X采油廠聚驅壓裂階段設計方法及應用

張巖

中國石油大慶油田有限責任公司第八采油廠（黑龍江 大慶 163513）

目前油田內根據不同地層發育條件，針對壓裂改造對象的不同，先后研究應用了普壓、多裂縫壓裂、選擇性或樹脂防砂等壓裂工藝[1-4]。近些年針對聚驅井特點，進一步試驗應用了短寬縫、對應壓裂、長膠筒壓裂等多種壓裂工藝[5-8]，拓寬了聚驅壓裂改造工藝，取得了較好的試驗效果，為聚驅各個階段高效開發發揮了重要作用。為進一步提高壓裂工藝的針對性，為不同注聚階段配套適用的壓裂工藝，總結分析不同注聚階段壓裂目的及剩余油特點，較好地指導了壓裂工藝優選工作，提高了聚驅壓裂效果。

1 X采油廠廠聚驅壓裂現狀

聚合物溶液具有增黏性、流變性和黏彈性等特性，作用于地下油層，在宏觀上起到擴大波及體積的作用，在微觀上起到提高驅油效率的作用。聚合物依靠自身溶液的黏彈性，產生漲流作用，油水界面的黏滯力使聚合物溶液整體以“活塞”的形式向前推進，占據了大部分孔隙空間，有效置換出殘余油，提高驅油效率。

目前X廠三次采油目的層為葡I3，河道砂鉆遇率為41.26%，單層鉆遇厚度為2.14 m，滲透率0.311 μm2，相當于長垣北部的二類油層。但強水洗厚度比例達到50%以上，葡Ⅰ3 層河道砂較發育，屬于三角洲分流平原及三角洲前緣相沉積，由于沉積環境的變遷，發育從順直或低彎曲的窄小河道砂體到高彎曲的大型復合砂體，又到低彎曲或順直的窄小河道砂體，各單元沉積環境及沉積特征又有所不同，部分儲層河道砂較發育，呈大面積連片分布，河間砂體呈片狀和條帶狀鑲嵌在河道邊部，尖滅區不發育，零星分布。由于聚驅開采層位非均質性強，平面、層間、層內差異大，為此對措施改造提出更高要求。為進一步指導聚驅開發，按照含水變化趨勢，每個注聚區塊將經歷空白水驅、注聚初期、含水下降期、含水低值期、含水回升期和后續水驅6個階段，如圖1 所示。注聚開發時間一般為5 年左右，結束注聚后，后續水驅開發至綜合含水98%結束聚驅開發。

圖1 聚驅不同開發階段示意圖

2 階段壓裂方案制定準則

2.1 壓裂原則

目前聚驅注聚階段主要分為空白水驅、含水下降期、含水低值期、含水回升期及后續水驅幾個階段。為進一步提高壓裂改造目的性，適配適用壓裂工藝，進一步研究了各注聚階段壓裂改造目的及剩余油潛力部位。①空白水驅階段：該階段壓裂的主要目的是降壓增注，解除油層污染，完善注采關系，均衡壓力系統。②含水下降期：這個階段壓裂的主要目的是引效，主要對產液降幅大、注聚見效慢的井組，該階段壓裂目的層主要以主力油層為主，此階段部分井聚驅封堵效果較好，造成產液量下降幅度較大，對采出端進行壓裂，可促進油井受效，對注入端吸液能力差及不吸液層壓裂，提高注入能力。③含水低值期：這個階段壓裂的主要目的是增效，壓裂目的層主要是全井主力油層或接替層，此階段聚合物在油層中的吸附和或捕集作用達到平衡，高滲透層得到有效封堵，層間層內差異變小，此時對產液量下降幅度大、采聚濃度低的井，主力油層或接替層進行壓裂，可進一步增加聚驅效果。④含水回升期：該階段壓裂目的為提效，壓裂目的層為主力油層變差部位或薄差油層，此階段剩余油較分散，壓裂針對的是剩余油富集的油層和部位。

2.2 壓裂設計方法

近幾年，為進一步提高聚驅改造效果，通過多年摸索，進一步明確了不同注聚階段壓裂改造目的。其中含水下降期主要以促效為主，壓裂層位為主力油層；含水低值期主要以增效為主，壓裂主力油層兼顧薄差層；含水回升期主要以提效為主，壓裂主力油層變差部位或薄差油層。

