探討裂縫性火山巖儲(chǔ)層加砂壓裂改造技術(shù)

曾智勇

中石化江漢石油工程有限公司 湖北潛江 433121

由于裂縫性火山巖儲(chǔ)層具有巖性復(fù)雜、埋藏深、高溫、高壓等特點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)外在裂縫性火山巖儲(chǔ)層的改造工藝措施方面的研究相對(duì)較少，如果不能在壓裂裂縫延伸機(jī)理及相應(yīng)改造工藝技術(shù)以及壓裂液體系方面形成一套完整的配套體系，必定會(huì)影響對(duì)裂縫性火山巖儲(chǔ)層特征的認(rèn)識(shí)及開發(fā)效果的評(píng)價(jià)。因此，急需對(duì)裂縫性火山巖儲(chǔ)層改造配套技術(shù)開展研究工作。

一、影響裂縫破裂和延伸的主要因素

為了探討天然裂縫是否會(huì)對(duì)水力裂縫產(chǎn)生影響，筆者進(jìn)行了大量的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)。由于天然巖樣來(lái)源及加工條件有限，本次實(shí)驗(yàn)采用混凝土試樣代替。實(shí)驗(yàn)?zāi)M在不同的逼近角度下，判斷水力裂縫和天然裂縫之間的干擾關(guān)系。同時(shí)，考慮不同黏度的壓裂液、不同排量對(duì)裂縫擴(kuò)展及幾何形態(tài)的影響。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，在水平最大主應(yīng)力方向當(dāng)水力壓裂裂縫擴(kuò)展遇到天然裂縫時(shí)，在高角度和高應(yīng)力差的狀態(tài)下能夠直接貫穿天然裂縫；而在低角度和低應(yīng)力差的條件下，則會(huì)沿著天然裂縫的方向繼續(xù)擴(kuò)展。天然裂縫較發(fā)育的火山巖儲(chǔ)層在高粘度壓裂液和高施工排量條件下，容易形成較為理想的水力裂縫，有效的減少了天然裂縫對(duì)水力裂縫的影響，從而減少了支縫的形成。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)裂縫張開影響因素除了水平主應(yīng)力差和逼近角度外，巖石的力學(xué)參數(shù)也是影響裂縫張開的重要因素。

二、火山巖儲(chǔ)層加砂壓裂改造工藝技術(shù)

1.裂縫控制及降低慮失技術(shù)

（1）多裂縫控制技術(shù)

研究表明，裂縫性火山巖儲(chǔ)層的慮失能力主要由天然裂縫發(fā)育狀況決定，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析表明天然裂縫的濾失量可達(dá)基質(zhì)濾失量的10倍以上，而當(dāng)裂縫內(nèi)的凈壓力超過(guò)裂縫張開的壓力時(shí)，濾失系數(shù)將增加50倍。儲(chǔ)層天然裂縫越發(fā)育，壓裂時(shí)形成的裂縫越多。通過(guò)改變壓裂液的黏度能有效控制主裂縫的形成，即凈壓力對(duì)主裂縫的形成起著控制作用，凈壓力越高越容易形成主裂縫。

（2）綜合降慮技術(shù)

若要有效減低濾失可以采取下列措施，包括：對(duì)發(fā)育的天然裂縫使用支撐劑進(jìn)行預(yù)充填處理；使用柴油或油溶性樹脂降低基質(zhì)濾失量；高排量降濾；壓裂液

黏度控制濾失等。

（3）多級(jí)變參數(shù)控制多裂縫技術(shù)

若火山巖儲(chǔ)層與其隔層之間的應(yīng)力差值相差較小，并且在壓裂的過(guò)程中加砂量較大時(shí)，如果排量偏小，可能會(huì)造成早期砂堵；相反，如果排量偏大，則會(huì)引起初始縫高失控。通常情況下，采用施工排量由小到大的措施加以控制，變排量的臺(tái)階數(shù)根據(jù)需要可以采用2-3個(gè)排量系列,排量值在定好臺(tái)階級(jí)值后綜合參考儲(chǔ)層的具體情況來(lái)確定。

壓裂初期為了形成主裂縫需要較高的凈壓力，此時(shí)的排量較低，因此，需要較高粘度的液體體系，并能有效降低濾失量。壓裂后期由于排量上升，需要控制一定的凈壓力，適當(dāng)降低壓裂液體系的粘度，避免裂縫在凈壓力不斷上升的情況下向上或向下延伸形成無(wú)效支撐。壓裂后期由于裂縫內(nèi)的溫度降低，壓裂液的耐溫性能也會(huì)相應(yīng)降低，壓裂液的粘度可以通過(guò)調(diào)節(jié)基液或交聯(lián)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.巖板導(dǎo)流能力研究

為了更好的預(yù)測(cè)單井產(chǎn)量，采用了火山巖巖板進(jìn)行支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，并將地層溫度和鹽水等影響因素考慮在內(nèi)，實(shí)行了長(zhǎng)時(shí)間的導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，導(dǎo)流曲線的影響十分顯著，尤其是在高閉合壓力條件下，火山巖的長(zhǎng)期導(dǎo)流影響與短期導(dǎo)流和鋼板導(dǎo)流的影響效果差別非常大。因此在閉合壓力較高區(qū)域作業(yè)時(shí),應(yīng)該進(jìn)行支撐劑長(zhǎng)期導(dǎo)流實(shí)驗(yàn),，獲得更加接近地層實(shí)際情況的支撐劑導(dǎo)流能力數(shù)據(jù)，而不能單純依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.火山巖優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

火山巖儲(chǔ)層在壓裂改造前需要對(duì)巖石力學(xué)試驗(yàn)和地應(yīng)力剖面解釋等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，同時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)壓裂后的產(chǎn)能情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)化裂縫長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力，最后根據(jù)儲(chǔ)層壓裂規(guī)模及具體的改造工藝有針對(duì)性的選擇支撐劑和液體體系。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化軟件對(duì)前置液量、排量和壓裂規(guī)模等施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。

4.壓后返排工藝技術(shù)

為了盡量降低儲(chǔ)層由于壓裂液而造成的傷害，有效提升儲(chǔ)層內(nèi)支撐劑的支撐效率，通常采用裂縫強(qiáng)制閉合技術(shù)，特別是針對(duì)裂縫向地下延伸較長(zhǎng)的情況。由體積平衡原理，通過(guò)建立井口放噴模型并求解，分析計(jì)算裂縫的閉合時(shí)間、支撐劑沉降距離和支撐劑回流等參數(shù)，最終確定油嘴放噴尺寸，保證壓后返排工作制度合理可靠。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)綜合理論研究、室內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，形成了一套適合裂縫性火山巖儲(chǔ)層改造的綜合配套技術(shù)，該技術(shù)能夠滿足裂縫性火山巖儲(chǔ)層加砂壓裂生產(chǎn)需要。同時(shí)，在今后的施工中要不斷優(yōu)化射孔技術(shù)、裂縫處理技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)以及壓后返排等技術(shù)，更好的為同類型儲(chǔ)層改造提供技術(shù)支持。

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