葡萄花難壓層識(shí)別方法建立與應(yīng)用

馬開春（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠）

大慶外圍油田將砂巖厚度小于1.0 m和有效厚度小于0.5 m的油層界定為難壓儲(chǔ)層，按照《壓裂施工設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》壓前擠酸處理。統(tǒng)計(jì)2013—2015年新井壓裂53個(gè)難壓層段，壓開成功率98.1%。2016年A區(qū)塊直井、定向井135個(gè)壓裂層段，難壓層段23個(gè)，其中有5個(gè)層段加酸處理、多次憋放施工仍未壓開棄壓，壓開成功率77.1%。經(jīng)分析，5個(gè)棄壓層主要受儲(chǔ)層條件影響，具體影響因素還需進(jìn)一步明確，而A區(qū)塊周圍葡萄花層是近來投產(chǎn)主要地區(qū)，目前急需適應(yīng)儲(chǔ)層情況的難壓儲(chǔ)層識(shí)別技術(shù)和治理方法[1-5]。

1 葡萄花難壓層識(shí)別方法研究

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，通過與破裂壓力有關(guān)的伽馬測(cè)井等相關(guān)數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用單因素、歸一化、關(guān)聯(lián)度量化分析等、綜合評(píng)價(jià)分析找出影響因素，形成難壓儲(chǔ)層識(shí)別技術(shù)并給出治理方案，提高新井壓裂成功率。

1.1 破裂壓力影響參數(shù)研究

通過數(shù)據(jù)對(duì)比和關(guān)聯(lián)度量化分析，明確了與儲(chǔ)層破裂壓力相關(guān)的主要參數(shù)。對(duì)A區(qū)塊葡萄花層測(cè)井資料和射孔情況進(jìn)行分析，認(rèn)為表征儲(chǔ)層厚度、巖性和孔眼特征的10個(gè)參數(shù)與儲(chǔ)層的破裂壓力相關(guān)[6-7]。因此，對(duì)A區(qū)塊壓裂井10個(gè)參數(shù)與破裂壓力關(guān)系，進(jìn)行單因素、歸一化、關(guān)聯(lián)度量化分析，明確與儲(chǔ)層破裂壓力相關(guān)的主要參數(shù)。

1.1.1 單因素分析

為明確各參數(shù)與儲(chǔ)層破裂壓力高低相關(guān)程度，將A區(qū)塊壓裂層段分為難壓層未壓開段、難壓層壓開段以及正常層段三類，對(duì)比分析了砂巖厚度、有效厚度、自然電位、自然伽馬、聲波時(shí)差、密度、微電位、微梯度，最大井斜、有效孔眼數(shù)共10個(gè)不同參數(shù)與破裂壓力關(guān)系，其中砂巖厚度越小，破裂壓力相對(duì)越高，未壓開層段越多，而常用來區(qū)別砂、泥巖的自然伽馬等參數(shù)影響確并不明顯。

1.1.2 歸一化分析

為排除砂巖厚度對(duì)其他參數(shù)的影響，進(jìn)一步分析其他參數(shù)對(duì)破裂壓力的影響程度，借鑒注水強(qiáng)度的概念，將其他9個(gè)參數(shù)分別除以砂巖厚度進(jìn)行歸一化，再分別對(duì)比分析歸一化的9個(gè)參數(shù)(單位砂巖厚度的9個(gè)參數(shù))與破裂壓力關(guān)系，其中單位砂巖厚度的自然電位、自然伽馬、密度越大，聲波時(shí)差越小破裂壓力相對(duì)越高，初步分析這4個(gè)參數(shù)與破裂壓力存在一定關(guān)系，而其它參數(shù)影響不明顯。

1.1.3 關(guān)聯(lián)度量化分析

為了進(jìn)一步量化各參數(shù)對(duì)破裂壓力的相關(guān)程度，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法[8]，建立除砂巖厚度外其他因素與破裂壓力的關(guān)聯(lián)度，計(jì)算各因素與破裂壓力相關(guān)程度。

從A區(qū)塊灰色關(guān)聯(lián)計(jì)算結(jié)果（表1）可知，自然伽馬、聲波時(shí)差、密度、自然電位與破裂壓力關(guān)聯(lián)度高，與圖版一致，也是識(shí)別破裂壓力高低的主要參數(shù)。

