大港油田孔南地區(qū)孔二段低滲透薄互層油藏壓裂技術(shù)的研究與應(yīng)用

張勇

摘 要：文章介紹了大港油田孔南地區(qū)孔二段的開發(fā)特征，對(duì)該地區(qū)官38-16斷塊孔二段儲(chǔ)層巖性、物性及埋藏深度進(jìn)行分析后認(rèn)為，該儲(chǔ)層具有儲(chǔ)層物性差、泥砂巖薄互層、原油粘度高、粘土含量高以及井身斜度大等不利因素。針對(duì)這些問題，對(duì)壓裂工藝和參數(shù)進(jìn)行了研究?jī)?yōu)選，優(yōu)化壓裂液配方，應(yīng)用線性加砂和粒徑組合技術(shù)，提高加砂強(qiáng)度，加大壓裂規(guī)模，壓后快速返排。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施提高了單井產(chǎn)量，油井穩(wěn)產(chǎn)期大大延長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：壓裂技術(shù)；壓裂液優(yōu)選；施工參數(shù)確定；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）08-0054-02

大港油田孔南地區(qū)孔二段低滲儲(chǔ)層儲(chǔ)量一直是低速低效開發(fā)。官38-16區(qū)塊處于孔南地區(qū)孔東斷層的上升盤，該區(qū)塊老井試油、試采，均獲工業(yè)油流，由于儲(chǔ)層原油物性差、自然產(chǎn)能低，部分井雖進(jìn)行了壓裂措施，但效果差。分析其效果差的原因認(rèn)為，由于該區(qū)塊存在構(gòu)造較復(fù)雜、泥砂巖薄互層、粘土含量高等不利因素；儲(chǔ)層為細(xì)砂、粉砂和泥巖薄互層，壓裂施工時(shí)形成的裂縫窄，加砂困難，易造成砂堵；壓裂工藝技術(shù)的選擇上不夠深入。因此有必要研究應(yīng)用壓裂技術(shù)來提高裂縫的導(dǎo)流能力，從而提高油井產(chǎn)量，高效動(dòng)用該區(qū)塊儲(chǔ)量。

1 地質(zhì)特征

該區(qū)塊孔二段儲(chǔ)層巖石類型主要為長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖類。巖石結(jié)構(gòu)成熟度中等，分選性中-好，分選系數(shù)1.2～1.8，顆粒多為次園狀、次棱角狀，顆粒支撐，粒度中值0.05～0.08 mm。膠結(jié)物為泥、鈣質(zhì)（含量分別為9%和10%），膠結(jié)類型主要為孔隙式、接觸式膠結(jié)，泥鈣質(zhì)分布不均。

孔二段壓力系數(shù)為1.02，屬正常壓力系統(tǒng)；地溫梯度為3.29 ℃/100 m，屬正常溫度系統(tǒng)。地面原油比重為0.9159；粘度（50 ℃）428.56 MPa.s，含蠟量13.43%，膠質(zhì)瀝青量33.56%，凝固點(diǎn)34.89 ℃。水性：Cl-11970，總礦20901。原油物性具有高比重、高粘度、低含蠟、高凝固點(diǎn)、高膠質(zhì)瀝青質(zhì)的特點(diǎn)。

2 壓裂改造的難點(diǎn)

根據(jù)巖性分析，官38-16斷塊砂礫巖EK24油組的孔隙度平均為16.29%，滲透率平均值為58.44×10-3 μm2。屬薄互層低滲透油藏。分析該區(qū)塊已進(jìn)行的壓裂改造措施，官38-16區(qū)塊油層平均厚度一般小于3 m，施工排量一般低于3 m3/min，最高達(dá)到3.5 m3/min，施工規(guī)模較小，多數(shù)井壓裂效果不明顯。

同時(shí)，由于油層具有薄互層特點(diǎn)，層薄，細(xì)砂、粉砂和泥巖薄互層分布，泥質(zhì)含量高（20%左右），存在形成的裂縫窄，壓裂加砂困難、施工成功率低，壓后有效期短，壓裂效果不明顯等問題。因此為改善該區(qū)塊的壓裂效果，提高油井單井產(chǎn)量，對(duì)本區(qū)塊壓裂改造的提出了優(yōu)選低傷害壓裂液體系，在實(shí)施井條件允許的情況下，確立了大規(guī)模、大排量，線性加砂結(jié)合粒徑組合、快速返排的壓裂工藝技術(shù)技術(shù)思路。

