致密油藏水平井體積壓裂效果影響因素分析

王 瑞

(中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163453)

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致密油藏水平井體積壓裂效果影響因素分析

王 瑞

(中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163453)

在致密油藏開發中，影響水平井體積壓裂壓后效果的因素較多，確定壓裂后產能的影響因素對于制訂壓裂方案，提高壓裂工藝適應性具有重要意義。針對某致密油試驗區，確定7種影響水平井體積壓裂的影響因素，應用灰色關聯法，分析了壓裂后不同時期各因素對產油量的影響大小和原因，并提出了改進工藝。現場試驗結果表明，在不產生嚴重縫間干擾的前提下，盡可能縮短縫間距、提高布縫密度，加大施工規模，可提高致密油藏水平井體積壓裂效果。該分析方法可用于致密油藏儲層水平井壓裂方案優選及改進，具有推廣應用價值。

致密油藏；影響因素；灰色關聯分析；壓后效果；水平井；體積壓裂

引 言

近幾年低滲透致密油儲層逐漸成為大慶油田產能開發的重點，為探索經濟有效開發途徑，在大慶某致密油區塊開展了超長水平井大規模體積壓裂現場試驗，隨著研究的深入，壓裂后的效果分析成為區塊儲量評價和壓裂工藝改進的重點[1-2]。黃志文認為區塊壓裂效果與單井壓裂效果的評價技術在評價方法和資料收集上是不同的[3]。灰色關聯法是一種較理想、便捷的分析方法，計算量小，分析結果與定性分析吻合性好。通過灰色關聯分析方法計算和分析灰色關聯度，能夠區分影響因素的主次，有助于針對性地篩選和改進壓裂工藝[4-7]。以大慶X區塊低滲透致密油藏為主要研究對象，通過統計和分析該油藏近幾年實施的水平井體積壓裂施工相關數據，對壓裂效果的影響因素進行篩選，采用灰色關聯分析法分析并確定各因素優先順序和影響程度大小，為該區塊乃至油田內該類油藏的壓裂工藝篩選和改進提供有效參考。

1 油藏基本情況

大慶X區塊油藏巖性為致密砂巖，巖心平均孔隙度為14.6%，平均滲透率為1.54×10-3μm2，屬于低孔、特低滲透儲層。儲層整體埋深為1 700～2 450 m，地溫梯度為0.051 6～0.054 2℃/m，平均為0.053 1℃/m。儲層平均壓力為16.9 MPa，平均壓力系數為0.012 7 MPa/m，整體上屬于高地溫梯度、高壓力系數油藏。地面原油黏度為32.9 mPa·s，凝固點為31.5℃，含蠟量為21.2%。

2 壓裂效果影響因素分析

2.1 灰色關聯分析理論

灰色關聯分析理論于20世紀80年代由鄧聚龍教授提出，是灰色系統理論的主要內容之一，即運用特定方法描述信息不完全的系統并進行預測和控制。文獻[8-10]對該理論及其算法給予了深入的研究，目前該理論在很多行業都廣泛應用，文獻[11-16]研究了灰色關聯分析在油田增產方面的應用。本文將該方法應用于致密油藏水平井體積壓裂效果影響因素分析。

2.2 影響因素確定與分析

影響水平井體積壓裂效果的因素很多，可以從地層參數和工程參數兩方面考慮。地層因素包括孔隙度、滲透率、含油飽和度、壓裂井段厚度、水平段長度等，工程因素即水平井壓裂施工參數，包括壓裂液用量、支撐劑用量、壓裂排量、壓裂段數、縫間距等。由于影響因素眾多，必須選擇對壓裂效果有顯著影響同時又容易獲取和量化的參數。此外，某些影響因素間存在固定的函數關系，需要從其中排除掉關聯度最小的影響因素。

基于水平井井型，對X區塊致密油儲層水平井體積壓裂施工資料進行統計分析，在消除水平段長度影響的前提下，選取影響壓裂效果的砂巖厚度、伽馬值、孔隙度、滲透率、平均注液量(水平段每米壓裂液量)、平均加砂量(水平段每米加砂量)和縫間距等7個因素為比較數列；選取初期日產油量、生產1個月后平均日產油量、生產2個月后平均日產油量為參考數列。本文采用極差變換[6]將原始數據進行無量綱化處理，結果見表1。

