青海油田低滲油氣藏縫網(wǎng)壓裂技術(shù)探索與研究

1、青海油田低滲油氣藏縫網(wǎng)壓裂技術(shù)探索與研究 青海油田低滲油氣藏縫網(wǎng)壓裂技術(shù)探索與研究 摘 要 縫網(wǎng)壓裂是改造基質(zhì)孔隙性儲層、天然裂縫不發(fā)育、低滲、特低滲油氣藏的一個重要手段，能夠有效改善儲層的滲流，提高增產(chǎn)效果，青海油田縫網(wǎng)壓裂還處于起步探索階段，現(xiàn)在為止進行了三口井的技術(shù)改造，技術(shù)手段比擬單一，通過對這紅30-26井縫網(wǎng)壓裂的研究，為后期進行縫網(wǎng)壓裂提供一個依據(jù)和方向，為該技術(shù)更深一步的研究和應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 縫網(wǎng)壓裂；體積壓裂；分段多簇 中圖分類號：TE357 文獻標識碼：A 文章編號：1671-759720-0058-02 縫網(wǎng)壓裂改造的對象主要是基質(zhì)孔隙性儲層、天然裂縫不發(fā)育、低滲、超低滲

2、油氣藏，這類油氣藏的壓裂裂縫擴大了井控面積。由于垂直于人工裂縫壁面方向的滲透性很差，垂向滲流能力弱，因此出現(xiàn)了壓裂產(chǎn)量低或壓后產(chǎn)量遞減快等一系列問題。而通過縫網(wǎng)壓裂技術(shù)在垂直于主裂縫方向使其形成人工多裂縫，這樣就使儲層的滲流特性得到了明顯改善，有效提高了儲層改造效果和增產(chǎn)有效期。 1 縫網(wǎng)壓裂概況 1.1 縫網(wǎng)壓裂機理 縫網(wǎng)壓裂是指天然裂縫在水力壓裂過程中不斷擴張，并與脆性巖石發(fā)生剪切滑移，天然裂縫與人工裂縫之間相互交錯形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加了改造縫網(wǎng)，使初始產(chǎn)量和最終的采收率都得到了大幅度提升?？p網(wǎng)壓裂近似于體積壓裂。在水力壓裂過程中，當裂縫延伸凈壓力大于兩個水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強度之和

3、時，就很容易產(chǎn)生分叉縫，當產(chǎn)生較多的分叉縫時就會形成“縫網(wǎng)系統(tǒng)?？p網(wǎng)壓裂改造形成的縫是復雜的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，它已不再是雙翼對稱裂縫，裂縫起裂與擴展存在著剪切、錯段、滑移等復雜的力學行為，已經(jīng)不單純的是裂縫的張性破壞。 1.2 縫網(wǎng)壓裂方案 現(xiàn)在國內(nèi)外流行的縫網(wǎng)壓裂技術(shù)主要有以下幾種： 1.2.1 “分段多簇射孔縫網(wǎng)壓裂技術(shù) 分段多簇射孔的特點是：一次裝彈+電纜傳輸+液體輸送+橋塞脫離+分級引爆，每級分4-6簇射孔，每簇長度0.46 m-0.77 m，簇間距20 m-30 m，孔密16-20孔/m，孔徑13 m，相位角60°或者180°。國內(nèi)長慶油田提出水平井分段多簇壓裂思路，

4、最高實現(xiàn)了10簇20段壓裂，其中一口井施工后試排日產(chǎn)純油最高達112.4噸。 1.2.2 大型滑溜水壓裂技術(shù) 滑溜水黏度低，它可以進入天然裂縫中，使裂縫的范圍擴大，增加了改造體積，此工藝表達了“兩大，兩小特點，兩大指大排量和大液量，施工排量在10 m3/min以上，單井用液量2271 m3-5678 m3。兩小指小粒徑支撐劑和低砂比，支撐劑一般采用70/100目和40/70目陶粒，平均砂液比為3%-5%。 1.2.3 其他縫網(wǎng)壓裂改造技術(shù) 除上述兩種主要縫網(wǎng)壓裂技術(shù)外還有端部脫砂縫網(wǎng)壓裂技術(shù)、轉(zhuǎn)向劑縫內(nèi)轉(zhuǎn)向縫網(wǎng)壓裂技術(shù)、暫堵劑或液體膠塞縫內(nèi)堵塞縫網(wǎng)壓裂技術(shù)等，廊坊分院還開發(fā)了“層內(nèi)液體爆炸縫網(wǎng)

