裂縫需要較高的凈壓力，此時的排量較低，因此，需要較高粘度的液體體系，并能有效降低濾失量。壓裂后期由于排量上升，需要控制一定的凈壓力，適當降低壓裂液體系的粘度，避免裂縫在凈壓力不斷上升的情況下向上或向下延伸形成無效支撐。壓裂后期由于裂縫內的溫度降低，壓裂液的耐溫性能也會相應降低，壓裂液的粘度可以通過調節基液或交聯比來實現。

2.巖板導流能力研究

為了更好的預測單井產量，采用了火山巖巖板進行支撐劑導流能力實驗，并將地層溫度和鹽水等影響因素考慮在內，實行了長時間的導流實驗。實驗結果表明，導流曲線的影響十分顯著，尤其是在高閉合壓力條件下，火山巖的長期導流影響與短期導流和鋼板導流的影響效果差別非常大。因此在閉合壓力較高區域作業時,應該進行支撐劑長期導流實驗,，獲得更加接近地層實際情況的支撐劑導流能力數據，而不能單純依靠經驗數據。

3.火山巖優化設計技術

火山巖儲層在壓裂改造前需要對巖石力學試驗和地應力剖面解釋等內容進行詳細評價，同時，根據儲層評價結果對壓裂后的產能情況進行預測，優化裂縫長度和導流能力，最后根據儲層壓裂規模及具體的改造工藝有針對性的選擇支撐劑和液體體系。通過應用計算機優化軟件對前置液量、排量和壓裂規模等施工參數進行優選。

4.壓后返排工藝技術

為了盡量降低儲層由于壓裂液而造成的傷害，有效提升儲層內支撐劑的支撐效率，通常采用裂縫強制閉合技術，特別是針對裂縫向地下延伸較長的情況。由體積平衡原理，通過建立井口放噴模型并求解，分析計算裂縫的閉合時間、支撐劑沉降距離和支撐劑回流等參數，最終確定油嘴放噴尺寸，保證壓后返排工作制度合理可靠。

結束語

綜上所述，通過綜合理論研究、室內科學實驗和現場試驗，形成了一套適合裂縫性火山巖儲層改造的綜合配套技術，該技術能夠滿足裂縫性火山巖儲層加砂壓裂生產需要。同時，在今后的施工中要不斷優化射孔技術、裂縫處理技術、現場測試技術以及壓后返排等技術，更好的為同類型儲層改造提供技術支持。

[1]曹寶軍,李相方.壓裂火山巖氣井多裂縫產能模型[J].天然氣工業,2008,28(8):86-88.

[2]馮程濱,張玉廣,王賢君.深部火山巖儲層壓裂改造主要技術對策[J].大慶石油地質與開發,2008,27(5):85-88.

[3]張永平,張士誠,衛秀芬.裂縫性火山巖儲氣層測試壓裂診斷特征參數研究與應用[J].大慶石油地質與開發,2008,27(2):91-93.

[4]舒萍,紀學雁,丁日新,等.徐深氣田火山巖儲層的裂縫特征研究[J].大慶石油地質與開發,2008,27(1):13-17.

[5]劉合,閆建文,馮程濱,等.松遼盆地深層火山巖氣藏壓裂新技術[J].大慶石油地質與開發,2004,23(4):35-37.