灘壩砂儲層壓裂液傷害及對策研究

茹紅麗

摘 要：灘壩砂油藏是勝利油田低滲透未動用儲量的主體，由于其為低滲乃至特低滲油藏，均需實施壓裂改造措施，才能達到工業(yè)油流。但巖心實驗表明，常用壓裂液體系對灘壩砂儲層的傷害率達70%左右，一些低傷害壓裂液體系傷害率也達到40%，遠高于一般低滲透油藏。本文通過對灘壩砂儲層地質特征、敏感性特征、壓裂液微觀傷害特征評價，分析了灘壩砂壓裂液傷害的主要機理，優(yōu)化了灘壩砂儲層壓裂液體系及壓裂規(guī)模，降低了壓裂液對儲層的傷害，提高了灘壩砂儲層壓裂改造效果。

關鍵詞：灘壩砂；壓裂液傷害；壓裂液體系；壓裂規(guī)模

0 前言

隨著勘探開發(fā)的逐步深入，低滲透致密油藏越來越成為儲量增長的重要補充。勝利油田深層灘壩砂油藏占低滲透致密油藏57.8%，因此有效開發(fā)該類儲層，就顯得尤為重要了。灘壩砂儲層一般具有油層多、單層薄，儲層巖性復雜、物性差、非均質性嚴重、平均孔隙度為13.3%，平均滲透率為5×10-3um2；油藏埋藏深，油藏平均埋深3000m；儲層一般微裂縫發(fā)育等特點，需要壓裂改造才能獲得產能。壓裂液對灘壩砂儲層的巖心傷害率大于對一般儲層的傷害，部分井巖心傷害率高達72.4%，即使低傷害壓裂液體系對儲層的傷害率也達到了40%以上，壓裂液的傷害嚴重影響了儲層改造效果。

1 灘壩砂儲層壓裂液傷害機理

1.1 灘壩砂儲層儲集性特征

借助巖石鑄體薄片鑒定、粘土衍射分析、掃描電鏡等實驗分析，灘壩砂儲層巖性以泥質粗粉砂巖、含白云質細粒巖屑長石砂巖、致密砂巖為主，點-線接觸，孔隙膠結；粘土礦物含量5-38%，礦物組成以伊利石和伊/蒙間層為主；粒間孔不均勻分布，微孔隙較發(fā)育，孔隙度為7.3-11.5%，滲透率0.035-0.325×10-3μm2，孔喉特征粒間孔6-46μm，微孔<4μm。

1.2 灘壩砂儲層壓裂液傷害特征

（1）敏感性特征。無到中等偏弱速敏、中等偏弱到偏強水敏、無到弱堿敏、中等偏弱應力敏感。（2）粘土吸水膨脹與分散運移傷害。水敏性礦物伊/蒙間層粘土礦含量越高的巖心，其滲透率傷害率就越大；巖心絕對滲透率越低，傷害率越高。（3）水鎖傷害。滯留可動水就會對油相滲流產生水鎖傷害，且傷害程度大小主要取決于滯留可動水飽和度高低。（4）高分子物質吸附和固相顆粒堵塞傷害。

2 壓裂液體系優(yōu)化及性能評價

對目前應用的羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液進行降低傷害性能優(yōu)化，引進聚合物、表活劑壓裂液體系，優(yōu)選適合灘壩砂儲層壓裂改造三種壓裂液體系。

2.1 灘壩砂儲層壓裂液基礎配方

通過對各種添加劑性能優(yōu)化，優(yōu)選出了適合灘壩砂儲層的三種壓裂液體系：（1）（0.5-0.6）%HPG+0.3%SL-P +0.3%FP-Ⅱ+（1-2）%KCL+PH調節(jié)劑+ 0.3%FYC-160；（2）（0.5-0.60% JK-1002+ 0.3%FP-2 +0.3%SL-P +0.6% JK-03+PH調節(jié)劑+殺菌劑+0.6% JK-02 ；（3）0.6%疏水締合聚合物+0.6%表面活性劑。

2.2 壓裂液綜合性能評價

（1）粘溫耐剪切性能。羥丙基胍膠、聚合物能滿足130 ℃地層施工的需要，羧甲基羥丙基胍膠能夠滿足130 ℃以下地層施工的需要，能夠滿足灘壩砂儲層不同井深、井溫壓裂改造的需要。（2）壓裂液巖心傷害性能評價。模擬壓裂液在巖心中的正反向流動，評價了三種壓裂液對人造巖心傷害，從傷害結果可以看出：聚合物/表活劑壓裂液平均傷害率僅21%，羧甲基約30%，羥丙基胍膠約40%，相比優(yōu)化前壓裂液傷害率降低了約20%，有效促進了灘壩砂儲層壓裂改造效果。

3 壓裂規(guī)模優(yōu)化

3.1 射孔參數(shù)優(yōu)化

制定射孔策略的總原則為：（1）盡量減小孔眼與最佳平面的夾角。（2）采用大孔徑深穿透聚能彈。（3）選用優(yōu)質射孔液。針對灘壩砂儲層層多而薄的特點，三維壓裂軟件FracproPT 2011模擬：射孔方位：0°-30°；射孔槍型：127型，全井段射孔；射孔孔密：16孔/m。

3.2 施工排量優(yōu)化

施工排量主要取決于壓裂注入方式、壓裂管柱、井口壓力及壓裂設備功率等因素限制，同時考慮對裂縫高度延伸的限制作用。灘壩砂儲層具有薄層、多層特點，在設計時采用變排量方法，初始排量低，隨施工進行，排量逐漸提高。其優(yōu)點是可以形成最終支撐的裂縫高度，實現(xiàn)液體濾失控制，減少早期脫砂的可能性。

3.3 儲層攜砂液量及加砂量優(yōu)化

攜砂液的作用是將支撐裂縫的支撐劑輸送到預定的位置，使裂縫支撐，達到充分充填，形成高的導流能力。所以攜砂液量直接影響到裂縫閉合后裂縫支撐的形狀，裂縫的最終鋪砂濃度，導流能力，最終影響到單井產量。針對灘壩砂儲層以平均砂比25-27%為宜。

3.4 前置液的優(yōu)化

前置液量的設計主要考慮兩個因素：（1）地層高溫，需要冷卻，并造出一定的縫長；（2）開辟足夠的裂縫寬度，確保高砂比壓裂安全施工。設計前置液量的關鍵參數(shù)是前置液比率，即前置液量占施工總液量的百分數(shù)。前置液比率直接與液體效率有關，其關系式為： 。式中： fpad—前置液比率； η—液體效率。通過壓裂規(guī)模及施工參數(shù)的優(yōu)化，盡量減少入井壓裂液量，減少壓裂液對儲層的傷害。

實施灘壩砂儲層壓裂施工井11口，優(yōu)質9口，砂堵1口，施工成功率90.9%，施工有效率85.7%，施工后取得較好的增產效果。

4 結論

（1）灘壩砂儲層存在中等偏弱到中等偏強水敏、無到中等弱速敏、無到弱堿敏、中等偏弱應力敏感。壓裂液對其的傷害主要是壓裂液濾液引起粘土膨脹、分散、運移傷害、水鎖傷害、固體殘渣傷害。（2）優(yōu)選的羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液、聚合物/表活劑壓裂液極大降低對儲層的傷害，提高了儲層改造效果。（3）通過對灘壩砂儲層不同加砂規(guī)模下壓裂液用量的優(yōu)化，減少了進入地層壓裂液，降低壓裂液對儲層的傷害。

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