多層壓裂技術在川口油田的應用*

師 劍，姜 蘭，鄧 強，陳 剛*

（1.延長油田股份有限公司科技部，陜西延安716000；2.西安石油大學化學化工學院，陜西西安710065）

多層壓裂技術在川口油田的應用*

師 劍1，姜 蘭2，鄧 強2，陳 剛2*

（1.延長油田股份有限公司科技部，陜西延安716000；2.西安石油大學化學化工學院，陜西西安710065）

介紹了多層壓裂技術在川口油田的發(fā)展歷程，在對該油田長6油層進行勘探與開采的過程中，先后采用了多層壓裂技術和合層壓裂技術，通過對底層地質特征的分析以及壓裂效果的對比，說明了多層壓裂技術適用于川口油田的油藏條件，能夠實現(xiàn)增產(chǎn)的目的。

多層壓裂；合層壓裂；地質特征；增產(chǎn)

川口油田位于陜西省延安市川口鄉(xiāng)，從上而下有長4+5、長6、長7 3套油層，以長6油層為該區(qū)主力油層。1985年在該區(qū)勘探取得突破后至2006年探明地質儲量3×107t。1997年開始建產(chǎn)至今，進行了不同類型的壓裂投產(chǎn)試驗，經(jīng)過實踐逐步形成了該區(qū)較成熟實用的多層壓裂技術。一井多層系指在同一層組的地層剖面中存在兩層以上的油層或油層組，它們形成于同一地質歷史時期，油層特性基本相似，屬同一壓力系統(tǒng)。在采油過程中把它們等同于1個層對待，即合層采油，這種類型的油層在川口油田長6油層特別典型。在新井壓裂投產(chǎn)施工中，一次射開多層，用井下壓裂工具，以水力壓裂的方法，分別壓開各層，合層排液求產(chǎn)，這樣的壓裂技術稱為一井多層壓裂技術[1-5]。

1 川口油田儲層特性

該區(qū)油層具有以下特征：

（1）油層組為一套多旋回沉積組合，屬同一壓力系統(tǒng)；

（2）區(qū)內油層可以對比，砂巖油藏的砂體展布性好，分布范圍大，且穩(wěn)定連片;

（3）油藏類型為砂巖透鏡體油藏，砂體近東西走向，無邊水存在，且底水不活躍，本油藏油水界面本油藏油水界面較規(guī)則，油水過渡帶較窄，油氣界面不明顯，且接觸面積小；

（4）油層組總厚度大，有效油層厚度中等，單層厚度小，層段多。平均單層厚度為2.69 m，最薄僅0.7 m。縱向上泥巖或粉砂質泥巖夾層多，且厚度不一；

（5）油層縱向上和橫向上滲透率非均質性較強，在（0.1～1.00）×10-3μm2之間；

（6）長6油藏巖石中的粘土礦物含量相對較少，主要以綠泥石為主（含量＜2%），所以無粘土膨潤和水敏作用。

2 壓裂技術的探索

2.1 勘探階段的一井多層壓裂技術

1997年在該區(qū)鉆了兩口井，均剛達到工業(yè)油流標準，1999年又進行鉆探，首先在姚6井用一井多層壓裂技術，日產(chǎn)油達到10 t/d以上，取得勘探突破性進展，部分壓裂效果對比如表1所示。2000年該區(qū)繼續(xù)鉆探，除姚14井用清潔壓裂液技術外，其余均采用該項技術。

表1 探井一井多層壓裂效果對比Table 1 The results of prospecting well andmultiple-layers fracture inone well

2.2 一次射開多段，合層壓裂的弊端

2001年該區(qū)在開發(fā)過程中，逐漸否定了勘探期間的一井多層壓裂技術，認為1次射開多段，用大砂量，高排量可以把整個油層組都壓開。在這種思想的指導下，在長達1年多的產(chǎn)建過程中，多采用合層大砂量、高排量為主要的壓裂施工工藝。但是這種工藝技術通過實踐證明主要存在以下不足之處。

