寬帶壓裂技術(shù)在低滲透油藏中高含水井的應(yīng)用

馬駟駒，董 悅，張智旋，何 箐，趙紅亮，韓 勇

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；2.西安石油大學(xué)，陜西西安 710065；3.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西西安 710018）

低滲透油藏進(jìn)入中含水開發(fā)階段后，水驅(qū)不均加劇，剩余油分布于裂縫側(cè)向和縱向致密層段，特低滲透油藏重復(fù)改造尚未形成關(guān)鍵的破局技術(shù)，多輪次重復(fù)壓裂效果變差[1]。近年來，以增大改造體積為思路的體積壓裂、暫堵轉(zhuǎn)向壓裂逐步試驗(yàn)，但仍存在控水材料儲備不足、升壓幅度可控性差等方面的難題[2，3]。因此，按照創(chuàng)新老井重復(fù)改造技術(shù)、挖潛側(cè)向剩余油的思路，提出集成體積壓裂和暫堵壓裂一體的寬帶壓裂技術(shù)，豐富控水型堵劑、完善工藝思路，提高低產(chǎn)低效井產(chǎn)量。

1 技術(shù)思路及原理

通常情況下，在重復(fù)壓裂過程中，二次改造的人工裂縫會沿最大主應(yīng)力方向延伸，但當(dāng)縫內(nèi)壓力升高幅度超過地層水平地應(yīng)力差時，就可能壓開地層中存在的微裂縫形成新的支撐裂縫，從而增加裂縫帶寬，挖潛側(cè)向剩余油。常見的開啟微裂縫的方法有：縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向、縫內(nèi)脫砂、定向射孔等幾種方法。寬帶壓裂技術(shù)利用多級暫堵、縫內(nèi)脫砂、變排量壓裂多種手段協(xié)同作用，瞬時提高縫內(nèi)凈壓力，形成復(fù)雜縫網(wǎng)，達(dá)到擴(kuò)大改造規(guī)模的目的。

2 配套堵劑選擇

針對不同井網(wǎng)井型、不同含水階段的暫堵需求，結(jié)合前期暫堵劑在現(xiàn)場的應(yīng)用情況，形成系列化暫堵劑產(chǎn)品。

2.1 可降解纖維材料

由紡絲級聚乳酸樹脂切片、紡絲助劑、相容劑、抗氧劑等成分組成，熔融紡絲工藝合成；外觀為細(xì)絲狀，長度10 mm，與地層水和壓裂液有良好的配伍性，分散性穩(wěn)定，在70 ℃標(biāo)準(zhǔn)鹽水中12 d 降解92 %，適應(yīng)地層溫度：60 ℃～120 ℃。在70 ℃下，0.6 %濃度纖維液體攜帶每分鐘沉降0.5 %，攜砂性能良好，主要用于含水率大于70 %的油井，通過攜帶暫堵劑長距離運(yùn)行到裂縫端部實(shí)施封堵（見圖1）。

2.2 水溶性暫堵劑

該產(chǎn)品為顆粒類堵劑，密度0.76 g/cm3，粒徑5 mm～8 mm，在遇水20 min 后，黏彈性增強(qiáng)，與支撐劑混合在一起，形成高強(qiáng)度濾餅，實(shí)現(xiàn)裂縫內(nèi)有效封堵，試驗(yàn)表明，100 ℃溫度下，40 MPa 壓差下1 cm 厚度暫堵劑形成的濾餅可使巖心滲透率下降99.88 %。4 h 后全部溶解于水，無顆粒，對地層無污染。該堵劑主要用于含水率在50 %～70 %的油井、主向井的前置段塞實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度封堵（見圖2）。

2.3 油溶性暫堵劑

圖1 不同濃度纖維沉降速度曲線

圖2 暫堵劑封堵后測試（80 ℃，1 cm）

該產(chǎn)品同樣為顆粒類暫堵劑，密度1.15 g/cm3～1.25 g/cm3，粒徑1.6 mm～4.75 mm，常溫下為紅棕色固體顆粒，煤油30 min 完全溶解。當(dāng)溫度＞40 ℃，顆粒軟化，受力時出現(xiàn)塑性變形，能夠與支撐劑粘結(jié)，滯留在裂縫，避免通過滯留、堆積封堵裂縫，提高縫內(nèi)凈壓力。主要用于含水率＞70 %的油井，配合纖維類堵劑使用。

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 合理升壓幅度

Nolte 和Smith 認(rèn)為要使天然裂縫張開的縫內(nèi)凈壓力為[4]：

式中：Pnet-縫內(nèi)凈壓力，MPa；σHmax-最大主應(yīng)力，MPa；σHmin-最小主應(yīng)力，MPa；υ-泊松比。

油藏原始地應(yīng)力值大小和方位，可以通過鉆井取心，應(yīng)用凱撒效應(yīng)、聲波各向異性、差應(yīng)變分析等手段得到，進(jìn)而計(jì)算縫內(nèi)凈壓力，判斷儲層微裂縫開啟的難易程度。