表1 各因素無量綱化結果

根據灰色關聯分析計算方法，得出不同階段壓裂后日產油量與各影響因素之間的灰色關聯度(表2)。將灰色關聯度進行排列比較，確定各因素的重要程度。關聯度越大，該影響因素對參考序列的影響程度越大；關聯度越小，該影響因素對參考序列的影響程度越小。

表2 各影響因素關聯系數

壓裂后初期，縫間距、儲層厚度和孔隙度的影響程度較大，這與壓裂后初期近井區域致密儲層砂巖孔隙得到較好溝通、產油能力增加相符。生產1個月后，平均加砂量、砂巖厚度、縫間距、平均注液量成為主要影響因素。此時，近井區域供油能力逐漸減弱，產油量開始由遠距離滲流供給，裂縫填砂所增強的裂縫導流能力作用進一步體現，平均加砂量的影響能力增加。生產2個月后，伽馬值、砂巖厚度、縫間距成為主要影響因素。伽馬值反映了儲層砂巖含量，在一定范圍內伽馬值越低，說明含泥越少，砂巖含量越高。砂巖厚度、縫間距的影響分別反映了地質和工程的雙重作用。綜上所述，隨著生產的進行，壓裂后產能的主要影響因素由縫間距逐漸轉變為儲層物性。由于X井區為致密油藏，所以原始滲透率對產能的貢獻較為有限，與灰色關聯分析的結果相吻合。

通過以上分析可知，對于該區塊致密儲層的特點，在相同的地質條件下，為進一步提高水平井體積壓裂投產效果，設計布縫方案時，在不產生縫間嚴重干擾的前提下，應盡可能提縮短縫間距、增加施工規模，提高人工裂縫的波及范圍。

3 現場應用

原方案施工的9口井，縫間距平均為80 m，平均加砂量為0.75 m3/m，平均注液量為7.4 m3/m，壓裂后初期日產油量為20.6～37.8 t/d，生產2個月后日產油量為6.2～12.9 t/d。根據灰色關聯法分析結果，針對該區塊致密油儲層，可以通過控制縫間距、加砂量和注液量提高水平井壓后產量。將分析結果應用于該區塊其他2口水平井壓裂施工設計中，將原設計加砂量提高10%，縫間距減少25%，平均注液量提高15%，壓裂后初期日產油量分別為36.5、40.2 t/d，生產2個月后日產油量分別為12.1、14.9 t/d。現場試驗結果表明，縮短縫間距、增加加砂量及注液量，可提高致密油藏水平井體積壓裂效果。

4 結論和建議

(1) 根據水平井體積壓裂施工特點，結合地質參數和工程參數，分析確定了7種影響致密油藏大規模水平井體積壓裂后效果的影響因素：砂巖厚度、伽馬值、孔隙度、滲透率、平均注液量、平均加砂量和縫間距。

(2) 利用灰色關聯度分析方法，計算了各影響因素對不同階段生產能力的影響排序。通過分析，計算結果與水平井不同生產階段供油機理相符。得出了影響該區塊致密油儲層水平井體積壓裂投產效果的主要因素，設計布縫方案時，在不產生縫間嚴重干擾的前提下，應盡可能提縮短縫間距、增加施工規模，提高人工裂縫的波及范圍。

(3) 現場試驗結果表明，縮短縫間距、增加加砂規模及注液量，可提高致密油藏水平井體積壓裂效果。灰色關聯分析方法簡單、合理，可用于該區塊致密油儲層水平井壓裂方案優選及改進，具有推廣應用價值。

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編輯 劉 巍

20141105；改回日期：20150205

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“大慶探區非常規油氣勘探開發關鍵技術研究與現場試驗”(2012E-2603)

王瑞(1982-)，女，工程師，2004年畢業于東北石油大學應用化學專業，2007年畢業于該校應用化學專業，獲碩士學位，現從事油氣藏改造方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.032

TE357

A

1006-6535(2015)02-0126-03