5、壓裂技術(shù)，目前還在研究階段。 2 壓裂方案設(shè)計 縫網(wǎng)壓裂要滿足幾個方面的要求。 2.1 裂縫計算 式中：-裂縫總長；-網(wǎng)絡(luò)裂縫半長；-裂縫寬度；-裂縫間距。 2.2 縫網(wǎng)壓裂的地層條件 2.2.1 礦物質(zhì)成分與含量 2.2.2 天然裂縫發(fā)育情況 縫網(wǎng)壓裂的改造對象是基質(zhì)孔隙儲層、天然裂縫不發(fā)育、低滲和特低滲砂巖油氣藏。 2.2.3 天然裂縫方位與主裂縫方位 縫網(wǎng)壓裂是要在垂直于主裂縫的方向形成“人工多裂縫，改善儲層的滲流特性，在裂縫破裂與延伸過程中，如產(chǎn)生分叉縫，那么符合裸眼條件下的破裂條件： 式中：井底破裂壓力，MPa； -孔隙液體壓力，MPa；地層最小水平主應(yīng)力，MPa；地層最大水平主應(yīng)力

6、，MPa；巖石抗張強度，MPa；巖石觸點孔隙度；巖石孔隙度；泊松比。 2.2.4 地層最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力差異 當裂縫延伸凈壓力大于兩個水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強度之和時，那么容易產(chǎn)生分叉縫，裂縫延伸凈壓力可通過施工排量、砂液比、壓裂液粘度等設(shè)計控制，最大最小主應(yīng)力之差可通過簡易公式計算： 式中：-地層壓力，MPa。 2.3 選井及方案設(shè)計 2.3.1 選井 紅30-26井測井解釋22號儲層孔隙度11.27%；滲透率7.82mD，儲層屬于低孔低滲儲層，依靠儲層自身滲透率不能獲得高的產(chǎn)量，需要進行壓裂施工改造；但測井解釋22號層為干層，壓裂改造效果不能保障。紅柳泉油田水平最大最小主應(yīng)力差平

7、均為5.37 MPa，紅柳泉油田地應(yīng)力差值不大，易于實現(xiàn)裂縫凈壓力大于最大最小主應(yīng)力差的形成縫網(wǎng)的臨界條件，該油田有利于實施縫網(wǎng)壓裂。巖石力學實驗結(jié)果說明，紅柳泉油田儲層巖石平均楊氏彈性模量：2.12×104 MPa；儲層平均泊松比：0.197。計算得巖石脆性指數(shù)為48.6%，巖石較脆，有利于在儲層形成縫網(wǎng)。 上述條件符合縫網(wǎng)壓裂條件，當裂縫內(nèi)延伸凈壓力到達5.37 MPa時，天然裂縫開啟或形成剪切分支縫，儲層內(nèi)開始出現(xiàn)縫網(wǎng)系統(tǒng)；裂縫內(nèi)延伸凈壓力到達9.16 MPa時，在儲層巖石本體開始破裂形成分支縫。 2.3.2 設(shè)計原那么 為增加裂縫和儲層的接觸面積、提高油井的滲流面積和油藏改造

