焦石壩工區頁巖氣水平井分段壓裂改造實踐與認識

龐清鵬

（中原石油工程有限公司井下特種作業公司，河南濮陽 457164）

焦石壩工區頁巖氣水平井分段壓裂改造實踐與認識

龐清鵬

（中原石油工程有限公司井下特種作業公司，河南濮陽 457164）

焦石壩構造是一個被大耳山西、石門、吊水巖、天臺場等斷層所夾持的斷背斜構造。五峰組底圈閉面積262.4km2，總體為北東向走向，構造高點位于焦頁1井附近，高點海拔-1 640m，構造幅度940m。構造穩定區具有構造形態寬緩，面積較大，保存條件好，頁巖埋深適中的特點，是頁巖氣勘探開發的重點目標。

焦石壩工區；頁巖氣水平井；壓裂改造

1 多級分段壓裂技術實踐

1.1 體積壓裂工藝技術

目的層段志留統龍馬溪組-上奧陶統五峰組具備形成復雜裂縫和相互交錯網絡裂縫的地質條件，一是頁巖礦物中，脆性礦物含量高，可壓性強；二是黏土礦物含量相對少，一定程度上可抑制發生黏土遇水運移；三是天然裂縫及層理縫發育，且平行于最小主應力。壓裂過程中，使天然裂縫不斷擴張和脆性巖石產生剪切滑移，形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯的裂縫網絡，從而增加改造體積，提高初始產量和最終采收率。實踐證明，頁巖氣體積壓裂改造工藝技術在該探區內是適用的。

1.2 施工工藝流程

其施工工藝流程為：前期井筒處理結束后，位于水平井指端的第一段采用連續油管傳輸射孔，射孔結束，提出射孔槍，光套管進行第一段壓裂；液體泵送電纜+射孔槍+橋塞工具入井，座封橋塞并試壓驗封，合格后逐簇進行射孔；起出射孔工具串，對第二段進行壓裂施工。重復上述步驟，實現多段壓裂施工。所有段壓裂結束后，如果井口壓力大于25MPa，先進行排液；待井口壓力降至25MPa以下，用連續油管帶井下動力鉆具鉆磨所有橋塞，換裝KQ78/65-70采氣井口，合層排液求產。

該壓裂工藝具有“大、小”特征，其中“兩大”是指排量，施工排量10m3/min以上，二是液量，單井用液量1 932.9~498.2m3，每段用量112.08~1 995.57m3。“兩”是指小粒徑支撐劑，支撐劑一般采用100目+40/70目+30/0目樹脂覆膜砂復合支撐，單井用量703~1 402m3，二是小（低）砂比，平均砂液比3%~5%，最高砂液比1.94%。

1.3 施工控制技術

1）①號層—五峰組普遍施工壓力高，加砂極為困難，針對此類層，應在施工壓力允許的情況下盡可能增加排量，促使主裂縫向前延伸，以3%~5%低砂比加砂，不能追求高砂比。

2）對于近井地帶嚴重，造成酸作用壓力高、施工壓力高、加砂困難的井層，采取多次試擠的方法溝通地層，并停泵放噴，釋放地層壓力，破壞原有應力平衡后，再啟動壓裂程序，以形成新的裂縫通道。如焦頁44-5HF井第13段，剛開始打酸壓力突然上漲至94MPa，經多次試擠得以解堵，在第一次擠入3%的粉陶后，壓力突然上漲至95MPa，出現砂堵風險。經放噴后，第二次壓裂施工加砂正常，最高砂比控制在7%以內，加砂施工順暢。

3）適當前置酸量，同時嘗試剛進地層就開始提排量，擴大酸化作用距離，有效降低施工泵壓，為后期加砂創造有利條件；壓裂目的層具有一定的非均質性，對于天然層理裂縫發育、濾失較大井段，適當增加粉陶加入量，進一步提高粉陶降壓和降濾效果，可避免高砂比進地層出現風險。

