水平井多段體積壓裂在低滲砂巖油藏的研究與應用

吳玲玉

摘要：茨采X油田包括共22個區塊。儲層物性差，屬典型的低滲油藏。以往多是采用直井常規壓裂改造儲層，縫控儲量低，單井產量低，經濟效益差，壓裂后單井年增油量僅200-300t。近幾年隨著低滲油藏改造技術和理念的進步與革新，體積壓裂技術成為這類儲層的主流改造技術，是低滲透儲層難采儲量經濟開發的關鍵。本次研究基于水平井體積壓裂技術，對區塊開展可行性分析、井位部署以及優化壓裂工藝，取得了較好的效果。

1.項目實施背景

1.1區塊概況

X油田主要含油層系為九佛堂組，平均孔隙度15-18%，平均滲透率13-84.4×10-3μm2，A油田主要含油層系為沙海組，平均孔隙度11.5-16.0%，平均滲透率為13.9-34.6×10-3um2，均是典型的低-中孔、低滲油藏。

1.2開發中存在問題

1.2.1直井開發產能低

A、B均屬低滲油藏，區塊天然能量不足，受儲層物性差影響，油井產量遞減快，單井產能低。地質儲量采油速度0.36%，地質儲量采出程度6.7%。

1.2.2常規注水效果差

多年來為探索低滲油藏剩余油有效動用開發方式，先后實施了井組注采調整、周期注水、深部調驅等試驗，均未取得明顯效果。注水開發階段主要表現為含水上升速度快，油井穩產期短，見效即見水，見水即水淹。

2.主要做法

2.1體積壓裂技術機理

通過水力壓裂對儲層實施改造，使天然裂縫不斷擴大和脆性巖石產生剪切滑移，實現對天然裂縫和巖石層理的溝通，同時在主裂縫的側向上強制形成次生裂縫，最終形成天然裂縫和人工裂縫相互交錯的裂縫網絡，將有效儲集體“打碎”，實現對儲層在三維方向的立體改造，增大滲流面積及導流能力，提高初始產量和最終采收率[1]。

2.2進行水平井研究可行性分析

首先統一劃分地層，通過巖性、電性以及沉積特征重新劃分地層，重新落實強1、交2塊構造特征，新增加斷層9條，斷層位置變化6條。

研究油層特征以及剩余油分布規律，通過對區塊單井產能分析以及未動用儲量分析確定剩余油分布。由于儲層物性差，直井采收率低，水平井體積壓裂可提高采收率4%，區域剩余油富集，具有水平井部署的物質基礎。

巖石的脆性特征通過脆性指數進行表征，儲層脆性礦物石英含量較高，脆性指數大，利于形成網狀縫網。A塊Ⅰ油組粉砂巖脆性指數平均為73.6%，Ⅱ油組平均為84.1%;B塊Ⅱ油組平均脆性指數37%，Ⅲ油組為42%，有利于體積壓裂。

2.3 優化水平井部署方案及壓裂工藝

2.3.1水平井設計的優化

一是縱向位置的優化，借鑒其他低滲油藏部署經驗，水平段設計在油層中部為宜，通過體積壓裂可有效溝通水平井上下儲層，但針對倆區塊均有穩定隔層，分上下兩套層系部署水平井。

二是水平方位的優化。根據區塊儲層的裂縫方向，設計水平井走向與最大主應力方向垂直，有利于體積壓裂造縫形成縫網結構，同時考慮油藏構造形態與現有井網，以便增強水平井對現井網的適應性。

三是水平段長度的優化。為最大限度動用剩余油儲量，綜合油層展布及投入產出比，優化設計水平段長600-1000m。

2.3.2注水位置的優化

注水井設計是低滲、致密油田的核心問題，它關系到低滲、致密油田開發效果的好壞。目前涉及水平井體積壓裂的注采方式主要有水平井采、直井注以及水平井注、水平井采的開采模式。其中直井與水平井的聯合開發方式中，水平井的生產優勢突出，直井注水較為靈活，可以獲得較好的開發效果。

由于儲層滲透率低需要進行體積壓裂改造，水平井與注水井的配置關系會影響生產效果。頂部注水利用重力作用自上而下驅油;對應位置注水，注水一段時間后注入水會沿地層天然裂縫及壓裂的人工裂縫快速竄流，造成水平井水淹;底部注水，通過形成人造底水，向上托進，有利于減弱油水竄流和剩余油零散分布。查閱資料可知不同部位注水時的日產油、含水率和采出程度關系，可以看出底部注水最終采收率、無水采油期和無水采出程度均最高，開發效果優于頂部注水和對應位置注水。故水平井立體注采應選擇在油藏底部注水并保持低配注量、中部水平井生產，實現“底部注水、中部采油、底水托進”的開發模式。下步計劃在B塊開展立體注采開發試驗，為充分利用老井，采用直井底部溫和注水，中部水平井采油的開發模式，平面上注水井與水平井距離100m，縱向上注水層頂部與水平井壓裂縫底構造高相差10m以上。

2.3.3壓裂工藝的優化

目前水平井體積壓裂工藝主要分為兩大類，即連續油管拖動分段壓裂和橋塞分段壓裂，通過在A塊兩種壓裂工藝對比試驗，連續油管拖動分段壓裂工藝雖然分段精細、施工簡單，但壓裂排量小、設備承壓低，不足以形成復雜裂縫低，而“橋塞分段+分簇射孔+復合壓裂”的壓裂工藝雖然需重復起下射孔及壓裂管柱，但橋塞密封性好，施工排量大，設備承壓高，能夠形成復雜的裂縫網絡，因此優選出橋塞分段壓裂是有效改造儲層的壓裂工藝。

根據不同油藏特征以及油井生產特點確定橋塞類型，由于壓裂放噴高液量可促進可溶橋塞的快速溶解，而放噴后液量低、見油快的特點不利于可溶橋塞的溶解，影響壓裂效果，因此確定了可溶式橋塞適用于A塊等區塊壓裂放噴后高液量的水平井，B塊壓裂放噴后低液量見油快的水平井橋塞的選擇有待繼續研究。

3.應用效果分析

3.1水平井儲層鉆遇率高，難采儲量動用程度提高

目前已投產的9口水平井鉆遇油層/差油層524m/57層，平均單井儲層鉆遇率96.8%，油層鉆遇率79.2%。通過水平井體積壓裂技術動用井間及邊部難采儲量151×104t。

3.2壓裂波及體積大，儲層得到充分改造

通過水平井鄰井微地震監測，結果顯示所有破裂事件均發生在井軌跡周圍，水平井周圍形成復雜縫網，儲層得到充分改造，達到了體積壓裂的目的。

3.3體積壓裂效果好，區塊產量翻番

A、B塊6口水平井投產后，區塊日產油分別由77t、25t上升至122t、42t。促使A、B塊地質儲量采油速度分別由0.40、0.22上升至0.68、0.34，推進區塊產能上升。

4 結論及建議

（1）水平井體積壓裂可行性論證是充分動用低滲油藏難采儲量的基礎。

（2）水平井體積壓裂分層系部署開發是存在隔層油藏充分改造儲層的關鍵。