2.2.1 適用方法

1）空白水驅及含水下降階段。此階段壓裂改造設計主要采取全井壓裂改造，盡可能保證全井小層均得到改造，解除注聚井鉆井污染，總體規模不宜過大，盡可能利用多裂縫壓裂工藝，單卡段可壓開多條裂縫的技術優勢。工藝選擇上，主要以多裂縫或普壓結合多裂縫。效果對比顯示，多裂縫及“普+多”裂縫結合壓裂，由于改造層數多，改造厚度、施工規模得到保證，為此均能取得較好的降壓增注效果，普壓和短寬縫壓裂，由于改造層數少，為此總體施工規模不高，導致初期降壓、增注效果低于多裂縫壓裂。

2）含水低值階段。由于此階段相對于含水下降期滲透能力(尤其是高滲透率層)有所下降，所以可壓裂主力油層及接替層。該時期各壓裂工藝均見到較好的增產效果，從不同工藝效果對比，多裂縫、“普+多”裂縫壓裂效果好于普壓及選擇性壓裂，選擇性壓裂主要改造目的是挖潛厚油層部分區域剩余油，同時由于改造厚度、改造規模較低，且該工藝具有一定的定位壓裂優勢，為此對于具有定位壓裂需求的壓裂井有較好的應用意義。

3）含水回升階段。由于該階段剩余油較為分散，因此需加大定位壓裂應用力度，為此在普壓、多裂縫壓裂基礎上，進一步加大長膠筒、選擇性壓裂應用力度，壓裂主力油層的變差部位。不同壓裂工藝效果對比結果顯示，該階段不同壓裂工藝效果低于含水低值期，多裂縫效果最好；選擇性壓裂由于可以實現選擇性改造儲層，為此在該階段也發揮了較好的增產效果；普通壓裂由于壓裂裂縫少，改造層數少，因此增產幅度低。

2.2.2 工藝參數

在分析不同注聚階段壓裂施工規模與效果關系的基礎上，為進一步明確合理施工規模，模擬不同厚度、儲層發育條件下，裂縫穿透比與采出程度的關系，可見穿透比20%～33%，整體采出程度相對較高。目前聚驅開發區塊平均井距120 m，不同儲層發育及注聚階段、裂縫縫長應控制在25～40 m，如圖2所示。

圖2 不同裂縫穿透比與采出程度模擬曲線

綜合以上效果對比及模擬分析，形成了不同注聚階段的壓裂工藝優選原則及參數設計原則（表1），根據含水級別升高和剩余油分布狀況，逐漸提高壓裂規模，可以滿足聚驅壓裂改造需求。

表1 不同注聚階段參數設計原則

3 現場應用

為提高聚驅壓裂改造效果，根據不同注聚階段施工規模逐漸提高，加大規模壓裂，取得較好的增產效果，初期均能保持3.0～3.5 t平均增油水平，且整體投入產出比呈現上升趨勢。近5年按聚驅壓裂個性化參數設計原則共設計549口井，其中油井初期平均日增油3.2 t，有效期內累計增油27.83×104t。按油價70美元/桶計算，噸油價格為3 523元/t，增油效益98 045萬元，平均投入產出比可達1∶3.2，具體見表2。

表2 聚驅分年度壓裂效果統計表

4 結論與認識

1）聚驅壓裂工藝優選應根據不同注聚階段改造需求及改造目的層剩余油特點，盡可能將壓裂工藝技術特點與改造需求相匹配，提高壓裂改造的針對性，進而提高改造效果。

2）目前盡管施工規模與壓裂效果具有較好的相關性，但仍需根據不同注聚階段不同的改造目的，個性化設計施工規模，在含水下降期、低值期控制，回升期提高施工規模，確保滿足不同階段的規模要求，實現降本增效。

3）聚驅壓裂目前單縫設計砂量規模平均6～15 m3，液量規模42～90 m3，全井平均液量300 m3，可滿足聚驅壓裂改造需求，初期日增油可達3 t 以上，同時返排量在安全環保可控范圍內。