砂礫巖儲層壓裂過程中的支撐劑鋪置設(shè)計

李猛 宋博 蔡福寶 王根柱 郭加旗(．大慶油田井下作業(yè)公司， 黑龍江 大慶 600；．渤海鉆探第一鉆井分公司， 天津 0080；．北京國電思達科技， 北京 00000）

砂礫巖儲層壓裂過程中的支撐劑鋪置設(shè)計

李猛1宋博1蔡福寶1王根柱2郭加旗3(1．大慶油田井下作業(yè)公司， 黑龍江 大慶 16300；2．渤海鉆探第一鉆井分公司， 天津 300280；3．北京國電思達科技， 北京 100000）

砂礫巖儲層屬低孔隙、低滲透儲層，本身物性較差，在開發(fā)過程中多采用壓裂增產(chǎn)，砂礫巖儲層復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，壓裂施工效果不好，因此需對支撐劑鋪置合理地設(shè)計，才能達到有效增產(chǎn)的目的。砂礫巖壓裂過程需要合理地選擇支撐劑，設(shè)計施工泵注排量及砂濃度，以獲得的良好導(dǎo)流效果。而通過有效的支撐劑組合，既能增加裂縫的導(dǎo)流能力，也能降低支撐劑嵌入傷害，是砂礫巖儲層改造的重要技術(shù)。

砂礫巖儲層；支撐劑鋪置設(shè)計；組合加砂設(shè)計

1 砂礫巖儲層組合加砂設(shè)計

在壓裂施工后，人工裂縫在地應(yīng)力作用下會閉合，支撐劑容易嵌入壓裂改造后的裂縫壁面，造成支撐劑對于裂縫壁面的壓實，傷害有效人工裂縫的導(dǎo)流能力。往往需要適當(dāng)?shù)靥岣呱皾舛?，采用多粒徑的支撐劑組合，并通過尾追大粒徑支撐劑的方式，獲得良好的長期導(dǎo)流能力[1]。陶粒支撐劑的破碎率較低，選擇密度較低的人造陶粒支撐劑，既能保證形成的有效支撐裂縫具有較高的導(dǎo)流能力，又能保證增加形成的有效裂縫的長度。

圖2 注入支撐劑最高砂比與W/D關(guān)系曲線

上圖所示發(fā)現(xiàn)小粒徑的支撐劑能夠更加容易的隨壓裂液注入人工裂縫，由于粒徑較大的支撐劑具有更高的導(dǎo)流能力，并且降低支撐劑嵌入對導(dǎo)流能力的影響[2]，小粒徑支撐劑能夠更有效地充填裂縫，砂礫巖儲層壓裂出的裂縫寬度較小。根據(jù)以往對砂礫巖儲層的施工經(jīng)驗，支撐劑的粒徑多采用20/40目與40/70目不同比重的組合陶粒。

通過泵入不同粒徑以及不同密度的支撐劑可以充分利用壓裂液能量，攜帶更多支撐劑進入人工裂縫。綜合考慮以上因素，采用40/70目、20/40目、20/40以及20/40目的組合陶粒(配比為6%：27% ：27%：40%)，通過支撐劑導(dǎo)流能力實驗以及支撐劑可視平板實驗優(yōu)選的支撐劑組合為，對于不同支撐劑組合導(dǎo)流能力(表1）所示：

表1 單一支撐劑與組和支撐劑導(dǎo)流能力測試對比

根據(jù)單一支撐劑與組合支撐劑的導(dǎo)流能力測試，發(fā)現(xiàn)在較高的閉合壓力下，組和支撐劑與單一支撐劑的導(dǎo)流能力相近，而組合支撐劑的鋪砂效果明顯好于單一支撐劑。

2 砂礫巖壓裂加砂設(shè)計

砂礫巖儲層由于天然裂縫發(fā)育，在前置液加砂過程中，壓裂液會大量濾失，容易發(fā)生脫砂現(xiàn)象而造成砂堵，在前置液中通常泵注40/70目、砂比為5%左右的支撐劑，確保無因砂堵造成憋壓過高。針對于這種特殊情況，在裂縫延伸初期采用高排量注入攜砂壓裂液，以起到打磨裂縫的目的。施工過程中通常加入砂比為10%的40/70目的支撐劑，泵入排量在施工壓力允許的情況下可以升至7～8m3/min。對于單一的水力裂縫，根據(jù)極限加砂理論，確定優(yōu)化后的加砂的最高砂比為40%，平均砂比在25%左右，實際施工作業(yè)中，需根據(jù)實際情況增加砂濃度以獲得更高的導(dǎo)流能力，可以適量提高砂比，例如在尾注支撐劑階段注入40%～50%砂比的大粒徑支撐劑。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，砂礫巖儲層的壓裂排量一般采用5-7m3/min。

3 生產(chǎn)實例

NC12井是江蘇油田的砂礫巖生產(chǎn)井，完鉆井深3870．0m。儲層巖性為泥質(zhì)砂礫巖，改造井段在3731．5～3820．5m。2012年8月4日按照設(shè)計進行壓裂施工，初期以小排量注入35m3前置液后，提高排量值6．4m3/min，注入6%的40/70目的支撐劑段塞，提高排量至6．9m3/min，壓力上升至86MPa，且上升速度較快。注入10%的40/70目的支撐劑打磨裂縫，施工壓力額下降至79MPa，開始泵入攜砂液。施工排量保持在5．0～7．1m3/min，最高砂比47%，平均砂比29．5%，施工壓力額保持在50 ～75MPa。初期產(chǎn)油29．8t/d，產(chǎn)氣1．3×104m3/d。

[1]岳艷如.砂礫巖儲層壓裂控縫高技術(shù)研究[D].中國石油大學(xué),2011.

[2]曾凡輝,郭建春,陳敏.大厚段砂礫巖儲層壓裂工藝技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報,2011,33(5):123-126.