2.2.1 合壓不能達到壓開各小層的目的

合壓的設計思想是改造所有的油層，使油層全部發(fā)揮產(chǎn)油潛力。實際上，這只是一種主觀臆想，從實踐的檢驗中合壓是只壓開了其中的1個砂層，即使是在排量足夠大的情況下，才有可能壓開相距近、隔層較薄的兩個小層。長6油層各段從壓裂施工工藝發(fā)現(xiàn)，上下層間破裂壓力不同，多數(shù)情況下，上部破壓低，下部破壓高。因此，亦表明不能同時壓開多層。例如叢238井長6油層有油層三段，射開534.0～538.0 m及549.0～552.0 m兩段合壓，加砂35 m3，排量2.0 m3/min，壓后排液，日產(chǎn)油5.0 m3，水5.0 m3。分析認為只壓開了下段，上段未壓開，對上段534.0～538.0 m重新分壓，破壓26 MPa，加砂25 m3，排量1.8 m3/min，壓后合排，日產(chǎn)油10.8 m3，水7.8 m3，油產(chǎn)量翻了一翻。

2.2.2 合壓造成單層裂縫突進容易與注入水聯(lián)通

合壓只壓開了其中的1層，使裂縫單層突進，當裂縫延伸到注水波及區(qū)域，注入水很容易進入裂縫內，而快速突進，水淹油層。即使壓裂時還沒有溝通注入水波及區(qū)，在采油過程中油井見水期必然提前。如叢287井壓裂后日噴水56 m3，無油。其原因就是該井附近有注水井叢288井，合壓裂縫溝通了注水區(qū)所致。

2.2.3 受賈敏效應影響合壓排液時間長

只要外來液體進入油層，都存在賈敏效應。合壓規(guī)模大，入井液量多，影響的范圍廣，深度大。表現(xiàn)在壓后排液時間長于分層壓裂。

2.2.4 支撐劑的有效利用率低

合壓的設計思想是整個油層組（砂層與夾層）都壓開，即使成為現(xiàn)實，在川口油區(qū)長6油層這樣的地質背景下，將有相當一部分支撐劑被充填在泥質夾層內，而充填在油層部位的支撐劑量就遠遠低于支撐劑總量，支撐劑的有效利用率很低。由于泥巖段嵌入效應的影響，裂縫閉合時支撐劑嵌入泥巖裂縫壁面，導致在泥巖中的裂縫基本完全閉合，使裂縫上下并不完全連通。

2.2.5 不能有效的避開產(chǎn)水層或油水層

在川口油田長6油層組的眾多砂層中，由滲透率的差異，受毛細管力的作用，各層段含油飽和度必然不同，有含水飽和度高的層段存在，合壓不能有選擇的壓開好油層，往往含水較高的層段易被壓開，出現(xiàn)壓后油水同出或產(chǎn)水較高的現(xiàn)象。

3 一井多層壓裂技術的增產(chǎn)原理及實施原則

3.1 增產(chǎn)原理

壓裂技術受儲層特性的制約，一井多層壓裂技術是針對同層組多油層的油井在壓裂試油的實踐中總結出來的有效的實用技術。對于多段薄油層組的壓裂改造必須同時改造多段有效薄油層，使它們都能對油井的產(chǎn)量做出貢獻，才能提升整個油層組的開采價值。如果僅改造了某一單層，則因其出油潛力有限，難以達到大幅度增產(chǎn)的效果。只有多個有效薄層同時對產(chǎn)能做出貢獻，才能提升壓裂增產(chǎn)的效果，得到有效改造的層段愈多增產(chǎn)的幅度愈大。

