層間暫堵控流壓裂技術(shù)在靖邊氣田的探索性應(yīng)用

武月榮，王坤，黃永章

（1.川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018）

暫堵壓裂技術(shù)[1-2]作為油田油井增產(chǎn)改造的一項(xiàng)重要手段，現(xiàn)場應(yīng)用30 年之久，形成了縫內(nèi)暫堵、縫口暫堵、層間暫堵、層內(nèi)暫堵、復(fù)合縫網(wǎng)壓裂及多縫壓裂等系列技術(shù)手段[3-7]，措施效果良好。由于儲層條件受限，該技術(shù)在氣井上應(yīng)用較少，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的不懈努力，近年來也陸續(xù)研發(fā)出應(yīng)用于氣井的暫堵劑產(chǎn)品[8-9]。

靖邊氣田自1997 年開始建產(chǎn)，2003 年建成55×108m3/a 生產(chǎn)能力，上古生界主力產(chǎn)氣層為山2、山1、盒8 層，下古生界主力產(chǎn)氣層為馬五1+2 層，目前已穩(wěn)產(chǎn)近20 年，而靖邊氣田有93.4%的氣井以系統(tǒng)壓力生產(chǎn)，老井全面進(jìn)入遞減期，低產(chǎn)井?dāng)?shù)量增加。截止到2018年10 月31 日，靖邊氣田1 053 口生產(chǎn)井日均產(chǎn)氣1 397.2×104m3，平均單井日產(chǎn)1.32×104m3，低產(chǎn)氣井570 口，井均日產(chǎn)氣0.4×104m3，占總井?dāng)?shù)的54%。為保障區(qū)域產(chǎn)氣量的穩(wěn)定，配套完善了排水采氣、解堵解水鎖及查層補(bǔ)孔、重復(fù)壓裂等技術(shù)[10-11]對產(chǎn)能進(jìn)行挖潛。對靖邊氣田老井篩查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)有部分氣井主力氣層發(fā)育大段厚砂體，層間遮擋條件差，無法實(shí)現(xiàn)有效封隔精細(xì)改造。針對此類儲層特征井采用層間暫堵控流壓裂技術(shù)實(shí)施精細(xì)改造，現(xiàn)場試驗(yàn)效果良好。

1 層間暫堵化學(xué)封隔控流壓裂技術(shù)原理

借鑒暫堵壓裂技術(shù)思路，以小層精細(xì)改造為目標(biāo)，顆粒緊密堆積理論為指導(dǎo)，利用暫堵劑在層間的一次或多次加入對已改造氣層或改造程度較大氣層實(shí)施全過程封堵，通過人工化學(xué)封隔，控制流體在各小層間的合理分配，實(shí)現(xiàn)各小層順利壓裂，壓后暫堵劑快速降解，實(shí)現(xiàn)化學(xué)封隔安全解除及壓后快速排液要求，實(shí)現(xiàn)精細(xì)目標(biāo)儲層段的精細(xì)改造（圖1）。

圖1 層間暫堵化學(xué)封隔控流壓裂技術(shù)原理示意圖

2 暫堵劑產(chǎn)品性能特點(diǎn)

暫堵劑的優(yōu)選必須結(jié)合施工工藝滿足四方面的性能。一是暫堵劑的封堵能力必須滿足層間暫堵化學(xué)封隔壓裂技術(shù)需求的時(shí)長；二是暫堵劑能夠在壓裂施工結(jié)束后完全降解；三是暫堵劑產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)多尺寸生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)井下自組裝填充封堵；四是暫堵劑產(chǎn)品必須滿足低溫下高強(qiáng)度，高溫下具有一定塑性，可實(shí)現(xiàn)多尺寸暫堵顆粒在孔眼處堆積封堵孔眼的能力。

優(yōu)選出一種顆粒，其粒徑從小到大有粉末、0.8～1.5 mm、1.5～2.0 mm、2.0～3.0 mm4 種尺寸的自降解暫堵劑產(chǎn)品，溫度在90～120 ℃條件下，滿足10 h 內(nèi)降解程度＜10%，48 h 降解程度＞90%，7 d 內(nèi)100%完全降解，持續(xù)封堵時(shí)間＞200 min，同時(shí)具備低溫高強(qiáng)，高溫可塑等特點(diǎn)。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)井基本情況

