延長(zhǎng)油田壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

辛瑩娟　黃春梅　于雪　呂松哲　王曉霞

摘 要：文章運(yùn)用嵌入式人工裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在南泥灣油田實(shí)施壓裂井裂縫及井下壓力-溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲得多井人工裂縫方位、長(zhǎng)度、高度等幾何尺寸，地層能量、壓力變化與儲(chǔ)層滲透性的關(guān)系等；運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析方法，結(jié)合區(qū)塊其它地質(zhì)資料，分析該油田主力油層人工壓裂裂縫的形成及分布規(guī)律及井下地層能量、壓力變化與儲(chǔ)層滲透性的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：裂縫監(jiān)測(cè)；裂縫方位；裂縫長(zhǎng)度；裂縫高度

引言

通過壓裂可在地下形成人工裂縫，改善地層的滲流條件和注水效果，提高油井的產(chǎn)能。但壓裂對(duì)裂縫形成以及裂縫方位、長(zhǎng)度、高度、地應(yīng)力等都有一定影響，對(duì)壓裂施工、壓裂效果、地質(zhì)構(gòu)造、改造層、潛力層、油田開發(fā)等進(jìn)行分析具有十分重要的意義。因此，對(duì)人工裂縫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是勢(shì)在必行的。

1 儲(chǔ)集層系特征

南泥灣油田主要儲(chǔ)集層油藏埋深淺（油層深度480～860m，平均630m），為典型的特低滲巖性油藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，巖性、物性、含油性在縱、橫向上變化較大。這些油層屬于特低滲儲(chǔ)層，平均孔隙度10%，平均滲透率0.7×10-3？滋m，油井普遍無(wú)自然產(chǎn)能，需經(jīng)壓裂改造才能獲得工業(yè)油流。

2 嵌入式人工裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

嵌入式人工裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要采用微地震方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓裂過程中地層破裂產(chǎn)生的微地震波，確定微震震源位置。由微震震源的空間分布可以描述人工裂縫輪廓，進(jìn)而給出裂縫的方位、長(zhǎng)度、高度、產(chǎn)狀及地應(yīng)力方向等地層參數(shù)。

3 裂縫分布監(jiān)測(cè)可行性及監(jiān)測(cè)實(shí)例分析

3.1 裂縫分布監(jiān)測(cè)的可行性

針對(duì)南泥灣油田的主要儲(chǔ)集層由由灰、灰綠色的細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖組成；儲(chǔ)層地層平緩，為西傾單斜，地層傾角在0.5°左右；儲(chǔ)層埋深較淺，主要分布在300～1000m之間；儲(chǔ)層改造厚度較薄，一般小于20m；井底破裂壓力小于70MPa，井底溫度小于50℃的特征，利用嵌入式人工裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)完全可以監(jiān)測(cè)到壓裂時(shí)人工裂縫形成過程中產(chǎn)生的微地震波，進(jìn)而解釋獲得裂縫產(chǎn)狀及幾何尺寸。

3.2 裂縫監(jiān)測(cè)實(shí)例分析

3.2.1 儲(chǔ)層物性

長(zhǎng)4+5層位共壓裂了3口井，射孔厚度均為2.0米，滲透率在0.86-1.25mD之間，孔隙度在8.29%-9.65%之間?？傊?口井的射孔厚度小，物性差。

3.2.2 壓裂規(guī)模

長(zhǎng)4+5層位共壓裂了3口井，總用液量在90-118方之間，平均為101方，總加砂量在16-22方之間，平均為19.3方，排量都是1.2-2.5m3/min。3口井的壓裂規(guī)模相差不大，但比長(zhǎng)6層位的稍大一些。

3.2.3 裂縫結(jié)果

（1）裂縫形態(tài)與方位。長(zhǎng)4+5層位共壓裂了3口井，除y364-5井為水平裂縫方位不明顯之外，其他2口井的方向均為北東-南西向，方位角在44.5-48.5度之間，根據(jù)最小主應(yīng)力原理，水力壓裂人工裂縫總是產(chǎn)生于強(qiáng)度最弱、阻力最小的方向，即巖石破裂面垂直于最小主應(yīng)力方向，說明壓裂井區(qū)長(zhǎng)4+5層位的最大主應(yīng)力可能為垂向應(yīng)力，也可能為水平應(yīng)力。

