縫網(wǎng)壓裂技術(shù)在特低滲透油田應(yīng)用

王曉燕 王心玥 邊兆峰

1.大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠，中國(guó)·黑龍江 大慶 166405

2.浦發(fā)銀行北京分行，中國(guó)·北京 100027

3.英策博斯石油技術(shù)有限公司，中國(guó)·天津 300170

1 引言

某油田屬于裂縫性低-特低滲透砂巖油藏，開發(fā)的扶楊油層，屬特低滲透儲(chǔ)層。油田邊部的三類區(qū)塊，滲透率只有1-8.6mD，水驅(qū)動(dòng)用狀況差，常規(guī)壓裂產(chǎn)生的單一的壓裂主縫很難取得較高的增產(chǎn)效果。而大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂，可以形成網(wǎng)狀人工裂縫，增加儲(chǔ)層改造體積，提高增油效果。

2 縫網(wǎng)產(chǎn)生機(jī)理

研究表明，在天然裂縫發(fā)育的脆性砂巖儲(chǔ)層中，當(dāng)在井底凈壓力接近兩向應(yīng)力差時(shí)，擴(kuò)展裂縫尖端應(yīng)力集中，產(chǎn)生應(yīng)力釋放縫。如圖1所示，隨著縫內(nèi)凈壓力的升高，儲(chǔ)層巖石也可形成釋放縫，釋放縫擴(kuò)展和延伸并與主裂縫一起形成裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，極大地增加了改造體積[1-3]。

圖1 縫網(wǎng)形成過程示意圖

續(xù)圖1 縫網(wǎng)形成過程示意圖

3 縫網(wǎng)壓裂施工工藝優(yōu)化

3.1 壓裂液及支撐劑

縫網(wǎng)形成主要取決于施工排量、施工規(guī)模、液體性質(zhì)三個(gè)因素。壓裂液選用清水、滑溜水、改性胍膠壓裂液體系，支撐劑主壓裂階段采用石英砂，加砂末期尾追陶粒提高縫口導(dǎo)流能力，單層用量20 ～40m3。采用“滑溜水—清水—滑溜水—凍膠”復(fù)合注入方式，分四階段施工，如表1所示。

表1 縫網(wǎng)壓裂用滑溜水及清水配方表

3.2 壓裂施工參數(shù)

如圖2、圖3所示，壓裂施工設(shè)計(jì)時(shí)，以形成人工裂縫導(dǎo)流能力與儲(chǔ)層滲流能力相匹配為設(shè)計(jì)主要目標(biāo)，根據(jù)不同滲透率優(yōu)化儲(chǔ)層攜砂體積分?jǐn)?shù)為23%～25%；根據(jù)儲(chǔ)層物性特征結(jié)合儲(chǔ)層水驅(qū)動(dòng)用狀況，優(yōu)化單層改造液量規(guī)模1000～2000m3；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工能力結(jié)合壓裂液磨阻系數(shù)及套管抗壓能力，優(yōu)化施工排量6～9m3/min，施工壓力控制在60MPa 以內(nèi)[4-5]。

圖2 施工排量與井底壓力關(guān)系圖

圖3 單井有效注入量與產(chǎn)量關(guān)系曲線

4 量化選井、選層標(biāo)準(zhǔn)

4.1 選井選層條件

優(yōu)選油井儲(chǔ)層物性差，滲透率低，水驅(qū)動(dòng)用狀況差井進(jìn)行縫網(wǎng)壓裂。統(tǒng)計(jì)單井累計(jì)增油與措施前采出程度、含水、日產(chǎn)油及有效厚度關(guān)系，量化縫網(wǎng)壓裂井的選井條件：

①儲(chǔ)層屬于特低滲透儲(chǔ)層，油井全井有效厚度≥6.0m，單層厚度≥2.0m。

②油井措施前全井含水≤45.0%。

③油井措施前采出程度≤9.0%。

4.2 選層條件

根據(jù)儲(chǔ)層物性條件，進(jìn)行壓裂層段的優(yōu)選，并根據(jù)巖性遮擋條件，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行組合劃分。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