1.4 酸降技術

結合井的地質特征及現場施工泵壓，及時調整預處理酸用量及酸處理次數，有效解除了近井污染堵塞，降低了壓裂施工壓力，統計施工井每段酸處理壓降，最大酸降達46MPa，說明前置酸預處理效果明顯。

2 壓裂施工作業量

截止2016年1月16日，涪陵焦石壩地區頁巖氣水平井分段壓裂試氣51口井，壓裂段數107段，單井水平段長1 000~100m的井，采用縫網壓裂模式和組合加砂、混合壓裂方式，實現長水平段橋塞分段多級壓裂。對于水平段長100m的井，單井平均液量24 288m3，單井平均砂量為830m3，單段平均砂量為58.5m3，單段平均液量為1 712m3；對于水平段長1 500m的井，單井平均液量為31 347m3，單井平均砂量為947.6m3，單段平均砂量為52.3m3，單井平均液量為1 760m3。

3 體積壓裂效果

3.1 壓后測試氣產量

已完成試氣的51口井投入試采生產后均獲得較高產能，單井無阻流量10.1×104~155.8×104m3/d，單井產量3.21×104~ 54.72×104m3/d，區域井組日產氣量達38.66×104m3/d。

3.2 壓裂造縫效果

對焦頁49-1HF井、焦頁34-3HF井、焦頁34-4HF井、焦頁44-5HF井4口井共39段壓裂后壓降數據進行了試井雙對數、導數曲線處理分析。可以看出，在早期井儲結束后，出現了均質無限大徑向流動特征，反映壓裂主裂縫開啟后，加砂鋪砂濃度相對均一，流體呈滲流，達到了頁巖儲層有效改造體積化、改造體積內裂縫復雜程度的目的，明顯區別于常規油氣藏造縫、造垂直裂縫。

3.3 儲層的均質性

在施工過程中，導致施工壓力異常的因素很多，主要有地層物性差、難以起，導致加砂困難；第二壓裂液液體性能不穩定、井筒摩阻高，導致施工壓力較高；第三是射孔方式和質量，裂縫性地層，鉆井液深度污染堵塞，射孔溝通范圍有限，使得初始酸蝕作用及施工壓力異常高，加砂困難；四是壓裂施工設計針對性差，考慮水平段井眼軌跡穿行情況，目的層段五峰組-龍馬溪組縱、橫向延伸存在非均質性，不同的段，同一小層，施工壓力不同，說明工藝技術不可雷同。

4 結束語

1）涪陵焦石壩地區上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組地層脆性指數較高，地應力差異系數小，層理縫發育，儲層可壓性較好，具有形成復雜裂縫系統的有利地質條件，是涪陵焦石壩地區頁巖氣獲得高產的物質基礎。

2）基于儲層綜合地質特征和可壓性分析，采取“復雜縫網+支撐主縫”的主體思路，采用高效減阻水和線性膠的混合壓裂液體系、低密度支撐劑組合，大排量液體泵注，提高凈壓力等措施，達到了形成復雜裂縫縫網的目的，形成了涪陵焦石壩地區頁巖氣水平井多級分段壓裂改造技術系列。

[1] 蔣廷學，卞曉冰.頁巖氣水平井分段壓裂優化設計新方法[J].石油鉆探技術，2013，（5）：21-25.

Practice and Understanding of Segmental Fracturing Reconstruction of Shale Gas Horizontal Well in Jiaoshi Dam Area

Pang Qing-peng

The Jiaozu dam structure is a faulted anticline structure that is clamped by faults such as Shanxi，Shimen，suspended rock and Tiantai field.The peak area of the Wufeng Formation is 262.4km2，which is generally in the northeastern direction，and the structural high point is located near the focal plane 1 well，the elevation is 1640m and the tectonic amplitude is 940m.The structural stability area has the characteristics of gentle structure，large area，good storage condition and moderate depth of shale，which is the key target of shale gas exploration and development.

jiao shi dam area；shale gas horizontal well；fracturing transformation

TE377

A

1003–6490（2017）05–0026–02

2017–04–20

龐清鵬（1983—），男，河南濮陽人，工程師，主要從事科研管理工作。