河南油田安棚區(qū)塊壓裂技術(shù)研究

楊帥沈亮李夢(mèng)楠許連潔常李博

（1.川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司 四川 成都 610051）

（2.河南油田石油工程技術(shù)研究院 河南 南陽(yáng) 473132）

一、安棚區(qū)塊儲(chǔ)層特征

安棚油田位于泌陽(yáng)凹陷東南部趙凹—安棚鼻狀構(gòu)造，油氣藏埋深大于2300 m。該地區(qū)的儲(chǔ)層具有特低孔特低特征。粘土礦物主要為伊利石、綠泥石，不含高嶺石。

二、壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.準(zhǔn)確求取地層破裂壓力梯度

不同大小的地面施工泵壓可能產(chǎn)生較大差異的裂縫形態(tài)，因此有必要對(duì)每口井的破裂壓裂進(jìn)行優(yōu)化。

第一種方法：公式：P地面施工=P地層破裂壓力×1.2=β×H中部×1.2（1）。（1）式中：P地面施工為地面施工壓力Mpa；P地層破裂壓力為地層破裂壓力Mpa；1.2為系數(shù)；β為地層破裂壓力梯度Mpa/m；

由公式（1）可知，直接影響地面施工壓力的主要因素是地層破裂壓力梯度，因此運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)資料求取壓力梯度方法有兩種：第一種：運(yùn)用施工曲線圖中的套壓、停泵壓力等參數(shù)計(jì)算地層破裂壓力梯度。當(dāng)施工開(kāi)始后，套壓曲線上存在一個(gè)明顯最高套壓值，該值即為最高套壓，即可算出破裂壓力梯度。β=P破裂、/H中深=(P套壓+P液柱)÷H中（深2）。

公式（2）P破裂為地層破裂壓力Mpa;H中深為目的層中部深度m；P套壓為施工初期最高套壓Mpa;P液柱為井筒內(nèi)液柱壓力Mpa。當(dāng)探井壓裂因?yàn)榇嬖阢@井液污染、儲(chǔ)層自身?xiàng)l件不確定等原因，造成施工曲線套壓異常高，則可以用停泵的瞬間壓力計(jì)算閉合壓力梯度。β=P破裂、/H中深=(P停泵+P液柱)÷H中深（3）。公式（3）中 P破裂為地層破裂壓力Mpa;H中深為目的層中部深度m；P停泵為施工停泵瞬時(shí)壓力Mpa;P液柱為井筒內(nèi)液柱壓力Mpa。

第二種方法：在喇叭口上方安裝壓力計(jì)托桶，通過(guò)軟件設(shè)置桶內(nèi)壓力計(jì)參數(shù)，記錄施工過(guò)程中每秒鐘井底壓力值。該壓力計(jì)托桶壓力量程為0～100 Mpa,工作溫度為0°～130°，精度±0.4%。

2.優(yōu)化排量

設(shè)計(jì)排量時(shí)要考慮該井的裂縫延伸高度、支撐劑導(dǎo)流情況、地層慮失性、井口最高施工壓力[1]。

最高地應(yīng)力σH,max=0.0216 Mpa/m ；最高地應(yīng)力σH,min=0.0175 Mpa/m；系數(shù)ν=0.0173 m。把參數(shù)σH,max、σH,min、ν代入公式（4）內(nèi)得：地應(yīng)力梯度Pnet,fo=0.004247 Mpa/m

在2500 m以上的井的裂縫臨界張開(kāi)壓力為：Pnet=Pnet,fo×H，經(jīng)計(jì)算得到安棚地區(qū)裂縫臨界張開(kāi)壓力為Pnet=10.6 Mpa，一般情況下，根據(jù)微裂縫控制原理：當(dāng)裂縫凈壓力＜裂縫臨界張開(kāi)壓力時(shí)，以微裂縫張開(kāi)臨界壓力值為目標(biāo)函數(shù)，最優(yōu)排量：3.5～4.2 m3/min。

