火山巖裂縫性儲(chǔ)層壓裂改造控制方法

王玉斌

摘要：闡述了某火山巖裂縫性儲(chǔ)層天然裂縫開啟原理及小型測試壓裂特征，并提出適應(yīng)火山巖裂縫性儲(chǔ)層的壓裂改造工藝技術(shù)方法?；鹕綆r裂縫性儲(chǔ)層現(xiàn)場控制應(yīng)依據(jù)凝膠段塞及粉砂處理效果，結(jié)合儲(chǔ)層地應(yīng)力特征等，進(jìn)行裂縫形態(tài)分析，對(duì)主壓裂砂比進(jìn)行合理調(diào)整，依據(jù)壓力變化情況合理控制排量及砂比。對(duì)該類儲(chǔ)層壓裂施工過程中，處理好天然裂縫發(fā)育的問題是保證施工成功的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：天然裂縫 壓前預(yù)處理

中圖分類號(hào)：P588.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

Abstract: this paper describes a volcanic fractured reservoir natural crack open principle and small test fracturing characteristics, and presented to volcanic fractured reservoirs of the fracturing transformation process methods. Volcanic fractured reservoir control shall be based on the gel slug and powder sand processing effects, and combined with the reservoir characteristic ground stress, cracks form analysis and main fracturing sand than make reasonable adjustment, based on the pressure change control sand discharge capacity and reasonable than. On this kind of reservoir fracturing the construction process, deal with the natural crack the problem of development is to guarantee the construction the key to success.

Keywords: natural crack press front pretreatment

火山巖儲(chǔ)集物性受埋藏深度影響很小，受火山巖噴發(fā)時(shí)的巖性、巖相及后期改造作用影響較大。按空間類型組合，主要?dú)w結(jié)為裂縫、孔隙及裂縫和孔隙組成的復(fù)合型3種。對(duì)于酸性火山巖儲(chǔ)層，具有天然裂縫發(fā)育的普遍特征，此類裂縫性儲(chǔ)層在壓裂改造過程中表現(xiàn)為小型測試壓裂壓降初期壓降速度大，解釋近井摩阻高、凈壓力高特征，在主壓裂過程中，由于天然裂縫的存在引起壓裂液的過量濾失及部分天然裂縫的開啟對(duì)壓裂液分流作用，造成主裂縫寬度變窄，導(dǎo)致支撐劑運(yùn)移困難并出現(xiàn)裂縫端部脫砂或砂堵現(xiàn)象。因此針對(duì)這種天然裂縫發(fā)育火山巖儲(chǔ)層壓裂改造，從壓前預(yù)處理、前置液比例、加砂程序均需進(jìn)行優(yōu)化。

1壓裂過程中天然裂縫對(duì)主裂縫的影響

1.1天然裂縫臨界開啟壓力

天然裂縫存在臨界開啟壓力，壓裂過程中，主裂縫開啟壓力低于天然裂縫開啟壓力，只有當(dāng)主裂縫的凈壓力達(dá)到一定值時(shí)，主縫內(nèi)壓力達(dá)到天然裂縫的臨界張開壓力值，天然裂縫開啟。

1.2天然裂縫開啟對(duì)主裂縫的影響

一旦主裂縫壓力達(dá)到天然裂縫開啟壓力，大量天然裂縫瞬間張開，濾失迅速加大，主裂縫內(nèi)壓裂液體積也迅速減小，主裂縫寬度變窄，造成支撐劑的堆積，形成砂堵。

2火山巖裂縫性儲(chǔ)層小型測試壓裂特征

2.1 G函數(shù)特征：

小型測試壓裂停泵初期壓降明顯，反應(yīng)開啟的天然裂縫的附加濾失效應(yīng)，這種效應(yīng)是停泵初期壓裂液的濾失主要因素，在G函數(shù)形態(tài)特征上明顯表現(xiàn)為初期曲線上凸，見圖1。

圖1天然裂縫發(fā)育G函數(shù)特征圖

2.2停泵壓力梯度

近井天然裂縫在停泵后快速閉合，停泵后壓裂液向人工裂縫中慣性運(yùn)移受阻，形成憋壓效應(yīng)，增加停泵壓力值，地面壓力變化特征是停泵后水錘特征不明顯。計(jì)算的停泵壓力梯度存在有因天然裂縫閉合形成憋壓的附加值。

