低密度支撐劑在垂直裂縫儲(chǔ)層應(yīng)用的適應(yīng)性分析

牟佳（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

目前應(yīng)用的石英砂、陶粒視密度較大(石英砂為2.56～2.65 g/cm3，陶粒3.0～3.35 g/cm3，覆膜砂和覆膜陶粒約為2.0 g/cm3)，在垂直裂縫施工中沉降速度快，往往出現(xiàn)裂縫底部鋪砂濃度高，頂部無支撐情況，為保證對(duì)高密度支撐劑的攜砂能力，壓裂液采用攜砂液黏度較高(胍膠120～180 MPa·s、締合液60 MPa·s)的凍膠體系，壓后破膠殘?jiān)绊懥芽p滲流效果，為此提出采用低密度支撐劑，提高壓裂措施改造效果，提升經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1 低密度支撐劑性能評(píng)價(jià)

影響壓裂支撐劑效果的主要因素有：支撐劑的沉降速和壓裂液的攜砂速度。為此，開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)支撐劑沉降速度和壓裂液攜砂速度進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)價(jià)低密度支撐劑的性能，為工藝技術(shù)及施工參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)[3]。

1.1 沉降速度實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)壓裂常用支撐劑陶粒、石英砂和低密度支撐劑進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，對(duì)比不同類型支撐劑在相同壓裂液體系中沉降速度（主要考慮不同類型支撐劑的效果，而壓裂液為定值，不作為實(shí)驗(yàn)變量的參考因素）[4]。

實(shí)驗(yàn)方案：選取相對(duì)密度為1.0，黏度為1～3 cps MPa·s 的滑溜水作為壓裂液，壓裂液的相對(duì)密度黏度作為定值，而支撐劑的參數(shù)為變量。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，20/40陶粒的沉降速度約為5.7m/min，20/40石英砂的沉降速度約為5m/min，20/40低密度支撐劑的沉降速度1m/min。不同類型的支撐劑在壓裂液中的沉降速度見表1[5-8]。

表1 不同類型的支撐劑在壓裂液中的沉降速度對(duì)比

實(shí)驗(yàn)表明在相同條件下，低密支撐劑的沉降速度低于石英砂和陶粒。在裂縫中，由于低密度支撐劑沉降速度慢，可以提高裂縫遠(yuǎn)端及上部支撐效果。另外，還可采用滑溜水、清水等低黏度壓裂液，減少入井液殘?jiān)鼈Γ岣邇?chǔ)層的動(dòng)用程度和導(dǎo)流能力[9]。

1.2 攜砂速度分析

通過上述對(duì)不同密度的支撐劑在滑溜水壓裂液中的沉降速度研究實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確定出有效攜帶不同類型支撐劑的流體的速度，即為攜砂速度。不同類型支撐劑滑溜水壓裂液中的攜砂速度見圖1。其中：20/40 石英砂為2.4m3/min，20/40 陶粒為2.0m3/min，20/40低密度支撐劑為0.5m3/min。在相同條件下，由于低密度支撐劑所需攜砂速度低，易于被攜帶到裂縫的最遠(yuǎn)端，對(duì)裂縫支撐效果更好。

表2 兩種壓裂方式效果對(duì)比

圖1 攜砂速度對(duì)比

2 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

以A 井為例，該井共發(fā)育6 個(gè)小層，2 個(gè)厚油層，全井射開厚度7.6m，有效厚度4.6m，措施前日產(chǎn)液1.5 t，日產(chǎn)油0.3 t，含水78.2%，沉沒度170m，且長期處于較低水平，累計(jì)產(chǎn)油0.11×104t，采出程度低，具有一定改造潛力。

工藝設(shè)計(jì)：根據(jù)儲(chǔ)層物性分析，全井劃分3 個(gè)卡段，壓裂液采用滑溜水+締合壓裂液，施工排量3.0～3.5m3/min，4個(gè)薄油層采用普通壓裂分，選擇低密度支撐劑、滑溜水?dāng)y砂；2 個(gè)厚油層，采用多級(jí)加砂工藝，分兩段施工，為提高裂縫遠(yuǎn)端支撐體積，采用段塞加入方式，在攜砂液低砂比階段加入低密度支撐劑段塞，保證垂直縫遠(yuǎn)端得到有效支撐，近端為提高縫內(nèi)鋪砂濃度，采用石英砂支撐劑、締合壓裂液[10]。

施工效果分析：從壓裂施工過程來看，整個(gè)施工過程無異常，低密度支撐劑在造縫初期加入，保證低密度支撐劑在裂縫前端，減緩沉降速度，采用滑溜水?dāng)y砂，施工排量3.0m3/min；近井地帶中、高砂比階段采用石英砂支撐劑、締合液攜砂，利用高砂比方式確?？p內(nèi)鋪砂濃度。該井壓后初期日增液12.2 t，日增油1.8 t，目前日增油1.1 t，，對(duì)比144天，累計(jì)增油156 t。

試驗(yàn)應(yīng)用低密度支撐劑壓裂4 口井，與常規(guī)支撐劑壓裂5 口井對(duì)表見表2。平均單井壓裂砂巖厚度6.2m，有效厚度3.2m，壓裂后初期平均單井日增液4.1 t，日增油1.3 t，綜合含水下降2.1%，相比于儲(chǔ)層條件相似的常規(guī)支撐劑壓裂井平均初期增油提高0.4 t，平均日增液強(qiáng)度提高0.1 t/m，同期對(duì)比152 天，平均單井累計(jì)多增油28.2 t，按照油價(jià)3 147 t/元計(jì)算，單井投入產(chǎn)出提高約8%，單井創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益8.8萬元。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場試驗(yàn)表明，低密度支撐劑具備提高垂直縫儲(chǔ)層的裂縫遠(yuǎn)端支撐效果，與同區(qū)塊儲(chǔ)層相似壓裂井進(jìn)行同期對(duì)比，產(chǎn)液強(qiáng)度有一定程度提高。

2）在現(xiàn)場施工上可采用清水、滑溜水等低黏度壓裂液攜砂，降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害及壓裂液配制難度[11]。

3） 該技術(shù)能夠解決壓裂用支撐劑在垂直裂縫中沉降速度快的問題，從增油效果來看，具有一定經(jīng)濟(jì)效益。