裂縫性儲層壓裂技術(shù)的研究與應(yīng)用

何妮娟

摘 要：裂縫性儲層無需人工裂縫，能否溝通更多的儲層區(qū)域和天然裂縫是保證油井壓后產(chǎn)量和效率的關(guān)鍵。同時(shí)，還應(yīng)有效控制壓裂液向天然裂縫的濾失，以保障裂縫性儲層水力壓裂處在最適宜的水平。該文主要介紹了支撐劑優(yōu)選，壓裂液優(yōu)化，施工工藝優(yōu)化等這幾方面的問題，通過對此三項(xiàng)問題的研究，并以遼河油田為例，結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)踐，優(yōu)化了施工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了較理想的效果，對裂縫性儲層壓裂工藝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：天然裂縫 壓裂 支撐劑

中圖分類號：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0033-01

實(shí)踐表明，水力壓裂是提高低滲油氣藏高產(chǎn)高效的一項(xiàng)重要手段。誠然，雖然天然裂縫的發(fā)育有利于溝通儲集層，增加滲流面積，但大多數(shù)低滲油氣藏儲層的天然裂縫發(fā)育程度不盡相同，從而大大增加了作業(yè)施工難度。

1 不同裂縫性儲層壓裂的特性

通常來講，低滲透裂縫性儲層壓裂在改造過程中易形成脫砂、砂堵的現(xiàn)象，難以順利完成施工。低滲透裂縫性儲層因其天然裂縫構(gòu)造應(yīng)力各有不同，故而壓裂施工時(shí)可能產(chǎn)生不同的狀況，具體情況有以下幾種。

1.1 閉合天然裂縫儲層

閉合天然裂縫發(fā)育的儲層在泵入前置液時(shí)，其施工壓力能夠保持正常工作狀態(tài)。該類儲層大部分處于構(gòu)造應(yīng)力非松弛區(qū)，且受壓裂液濾失構(gòu)造應(yīng)力的影響，當(dāng)加砂后砂濃度提高時(shí)，在沒有降濾失措施的情況下，將會大大增加壓裂液對地層產(chǎn)生的濾失，砂堵便由此形成。據(jù)此分析，結(jié)合遼河油田巖心的實(shí)際情況，以及以往壓裂施工的表現(xiàn)，有研究表示遼河油田天然裂縫即屬于此類閉合天然裂縫發(fā)育儲層。

1.2 張性天然裂縫儲層

處在張性天然裂縫發(fā)育階段的儲層大部分位于構(gòu)造應(yīng)力的松弛區(qū)域，因此，這樣的儲層壓裂具有施工壓力較低、地層破裂壓力不明顯等特點(diǎn)，與此同時(shí)，天然裂縫還控制著壓裂液的濾失，在進(jìn)行壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)難以準(zhǔn)確預(yù)計(jì)。

1.3 復(fù)雜天然裂縫儲層

該類型儲層的特點(diǎn)是構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜，且受各種構(gòu)造應(yīng)力的影響程度較大，從而施工形成多裂縫的幾率有所增加，裂縫形態(tài)嚴(yán)重扭曲，裂縫摩阻增加，這使得砂堵在加砂早期便會產(chǎn)生。

2 壓裂的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 支持劑優(yōu)選

針對裂縫性儲層而言，壓裂井的生產(chǎn)能力很大程度上取決于主裂縫溝通的天然裂縫系統(tǒng)所控制區(qū)域的大小。裂縫性儲層壓裂改造后，短期的產(chǎn)能來自高導(dǎo)流的主裂縫，而長期的產(chǎn)能則主要靠溝通的天然裂縫。所以，要想提高壓裂井的改造效果，主裂縫的導(dǎo)流能力可以做次之處理，重要的是溝通更廣泛的儲層區(qū)域和更遠(yuǎn)的天然裂縫。

對此再次關(guān)注遼河油田的儲層狀況可以發(fā)現(xiàn)，遼河油田地層過于破碎，地層應(yīng)力分布較為復(fù)雜，極易出現(xiàn)裂縫彎曲，同時(shí)人工裂縫的寬度相對較窄，大粒徑支撐劑縫內(nèi)輸送較為困難，容易在裂縫狹窄處形成橋堵。

2.2 低傷害壓裂液的優(yōu)化

2.2.1 稠化劑濃度的優(yōu)化

增加稠化劑的濃度可以保證壓裂液的過濾性，但是這會對儲層造成更大的傷害。為了優(yōu)選稠化劑濃度，分別選取不同濃度的稠化劑做了巖心傷害實(shí)驗(yàn)和抗濾實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出了最適宜的稠化劑，即濃度為0.45%的稠化劑。