2.3近井摩阻

天然裂縫開啟后，壓裂液進(jìn)入，造成主裂縫壓裂液損失，早于天然裂縫開啟的主裂縫中壓裂液體積減小，裂縫體積隨之減小，表現(xiàn)為縫寬的降低，壓裂液流動(dòng)阻力增加，而且由于憋壓效應(yīng)的存在，掩蓋了部分摩阻，實(shí)際摩阻高于計(jì)算摩阻。

2.4凈壓力

裂縫延伸過程中延伸壓力高于閉合壓力的壓力差值即為凈壓力，小型測試壓裂解釋的凈壓力為停泵壓力與閉合壓力差值，由于天然裂縫停泵后快速閉合的憋壓效應(yīng)的存在，實(shí)際凈壓力低于計(jì)算凈壓力。

2.5有效壓裂液效率

有效壓裂液效率受兩方面影響，一是天然裂縫的發(fā)育程度及連通狀況，二而儲(chǔ)層基質(zhì)的孔滲條件。對(duì)于天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，在壓裂液濾失受孔滲條件影響小情況下，有效壓裂液效率不會(huì)有較大變化，但若孔滲條件對(duì)壓裂液濾失影響大時(shí)，那么計(jì)算的有效壓裂效率很低。

3火山巖裂縫性儲(chǔ)層壓裂施工優(yōu)化

針對(duì)天然裂縫發(fā)育裂縫性儲(chǔ)層的特征，從壓前預(yù)處理、前置液比例及加砂程序?qū)毫迅脑爝M(jìn)行優(yōu)化。

3.1壓前預(yù)處理

3.1.1凝膠段塞

注入適量凝膠段塞至縫口，楔入該處的天然裂縫中，利用凝膠段塞高粘性提高近井天然裂縫延伸壓力，使主裂縫正常延伸；注入方法為：小排量注入縫口，停泵，待凝膠段塞靜止后，在以適當(dāng)?shù)拇笈帕孔⑷雺毫岩涸炜p。這種方法一方面促使主裂縫形成，另一方面消除近井天然裂縫縫引起的部分摩阻。

3.1.2 粉砂段塞

主裂縫延伸，部分天然裂縫隨之開啟，削弱這部分天然裂縫對(duì)壓裂液的濾失和分流是保證主裂縫縫寬的關(guān)鍵。現(xiàn)場解決辦法可才在前置液中加入多段粉砂段塞，前置液造縫過程中，細(xì)粒徑粉砂伴隨壓裂液向開啟的天然裂縫中分流而隨之進(jìn)入，由于天然裂縫開啟縫寬不足，粉砂迅速在其中堵塞，形成充填，削弱壓裂液分流及濾失程度，保證主裂縫在延伸過程中具有足夠的寬度，同時(shí)降低壓裂液流動(dòng)摩阻。粉砂的用量、段數(shù)及加入時(shí)機(jī)可根據(jù)天然裂縫發(fā)育程度、濾失大小以及近井摩阻高低進(jìn)行調(diào)配。

3.2前置液比例調(diào)整

儲(chǔ)層的濾失程度，以小型測試壓裂解釋的綜合濾失系數(shù)大小，有效壓裂液效率高度進(jìn)行評(píng)價(jià)，作為前置液比例調(diào)整依據(jù)。對(duì)于天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，一方面考慮天然裂縫的濾失影響，另一方面要考慮儲(chǔ)層基質(zhì)濾失情況，當(dāng)儲(chǔ)層基質(zhì)濾失小，前置液比例不易過高，一般比例在30～32％左右；如果儲(chǔ)層基質(zhì)濾失也大，雙重濾失嚴(yán)重，前置液比例需根據(jù)基質(zhì)的濾失程度進(jìn)行增加，一般前置液比例35％以上。

3.3主壓裂加砂程序調(diào)整

3.3.1加砂程序調(diào)整依據(jù)

