薄層壓裂技術在蘇里格氣田東區的研究與應用

王　博，冉　輝，楊沾宏

（1.西安石油大學，陜西西安　710065；2.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安　710078；3.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安　710200）

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薄層壓裂技術在蘇里格氣田東區的研究與應用

王博1，冉輝2，楊沾宏3

（1.西安石油大學，陜西西安710065；2.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安710078；3.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安710200）

摘要：針對蘇里格氣田東區低滲、單層薄和單井產量低的特點，本文分析薄層壓裂技術在蘇里格氣田東區應用的必要性，并對薄層壓裂的壓裂液、壓裂施工參數、施工規模、工藝措施以及壓裂液返排提出優化和推薦的設計參數，形成適合蘇東區塊的薄層壓裂技術，為其現場壓裂改造提供理論依據。

關鍵詞：蘇里格氣田東區；壓裂參數；工藝措施；優化

1　蘇里格氣田東區氣藏特點以及壓裂難點

1.1蘇里格氣田東區氣藏薄層特點

蘇里格氣田東區主要發育上古生界二疊系石盒子組盒8段和山西組山1段巖性氣藏。儲集空間以孔隙為主，孔隙度主要分布在4%～14%；滲透率主要分布在0.05×10-3μm2～1.0×10-3μm2；氣層段溫度在100℃～115℃；氣藏壓力系數在0.771～0.914；屬于低壓致密氣藏［1］。統計顯示同一層位均相對集中有3個以上的小層，單層平均厚度僅2.5m，單層厚度小。只有進行壓裂改造，才能有效動用儲量。

1.2薄層氣藏壓裂改造難點

與常規氣田壓裂不同，蘇東區薄層壓裂改造有以下幾個難點：

（1）薄層壓裂時裂縫延伸至目的層上下夾層，施工裂縫延伸壓力高。

（2）上下夾層較多，縫寬窄，裂縫鋪砂困難。

（3）砂體厚度小，裂縫在隔層交界處易形成復雜的裂縫形態，裂縫延伸難控制。

（4）滲透率小，鉆井、固井等容易污染地層，施工壓力有時異常高。

綜上所述：薄層壓裂關鍵問題在于有效使支撐劑鋪置，減少儲層的傷害。因此，要從壓裂液選型、支撐劑類型、優化設計參數及施工工藝等方面提高［2］。

2　薄層氣藏壓裂液與支撐劑優選

2.1壓裂液優選

根據蘇里格東區地層薄層性質，壓裂液應具有：低傷害、低黏度壓裂液、交聯比低、pH調適中特點［3］。因此，蘇里格東區氣藏壓裂主要選取胍膠壓裂液體系：胍膠濃度介于0.55%～0.58%，有機硼類交聯劑JL-1，交聯比為0.5%～0.8%，黏度為100 mPa·s～200 mPa·s。

2.2支撐劑優選

（1）選用樹脂包衣支撐劑。樹脂包衣砂比陶粒砂密度低，具有破碎率低、可降低施工壓力、裂縫導流能力高的特點。

（2）篩選粒徑300μm～600μm的陶粒，適應于東二區薄層壓裂。

3　薄差層氣藏壓裂參數的優化

3.1縫長的優化

取有效滲透率分別為0.2 mDc、0.5 mDc、0.8 mDc、1.0 mDc，儲層有效厚度2.5m，導流能力取16 Dc·cm。在不同壓裂裂縫長度和地層滲透率組合下，采用E-stimplan軟件模擬壓裂后360d的生產數據。模擬結果（見圖1～圖4）。

由圖1～圖4可知不同的滲透率，縫長增加時，氣量增加，但是當縫長增加到一定的長度時，產量增加的緩慢。因此，考慮經濟效益，不同的滲透率，最優縫長（見表1）。

圖1　k=0.2 mDc壓裂后360d產氣量

圖2　k=0.5 mDc壓裂后360d產氣量

圖3　k=0.8 mDc壓裂后360d產氣量

圖4　k=1.0 mDc壓裂后360d產氣量

3.2導流能力的優化

分別取縫長160m，140m，130m，110m，每個縫長取不同的裂縫導流值。使用E-stimplan軟件模擬，模擬結果（見圖5～圖8）。

由圖5～圖8可以看出，對于裂縫長度一定時，當導流能力大于一定值時，裂縫的產量增加幅度不是很明顯，因此，對于最優的裂縫長度，可以取得其最優的裂縫導流能力值，結果（見表1）。

