青海油田牛東區塊壓裂工藝設計及應用

單法銘 黃太 賀強 劉生春 韓正波

摘要：研究區目前壓裂方式多采用封上填下壓中、光油管壓裂及封隔器的壓裂方式，壓裂液采用胍膠體系，支撐劑為粒徑0.45-0.8mm的石英砂，砂比35-50%，排量1.8-2.2m3/min，采用放噴排液。但實際應用存在著以下三點問題：1.缺乏對壓裂裂縫和施工參數的優化，對地應力基本未進行研究；2.射孔工藝只考慮地層物性，沒有考慮目的層地應力；3.壓裂液配比單一，沒有充分考慮到儲層壓力系數低對返排的影響。因此，需要針對性的開展壓裂方面的工藝技術優化研究，以期待提高研究區整體壓裂效果。

關鍵詞：青海油田；牛東區塊；壓裂工藝；技術優化

鉆研究區古近系—新近系為主力開采層位，該段氣藏儲層巖性為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖。以往地質研究表明，該段儲層受成巖作用及膠結作用影響，導致儲層原生和次生孔隙較小，儲層較為致密[1]。因此在開發過程，需要利用酸化壓裂來改善儲層物性，以達到增產目的。

一、壓裂工藝方案設計

1.壓裂規模優化。

根據研究區壓裂規模優化結果及以往的壓裂經驗。由于主力產層為低滲透性儲層，需要相對較長的支撐縫以增加油井的泄油面積，因而采用菱形反九點井網[2]。對于新井投產采用光油管壓裂方式，單層壓裂；若老井改造，則采用封上壓下，多層壓裂。平均砂比主要影響支撐縫寬和導流能力，為保障壓裂的有效期，根據前期的壓裂試驗推薦平均砂比為35-45%，排量2-2.5m3/min。

2.壓裂管柱設計。

綜合理論和實際計算值，研究區氣藏井底破裂壓力為15～40MPa。選用J55鋼級、27/8〞油管，最小抗內壓強度51MPa，滿足壓裂管柱注入要求。井口裝置選擇KQ-350型壓裂井口，新投油井單層開采時采用單上封裂管柱。

3.壓裂液設計。

根據研究區氣藏儲層特征和施工工藝要求，推薦選用硼砂交聯羥丙級胍膠壓裂液體系。考慮到氣藏地層壓力低，排液困難的特點，在分析現用壓裂液體系的基礎上，推薦儲層壓裂體系配方如下：

0.30%胍膠（HPG）+0.1%引發劑（W-3）+0.5%防膨劑（KCl）+0.5%助排劑（HS-4）+0.05%硼砂+0.035%破膠劑（APS）。

增稠劑：選用0.30-0.35%胍膠。

破膠劑：楔形加入，過硫酸銨0.035%。（壓裂結束前10分鐘）

交聯劑：0.05%硼砂，交聯比：100：10。

配液水采用清水。施工前按照要求配制好工作液，所有施工用水水質要求pH值在6-7之間，機械雜質含量<1mg/L。

4.支撐劑選擇。

①具有較高的抗壓強度，在適應壓裂目的層的閉合壓力下不致破碎。

②具有較低的密度，以保證在施工過程中便于泵送，并在裂縫中按預期的要求鋪置。

③顆粒大小分布均勻，圓度與球度好。

④具有較高的純度與較低的雜質含量，來源較廣，成本低廉。

研究區氣藏井底破裂壓力為15～40MPa，井深1400～2100m，閉合壓力在8MPa～23MPa之間，根據支撐劑的性能和使用標準，考慮現場原料的來源，推薦使用0.45～0.8mm石英砂作為支撐劑。

二、壓裂配套工藝

1.裂縫診斷及監測技術。

（1）裂縫高度監測：采用井溫測井，解釋垂直裂縫高度，檢測壓裂效果，判別壓裂層之間是否竄通。

（2）裂縫方位監測：利用裂縫監測儀監測裂縫方向，了解水力壓裂裂縫的走向，指導方案設計，改善低滲油藏壓裂增產作業效果。

（3）裂縫形態監測：利用地面測斜儀和井下測斜儀，了解水力裂縫在地面和井下產生的傾角（變形和扭曲），裂縫的方位和裂縫的幾何形狀。

（4）井下壓力溫度計：采用井下壓力溫度壓裂監測及壓后評價技術，對壓裂過程及壓降進行反饋，分析裂縫延伸情況。

2.壓后快速返排工藝。

由于砂比過高，壓裂后需要較長的閉合時間，在此之前，壓裂液已完全破膠，支撐劑已大量沉降，因此排液初期通過控制返排速度的辦法，盡可能減小地層閉合應力，讓支撐劑留在裂縫內（提高裂縫的有效支撐），減少支撐劑的破碎和倒流，從而能夠獲得較大的裂縫導流能力。因此，用Φ5-8mm油嘴控制放噴20-30分鐘，之后用活性水沖砂強排。

三、壓裂工藝方案實施建議與要求

1.壓裂方式及規模：研究區氣井都在1400m以上，且有部分老井需要壓裂改造，因此推薦對新井投產采用光油管壓裂；對老井改造，采用封上壓下。為保持壓裂的有效期，推薦平均砂比為40-45%，裂縫導流能力為30um2·cm以上。

2.壓裂管柱選用J55鋼級、Φ73mm油管，對新井采用單層壓裂，對老井改造采用多層壓裂。

3.壓裂體系推薦配方：0.25-0.3%胍膠（HPG）+0.1%引發劑（W-3）+0.5%防膨劑（KCl）+0.5%助排劑（HS-4）+0.05%硼砂+0.035%破膠劑（APS）。

4.壓裂支撐劑主要采用0.45-0.8mm石英砂，20-40目。

5.壓前用活性水洗井，壓完放噴20-30min后也用活性水沖砂強排。

6.應用壓裂材料優選技術、壓裂設計優化設計、強化破膠與快速返排和水利裂縫的監控與診斷技術，進行單井壓裂優化設計，提高壓裂效果。

7.優選壓裂材料、優化壓裂設計、強化破膠與快速返排和水力裂縫的監控與診斷技術，進行單井壓裂優化設計，提高壓裂效果。

8.嚴格按照操作規程、按泵注程序進行壓裂施工，壓裂施工符合HSE管理規定。

參考文獻：

[1]曾東初，陳超峰，毛新軍，等.低滲儲層改造低傷害壓裂液體系研究[J].當代化工，2017，46（9）：1841-1844.

[2]楊新新，王偉鋒，姜帥，等.抗高溫高密度低傷害壓裂液體系[J].斷塊油氣田，2017，24（4）：583-586.

[3]戰永平，付春麗，胡毅，等.新型低傷害壓裂液體系的室內研究[J].新疆石油天然氣，2016，12（3）：54-57+62+4

作者簡介：單法銘（1990-），男，漢族，助理工程師，從事油氣田開發工作。