8、體積，采用30/50目陶粒壓裂施工，到施工過程的后期夾雜16/20目大粒徑陶粒進行縫內(nèi)暫堵縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。并在輔助轉(zhuǎn)向劑、段塞和酸預處理技術(shù)手段：由于壓裂層段距上部含油水層35.4 m，且目的層與上下隔層間應(yīng)力差小，前置液階段采用線性膠造縫并參加上浮轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上延伸；由于該井地層溫度為93.8左右，故采用有機硼交聯(lián)的胍膠壓裂液體系，保證在縫中溫度下壓裂液應(yīng)保持粘度大于50 mPa·s；由于該井計算地層破裂壓力高接近66 MPa，故采用前置酸預處理，降低儲層改造的風險；施工中參加低濃度支撐劑段塞以到達打磨近井裂縫的目的。 2.3.3 泵注程序設(shè)計 紅30-26井根本泵注程序 序號

9、施工 程序 排量 m3/min 支撐劑 備注 1 前置液 2.0 上轉(zhuǎn)向劑 2 前置液 4.0 兩級40/70目陶粒段塞 3 攜砂液 4.0 30/50目陶粒 后期16/20陶粒 4 頂替液 4.0 頂替量到60%時開始降排量 3 紅30-26井現(xiàn)場應(yīng)用研究 3.1 施工情況 紅30-26井試壓105.00 MPa，施工最高壓力71.90 Pa，最大排量4.08 m3/min，破裂壓力47.90 MPa，共加砂52.00 m3，共施工總液量459.40 m3，平均砂比19.85%，凈液量407.40 m3。施工泵入前置液15.00 m3，轉(zhuǎn)向劑8t，用液42.00 m3，頂替13.50 m3，

10、停泵反響50 min后泵入前置液121.00 m3，段塞加砂1.30 m3，攜砂液255.40 m3，加砂50.70 m3，頂替12.50 m3，測壓降30 min，施工結(jié)束。 紅30-26井施工曲線 3.2 施工分析 1由施工情況可以看出，在30/50陶粒施工時施工壓力一直在57 MPa左右，在152分鐘時參加16/20目大粒徑陶粒后壓力升至63 MPa，隨后的施工壓力也緩慢上升，到達設(shè)計大粒徑陶粒暫堵造縫網(wǎng)的目的。 2該井改造層位為干層，本不具備增產(chǎn)的條件，施工前日產(chǎn)油0.1 t/d，壓裂后日產(chǎn)油1.3 t/d，增產(chǎn)了13倍，到達措施改造的目的。 3缺乏對縫網(wǎng)實時監(jiān)測，對縫網(wǎng)形成沒有有效的

11、監(jiān)測手段. 4在設(shè)計上還有待優(yōu)化，特別是因為上部有水層而用上轉(zhuǎn)向劑增加應(yīng)力遮擋，在一定程度上也阻礙了裂縫的擴展延伸。 4 結(jié)論與建議 1縫網(wǎng)壓裂的研究有助于油田低滲、特低滲油氣藏的開發(fā)，為低滲油氣藏尋找到另一條增產(chǎn)的手段。 2縫網(wǎng)壓裂為青海油田頁巖氣儲層提供了一條改造路徑，為油氣藏增產(chǎn)奠定了根底。 3開展好縫網(wǎng)壓裂油藏數(shù)值模擬研究、裂縫間距與導流能力優(yōu)化、縫網(wǎng)壓裂實施與控制技術(shù)研究等，有助于提高縫網(wǎng)壓裂成功率和措施有效率。 4在選井上選取有一定難度但又能表達縫網(wǎng)壓裂優(yōu)勢的井位，并能保證施工成功，為后期的研究奠定根底。 5開展好縫網(wǎng)壓裂新技術(shù)的應(yīng)用和研究，特別是水平井“分段多簇縫網(wǎng)壓裂。 6采用井下微地震監(jiān)測技術(shù)和測斜儀監(jiān)測技術(shù)評價壓裂復雜裂縫擴展情況，對現(xiàn)場壓裂設(shè)計與評估效果進行指導，其他監(jiān)測技術(shù)如分布式聲傳感監(jiān)測和直接近井筒裂縫監(jiān)測技術(shù)的準確性還有待研究。 參考文獻 【1】賈利春，陳勉，金衍.國外頁巖氣井水力壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)進展J.天然氣與石油，2021：44. 【2】江懷友，宋新民，等.世界頁巖氣資源