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(chǔ)層、天然裂縫不發(fā)育、低滲、特低滲油氣藏的一個(gè)重要手段，能夠有效改善儲(chǔ)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(jìn)行了三口井的技術(shù)改造，技術(shù)手段比擬單一，通過對(duì)這紅30-26井縫網(wǎng)壓裂的研究，為后期進(jìn)行縫網(wǎng)壓裂提供一個(gè)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(hào)：TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-759720-0058-02 縫網(wǎng)壓裂改造的對(duì)象主要是基質(zhì)孔隙性儲(chǔ)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(kuò)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(chǔ)層的滲流特性得到了明顯改善，有效提高了儲(chǔ)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(jī)理 縫網(wǎng)壓裂是指天然裂縫在水力壓裂過程中不斷擴(kuò)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(cuò)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。縫網(wǎng)壓裂近似于體積壓裂。在水力壓裂過程中，當(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和

3、時(shí)，就很容易產(chǎn)生分叉縫，當(dāng)產(chǎn)生較多的分叉縫時(shí)就會(huì)形成“縫網(wǎng)系統(tǒng)。縫網(wǎng)壓裂改造形成的縫是復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，它已不再是雙翼對(duì)稱裂縫，裂縫起裂與擴(kuò)展存在著剪切、錯(cuò)段、滑移等復(fù)雜的力學(xué)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(diǎn)是：一次裝彈+電纜傳輸+液體輸送+橋塞脫離+分級(jí)引爆，每級(jí)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(shí)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(dá)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(jìn)入天然裂縫中，使裂縫的范圍擴(kuò)大，增加了改造體積，此工藝表達(dá)了“兩大，兩小特點(diǎn)，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(jì) 縫網(wǎng)壓裂要滿足幾個(gè)方面的要求。 2.1 裂縫計(jì)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(duì)象是基質(zhì)孔隙儲(chǔ)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(chǔ)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(qiáng)度，MPa；巖石觸點(diǎn)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(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和時(shí)，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(jì)控制，最大最小主應(yīng)力之差可通過簡易公式計(jì)算： 式中：-地層壓力，MPa。 2.3 選井及方案設(shè)計(jì) 2.3.1 選井 紅30-26井測(cè)井解釋22號(hào)儲(chǔ)層孔隙度11.27%；滲透率7.82mD，儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層，依靠儲(chǔ)層自身滲透率不能獲得高的產(chǎn)量，需要進(jìn)行壓裂施工改造；但測(cè)井解釋22號(hào)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(shí)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(shí)施縫網(wǎng)壓裂。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，紅柳泉油田儲(chǔ)層巖石平均楊氏彈性模量：2.12×104 MPa；儲(chǔ)層平均泊松比：0.197。計(jì)算得巖石脆性指數(shù)為48.6%，巖石較脆，有利于在儲(chǔ)層形成縫網(wǎng)。 上述條件符合縫網(wǎng)壓裂條件，當(dāng)裂縫內(nèi)延伸凈壓力到達(dá)5.37 MPa時(shí)，天然裂縫開啟或形成剪切分支縫，儲(chǔ)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(dá)9.16 MPa時(shí)，在儲(chǔ)層巖石本體開始破裂形成分支縫。 2.3.2 設(shè)計(jì)原那么 為增加裂縫和儲(chǔ)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(jìn)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(yù)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(jī)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(jì)算地層破裂壓力高接近66 MPa，故采用前置酸預(yù)處理，降低儲(chǔ)層改造的風(fēng)險(xiǎn)；施工中參加低濃度支撐劑段塞以到達(dá)打磨近井裂縫的目的。 2.3.3 泵注程序設(shè)計(jì) 紅30-26井根本泵注程序 序號(hào)

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(jí)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(shí)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(cè)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(shí)施工壓力一直在57 MPa左右，在152分鐘時(shí)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(dá)設(shè)計(jì)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(dá)措施改造的目的。 3缺乏對(duì)縫網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)縫網(wǎng)形成沒有有效的

11、監(jiān)測(cè)手段. 4在設(shè)計(jì)上還有待優(yōu)化，特別是因?yàn)樯喜坑兴畬佣蒙限D(zhuǎn)向劑增加應(yīng)力遮擋，在一定程度上也阻礙了裂縫的擴(kuò)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(chǔ)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?cái)?shù)值模擬研究、裂縫間距與導(dǎo)流能力優(yōu)化、縫網(wǎng)壓裂實(shí)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(dá)縫網(wǎng)壓裂優(yōu)勢(shì)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(cè)技術(shù)和測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展情況，對(duì)現(xiàn)場壓裂設(shè)計(jì)與評(píng)估效果進(jìn)行指導(dǎo)，其他監(jiān)測(cè)技術(shù)如分布式聲傳感監(jiān)測(cè)和直接近井筒裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性還有待研究。 參考文獻(xiàn) 【1】賈利春，陳勉，金衍.國外頁巖氣井水力壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)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