大港油田孔南地區(qū)孔二段低滲透薄互層油藏壓裂技術的研究與應用

張勇

摘 要：文章介紹了大港油田孔南地區(qū)孔二段的開發(fā)特征，對該地區(qū)官38-16斷塊孔二段儲層巖性、物性及埋藏深度進行分析后認為，該儲層具有儲層物性差、泥砂巖薄互層、原油粘度高、粘土含量高以及井身斜度大等不利因素。針對這些問題，對壓裂工藝和參數(shù)進行了研究優(yōu)選，優(yōu)化壓裂液配方，應用線性加砂和粒徑組合技術，提高加砂強度，加大壓裂規(guī)模，壓后快速返排。通過現(xiàn)場實施提高了單井產(chǎn)量，油井穩(wěn)產(chǎn)期大大延長。

關鍵詞：壓裂技術；壓裂液優(yōu)選；施工參數(shù)確定；現(xiàn)場應用

中圖分類號：TE357 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）08-0054-02

大港油田孔南地區(qū)孔二段低滲儲層儲量一直是低速低效開發(fā)。官38-16區(qū)塊處于孔南地區(qū)孔東斷層的上升盤，該區(qū)塊老井試油、試采，均獲工業(yè)油流，由于儲層原油物性差、自然產(chǎn)能低，部分井雖進行了壓裂措施，但效果差。分析其效果差的原因認為，由于該區(qū)塊存在構造較復雜、泥砂巖薄互層、粘土含量高等不利因素；儲層為細砂、粉砂和泥巖薄互層，壓裂施工時形成的裂縫窄，加砂困難，易造成砂堵；壓裂工藝技術的選擇上不夠深入。因此有必要研究應用壓裂技術來提高裂縫的導流能力，從而提高油井產(chǎn)量，高效動用該區(qū)塊儲量。

1 地質特征

該區(qū)塊孔二段儲層巖石類型主要為長石砂巖、巖屑長石砂巖類。巖石結構成熟度中等，分選性中-好，分選系數(shù)1.2～1.8，顆粒多為次園狀、次棱角狀，顆粒支撐，粒度中值0.05～0.08 mm。膠結物為泥、鈣質（含量分別為9%和10%），膠結類型主要為孔隙式、接觸式膠結，泥鈣質分布不均。

孔二段壓力系數(shù)為1.02，屬正常壓力系統(tǒng)；地溫梯度為3.29 ℃/100 m，屬正常溫度系統(tǒng)。地面原油比重為0.9159；粘度（50 ℃）428.56 MPa.s，含蠟量13.43%，膠質瀝青量33.56%，凝固點34.89 ℃。水性：Cl-11970，總礦20901。原油物性具有高比重、高粘度、低含蠟、高凝固點、高膠質瀝青質的特點。

2 壓裂改造的難點

根據(jù)巖性分析，官38-16斷塊砂礫巖EK24油組的孔隙度平均為16.29%，滲透率平均值為58.44×10-3 μm2。屬薄互層低滲透油藏。分析該區(qū)塊已進行的壓裂改造措施，官38-16區(qū)塊油層平均厚度一般小于3 m，施工排量一般低于3 m3/min，最高達到3.5 m3/min，施工規(guī)模較小，多數(shù)井壓裂效果不明顯。

同時，由于油層具有薄互層特點，層薄，細砂、粉砂和泥巖薄互層分布，泥質含量高（20%左右），存在形成的裂縫窄，壓裂加砂困難、施工成功率低，壓后有效期短，壓裂效果不明顯等問題。因此為改善該區(qū)塊的壓裂效果，提高油井單井產(chǎn)量，對本區(qū)塊壓裂改造的提出了優(yōu)選低傷害壓裂液體系，在實施井條件允許的情況下，確立了大規(guī)模、大排量，線性加砂結合粒徑組合、快速返排的壓裂工藝技術技術思路。

2 壓裂設計優(yōu)化

2.1 壓裂液優(yōu)選

壓裂液的基本作用為：使用水力尖劈作用形成裂縫并使之延升；沿裂縫輸送并鋪置壓裂支撐劑；壓裂后液體能最大限度的破膠與返排，減少對裂縫與儲層的傷害，使其在儲層中形成高導流的支撐裂縫帶。

壓裂液對取得有效的支撐縫長及裂縫導流能力等有重要影響，其性能直接影響壓裂施工的成敗和增產(chǎn)效果。壓裂液的選擇依據(jù)主要有：

①良好的耐溫耐剪切性能。

②濾失少。

③攜砂能力強。

④低摩阻。

⑤配伍性。

⑥易破膠和低殘渣。

⑦易返排。

⑧貨源廣、便于配制和價格便宜。

2.1.1 壓裂液配方

依據(jù)該區(qū)塊油藏地質特征、工藝要求及壓裂液配方添加劑的篩選結果，優(yōu)選出壓裂液配方：

0.50%GHPG+0.075%CA+1%KCl+0.3%DL-12+0.6%D-60+

0.4%TA-8+0.5%A-25+0.1%

甲醛，測試膠液粘度、破膠性能、交聯(lián)時間等關鍵技術指標均滿足壓裂需求。

2.1.2 壓裂液性能參數(shù)測試

經(jīng)測試，壓裂液在測試溫度125 ℃條件下，剪切速率為170 s-1，經(jīng)過120 min后壓裂液粘度還能保持在70 MPa·s以上，完全能夠滿足壓裂施工要求。

