川西致密氣藏水平井分段壓裂的優(yōu)化方法

萬(wàn)旸璐 常菁鉉 郭妍

1成都理工大學(xué)能源學(xué)院 2中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司酒東油田作業(yè)區(qū)

1 模擬軟件選擇

川西中淺層氣藏總體屬于近致密—超致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、砂體規(guī)模小，連片性差的復(fù)雜構(gòu)造—巖性氣藏。采用斯倫貝謝公司研發(fā)的EcliPse油藏?cái)?shù)值模擬軟件，對(duì)考慮影響壓裂水平井的地層因素及裂縫參數(shù)進(jìn)行模擬，并采用了局部網(wǎng)格加密（REFINE）方法有效地模擬了裂縫形態(tài)[1-2]，致密氣藏水平井壓裂的產(chǎn)能受裂縫參數(shù)和地層因素的綜合影響。根據(jù)裂縫參數(shù)優(yōu)選結(jié)果，應(yīng)用FracPT裂縫延伸模擬軟件，對(duì)砂量、液量、排量等加砂壓裂施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，形成了新場(chǎng)沙溪廟組水平井分段壓裂的優(yōu)化施工參數(shù)。

2 優(yōu)化壓裂施工參數(shù)

（1）對(duì)施工規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)新場(chǎng)沙溪廟儲(chǔ)層水平井分段壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，最佳裂縫半長(zhǎng)為120~140m，外部的裂縫長(zhǎng)度大，內(nèi)部的裂縫長(zhǎng)度小。按有效縫長(zhǎng)占支撐縫長(zhǎng)的85%計(jì)算，水平井分段壓裂支撐縫長(zhǎng)應(yīng)達(dá)到140~160m以上。以此為優(yōu)化目標(biāo)，在其他施工參數(shù)一定情況下，對(duì)不同施工規(guī)模下的壓裂裂縫支撐縫長(zhǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算。從模擬結(jié)果可以看出，隨著加砂規(guī)模的增大，壓裂支撐縫長(zhǎng)與動(dòng)態(tài)縫長(zhǎng)都增加。當(dāng)加砂規(guī)模達(dá)到40m3時(shí)，支撐縫長(zhǎng)達(dá)到140m；當(dāng)加砂規(guī)模達(dá)到50m3時(shí)，支撐縫長(zhǎng)達(dá)到160m。因此，優(yōu)選新場(chǎng)沙溪廟組水平井分段壓裂外側(cè)裂縫加砂規(guī)模為50m3；內(nèi)側(cè)裂縫加砂規(guī)模為40m3，可滿足水平井分段壓裂優(yōu)化裂縫長(zhǎng)度的要求[3]。

（2）對(duì)前置液量進(jìn)行優(yōu)化。壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)的前置液確定原則：在保證施工正常進(jìn)行的前提下，應(yīng)盡量縮小前置液的百分?jǐn)?shù)。最優(yōu)前置液百分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)是最后一批砂子進(jìn)入時(shí)，前置液正好濾失完。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，要求支撐半長(zhǎng)與造縫半長(zhǎng)比值為80%~85%，以此來(lái)確定前置液的百分?jǐn)?shù)，考慮到水平井壓裂往往存在多裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，取下限80%左右[4]。圖1是在施工中其他參數(shù)確定的條件下，對(duì)不同前置液百分比的模擬結(jié)果。從模擬結(jié)果可以看出，隨著前置液百分比的增大，支撐縫長(zhǎng)與動(dòng)態(tài)縫長(zhǎng)的百分比趨于減小，當(dāng)前置液百分比增大到35%時(shí)，支撐縫長(zhǎng)與動(dòng)態(tài)縫長(zhǎng)的百分比減小至80%以下。因此，選取水平井分段壓裂前置百分比>35%。

圖1 不同前置液百分比的模擬結(jié)果

（3）對(duì)平均砂比進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)新場(chǎng)沙溪廟儲(chǔ)層水平井分段壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，最佳裂縫導(dǎo)流能力為30~40μm2·cm。以此為優(yōu)化目標(biāo)，在確定了施工規(guī)模和其他參數(shù)的前提條件下，對(duì)不同的施工砂比進(jìn)行了模擬計(jì)算[5]。根據(jù)模擬結(jié)果可以看出，壓裂裂縫的導(dǎo)流能力隨著平均砂比的增大而增大。當(dāng)平均砂比增大至21%以上時(shí)，導(dǎo)流能力大于30μm2·cm，滿足水平井分段壓裂優(yōu)化裂縫導(dǎo)流能力要求。因此，選取水平井分段壓裂平均砂比為21%~25%。

（4）對(duì)施工排量進(jìn)行優(yōu)化。綜合考慮到由于產(chǎn)生多裂縫（提高排量即增加縫內(nèi)凈壓力，從而減少多裂縫，相應(yīng)增加單縫長(zhǎng)和單縫寬），以及固井質(zhì)量較差等原因，水平井壓裂施工難度比直井大，因此設(shè)計(jì)采用較高施工排量（4.5~5.0m3/min），以降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）壓后的評(píng)估結(jié)果表明，新沙X井水平井分段壓裂工藝進(jìn)行了4段共計(jì)145m3的加砂壓裂施工，4段加砂規(guī)模分別為35、19、41和50m3。壓后累計(jì)排液量593m3，返排率53.35%，測(cè)試求產(chǎn)獲無(wú)阻流量6.3372×104m3/d，是壓前射孔后產(chǎn)能（0.8×104m3/d）的7.9倍，是鄰井直井單層壓后平均產(chǎn)能（2.08×104m3/d）的3.05倍。

（2）通過(guò)對(duì)裂縫參數(shù)的優(yōu)化以及施工參數(shù)的優(yōu)化，對(duì)新場(chǎng)沙溪廟組氣藏成功進(jìn)行了水平井的分段加砂壓裂設(shè)計(jì)和施工，取得了良好效果。壓后累計(jì)排液液量大，返排率高，測(cè)試求產(chǎn)獲無(wú)阻流量較壓前射孔后產(chǎn)能增量明顯，與鄰井直井單層壓后平均產(chǎn)能相比增產(chǎn)明顯，從而形成了氣藏壓裂水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

[1]張學(xué)文，方宏長(zhǎng)，裘懌楠，等．低滲透率油藏壓裂水平井產(chǎn)能影響因素[J]．石油學(xué)報(bào)，1999，20（4）：51-54.

[2]單嫻，姚軍．壓裂水平井生產(chǎn)效果影響因素分析[J]．油氣田地面工程，2011，30（2）：74-76.

[3]喬廷立，李健萍，朱鳳閣，等．衛(wèi)42塊整體壓裂改造方案研究[J]．鉆采工藝，2005，28（2）：35-39.

[4]馮玉．遼河油田水平井產(chǎn)量影響因素分析[J]．油氣田地面工程，2009，28（7）：14-15.

[5]王棟．特低滲透砂巖油藏定向壓裂完井技術(shù)[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：11-13.