3.2 實施原則

（1）正確認識油層，選準射孔層段，合理確定分層壓裂的層段及壓裂層次

油層是基礎，只有正確地認識了油層，才能有效的改造油層。分層壓裂也不是說每一小層段都要單獨壓，而是要做到既要增產(chǎn)又要經(jīng)濟，還要滿足井下工具的承受程度，對于川口西區(qū)一般以沉積旋回為依據(jù)分壓2次為宜。個別情況下可分壓3次。這是1個油層分析對比的過程，以不放過較好的油層，不壓開高含水層為準則。以油層厚度、物性、隔層特征為條件，施工參數(shù)的合理性為保證，盡可能充分改造油層，一般不超過分壓2層次。

（2）科學、合理的施工參數(shù)是提高壓裂效果的根本保證

施工參數(shù)的科學性、合理性是指施工方案中的幾項主要指標：砂量、排量、加砂濃度、壓裂液的選擇，要與被改造的油層相適應。砂量是實際壓裂縫有效長度的保證，排量是壓裂動力的傳遞媒介，一方面是要使所改造的縫主要在油層中延伸，另一方面要保證有效縫的動態(tài)長度和寬度達到預期的目的。砂濃度要與混砂液的排量相匹配，壓裂液要能與地層有相容性，傷害低，滿足施工的要求。對不同地區(qū)，不同油層，其壓裂施工參數(shù)是不同的，就是同一地區(qū)的同一油層組參數(shù)也不盡一樣，因此就存在一個參數(shù)選擇的優(yōu)選過程。通過對川口油田油井壓裂參數(shù)的綜合優(yōu)選，壓出了一批高產(chǎn)工業(yè)油井，如叢624井、叢712井、叢713井。

4 合層壓裂井與一井多層壓裂井效果對比

4.1 合壓井壓后排液產(chǎn)量明顯低于一井多層壓裂井

綜合資料分析表明，川口油田的長6油層在物性、厚度方面，開發(fā)井明顯優(yōu)于探井。根據(jù)油層的地質基礎，壓裂后的效果應該是合壓井好于探井，但結果恰恰相反。據(jù)2001年和2002年的統(tǒng)計資料，合壓井壓后產(chǎn)量低于多層壓裂井（如表2、表3所示）。

表2 川口油田2001年前壓裂方式產(chǎn)能分布Table 2 The outputof Chuan-kouOil Filedof different fracturing mode before 2001

表3 川口油田2002年壓裂方式產(chǎn)能分布Table 3 The outputof Chuan-kouOil Filedof differentfractur ing mode in2002

該區(qū)長6油層組具備多層分壓改造的地質條件。姚6井油層有效總厚度15.9 m，單層最厚9.7 m，經(jīng)分壓兩層后日產(chǎn)油10.37 t，采用一井多層壓裂技術，成為該區(qū)第一口突破10 t/d的工業(yè)油流井。姚7、姚8、姚9，采用一井多層壓裂技術壓裂后，試油產(chǎn)量分別為18.02，11.14，10.37 t/d。尤其姚10井，油層有效厚度15.7 m，單層最厚僅3.9 m，分3層次壓裂，共加砂34 m3，尾追陶粒10 m3，試油產(chǎn)量達到20.66 t/d。2002年川口油田不完全統(tǒng)計合壓井8口，平均排液產(chǎn)量12.68 t/d。分壓井21口，平均排液產(chǎn)量19.99 t/d。

4.2 多層壓裂井排液的速度快

據(jù)壓后排液曲線表明，多層壓裂井在壓裂后產(chǎn)油量迅速上升，達到穩(wěn)定后，基本不下降。合壓井壓裂后產(chǎn)油量上升較緩慢，達到穩(wěn)定需要的時間長，產(chǎn)油量波動幅度大。

4.3 采油期間效果對比

一井多層壓裂井投產(chǎn)后日產(chǎn)油量較合壓井高，據(jù)川口油田一井多層壓裂井15口的資料，平均單井產(chǎn)油量為3.95 t/d。合壓井7口，平均單井產(chǎn)油量1.78 t/d，平均單井產(chǎn)量多層壓裂井高2.17 t/d。