依據(jù)施工停泵壓力梯度高度、摩阻大小、濾失情況以及地應(yīng)力特征對(duì)加砂程序進(jìn)行優(yōu)化，如果停泵壓力梯度過高，需綜合考慮其他引起停泵壓力梯度過高的因素，結(jié)合地應(yīng)力特征，分析主裂縫形態(tài)，對(duì)引起的摩阻因素進(jìn)行分解；同時(shí)結(jié)合濾失特征，考慮加砂步長，最終形成適合當(dāng)前儲(chǔ)層特征的加砂程序。一般分兩種情況，第一種是對(duì)于僅天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，天然裂縫處理效果明顯，可實(shí)現(xiàn)高砂比施工，第二種是天然裂縫發(fā)育且主裂縫異常，砂比不宜過高。

3.3.2前置液階段壓力變化特征對(duì)主壓裂加砂程序的調(diào)整影響

前置液階段重點(diǎn)是觀測壓力變化情況，粉砂處理效果。采用凝膠段塞處理后，在前置液初期階段體現(xiàn)為摩阻降低，通過計(jì)算可以判別。關(guān)鍵是觀測粉砂的處理效果，見效特征是：粉砂到進(jìn)入地層時(shí)壓力升高，后期下降，下降后的壓力低于加入粉砂之前的壓力。如果粉砂進(jìn)入地層后，后期壓力不降或升高，證明粉砂無或弱效果，也說明主裂縫形態(tài)異常，因此就需對(duì)加砂程序進(jìn)一步的調(diào)整。

3.3.3加砂過程中注意事項(xiàng)

加砂過程中主要判斷各砂比進(jìn)入裂縫內(nèi)壓力變化情況，判斷臨界砂比以及考慮各砂比步長選擇，對(duì)于長時(shí)間施工時(shí)，注意判斷加砂后期準(zhǔn)確是否出現(xiàn)砂堵并采取相應(yīng)措施。

4火山巖裂縫儲(chǔ)層壓裂改造實(shí)例

A井火山巖營城組B號(hào)層，壓前小型測試壓裂圖2解早期關(guān)井壓力降落明顯，G函數(shù)圖3顯示天然裂縫發(fā)育特征。利用FracproPT軟件解釋主要參數(shù)見表1

圖2 A井營城組B號(hào)層測試壓裂曲線圖3 A井營城組B號(hào)層G函數(shù)

表1 A井號(hào)層小型測試壓裂解釋結(jié)果

停泵壓力梯度

MP/m 縫口磨阻

MPa 濾失系數(shù)

m/min^0.5 壓裂液效率

% 凈壓力

MPa 閉合壓力

MPa

0.0208 9.67 15.9×10-4 69.74 28.8 43.97

根據(jù)小型測試壓裂解釋結(jié)果分析，停泵壓力梯度高、摩阻高、濾失大、凈壓力高，均是有天然裂縫引起；而壓裂液效率正常，反應(yīng)基質(zhì)濾失不大，因此施工重點(diǎn)是處理天然裂縫發(fā)育問題。主壓裂采用2.0m3凝膠段塞處理近井天然裂縫，4段粉砂處理主縫內(nèi)天然裂縫，從壓裂施工曲線圖4分析均起到了很好效果；主壓裂加砂過程中，壓力緩慢上升，反映天然裂還存在濾失影響，但影響程度已大幅度降低，整個(gè)加砂過程比較順利，共加入0.45~0.825mm抗壓86.0 MPa高強(qiáng)度陶粒125.0 m3。

圖4 壓裂施工曲線

5結(jié)論

火山巖裂縫性儲(chǔ)層小型測試壓裂一般表現(xiàn)為高停泵、高摩阻、高濾失，高凈壓等，壓裂施工主要解決的問題就是消除天然裂縫造成的多縫延伸，促使主裂縫形成，降低天然裂縫開啟造成的壓裂液濾失程度，避免出現(xiàn)縫內(nèi)脫砂，實(shí)現(xiàn)成功加砂。對(duì)于該類儲(chǔ)層的處理方法，采用凝膠段塞處理近井多縫，確保主裂縫形成，在前置液中加入粉砂段塞，處理裂縫延伸過程中同時(shí)開啟的天然裂縫，降低濾失，減小摩阻，保證主裂縫的正常延伸。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅英俊，萬仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

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