3.優(yōu)化加砂工藝

以安3003井為例，目的層測(cè)井解釋段3329.4 m-3334.8 m和3341.0 m-3343.6 m,射孔段分別為4.2 m和2.2 m，測(cè)井解釋為差氣層。該地區(qū)巖石彈性模量高，但縫寬較窄，采用斜線加砂工藝。加砂時(shí)使用斜線式加砂方式，降低了攜砂液階段砂比間隔，增大攜砂液階段，控制施工凈壓力快速上升并使支撐劑在地層的充填更加飽滿。第一級(jí)和第二級(jí)施工的攜砂液階段排量為4.5 m3/min，砂液比都以6%起步，以每個(gè)攜砂液階段砂液比都以1%增長(zhǎng)，第一級(jí)砂液比以26%、第二級(jí)砂液比以28%結(jié)束。

4.優(yōu)化施工規(guī)模

以安3003井為例,目的層厚度共計(jì)8 m,平均滲透率1 md。由于加砂次數(shù)是由油層厚度、滲透率、地應(yīng)力等因素決定的。采用兩次加砂，其原理是將設(shè)計(jì)總加砂量以合理的泵注次數(shù)加入地層，當(dāng)?shù)谝淮螇毫咽┕ね１么趬毫档偷降貙娱]合壓力后，再重新起泵開(kāi)始第二次壓裂。設(shè)計(jì)時(shí)第一次施工規(guī)模大于第二次施工規(guī)模達(dá)到控制裂縫高度以及提高支撐劑導(dǎo)流能力目的。

三、室內(nèi)壓裂液配方優(yōu)化

1.稠化劑優(yōu)選

根據(jù)石油天然行業(yè)S Y/T 5764——2007《壓裂用植物膠通用技術(shù)要求》對(duì)：G J-1、G J-2、G J-N三種胍膠粉檢測(cè)。優(yōu)選出G J-1，含水率11%，表觀粘度93Mpa.s，水不溶物6.9%。

2.破乳助排劑優(yōu)化

安棚地區(qū)地層屬于低孔低滲地層，在壓裂施工中大量壓裂液進(jìn)入目的層導(dǎo)致油水接觸角度改變，壓裂液返排時(shí)毛管阻力增大，減少液體返排量。根據(jù)中石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/S H0054——2007《壓裂酸化用助排劑技術(shù)要求》通過(guò)對(duì)比研究，優(yōu)選出價(jià)格低廉的助排劑Z P-1，外觀：淺黃色透明液體，pH值為7.0，溶解性為溶于水，表面張力（0.3%水溶液）為24.28 mN/m。

3.確定壓裂液配方

對(duì)于安棚地區(qū)目的層溫度達(dá)到130℃。在溫度130℃、剪切速率170 S-1、檢測(cè)時(shí)間90分鐘的條件下，壓裂液粘度能保持在50 Mpa·s以上，說(shuō)明該壓裂體系耐溫性能較好，能滿足施工要求。

壓裂液配方：0.6%G J-1+1%KCl+0.2%殺菌劑+0.2%助排劑+0.1%NaOH

4.優(yōu)化破膠劑的使用量

為了保證支撐劑均勻鋪置，進(jìn)一步優(yōu)化不同溫度壓裂液延遲破膠劑用量。當(dāng)在90℃到120℃范圍內(nèi)，加入膠囊破膠劑℃時(shí)，加入膠囊破膠劑0.005%——0.003%可以保證壓裂液在48小時(shí)完全破膠。加入膠囊破膠劑0.007%——0.006%可以保證壓裂液在24小時(shí)完全破膠。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2013年-2014年，安棚地區(qū)采油井壓后效果明顯，平均每口井日增油1.7噸/天。使該區(qū)塊的控制儲(chǔ)量成為實(shí)際探明儲(chǔ)量，提高了該地區(qū)的油藏動(dòng)用量，為河南油田的生產(chǎn)提供保證。

結(jié)論

1.壓裂參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果影響著裂縫形態(tài)、加砂方式、排量等參數(shù)，做壓裂設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必做到“一井一策”。

2.對(duì)于安棚地區(qū)的高溫井，篩選出針對(duì)高溫度環(huán)境的壓裂液體系。該壓裂液體系的添加劑應(yīng)與地層粘土礦物配伍，避免因粘土礦物膨脹運(yùn)移對(duì)地層造成二次傷害。

[1]魏英杰.微裂縫發(fā)育儲(chǔ)層壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝.2009.6；95.