圖5　縫長=160m，導流能力和年產氣量

圖6　縫長=140m，導流能力和年產氣量

圖8　縫長=110m，導流能力和年產氣量

表1　不同滲透率下最優裂縫與其對應的最優導流能力

3.3泵注程序的優化

（1）薄層壓裂前置液效率低，適當加大前置液量，對于滲透率低于0.5 mDc的儲層，前置液比例可提高到50%，則可擴展足夠裂縫寬度，確保后期加砂。

（2）要降低壓裂起步砂比和施工過程中砂比提升幅度。起步應在砂比6%～7%，砂比提升幅度應在4%～6%。

（3）采用小排量壓裂施工，排量應小于2.5m3/min，可視壓裂施工的難易程度確定。

4　薄差層壓裂施工工藝以及關鍵技術

4.1施工工藝措施

（1）壓裂預前置酸。可較大幅度降低地層破裂壓，可降低0.006MPa/m左右。

（2）支撐劑段塞。不僅能降低壓裂液的濾失，而且還有防治多裂縫，減小近井裂縫彎曲效應。應使用100目粉砂；對于閉合應力較高的地層，可采用強度更高的70～100目粉陶為段塞材料。

（3）縫高控制。薄層井壓裂容易形成高窄縫，短縫長；縫寬不夠，高濃度的支撐劑進入極易造成砂堵。因此，應用人工隔層控制技術或者使用轉向劑控制裂縫向上下延伸［5］。

4.2壓裂返排工藝優化

一方面，排液速度過快，造成支撐劑回流；另一方面，排液速度過慢，造成支撐劑沉入井底堆積掩埋儲層［4］。因此，蘇東區壓裂液返排優化措施如下：壓裂后盡快開井，用小油嘴（采用2.0 mm±）控制排液，強制裂縫快速閉合；當排出液量等于頂替液量時開始觀察出砂情況。如每升液體返出液含支撐劑＞100粒，應適當降低排液速度，即采用更小的油嘴；如不見砂粒或只有微小巖石顆粒及破碎的支撐劑顆粒，可適當提高排液速度（3 mm～4 mm油嘴控制），將含砂量控制為＜100粒/升，以此來控制排液期間的出砂。待裂縫充分閉合后換較大油嘴（一般4 mm～6 mm）控制排液。

5　薄差層井壓裂施工及效果

5.1現場實踐

根據所優化的薄層壓裂施工參數和工藝，對蘇東區塊兩口井A1和A2井實施薄層壓裂措施。在壓裂的過程中，施工壓力沒有異常的高壓，說明壓裂液選取合適。兩口井的泵排量都小于2.5m3/min，砂比最高達到45%，在加砂的過程中，井在施工過程中施工壓力平穩，后期油壓力有所降低，這說明了壓裂施工時，裂縫參數，壓裂規模和工藝措施設計合理。

5.2施工增產

（1）蘇東區實施薄層壓裂，施工成功率為85.7%，平均砂比20.3%，前置液45%～54%。通過加強薄差層壓裂技術研究，施工成功率有了大幅提升，砂堵2口，施工成功率92.3%；（2）根據統計有效井次，有效井次為85.4%，取得了良好的增產效果。累計增產氣量2 000×104m3，取得了較大經濟效益。

6　結論與認識

（1）蘇里格氣田東區低滲薄層壓裂優化技術的研究提高氣井壓裂施工成功率及措施有效率，取得了良好效果。

（2）對蘇東區薄層壓裂施工參數進行了優化，優化結果為縫長在160m～110m，導流能力在16 Dc·cm～24 Dc·cm。可最大的取得壓裂效果。

（3）通過改變壓裂液黏度，施工排量，支撐劑選擇，壓裂液返排工藝等優化，可最大限度地避免無效支撐，提高薄層壓裂的施工效益。

參考文獻：

［1］姚尚林.蘇里格低滲透氣藏開發效果的影響因素研究［D］.北京：中國科學院，2006.

［2］魏建光，汪志明，張欣.裂縫參數對壓裂水平井產能影響規律分析及重要性排序［J］.水動力學研究與進展，2009，24 （5）：631-636.

［3］喬東宇，鄭義平，等.低傷害壓裂液在蘇里格氣田的應用［J］.鉆井液與完井液，2012，29（2）：71-72.

［4］梁凌云，賴海濤，黃建寧.蘇里格氣田降低壓裂傷害工藝技術研究［J］.石油化工應用，2009，28（9）：50-53.

［5］何衡，楊紅，劉順，等.低滲透油藏壓裂施工參數對壓裂效果的影響分析［J］.遼寧化工，2013，（12）：1427-1430.

Study and application of thin layer fracturing technology in eastern of Sulige gasfield

WANG Bo1，RAN Hui2，YANG Zhanhong3
（1.Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710078，China；3.Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710200，China）

Abstract:Based on the analysis of thin layer fracturing technology in eastern of Sulige gasfield，for thin layer fracturing fluid，parameters，construction scale，technical measures and fracturing fluid back，it put forward optimization and recommended the construction parameters，forming a suitable for layer fracturing technology in Sulige gasfield，for its on-site fracturing provide theoretical basis.

Key words：in eastern of Sulige gasfield；fracturing parameter；technological measures；optimization

中圖分類號：TE357.13

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）06-0071-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.018

*收稿日期：2016-05-08

作者簡介：王博（1986-），現在中國石油長慶油田分公司第五采氣廠主要從事氣田增產方面的研究工作，現為西安石油大學在讀研究生。