2.2.2 降濾失材料的優(yōu)化

裂縫性儲層壓裂施工成功的必要因素之一是控制壓裂液向天然裂縫的濾失量，提高壓裂液效率。由于粉砂本身不可溶解于地層中，且在運(yùn)移過程中可能對支撐裂縫造成傷害，故而選擇LB-2降濾失劑。LB-2是一種油溶性降濾失劑，在水、酸液中不可溶解，仍能保持固體顆粒的特性。在煤油中溶解量大，能夠保證在排液投產(chǎn)后無固體顆粒殘留物堵塞油流通道。在實(shí)際施工中，若在壓裂液中加入LB-2降濾失劑，降濾劑的比例設(shè)為2%，可滿足裂縫性地層壓裂施工要求，降濾效果顯著。

2.3 施工參數(shù)優(yōu)化

2.3.1 前置液量

在確定前置液的使用量時(shí)，應(yīng)將地層吸收能力，壓裂液性質(zhì)，濾失狀況等因素充份考慮其中。就普通儲層而言，在保障造縫和濾失的情況下，為進(jìn)一步降低對儲層的傷害，應(yīng)盡量降低前置液的使用量。

2.3.2 砂比的確定

施工砂比是裂縫導(dǎo)流能力的間接反映，當(dāng)砂比增高時(shí)，填砂裂縫的導(dǎo)流能力所會有所提高，壓后的產(chǎn)量提高。因此，對于低滲透地層，在造長縫的前提下應(yīng)可能地提高施工砂比。提高施工砂比時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)縫口的寬度加以限制時(shí)，即便是有足夠長的裂縫，也應(yīng)確保瞬時(shí)砂比不超過臨界值，以免造成縫口脫砂。

壓裂施工表明，當(dāng)施工砂比提高到30%左右時(shí)，砂堵便會產(chǎn)生。有時(shí)壓裂壓力對砂濃度極為敏感時(shí)，砂堵甚至發(fā)生在砂比在10%左右的時(shí)刻。因此在設(shè)置砂比時(shí)，應(yīng)以低砂比、小量增加，同時(shí)控制最高砂比為主要原則。在實(shí)際施工設(shè)計(jì)中建議開始砂比取5%～8%，砂比增量取5%，最高砂比一般不超過30%。

2.3.3 施工排量的確定

在針對施工排量進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)考慮到四方面因素：井口限壓、支撐劑沉降、地層的濾失情況、裂縫垂向延伸等。針對那些濾失較大的微裂縫發(fā)育儲層壓裂的施工情況，當(dāng)裂縫不斷延伸時(shí)，濾失也會隨之持續(xù)發(fā)生改變。當(dāng)泵入地層的液體無法持續(xù)彌補(bǔ)地層濾失時(shí)，則應(yīng)在壓裂施工壓力動(dòng)態(tài)情況的基礎(chǔ)上，對泵注排量做進(jìn)一步優(yōu)化。

3 遼河油田裂縫性油藏施工特點(diǎn)

遼河油田壓裂施工早期地層破碎，壓裂施工時(shí)隱性裂縫開啟，液體的濾失量偏大，壓裂液無法充分造縫，裂縫寬度普遍不理想，致使遼河油田施工難度較大，成功率較低。普通的陶粒進(jìn)入地層容易在低砂比段發(fā)生突發(fā)性的砂堵情況，施工較為困難；另外，砂泥巖保護(hù)層不利于縫高的控制，同樣會造成裂縫寬度偏窄，施工易砂堵。隨著我國壓裂技術(shù)的日益發(fā)展，裂縫性油藏的施工環(huán)境也在不斷改善，遼河油田也在盡量克服油層改造的難度，因地制宜，正在逐步發(fā)掘最適合的開發(fā)方案。

經(jīng)過長期的實(shí)踐與完善，不斷優(yōu)化施工參數(shù)，遼河油田經(jīng)過了若干口井的壓裂施工后，成功率已由原來的44.3%提高到了92.8%，平均砂比由15%左右提高到23.4%，很大程度上攻克了施工中易砂堵的問題。壓裂取得了較好的增產(chǎn)效果，并且有八口井獲得了高產(chǎn)油流，每口井平均日增產(chǎn)原油超過三噸。可見，利用壓裂施工技術(shù)后，基本實(shí)現(xiàn)了增儲上產(chǎn)的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)語

通過上述研究與實(shí)際應(yīng)用，可得出有關(guān)裂縫性儲層的注意事項(xiàng)如下：

（1）天然裂縫的發(fā)育程度、構(gòu)造應(yīng)力的不同，其施工壓力也不盡相同。

（2）應(yīng)發(fā)展更多的儲層區(qū)域，以及天然裂縫。

（3）應(yīng)有效降低天然裂縫的濾失。

（4）加強(qiáng)天然裂縫儲層壓裂的監(jiān)控與測試，以避免起裂延伸等技術(shù)難題。

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