砂礫巖儲層壓裂過程中的支撐劑鋪置設計

李猛 宋博 蔡福寶 王根柱 郭加旗(．大慶油田井下作業公司， 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，在開發過程中多采用壓裂增產，砂礫巖儲層復雜的地質結構，壓裂施工效果不好，因此需對支撐劑鋪置合理地設計，才能達到有效增產的目的。砂礫巖壓裂過程需要合理地選擇支撐劑，設計施工泵注排量及砂濃度，以獲得的良好導流效果。而通過有效的支撐劑組合，既能增加裂縫的導流能力，也能降低支撐劑嵌入傷害，是砂礫巖儲層改造的重要技術。

砂礫巖儲層；支撐劑鋪置設計；組合加砂設計

1 砂礫巖儲層組合加砂設計

在壓裂施工后，人工裂縫在地應力作用下會閉合，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流能力。往往需要適當地提高砂濃度，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關系曲線

上圖所示發現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流能力，并且降低支撐劑嵌入對導流能力的影響[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。根據以往對砂礫巖儲層的施工經驗，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%)，通過支撐劑導流能力實驗以及支撐劑可視平板實驗優選的支撐劑組合為，對于不同支撐劑組合導流能力(表1）所示：

表1 單一支撐劑與組和支撐劑導流能力測試對比

根據單一支撐劑與組合支撐劑的導流能力測試，發現在較高的閉合壓力下，組和支撐劑與單一支撐劑的導流能力相近，而組合支撐劑的鋪砂效果明顯好于單一支撐劑。

2 砂礫巖壓裂加砂設計

砂礫巖儲層由于天然裂縫發育，在前置液加砂過程中，壓裂液會大量濾失，容易發生脫砂現象而造成砂堵，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，根據極限加砂理論，確定優化后的加砂的最高砂比為40%，平均砂比在25%左右，實際施工作業中，需根據實際情況增加砂濃度以獲得更高的導流能力，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。根據以往的施工經驗，砂礫巖儲層的壓裂排量一般采用5-7m3/min。

3 生產實例

NC12井是江蘇油田的砂礫巖生產井，完鉆井深3870．0m。儲層巖性為泥質砂礫巖，改造井段在3731．5～3820．5m。2012年8月4日按照設計進行壓裂施工，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。初期產油29．8t/d，產氣1．3×104m3/d。

[1]岳艷如.砂礫巖儲層壓裂控縫高技術研究[D].中國石油大學,2011.

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