2013年以來共計(jì)實(shí)施縫網(wǎng)壓裂82 口井，應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，從三類區(qū)塊儲(chǔ)層改造擴(kuò)大應(yīng)用到二類區(qū)塊；壓裂規(guī)模從大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂到控制規(guī)模的小縫網(wǎng)壓裂。

5.1 大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂取得較好效果

5.1.1 形成了復(fù)雜縫網(wǎng)體系，裂縫體積擴(kuò)大

如圖4所示，從裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果看，普通壓裂裂縫只有一條，沿主應(yīng)力方向延伸，規(guī)模一般為238m×22m。縫網(wǎng)壓裂裂縫主要沿主應(yīng)力方向延伸，井下微地震監(jiān)測(cè)縫網(wǎng)規(guī)模為355.6m×61.6m，地面微地震監(jiān)測(cè)縫網(wǎng)規(guī)模為521.9m×60.9m，是普通壓裂的4.2～6.1 倍。

圖4 B 井縫網(wǎng)壓裂裂縫地震監(jiān)測(cè)結(jié)果圖

5.1.2 增油效果比較好，投入產(chǎn)出比高

如表2所示，2013年到2019年實(shí)施大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂62 口井，其中三類區(qū)塊實(shí)施41 口井，平均單井累計(jì)增油1965t，為普通壓裂311t 的6.3 倍，平均有效期1926 天，投入產(chǎn)出比1 ∶1.62；二類區(qū)塊實(shí)施21 口井，平均單井累計(jì)增油616.8t，日增油12.6t。治理區(qū)塊最終采收率預(yù)計(jì)提高1.7%。

表2 歷年縫網(wǎng)壓裂井增產(chǎn)情況表

5.1.3 有效縮短驅(qū)替距離，縫網(wǎng)壓裂井周圍地層能量恢復(fù)

縫網(wǎng)壓裂技術(shù)形成的縫網(wǎng)體系，有效縮短驅(qū)替距離，在密井網(wǎng)井區(qū)建立有效驅(qū)替系統(tǒng)，改善了儲(chǔ)層動(dòng)用狀況，補(bǔ)充地層能量，地層壓力上升3.6MPa，儲(chǔ)層供液能力增強(qiáng)，共有28 口井油井產(chǎn)量上升，初期平均單井日增油1.0t，有效期6 個(gè)月，累計(jì)增油1952t。

5.2 壓裂規(guī)模從大縫網(wǎng)調(diào)整到小縫網(wǎng)

實(shí)施大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂易壓竄，年均壓竄2 口井，影響壓裂效果。同時(shí)，其壓裂施工周期長(zhǎng)，施工成本高。因此在密井網(wǎng)小縫網(wǎng)壓裂應(yīng)用施工20 口井，平均單段注入壓裂液470m3，較大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂少834m3。單井施工費(fèi)用減少89萬(wàn)元，施工周期減少42.9%。20 口井，措施初期單井日增油3.4t，單井累計(jì)增油360.8t。目前單井日增油2.0t。

6 結(jié)論

第一，通過7年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用，形成了以量化選井選層標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)、縫網(wǎng)監(jiān)測(cè)識(shí)別及施工工藝為核心的縫網(wǎng)壓裂配套技術(shù)。

第二，縫網(wǎng)壓裂技術(shù)在近井地帶形成復(fù)雜縫網(wǎng)體系，提高儲(chǔ)層滲透性；同時(shí)有效縮短驅(qū)替距離，補(bǔ)充地層能量。

第三，縫網(wǎng)壓裂技術(shù)與普通壓裂相比，縫網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大4 倍左右，措施增油效果提高4 倍左右，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出比1 ∶1.62，治理區(qū)塊采收率提高1.7%。