薄層壓裂技術(shù)在蘇里格氣田東區(qū)的研究與應(yīng)用

王　博，冉　輝，楊沾宏

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安　710065；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安　710078；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西西安　710200）

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薄層壓裂技術(shù)在蘇里格氣田東區(qū)的研究與應(yīng)用

王博1，冉輝2，楊沾宏3

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安710065；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安710078；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西西安710200）

摘要：針對(duì)蘇里格氣田東區(qū)低滲、單層薄和單井產(chǎn)量低的特點(diǎn)，本文分析薄層壓裂技術(shù)在蘇里格氣田東區(qū)應(yīng)用的必要性，并對(duì)薄層壓裂的壓裂液、壓裂施工參數(shù)、施工規(guī)模、工藝措施以及壓裂液返排提出優(yōu)化和推薦的設(shè)計(jì)參數(shù)，形成適合蘇東區(qū)塊的薄層壓裂技術(shù)，為其現(xiàn)場(chǎng)壓裂改造提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：蘇里格氣田東區(qū)；壓裂參數(shù)；工藝措施；優(yōu)化

1　蘇里格氣田東區(qū)氣藏特點(diǎn)以及壓裂難點(diǎn)

1.1蘇里格氣田東區(qū)氣藏薄層特點(diǎn)

蘇里格氣田東區(qū)主要發(fā)育上古生界二疊系石盒子組盒8段和山西組山1段巖性氣藏。儲(chǔ)集空間以孔隙為主，孔隙度主要分布在4%～14%；滲透率主要分布在0.05×10-3μm2～1.0×10-3μm2；氣層段溫度在100℃～115℃；氣藏壓力系數(shù)在0.771～0.914；屬于低壓致密氣藏［1］。統(tǒng)計(jì)顯示同一層位均相對(duì)集中有3個(gè)以上的小層，單層平均厚度僅2.5m，單層厚度小。只有進(jìn)行壓裂改造，才能有效動(dòng)用儲(chǔ)量。

1.2薄層氣藏壓裂改造難點(diǎn)

與常規(guī)氣田壓裂不同，蘇東區(qū)薄層壓裂改造有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）薄層壓裂時(shí)裂縫延伸至目的層上下夾層，施工裂縫延伸壓力高。

（2）上下夾層較多，縫寬窄，裂縫鋪砂困難。

（3）砂體厚度小，裂縫在隔層交界處易形成復(fù)雜的裂縫形態(tài)，裂縫延伸難控制。

（4）滲透率小，鉆井、固井等容易污染地層，施工壓力有時(shí)異常高。

綜上所述：薄層壓裂關(guān)鍵問題在于有效使支撐劑鋪置，減少儲(chǔ)層的傷害。因此，要從壓裂液選型、支撐劑類型、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝等方面提高［2］。

2　薄層氣藏壓裂液與支撐劑優(yōu)選

2.1壓裂液優(yōu)選

根據(jù)蘇里格東區(qū)地層薄層性質(zhì)，壓裂液應(yīng)具有：低傷害、低黏度壓裂液、交聯(lián)比低、pH調(diào)適中特點(diǎn)［3］。因此，蘇里格東區(qū)氣藏壓裂主要選取胍膠壓裂液體系：胍膠濃度介于0.55%～0.58%，有機(jī)硼類交聯(lián)劑JL-1，交聯(lián)比為0.5%～0.8%，黏度為100 mPa·s～200 mPa·s。

2.2支撐劑優(yōu)選

（1）選用樹脂包衣支撐劑。樹脂包衣砂比陶粒砂密度低，具有破碎率低、可降低施工壓力、裂縫導(dǎo)流能力高的特點(diǎn)。

（2）篩選粒徑300μm～600μm的陶粒，適應(yīng)于東二區(qū)薄層壓裂。

3　薄差層氣藏壓裂參數(shù)的優(yōu)化

3.1縫長(zhǎng)的優(yōu)化

取有效滲透率分別為0.2 mDc、0.5 mDc、0.8 mDc、1.0 mDc，儲(chǔ)層有效厚度2.5m，導(dǎo)流能力取16 Dc·cm。在不同壓裂裂縫長(zhǎng)度和地層滲透率組合下，采用E-stimplan軟件模擬壓裂后360d的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果（見圖1～圖4）。

由圖1～圖4可知不同的滲透率，縫長(zhǎng)增加時(shí)，氣量增加，但是當(dāng)縫長(zhǎng)增加到一定的長(zhǎng)度時(shí)，產(chǎn)量增加的緩慢。因此，考慮經(jīng)濟(jì)效益，不同的滲透率，最優(yōu)縫長(zhǎng)（見表1）。

圖1　k=0.2 mDc壓裂后360d產(chǎn)氣量

圖2　k=0.5 mDc壓裂后360d產(chǎn)氣量

圖3　k=0.8 mDc壓裂后360d產(chǎn)氣量

圖4　k=1.0 mDc壓裂后360d產(chǎn)氣量

3.2導(dǎo)流能力的優(yōu)化

分別取縫長(zhǎng)160m，140m，130m，110m，每個(gè)縫長(zhǎng)取不同的裂縫導(dǎo)流值。使用E-stimplan軟件模擬，模擬結(jié)果（見圖5～圖8）。