但受射孔孔眼摩阻、管柱沿程摩阻影響，地面壓力變化與地層壓力變化往往不一致[5，6]，在考慮摩阻情況下，由縫內(nèi)凈壓力變化計(jì)算得到微裂縫開啟所需的最小井口升壓幅度，進(jìn)一步指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提升措施效果。

井口壓力變化計(jì)算公式為：

式中：ΔPnet-縫內(nèi)凈壓力變化，MPa；ΔPh-靜液柱壓力變化，MPa；ΔPG，P-摩阻壓力，MPa。

靜液柱壓力計(jì)算公式為：

摩阻壓力計(jì)算公式為：

式中：ΔPo-管柱沿程摩阻變化，MPa；ΔPpf-射孔孔眼摩阻變化，MPa；ΔPf-裂縫迂曲摩阻變化，MPa。

管柱沿程摩阻由降阻比法得到，計(jì)算公式為：

射孔孔眼摩阻變化計(jì)算公式為：

圖3 寬帶壓裂工藝思路設(shè)計(jì)圖

裂縫迂曲摩阻采用降排量壓裂測試分析方法進(jìn)行估算。

3.2 堵劑加入時機(jī)

礦場經(jīng)驗(yàn)表明，對于水驅(qū)主向油井，在前置液階段投加堵劑，在老縫端部形成應(yīng)力遮擋，避免主裂縫過度延伸，溝通水線；在泵注程序中期，繼續(xù)投加暫堵劑實(shí)現(xiàn)多級暫堵，提升縫內(nèi)凈壓力，增加裂縫復(fù)雜程度。對于水驅(qū)側(cè)向油井，堵劑投加時機(jī)應(yīng)控制在40 %泵注程序之后，避免過早轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致側(cè)向油井水淹（見圖3）。

3.3 施工排量

研究表明，瞬時提高排量壓裂有利于壓裂液擴(kuò)展微裂縫，更有利于形成復(fù)雜縫網(wǎng)，增加裂縫帶寬[7]。因此，設(shè)計(jì)變排量壓裂。在施工初期，低排量（2.0 m3/min～2.2 m3/min）泵注前置液及部分低黏混砂液，開啟原生裂縫，然后瞬間提高泵注排量（5.5 m3/min～6.0 m3/min），可多次進(jìn)行排量躍變，同時在保證不發(fā)生砂堵的前提下，盡可能快地逐次提高砂比,在縫口形成楔形砂堤，提高導(dǎo)流能力。

3.4 壓裂液及支撐劑

在前置液階段采用低濃度滑溜水壓裂液，降低井筒摩阻；同時應(yīng)用小粒徑（40～70 目）支撐劑，充填小尺度裂縫；施工后期，在高砂比階段采用高黏液體，提升攜砂性能，使用20～40 目支撐劑，建立主縫高導(dǎo)流帶堤。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2019 年在靖安油田WLW 特低滲透油藏完成現(xiàn)場試驗(yàn)13 口井，措施后單井產(chǎn)量由0.77 t 上升到2.16 t，措施后含水由67.2%下降到59.7%，單井日增油1.39 t，單井累計(jì)增油達(dá)374 t，投入產(chǎn)出比1:1.3，控水增油效果顯著。

同時配套井下壓力監(jiān)測2 口，凈壓力平均升高在3.0 MPa 左右，縫內(nèi)凈壓力達(dá)到5.0 MPa 以上，達(dá)到了預(yù)期目的。配套微地震井中監(jiān)測2 口，裂縫帶寬90 m～135 m，與常規(guī)壓裂相比，帶寬增加30 m～50 m，明顯能夠監(jiān)測到微裂縫開啟現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了控制縫長、增加縫寬的目的。

5 結(jié)論

（1）考慮投加堵劑后摩阻壓力變化，準(zhǔn)確計(jì)算開啟微裂縫所需的最小井口升壓幅度，能夠有效的指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提升措施效果。

（2）針對不同井網(wǎng)井型、含水階段油井，通過多年的研究與實(shí)踐，提出了動態(tài)多級暫堵、低黏液體造縫、多粒徑支撐劑支撐的寬帶壓裂技術(shù)思路，配套了三種暫堵劑產(chǎn)品。

（3）井底壓力及井下微地震監(jiān)測證明，在一定升壓幅度下，寬帶壓裂動用裂縫側(cè)向剩余油的思路是可行的，開辟了低滲透油藏中高含水油井控水增油的新途徑。