2 壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 壓裂液優(yōu)選

壓裂液的基本作用為：使用水力尖劈作用形成裂縫并使之延升；沿裂縫輸送并鋪置壓裂支撐劑；壓裂后液體能最大限度的破膠與返排，減少對(duì)裂縫與儲(chǔ)層的傷害，使其在儲(chǔ)層中形成高導(dǎo)流的支撐裂縫帶。

壓裂液對(duì)取得有效的支撐縫長(zhǎng)及裂縫導(dǎo)流能力等有重要影響，其性能直接影響壓裂施工的成敗和增產(chǎn)效果。壓裂液的選擇依據(jù)主要有：

①良好的耐溫耐剪切性能。

②濾失少。

③攜砂能力強(qiáng)。

④低摩阻。

⑤配伍性。

⑥易破膠和低殘?jiān)?/p>

⑦易返排。

⑧貨源廣、便于配制和價(jià)格便宜。

2.1.1 壓裂液配方

依據(jù)該區(qū)塊油藏地質(zhì)特征、工藝要求及壓裂液配方添加劑的篩選結(jié)果，優(yōu)選出壓裂液配方：

0.50%GHPG+0.075%CA+1%KCl+0.3%DL-12+0.6%D-60+

0.4%TA-8+0.5%A-25+0.1%

甲醛，測(cè)試膠液粘度、破膠性能、交聯(lián)時(shí)間等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均滿足壓裂需求。

2.1.2 壓裂液性能參數(shù)測(cè)試

經(jīng)測(cè)試，壓裂液在測(cè)試溫度125 ℃條件下，剪切速率為170 s-1，經(jīng)過120 min后壓裂液粘度還能保持在70 MPa·s以上，完全能夠滿足壓裂施工要求。

2.2 支撐劑選擇

壓裂支撐劑是在水力壓裂時(shí)地層壓開裂縫后，用來支撐水力裂縫不使裂縫再重新閉合的一種固體顆粒。由于官38-16區(qū)塊孔二段油組埋藏深度為2 200～2 700 m左右，其破裂壓力達(dá)到55 MPa左右，閉合壓力35 MPa以上，為獲得高的裂縫導(dǎo)流能力和更長(zhǎng)的壓裂有效期，支撐劑選擇中密高強(qiáng)度陶粒，粒徑為0.4～0.7 mm和0.45～0.9 mm組合。

2.3 泵注方式和管柱結(jié)構(gòu)的確定

為了提高排量，加大壓裂規(guī)模，同時(shí)該區(qū)塊在鉆井時(shí)就充分考慮了油層套管的強(qiáng)度要滿足油套混壓的要求，因此該區(qū)塊都采取油套混合注入方式，它具有沿程摩阻小，地面泵壓低，泵注排量大，在相同的地層條件下，同一排量可節(jié)約設(shè)備功率，降低施工成本等優(yōu)點(diǎn)，管柱采用Φ73 mm油管即可。

2.4 施工參數(shù)確定

利用全三維GOHFER壓裂設(shè)計(jì)軟件，模擬地層條件在不同排量、加砂規(guī)模情況下裂縫的走向、長(zhǎng)度以及鋪砂濃度等，使用液量、排量、加砂比、砂量等參數(shù)盡量合理。

2.4.1 施工排量

由于壓裂段上下無明顯水層，大排量施工是必要的，針對(duì)薄互層油藏，適當(dāng)提高施工排量有助于溝通薄層，增加縫寬，提高裂縫的改造程度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)根據(jù)壓裂段和射孔段大小和壓裂設(shè)備的要求，施工排量選擇4.0～4.5 m3/min。