分析產(chǎn)生水平裂縫的原因可能是y364-5井長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層較淺，造成垂向應(yīng)力最小，形成水平裂縫。

當(dāng)垂向主應(yīng)力最大時(shí)，y731-7和c122-2兩井水平最大主應(yīng)力方向在北東46度左右。

（2）裂縫長(zhǎng)度。一般壓裂液量、砂量越大，即規(guī)模越大，產(chǎn)生的裂縫越長(zhǎng)，反之越短，兩者呈正相關(guān)。

長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的壓裂設(shè)計(jì)規(guī)模為液量約100m3、沙量約20m3、排量約1.2-2.5m3/min，在此規(guī)模及現(xiàn)行射孔單封壓裂工藝下，長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層壓裂產(chǎn)生垂直裂縫的單翼平均長(zhǎng)度在62m左右。

目前開發(fā)井網(wǎng)采用160m×160m，裂縫的半長(zhǎng)接近井距的一半，對(duì)于長(zhǎng)4+5低滲透油藏，基本上適合的。

三口井裂縫向兩翼的延伸都比較均衡，反映了壓裂井區(qū)儲(chǔ)層局部的均質(zhì)性相對(duì)較好。

（3）裂縫高度。垂直裂縫的高度在10.1-11.3m之間，分布在射孔段上下4-5m之間，儲(chǔ)層厚度在15m左右，說明縫高控制的比較好，施工排量設(shè)計(jì)合理。

3.2.4 液體濾失

y364-5井為水平縫，閉合時(shí)間很短，只有15.4分鐘，比垂直裂縫的另外2井要短得多，說明了水平裂縫的閉合模式與垂直裂縫完全不同；水平縫的液體效率也比垂直縫低得多，說明壓裂產(chǎn)生水平縫的過程中壓裂液的濾失比較嚴(yán)重。

三口井的表皮系數(shù)均為正值，表明了這三口井壓裂過程裂縫端面存在一定污染，但隨著后期排液和生產(chǎn)，裂縫端面污染會(huì)得到很大程度緩解。雖然并不嚴(yán)重，但仍說明應(yīng)加強(qiáng)壓裂液的選擇與配制，加強(qiáng)壓裂液與地層的配伍實(shí)驗(yàn)等，減少液體對(duì)儲(chǔ)層的污染。

3.2.5 措施前后產(chǎn)量

長(zhǎng)4+5層位共壓裂了三口井，壓裂后平均單井液量增加0.33方/天，增加的幅度都不大，與壓裂規(guī)模對(duì)比分析可知：壓裂規(guī)模越大，液量增加的幅度也相對(duì)較大。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)10口井的壓裂分析，形成以下結(jié)論與認(rèn)識(shí)。

（1）儲(chǔ)層壓裂裂縫主要是垂直裂縫，即垂向主應(yīng)力最大。當(dāng)井較淺時(shí)（約500m）有水平裂縫產(chǎn)生。（2）儲(chǔ)層垂直裂縫方位以北東向?yàn)橹?，即水平最大主?yīng)力方向?yàn)楸睎|向。當(dāng)個(gè)別井局部地應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變異時(shí)有北西向裂縫產(chǎn)生，因此應(yīng)加大監(jiān)測(cè)力度，指導(dǎo)井網(wǎng)的部署。（3）不同的壓裂規(guī)模產(chǎn)生不同的裂縫縫長(zhǎng)，裂縫的長(zhǎng)度與壓裂規(guī)模呈正相關(guān)關(guān)系。長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層目前的壓裂規(guī)模（液90m3，砂20m3）產(chǎn)生的裂縫半長(zhǎng)約為70m，與當(dāng)前的井網(wǎng)是適合的。（4）嵌入式人工裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)給出了壓裂人工裂縫的方位、長(zhǎng)度、產(chǎn)狀等結(jié)果，對(duì)評(píng)價(jià)壓裂效果、挖掘剩余油等具有重要作用。（5）壓裂裂縫的方位主要與局部地應(yīng)力場(chǎng)相關(guān)，對(duì)注采井網(wǎng)有重大影響，開發(fā)部署注采井網(wǎng)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注。

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