4.4 用一井多層壓裂技術壓出了一批高產(chǎn)井

一井多層壓裂技術雖然在勘探階段產(chǎn)生并得到肯定，但對川口油田長6油層組內的多個小層如何分壓，并沒有從理論上和具體操作上形成一套成熟的技術，因此，很容易被否定。通過產(chǎn)建的壓裂實踐，總結出了以沉積旋回為分層組壓裂的操作性強的分層壓裂方式，使這項技術更加完善成熟。增強了實用性和經(jīng)濟性，也表現(xiàn)出該項技術的科學性。

在川口油田用一井多層壓裂技術壓出了一批高產(chǎn)井，還出現(xiàn)自噴井。以叢713井為例：該井電測解釋油層8段，按沉積旋回可分為3組，但上兩個旋回相距較近，合為1組，按2組考慮分層壓裂方案，每組射開2段，各加砂25 m3，壓后合排，自噴求產(chǎn)，日產(chǎn)油43 m3，無水。

5 結論

（1）長6油層組是典型的多油層層組，經(jīng)過從勘探到開發(fā)建產(chǎn)的較長時間的實踐，尤其是2002年以來的壓裂實踐表明：一井多層壓裂技術使油層層組提高單井產(chǎn)能的適用技術。

（2）大砂量高排量壓裂技術通過實踐檢驗證明不能達到一次壓開多層、充分改造油層的愿望，不宜在該油田繼續(xù)應用。

（3）根據(jù)沉積旋回，合理組合分壓層段的做法，使一井多層壓裂技術在該區(qū)的壓裂施工中不但能有效充分的改造油層，而且體現(xiàn)出了技術的科學性和經(jīng)濟性。按照沉積旋回組合法，該區(qū)可劃分為2-3個組合，單井分壓2-3次，多數(shù)情況下分壓2次即可。

（4）用一井多層壓裂技術壓裂，可有效的避免壓開高含水層或水層。

（5）一井多層壓裂技術與裂縫有效支撐技術結合應用效果會更好，在該區(qū)的探井中已得到一定的證實，建議在生產(chǎn)井中推廣應用。

[1]侯洪濤，鄒群，段志剛，等.先進的多層壓裂技術[J].國外油田工程，2007，23（2）：7-10.

[2]胡永全，林輝，趙金洲，等.重復壓裂技術研究[J].天然氣工業(yè)，2004（3）：72-74.

[3]蔣延學.重復壓裂選井選層的模糊識別方法[J].石油鉆采工藝，1997，19（3）：60-62.

[4]王風江，丁方宏，路勇.低滲透油田重復壓裂技術研究[J].石油勘探與開發(fā)，1999，26（1）：71-73.

[5]D.G.諾爾蒂.油藏增產(chǎn)措施[M].康德泉，譯.北京：石油工業(yè)出版社，1991.

Application of the Multiple Layers Fracture Technology in Chuankou Oil Field

SHIJian1，JIANGLan2，DENGQiang2，CHEN Gang2
（1.Science andTechnology departmentof Yanchang Oil FieldCo.Ltd.，Shanxi Yan’an717111，China；2.College of Chemistry andChemical Engineering，Xi’anShiyouUniversity，Shanxi Xi’an710065，China）

Application of the multiple layers fracture technology in Chuankou oil field was introduced.During exploitation in Chang 6 oil layer of this oil field，multiple-layers fracture and full-zone fracture technology were applied successively.Combined with the analysis of geological characteristics and the fracture result，it was found that multiple layers fracture technology is suitable forproductionof this field,anditcanimprove outputsuccessfully.

Multiple-layers fracture；Full-zone fracture；Geological characteristics；Stimulation

TE357.1+3

A

1671-0460（2010）04-0416-04

2010-04-07

師 劍（1971-），男，工程師，2008年畢業(yè)于西安石油大學石油工程專業(yè)，主要從事復雜油藏的開采研究。

陳 剛，E-mail：gangchen@xsyu.edu.cn。