2.4.2 前置液量

選擇前置液量占總液量35%～40%，經(jīng)模擬計(jì)算確定前置液量占總液量38%。

2.4.3 砂量和砂比

由于該區(qū)塊油井具有層薄、滲透率低及斜度大等特點(diǎn)，加砂比較困難，在設(shè)計(jì)中采用了低步長(zhǎng)的加砂程序，砂比階梯步長(zhǎng)為3%～5%，縮小了每級(jí)砂液比的上升幅度，在整個(gè)加砂程序中砂液比連續(xù)升高，呈線性加砂，這樣就在地層中形成更為合理的支撐剖面，有利于提高增產(chǎn)效果。同時(shí)根據(jù)射孔厚度、排量大小、油層厚度，確定加砂強(qiáng)度2.5 m3/m，加砂量為30～40 m3。壓裂設(shè)計(jì)平均砂比達(dá)30%以上，最高砂比為55%。

2.5 壓后增效助排技術(shù)

低滲油藏及地層壓力系數(shù)相對(duì)較低的油井壓裂，壓后如何快速返排，減少壓裂液在油層的滯留時(shí)間，避免油層受到二次傷害，一直是人們關(guān)注的問題。國(guó)內(nèi)外相繼應(yīng)用了泡沫壓裂液技術(shù)，取得了較好的增產(chǎn)效果。由于泡沫壓裂液的井筒密度低，摩阻相對(duì)較高，地面泵壓也隨之升高，增加了深層大規(guī)模加砂壓裂的難度。為實(shí)現(xiàn)快速返排的目的，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，研究應(yīng)用了高效助排液和多功能處理液。

其原理是：高效助排液可產(chǎn)生一定量的氮?dú)?，多功能處理液一方面可以起到疏通地層孔隙作用，另一方面?duì)支撐帶具有良好的凈化作用。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及壓裂效果

3.1 壓裂效果

到目前為止，在該區(qū)已壓裂5口井5井次，施工成功率100%，有效率為100%，壓后壓裂液返排率達(dá)到50%以上，助排效果明顯。壓后最高初產(chǎn)20 t/d/井，累計(jì)增油15 450 t，目前日產(chǎn)油62 t。

3.2 效果分析

①提高壓裂規(guī)模是提高官38-16薄互儲(chǔ)層區(qū)塊單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效開發(fā)、效益開發(fā)的有效途徑。統(tǒng)計(jì)對(duì)比已實(shí)施井的壓裂加砂規(guī)模，壓后增產(chǎn)效果顯著的為官38-16、官36-18和官34-12，這三口井的加砂強(qiáng)度分別為2.65、2.3和3.1 m3/m，支撐縫長(zhǎng)153～109 m，而增產(chǎn)效果相對(duì)較差的的官44-13和官44-17井，加砂強(qiáng)度為1.73 m3/m和1.65 m3/m，支撐縫長(zhǎng)為70～90 m。

②原油物性好壞、含油飽和度大小影響著壓裂措施的效果和最終累計(jì)產(chǎn)油量。對(duì)比原油粘度，官44-17是官38-16井粘度的7.4倍，官38-16的地層流體流度則比官44-17大8.3倍。另外已實(shí)施五口井的電測(cè)解釋滲透率和孔隙度盡管差別不大，但含油飽和度卻存在較大差異，官38-16井的原油飽和度加權(quán)平均是33.6%，而官44-17和官44-13井分別為23.0%和11.2%。

4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

①提高壓裂規(guī)模是實(shí)現(xiàn)官38-16區(qū)塊壓裂長(zhǎng)效的有效途徑。

②所選的壓裂液配方具有攜砂能力強(qiáng)，對(duì)地層污染小，能夠滿足該區(qū)塊壓裂要求。

③優(yōu)化壓裂方案時(shí)，要考慮到各井的具體原油物性和儲(chǔ)層物性，調(diào)整壓裂液配方和壓裂參數(shù)。

④對(duì)于大斜度井及儲(chǔ)層特性呈低滲、砂泥巖薄互的油井，采用線性加砂結(jié)合粒徑組合技術(shù)，增大縫寬和縫長(zhǎng)，可以提高地層的改造力度和施工成功率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁云宏.難動(dòng)用儲(chǔ)量開發(fā)壓裂酸化技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.