提高安塞油田加密區(qū)單井產(chǎn)能工藝試驗

姬 偉， 畢 凱， 李 榮， 肖宗政， 趙 樂

(中國石油長慶油田分公司第一采油廠)

一、油藏概況

自上世紀80年代開發(fā)以來，井網(wǎng)由原始不規(guī)則反九點逐步調(diào)整為矩形、排狀注水井網(wǎng)，目前注水方式以溫和注水+堵水調(diào)剖為主，開發(fā)初期產(chǎn)能3.25 t/d，目前新井產(chǎn)能1.78 t/d。

二、制約單井產(chǎn)能因素分析

1.區(qū)域連年加密井油層物性變差

安塞油田王窯區(qū)每年打加密井40～50口左右，較以往老井，新井油層厚度變薄，滲透率變低，電阻差異大，砂體橫向變化快且連續(xù)性差，平面含油不均；或發(fā)育底水，個別井出現(xiàn)油層尖滅。

通過對2012～2016年加密井滲透率統(tǒng)計，平均滲透率1.3 mD，每年有接近60%井的滲透率低于1 mD，有近四分之一的井低于0.3 mD，且持續(xù)走低。物性變差成為近年來加密井低產(chǎn)的主要原因之一。

2.長期注水導致整體水洗程度偏高

安塞油田目前累計注采比達到1.74，王窯老區(qū)地層存水率達到0.9。整體含水較高，水淹層發(fā)育，檢查井取心表明，油層縱向存在不同程度水洗，加上油性、物性變化快，水淹識別難度加大，以往段式射孔改造導致壓后高含水，油井低產(chǎn)[2-4]。

3.主力層內(nèi)隔夾層發(fā)育影響壓裂效果

剖面上長6油藏部分區(qū)域多油層發(fā)育，由于層間或?qū)觾?nèi)的隔夾層分布不穩(wěn)定，砂體垂向疊置、側(cè)向疊加等增加了儲層剖面上的非均質(zhì)性，部分井單砂體層內(nèi)薄泥質(zhì)、鈣質(zhì)夾層廣泛發(fā)育，導致在平面加密的前提下，儲層縱向改造不充分。

4.厚油層剖面改造不充分

王窯加密區(qū)平均油層厚度15～20 m，由于水淹層識別難度大，以往改造通常采取低射開程度籠統(tǒng)壓裂，實踐表明受隔夾層影響油層剖面動用程度低。后期調(diào)整技術思路，由籠統(tǒng)合壓改為分段壓裂，單井產(chǎn)能有一定提高，但部分井排量控制難度大，第二段壓裂過程中易與第一段主縫溝通，壓穿導致上段油層得不到充分改造，難以達到分壓預期效果。

三、提高單產(chǎn)潛力分析

1.剩余油側(cè)向富集

平面上主要受裂縫控制，剩余油主要在裂縫側(cè)向富集，呈條帶狀分布的特征。剖面上強水洗比例不到30%，強水洗與弱水洗段相間，剩余油呈“互層式”分布，主要分布在低滲透段及物性較差的部位，呈“薄、差、分散”特點。造成剖面單砂體動用嚴重不均，層內(nèi)公分級剩余油條帶大量存在。微觀上依據(jù)滲透率、孔隙度、孔喉特征對單砂體剩余油分類，并通過單砂體水淹狀況分析，物性較好的Ⅰ類儲量動用比例接近70%，Ⅱ+Ⅲ類為致密油，動用比例不足5%，具有較大潛力剩余油富集[5]。

2.壓力保持水平高

老區(qū)常年注水開發(fā)，地層能量充足，原始地層壓力9.13 MPa，目前平均壓力保持水平110%，為儲層改造提供了較好的能量基礎。

3.建立水淹層識別標準

通過測井、試油、動態(tài)和剩余油測試相互驗證分析，確定5項水淹層判別參數(shù)：①自然電位曲線向泥巖基線偏移；②異常高阻(淡水)R>40 Ω·m；③異常低阻(污水)R<15 Ω·m；④聲波時差高于265 μs/m，曲線平直；⑤陣列感應曲線或雙八曲線分異明顯[6]。

4.多縫壓裂改造

根據(jù)儲層主應力方向，通過控制射孔方向、調(diào)整射孔方位，形成應力干擾，所造裂縫呈非對稱、不規(guī)則裂縫形態(tài)，結合王窯區(qū)天然裂縫發(fā)育的特點，造成人工裂縫與天然裂縫的溝通，形成復雜的裂縫網(wǎng)格，實踐證明縫網(wǎng)改造能較大程度地增加泄油面積。