2.2 支撐劑選擇

壓裂支撐劑是在水力壓裂時地層壓開裂縫后，用來支撐水力裂縫不使裂縫再重新閉合的一種固體顆粒。由于官38-16區(qū)塊孔二段油組埋藏深度為2 200～2 700 m左右，其破裂壓力達到55 MPa左右，閉合壓力35 MPa以上，為獲得高的裂縫導流能力和更長的壓裂有效期，支撐劑選擇中密高強度陶粒，粒徑為0.4～0.7 mm和0.45～0.9 mm組合。

2.3 泵注方式和管柱結構的確定

為了提高排量，加大壓裂規(guī)模，同時該區(qū)塊在鉆井時就充分考慮了油層套管的強度要滿足油套混壓的要求，因此該區(qū)塊都采取油套混合注入方式，它具有沿程摩阻小，地面泵壓低，泵注排量大，在相同的地層條件下，同一排量可節(jié)約設備功率，降低施工成本等優(yōu)點，管柱采用Φ73 mm油管即可。

2.4 施工參數(shù)確定

利用全三維GOHFER壓裂設計軟件，模擬地層條件在不同排量、加砂規(guī)模情況下裂縫的走向、長度以及鋪砂濃度等，使用液量、排量、加砂比、砂量等參數(shù)盡量合理。

2.4.1 施工排量

由于壓裂段上下無明顯水層，大排量施工是必要的，針對薄互層油藏，適當提高施工排量有助于溝通薄層，增加縫寬，提高裂縫的改造程度，降低施工風險，同時根據(jù)壓裂段和射孔段大小和壓裂設備的要求，施工排量選擇4.0～4.5 m3/min。

2.4.2 前置液量

選擇前置液量占總液量35%～40%，經(jīng)模擬計算確定前置液量占總液量38%。

2.4.3 砂量和砂比

由于該區(qū)塊油井具有層薄、滲透率低及斜度大等特點，加砂比較困難，在設計中采用了低步長的加砂程序，砂比階梯步長為3%～5%，縮小了每級砂液比的上升幅度，在整個加砂程序中砂液比連續(xù)升高，呈線性加砂，這樣就在地層中形成更為合理的支撐剖面，有利于提高增產(chǎn)效果。同時根據(jù)射孔厚度、排量大小、油層厚度，確定加砂強度2.5 m3/m，加砂量為30～40 m3。壓裂設計平均砂比達30%以上，最高砂比為55%。

2.5 壓后增效助排技術

低滲油藏及地層壓力系數(shù)相對較低的油井壓裂，壓后如何快速返排，減少壓裂液在油層的滯留時間，避免油層受到二次傷害，一直是人們關注的問題。國內(nèi)外相繼應用了泡沫壓裂液技術，取得了較好的增產(chǎn)效果。由于泡沫壓裂液的井筒密度低，摩阻相對較高，地面泵壓也隨之升高，增加了深層大規(guī)模加砂壓裂的難度。為實現(xiàn)快速返排的目的，結合現(xiàn)場實際施工條件，研究應用了高效助排液和多功能處理液。

其原理是：高效助排液可產(chǎn)生一定量的氮氣，多功能處理液一方面可以起到疏通地層孔隙作用，另一方面對支撐帶具有良好的凈化作用。

3 現(xiàn)場實施及壓裂效果

3.1 壓裂效果

到目前為止，在該區(qū)已壓裂5口井5井次，施工成功率100%，有效率為100%，壓后壓裂液返排率達到50%以上，助排效果明顯。壓后最高初產(chǎn)20 t/d/井，累計增油15 450 t，目前日產(chǎn)油62 t。

3.2 效果分析

①提高壓裂規(guī)模是提高官38-16薄互儲層區(qū)塊單井產(chǎn)量，實現(xiàn)長效開發(fā)、效益開發(fā)的有效途徑。統(tǒng)計對比已實施井的壓裂加砂規(guī)模，壓后增產(chǎn)效果顯著的為官38-16、官36-18和官34-12，這三口井的加砂強度分別為2.65、2.3和3.1 m3/m，支撐縫長153～109 m，而增產(chǎn)效果相對較差的的官44-13和官44-17井，加砂強度為1.73 m3/m和1.65 m3/m，支撐縫長為70～90 m。

②原油物性好壞、含油飽和度大小影響著壓裂措施的效果和最終累計產(chǎn)油量。對比原油粘度，官44-17是官38-16井粘度的7.4倍，官38-16的地層流體流度則比官44-17大8.3倍。另外已實施五口井的電測解釋滲透率和孔隙度盡管差別不大，但含油飽和度卻存在較大差異，官38-16井的原油飽和度加權平均是33.6%，而官44-17和官44-13井分別為23.0%和11.2%。

4 結論和認識

①提高壓裂規(guī)模是實現(xiàn)官38-16區(qū)塊壓裂長效的有效途徑。

②所選的壓裂液配方具有攜砂能力強，對地層污染小，能夠滿足該區(qū)塊壓裂要求。

③優(yōu)化壓裂方案時，要考慮到各井的具體原油物性和儲層物性，調整壓裂液配方和壓裂參數(shù)。

④對于大斜度井及儲層特性呈低滲、砂泥巖薄互的油井，采用線性加砂結合粒徑組合技術，增大縫寬和縫長，可以提高地層的改造力度和施工成功率。

參考文獻：

[1] 丁云宏.難動用儲量開發(fā)壓裂酸化技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.