GX 井于1999 年11 月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位馬五11、馬五12、馬五13、馬五14、馬五22、馬五41。投產(chǎn)初期日產(chǎn)氣量在（8.0～15.0）×104m3，至2015 年7 月產(chǎn)氣量降至0.7×104m3/d，生產(chǎn)不穩(wěn)定，攜液困難，泡排、帶液措施效果不明顯，至2019 年9 月產(chǎn)氣量降至0.3×104m3/d，核算動(dòng)儲量采出程度為73.4%，基本實(shí)現(xiàn)下古馬家溝組馬五1 層的產(chǎn)能最大化。經(jīng)老井普查及測井二次解釋計(jì)劃對該井山1、盒8 層實(shí)施補(bǔ)孔壓裂，提高單井產(chǎn)能。

3.2 試驗(yàn)井配套壓裂工藝

根據(jù)測井解釋成果（圖2）及查層補(bǔ)孔討論對上古生界盒8（3 054.0～3 058.0 m）、盒8（3 074.3～3 081.0 m）、山1（3 099.0～3 103.9 m）井段分3 層進(jìn)行改造、合層求產(chǎn)，對應(yīng)射孔井段盒8（3 055.0～3 057.0 m）、盒8（3 076.0～3 079.0 m）、山1（3 101.0～3 103.0 m）。山1層上下隔層發(fā)育條件較好，可通過機(jī)械封隔工具開展針對性改造；盒8 層射孔段為兩段，上部射孔段底與下部射孔段頂距離19 m，但兩層間有近10 m 的砂體，機(jī)械工具分層壓裂存在一定的困難，選擇用暫堵劑化學(xué)封隔控流壓裂技術(shù)，通過人工化學(xué)干預(yù)，控制流體在各小層間的合理分配，實(shí)現(xiàn)各小層的順序壓裂。采用73.02 mm（80S）油管，K344 機(jī)械封隔器分壓管柱，對上古生界盒8、山1 井段分三層進(jìn)行分層壓裂改造，其中盒8 層采用暫堵壓裂改造。

圖2 GX 井測井解釋成果圖

3.3 暫堵材料加注參數(shù)

根據(jù)工藝需求選取四種不同粒徑的暫堵劑為自降解暫堵顆粒，大顆粒暫堵材料對射孔孔眼及近井地帶的封堵，多級粒徑小顆粒對填充體孔隙進(jìn)行充填，提高對目的層段的暫堵效果。

3.3.1 暫堵劑材料加量

式中：n-孔眼數(shù)；r-孔眼半徑，cm；L-孔道長度，m；α-封堵率，%。

將射孔孔道近似為橫向圓柱體（圖3），暫堵劑的加量除去考慮射孔孔道體積外，還需考慮對于近井地帶的填充等，綜合考慮，此次層間暫堵設(shè)計(jì)暫堵劑加量為200 kg。

圖3 射孔孔道近似幾何尺寸

3.3.2 暫堵劑加入方式 目前國內(nèi)外暫堵劑加入方式較多，但主流的暫堵劑加入方式為通過技術(shù)人員在混砂車攪拌罐加入，能夠有效控制暫堵劑的加入速度以及在壓裂液中的分散程度。此次暫堵采用混砂車攪拌罐加入，無需增加任何輔助設(shè)備。

3.4 現(xiàn)場試驗(yàn)效果評價(jià)

GX 井盒8 層分兩級壓裂施工，在第一段壓裂結(jié)束后加入60 kg 暫堵劑實(shí)施化學(xué)封堵，對另一段實(shí)施壓裂，施工曲線顯示兩級平均施工壓力差近11 MPa，除去液氮伴注3～5 MPa 升壓，暫堵劑加入前后兩層施工壓力差近6 MPa；暫堵劑到達(dá)預(yù)定位置后總壓力升幅為8.01 MPa，且第二級壓裂具有一定的地層破裂顯示（圖4）。措施投產(chǎn)后，產(chǎn)氣量由初期的0.34×104m3/d 增加至1.31×104m3/d，措施效果顯著。

圖4 GX 井施工曲線

4 結(jié)論

（1）結(jié)合儲層特點(diǎn)及精細(xì)改造目的，在GX 井探索開展了層間暫堵化學(xué)封隔控流壓裂技術(shù)試驗(yàn)，根據(jù)壓后分析，層間暫堵取得了一定的效果，實(shí)現(xiàn)了針對縱向上不同物性差異的各小層精細(xì)改造的目標(biāo)。

（2）壓后分析認(rèn)為暫堵劑到位后實(shí)現(xiàn)了對已改造氣層或改造程度較大氣層段的持續(xù)有效封堵。

（3）GX 井通過層間暫堵化學(xué)封隔措施后，產(chǎn)氣量由初期的0.34×104m3/d 增加至1.31×104m3/d，措施效果顯著。