表1 灰色關(guān)聯(lián)計(jì)算結(jié)果

表2 A區(qū)塊綜合評(píng)價(jià)系數(shù)大于0.6層段統(tǒng)計(jì)

1.2 建立難壓層識(shí)別方法

由于與破裂壓力高低相關(guān)的主要參數(shù)有5個(gè)，為量化難壓儲(chǔ)層判斷標(biāo)準(zhǔn)[9-10]，采用考慮5個(gè)因素的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)法對(duì)A區(qū)塊53個(gè)壓裂層段進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，繪制了不同層段綜合評(píng)價(jià)系數(shù)與破裂壓力的關(guān)系曲線（圖1），由于未壓開層段破裂壓力高于現(xiàn)場(chǎng)施工能力而無法取值，按60 MPa統(tǒng)計(jì)。通過數(shù)據(jù)對(duì)比，未壓開的5個(gè)層段綜合評(píng)價(jià)系數(shù)均大于0.6，而綜合評(píng)價(jià)系數(shù)大于0.6共7段（表2），未壓開層段占71.4%。為此，將綜合評(píng)價(jià)系數(shù)大于0.6作為葡萄花層難壓儲(chǔ)層判斷標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)葡萄花層其余區(qū)塊射孔、壓裂相關(guān)方案優(yōu)化。

圖1 綜合評(píng)價(jià)系數(shù)與破裂壓力的關(guān)系曲線

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 應(yīng)用效果

按照此標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)葡萄花難壓層進(jìn)行識(shí)別與應(yīng)用。以B區(qū)塊為例，對(duì)收到方案的43口井148個(gè)小層進(jìn)行識(shí)別，共識(shí)別出難壓層36個(gè)。針對(duì)識(shí)別出的難壓層，對(duì)比不同射孔工藝穿深，優(yōu)選穿透能力強(qiáng)的YD-102槍，穿深提高52%，同時(shí)采用135°相位角復(fù)合射孔與壓前擠酸組合工藝，改善孔眼吸液能力，降低破裂壓力。對(duì)識(shí)別出的36個(gè)難壓層進(jìn)行綜合治理，目前已壓裂35個(gè)，壓開31個(gè)，成功率88.6%。

2.2 應(yīng)用效益

目前對(duì)B區(qū)塊等多個(gè)區(qū)塊434個(gè)葡萄花層進(jìn)行識(shí)別，共識(shí)別出難壓層157個(gè)。目前已壓裂137個(gè)，壓開121個(gè)，成功率由77.1%提高至88.3%，提高了11.2%，相當(dāng)于多壓開15個(gè)小層。未壓開層段按平均砂巖厚度0.8 m計(jì)算，15個(gè)小層壓開12 m，約為區(qū)塊平均2口井厚度，由于有效厚度小，2口井按區(qū)塊1口井平均初期產(chǎn)油400 t計(jì)算，預(yù)計(jì)3年產(chǎn)油1 027 t，噸油效益1 144元/t，產(chǎn)油效益117萬元；減少現(xiàn)場(chǎng)換管柱作業(yè)費(fèi)用14.3萬元/井次，節(jié)省費(fèi)用214.5萬元。合計(jì)創(chuàng)造效益331.5萬元，單層效益22.1萬元。

3 結(jié)論

1）通過多角度分析，明確了破裂壓力影響因素。對(duì)A區(qū)塊壓裂井表征儲(chǔ)層厚度、巖性和孔眼特征的10個(gè)參數(shù)與破裂壓力關(guān)系，進(jìn)行單因素、歸一化、關(guān)聯(lián)度量化分析，明確砂巖厚度、自然伽馬、聲波時(shí)差、密度、自然電位是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層破裂壓力主要參數(shù)。

2）難壓儲(chǔ)層的識(shí)別與治理技術(shù)，提高了壓裂成功率。通過A區(qū)塊量化的難壓儲(chǔ)層判斷標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)性的指導(dǎo)了相鄰葡萄花區(qū)塊難壓層治理，使壓裂成功率提高了11.2%，對(duì)后續(xù)新區(qū)壓裂提供了借鑒。