河南油田安棚區塊壓裂技術研究

楊帥沈亮李夢楠許連潔常李博

（1.川慶鉆探工程公司井下作業公司 四川 成都 610051）

（2.河南油田石油工程技術研究院 河南 南陽 473132）

一、安棚區塊儲層特征

安棚油田位于泌陽凹陷東南部趙凹—安棚鼻狀構造，油氣藏埋深大于2300 m。該地區的儲層具有特低孔特低特征。粘土礦物主要為伊利石、綠泥石，不含高嶺石。

二、壓裂設計優化

1.準確求取地層破裂壓力梯度

不同大小的地面施工泵壓可能產生較大差異的裂縫形態，因此有必要對每口井的破裂壓裂進行優化。

第一種方法：公式：P地面施工=P地層破裂壓力×1.2=β×H中部×1.2（1）。（1）式中：P地面施工為地面施工壓力Mpa；P地層破裂壓力為地層破裂壓力Mpa；1.2為系數；β為地層破裂壓力梯度Mpa/m；

由公式（1）可知，直接影響地面施工壓力的主要因素是地層破裂壓力梯度，因此運用現場資料求取壓力梯度方法有兩種：第一種：運用施工曲線圖中的套壓、停泵壓力等參數計算地層破裂壓力梯度。當施工開始后，套壓曲線上存在一個明顯最高套壓值，該值即為最高套壓，即可算出破裂壓力梯度。β=P破裂、/H中深=(P套壓+P液柱)÷H中（深2）。

公式（2）P破裂為地層破裂壓力Mpa;H中深為目的層中部深度m；P套壓為施工初期最高套壓Mpa;P液柱為井筒內液柱壓力Mpa。當探井壓裂因為存在鉆井液污染、儲層自身條件不確定等原因，造成施工曲線套壓異常高，則可以用停泵的瞬間壓力計算閉合壓力梯度。β=P破裂、/H中深=(P停泵+P液柱)÷H中深（3）。公式（3）中 P破裂為地層破裂壓力Mpa;H中深為目的層中部深度m；P停泵為施工停泵瞬時壓力Mpa;P液柱為井筒內液柱壓力Mpa。

第二種方法：在喇叭口上方安裝壓力計托桶，通過軟件設置桶內壓力計參數，記錄施工過程中每秒鐘井底壓力值。該壓力計托桶壓力量程為0～100 Mpa,工作溫度為0°～130°，精度±0.4%。

2.優化排量

設計排量時要考慮該井的裂縫延伸高度、支撐劑導流情況、地層慮失性、井口最高施工壓力[1]。

最高地應力σH,max=0.0216 Mpa/m ；最高地應力σH,min=0.0175 Mpa/m；系數ν=0.0173 m。把參數σH,max、σH,min、ν代入公式（4）內得：地應力梯度Pnet,fo=0.004247 Mpa/m

在2500 m以上的井的裂縫臨界張開壓力為：Pnet=Pnet,fo×H，經計算得到安棚地區裂縫臨界張開壓力為Pnet=10.6 Mpa，一般情況下，根據微裂縫控制原理：當裂縫凈壓力＜裂縫臨界張開壓力時，以微裂縫張開臨界壓力值為目標函數，最優排量：3.5～4.2 m3/min。

3.優化加砂工藝

以安3003井為例，目的層測井解釋段3329.4 m-3334.8 m和3341.0 m-3343.6 m,射孔段分別為4.2 m和2.2 m，測井解釋為差氣層。該地區巖石彈性模量高，但縫寬較窄，采用斜線加砂工藝。加砂時使用斜線式加砂方式，降低了攜砂液階段砂比間隔，增大攜砂液階段，控制施工凈壓力快速上升并使支撐劑在地層的充填更加飽滿。第一級和第二級施工的攜砂液階段排量為4.5 m3/min，砂液比都以6%起步，以每個攜砂液階段砂液比都以1%增長，第一級砂液比以26%、第二級砂液比以28%結束。

4.優化施工規模

以安3003井為例,目的層厚度共計8 m,平均滲透率1 md。由于加砂次數是由油層厚度、滲透率、地應力等因素決定的。采用兩次加砂，其原理是將設計總加砂量以合理的泵注次數加入地層，當第一次壓裂施工停泵待井口壓力降低到地層閉合壓力后，再重新起泵開始第二次壓裂。設計時第一次施工規模大于第二次施工規模達到控制裂縫高度以及提高支撐劑導流能力目的。

三、室內壓裂液配方優化

1.稠化劑優選

根據石油天然行業S Y/T 5764——2007《壓裂用植物膠通用技術要求》對：G J-1、G J-2、G J-N三種胍膠粉檢測。優選出G J-1，含水率11%，表觀粘度93Mpa.s，水不溶物6.9%。

2.破乳助排劑優化

安棚地區地層屬于低孔低滲地層，在壓裂施工中大量壓裂液進入目的層導致油水接觸角度改變，壓裂液返排時毛管阻力增大，減少液體返排量。根據中石化企業標準Q/S H0054——2007《壓裂酸化用助排劑技術要求》通過對比研究，優選出價格低廉的助排劑Z P-1，外觀：淺黃色透明液體，pH值為7.0，溶解性為溶于水，表面張力（0.3%水溶液）為24.28 mN/m。

3.確定壓裂液配方

對于安棚地區目的層溫度達到130℃。在溫度130℃、剪切速率170 S-1、檢測時間90分鐘的條件下，壓裂液粘度能保持在50 Mpa·s以上，說明該壓裂體系耐溫性能較好，能滿足施工要求。

壓裂液配方：0.6%G J-1+1%KCl+0.2%殺菌劑+0.2%助排劑+0.1%NaOH

4.優化破膠劑的使用量

為了保證支撐劑均勻鋪置，進一步優化不同溫度壓裂液延遲破膠劑用量。當在90℃到120℃范圍內，加入膠囊破膠劑℃時，加入膠囊破膠劑0.005%——0.003%可以保證壓裂液在48小時完全破膠。加入膠囊破膠劑0.007%——0.006%可以保證壓裂液在24小時完全破膠。

四、現場應用

2013年-2014年，安棚地區采油井壓后效果明顯，平均每口井日增油1.7噸/天。使該區塊的控制儲量成為實際探明儲量，提高了該地區的油藏動用量，為河南油田的生產提供保證。

結論

1.壓裂參數的優化結果影響著裂縫形態、加砂方式、排量等參數，做壓裂設計時務必做到“一井一策”。

2.對于安棚地區的高溫井，篩選出針對高溫度環境的壓裂液體系。該壓裂液體系的添加劑應與地層粘土礦物配伍，避免因粘土礦物膨脹運移對地層造成二次傷害。

[1]魏英杰.微裂縫發育儲層壓裂技術研究與應用[J].石油鉆采工藝.2009.6；95.