四、新工藝探索試驗

1. 定面射孔+變排量壓裂

1.1 作業(yè)機理

定面射孔采用分簇布彈，每簇3 發(fā)超大孔徑射孔彈，通過調(diào)整布彈方式使射流方向形成扇面，進而在井筒軸向同一橫截面產(chǎn)生多個射孔孔道，彈間徑向夾角60°，軸向夾角37.5°，沿定面射孔方向的裂縫呈傾斜狀或迂曲狀擴展，背離射孔方向裂縫擴展形態(tài)呈近垂直狀[7]，從而增加初始裂縫的復雜性。

在定面射孔基礎上，初期低排量泵注時，在近井裂縫的底界面橋架成一個低滲透或不滲透的人工隔層，可控制裂縫向下延伸，提高排量0.2～0.4 m3/min，快速提高攜砂液砂比，既可提高裂縫內(nèi)的鋪砂濃度，同時將支撐劑盡可能地帶入地層深處，增加有效支撐縫長[8]。

1.2 應用效果

2016年共在王窯、坪橋等加密區(qū)塊及檢查井實施36口定面射孔工藝，試油期平均日產(chǎn)油9.4 m3，日產(chǎn)水16.5 m3，投產(chǎn)后平均日產(chǎn)液5.62 t，日產(chǎn)油2.25 t，與電物性參數(shù)類似的臨井對比，較常規(guī)工藝改造后單井產(chǎn)能提高0.43 t。

1.3 工藝評價

上下隔層地應力差值小的薄油層或底水油層壓裂時，采用定面射孔形成應力干擾，同時采用低黏壓裂液，結合變排量施工，相對于以往小規(guī)模壓裂，從工藝上主動干預，可實現(xiàn)裂縫側(cè)向剩余油進行挖潛的目的。

2. 細分單砂體斜井多段改造

2.1 作業(yè)機理

針對厚度較大且不具備泥巖隔層遮擋條件的油層，借鑒水平井改造的特點，在井斜角大、井斜方位有利的情況下，在平行于裂縫主應力方位可細分單砂體單獨壓裂，實現(xiàn)多條獨立的人工裂縫，通過增加改造規(guī)模，增加裂縫泄油面積。

圖1 W105-X井綜合測井圖

2.2 應用實例

W105-X井油層段1 205.6～1 237.8 m，最大井斜角26.5°，油層段井斜角23.45°～24.89°，方位角304.1°，該區(qū)域最大主應力方向NE65°，井斜方位與主應力夾角119°，按圖1所示射開83-84、85、88號單砂體，3段控制規(guī)模獨立改造(見表1)，壓裂后形成了獨立裂縫，試油期日產(chǎn)油24.3 m3，日產(chǎn)水3.6 m3，較同區(qū)域井改造效果突出。

2.3 工藝評價

對于油層段井斜角≥10°、井斜方位與主應力夾角30°的定向井[9]，油層段井斜角與最大井斜角偏差不超過3°的定向井，采取分砂體多段改造，可滿足砂體連續(xù)井的精細改造。通過對2015年王窯區(qū)常規(guī)改造與斜井多段改造的效果對比，在物性參數(shù)相仿的條件下，試排期效果有明顯的提高(見表2)。

表1 W105-X井油層段及施工參數(shù)

表2 2015年同區(qū)域常規(guī)井及斜井多段改造效果對比

3. 厚油層多級加砂壓裂

3.1 作業(yè)機理

該工藝針對同一射孔段采取二級或三級加砂壓裂，第一級加砂規(guī)模控制在10～15 m3，排量1.2～1.6 m3/min，壓后關井1 h，待裂縫閉合，壓力下降至低于4.0 MPa，進行第二級加砂壓裂；若大于4.0 MPa，開始放噴，待壓力下降為0，然后大排量反循環(huán)徹底，進行第二級加砂壓裂，第二級加砂規(guī)模15～20 m3，排量1.4～2.0 m3/min。多級加砂能將支撐劑往裂縫端部推動，阻止了縫長的過度延伸，使得鋪砂濃度和支撐縫寬增加，從而提高了裂縫導流能力。

3.2 應用效果

2016年共實施該工藝15口井，通過井下微地震監(jiān)測，措施后該井裂縫帶寬、縫高分別增大了33%、25%。相比常規(guī)改造，單井平均液量提升2.23 m3，平均單井日增油0.62 t。

3.3 工藝評價

該工藝有效控制了縫長，增加了帶寬，適合不具備分壓條件的厚油層單井改造，適用于砂體厚度大于20 m，層內(nèi)無隔層或存在小夾層但不足以對壓裂改造起遮擋作用的油井[10-11]。但現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，油層厚度在30 m以內(nèi)兩級以上壓裂規(guī)模對產(chǎn)能增加有限，30 m以上油層三級改造即可形成良好的鋪砂剖面。

4. 水力噴砂射孔定點壓裂

4.1 作業(yè)機理

油井套管完井后，不用常規(guī)電纜傳輸射孔，用壓裂管柱攜帶噴砂工具，以高速射流穿透套管壁進入地層形成射孔通道，提高砂比和排量，通過油管主體加砂，環(huán)空補液的方式，在噴射通道內(nèi)形成雙向疊加超過破裂壓力的壓能，轉(zhuǎn)化成動能后將地層壓開。

該技術的關鍵點包括：噴嘴質(zhì)量；噴嘴的流速；噴射時間；含砂濃度；砂粒直徑。

4.2 應用效果

4.3 工藝評價

該工藝對于區(qū)域水洗特征明顯的井實施定點改造，可避免多段壓裂壓穿或引起油井出水，尤其適合油層厚且隔夾層多，遮擋條件差，不適合采取分段壓裂的井；同時該工藝能實現(xiàn)一趟管柱涵蓋射孔、多點壓裂的目的，既避免了射孔槍及封隔器在井筒內(nèi)的事故，同時平均施工周期較動管柱壓裂節(jié)省2.5 d。

五、配套壓裂液體系

稠化水壓裂液采用常規(guī)壓裂設備，施工時在混砂車罐里按(水)100 ∶(稠化劑)2～4的比例直接混配、即時交聯(lián)、連續(xù)施工，攜砂性與胍膠液體系相當，省去了常規(guī)胍膠體系需提前配液及清罐的環(huán)節(jié)。同時具備以下優(yōu)點：①壓裂液不會產(chǎn)生腐敗；②壓裂液黏度可隨時進行調(diào)整；③壓裂液的數(shù)量可隨時進行增減；④過程環(huán)保、低殘留；⑤對水質(zhì)要求低。

室內(nèi)試驗證明，該體系的井筒摩阻相當于胍膠壓裂液的60%～70%，最高可降低地面泵功率約30%；同時相比0.35%胍膠壓裂液的殘渣大于200 mg/L，由于破膠液中含有大量表活劑，具有超低界面張力、潤濕反轉(zhuǎn)特性，其殘渣含量平均小于1.0 mg/L，有效避免了對地層的二次污染。

現(xiàn)場操作過程中，壓后返排液首先進沉降罐進行沉砂、除油，下層清液即可進儲液罐進行重復使用，上層浮油及含泥砂污水進行二次集中處理。近年來在王窯、坪橋、候市等老區(qū)的加密產(chǎn)建井中應用比例在70%左右，現(xiàn)場不挖設排污池，返排液直接回收利用，累計減少作業(yè)廢液超過5×104m3，節(jié)省經(jīng)濟費用300余萬元，具有良好的經(jīng)濟效益及環(huán)保價值。

六、結論

(1)油層物性差、水淹層發(fā)育、油層水洗程度高、隔夾層發(fā)育、改造工藝缺乏針對性是影響加密區(qū)單井產(chǎn)能的幾個主要因素，剩余油富集、地層能量充足說明仍有單井增產(chǎn)的物質(zhì)基礎，通過優(yōu)化射孔方案、加強水淹層識別、積極探索新技術為提高單產(chǎn)創(chuàng)造開發(fā)方向。

(2)采取定面射孔工藝形成巖石應力干擾，結合變排量施工提高裂縫內(nèi)鋪砂濃度，增加支撐縫長，可針對上下隔層地應力差值小的薄油層或底水油層創(chuàng)造復雜裂縫，增加泄油面積。

(3)對于油層段井斜角≥10°、井斜方位與主應力夾角30°的定向井，在平行于裂縫主應力方位可細分單砂體單獨壓裂，形成多條獨立的人工裂縫，實現(xiàn)剖面精細改造，試油期日產(chǎn)油比常規(guī)改造增加5.7 m3。

(4)對于不具備分壓條件、砂體厚度大于20 m的油井，實施2～3級加砂壓裂，針對同一射孔段逐步提高改造規(guī)模，能實現(xiàn)端部脫砂，控制縫長，試驗井裂縫帶寬、縫高分別增大了33%、25%，單井相比臨井增加0.62 t。

(5)水力噴砂射孔壓裂可用于加密區(qū)內(nèi)水洗特征明顯，壓裂難以控制縫高、易見水的油井，采取油管加砂、環(huán)空補液的方式，針對性地控制施工參數(shù)定點改造，試驗井含水低于臨井15%，且一趟管柱涵蓋多項工序，節(jié)省生產(chǎn)周期2～3 d。

(6)提出了一種無需提前配液、可連續(xù)混配、攜砂性能好、可循環(huán)利用且對低滲透地層無污染的稠化水清潔壓裂液，在安塞加密區(qū)的使用情況表明該液體具有良好的地層配伍性，且具有較好的經(jīng)濟環(huán)保價值。