由圖5～圖8可以看出，對(duì)于裂縫長(zhǎng)度一定時(shí)，當(dāng)導(dǎo)流能力大于一定值時(shí)，裂縫的產(chǎn)量增加幅度不是很明顯，因此，對(duì)于最優(yōu)的裂縫長(zhǎng)度，可以取得其最優(yōu)的裂縫導(dǎo)流能力值，結(jié)果（見表1）。

圖5　縫長(zhǎng)=160m，導(dǎo)流能力和年產(chǎn)氣量

圖6　縫長(zhǎng)=140m，導(dǎo)流能力和年產(chǎn)氣量

圖8　縫長(zhǎng)=110m，導(dǎo)流能力和年產(chǎn)氣量

表1　不同滲透率下最優(yōu)裂縫與其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)導(dǎo)流能力

3.3泵注程序的優(yōu)化

（1）薄層壓裂前置液效率低，適當(dāng)加大前置液量，對(duì)于滲透率低于0.5 mDc的儲(chǔ)層，前置液比例可提高到50%，則可擴(kuò)展足夠裂縫寬度，確保后期加砂。

（2）要降低壓裂起步砂比和施工過程中砂比提升幅度。起步應(yīng)在砂比6%～7%，砂比提升幅度應(yīng)在4%～6%。

（3）采用小排量壓裂施工，排量應(yīng)小于2.5m3/min，可視壓裂施工的難易程度確定。

4　薄差層壓裂施工工藝以及關(guān)鍵技術(shù)

4.1施工工藝措施

（1）壓裂預(yù)前置酸。可較大幅度降低地層破裂壓，可降低0.006MPa/m左右。

（2）支撐劑段塞。不僅能降低壓裂液的濾失，而且還有防治多裂縫，減小近井裂縫彎曲效應(yīng)。應(yīng)使用100目粉砂；對(duì)于閉合應(yīng)力較高的地層，可采用強(qiáng)度更高的70～100目粉陶為段塞材料。

（3）縫高控制。薄層井壓裂容易形成高窄縫，短縫長(zhǎng)；縫寬不夠，高濃度的支撐劑進(jìn)入極易造成砂堵。因此，應(yīng)用人工隔層控制技術(shù)或者使用轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上下延伸［5］。

4.2壓裂返排工藝優(yōu)化

一方面，排液速度過快，造成支撐劑回流；另一方面，排液速度過慢，造成支撐劑沉入井底堆積掩埋儲(chǔ)層［4］。因此，蘇東區(qū)壓裂液返排優(yōu)化措施如下：壓裂后盡快開井，用小油嘴（采用2.0 mm±）控制排液，強(qiáng)制裂縫快速閉合；當(dāng)排出液量等于頂替液量時(shí)開始觀察出砂情況。如每升液體返出液含支撐劑＞100粒，應(yīng)適當(dāng)降低排液速度，即采用更小的油嘴；如不見砂?；蛑挥形⑿r石顆粒及破碎的支撐劑顆粒，可適當(dāng)提高排液速度（3 mm～4 mm油嘴控制），將含砂量控制為＜100粒/升，以此來控制排液期間的出砂。待裂縫充分閉合后換較大油嘴（一般4 mm～6 mm）控制排液。

5　薄差層井壓裂施工及效果

5.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

根據(jù)所優(yōu)化的薄層壓裂施工參數(shù)和工藝，對(duì)蘇東區(qū)塊兩口井A1和A2井實(shí)施薄層壓裂措施。在壓裂的過程中，施工壓力沒有異常的高壓，說明壓裂液選取合適。兩口井的泵排量都小于2.5m3/min，砂比最高達(dá)到45%，在加砂的過程中，井在施工過程中施工壓力平穩(wěn)，后期油壓力有所降低，這說明了壓裂施工時(shí)，裂縫參數(shù)，壓裂規(guī)模和工藝措施設(shè)計(jì)合理。

5.2施工增產(chǎn)

（1）蘇東區(qū)實(shí)施薄層壓裂，施工成功率為85.7%，平均砂比20.3%，前置液45%～54%。通過加強(qiáng)薄差層壓裂技術(shù)研究，施工成功率有了大幅提升，砂堵2口，施工成功率92.3%；（2）根據(jù)統(tǒng)計(jì)有效井次，有效井次為85.4%，取得了良好的增產(chǎn)效果。累計(jì)增產(chǎn)氣量2 000×104m3，取得了較大經(jīng)濟(jì)效益。

6　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）蘇里格氣田東區(qū)低滲薄層壓裂優(yōu)化技術(shù)的研究提高氣井壓裂施工成功率及措施有效率，取得了良好效果。

（2）對(duì)蘇東區(qū)薄層壓裂施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為縫長(zhǎng)在160m～110m，導(dǎo)流能力在16 Dc·cm～24 Dc·cm?？勺畲蟮娜〉脡毫研Ч?。

（3）通過改變壓裂液黏度，施工排量，支撐劑選擇，壓裂液返排工藝等優(yōu)化，可最大限度地避免無效支撐，提高薄層壓裂的施工效益。

參考文獻(xiàn)：

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Study and application of thin layer fracturing technology in eastern of Sulige gasfield

WANG Bo1，RAN Hui2，YANG Zhanhong3
（1.Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710078，China；3.Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710200，China）

Abstract:Based on the analysis of thin layer fracturing technology in eastern of Sulige gasfield，for thin layer fracturing fluid，parameters，construction scale，technical measures and fracturing fluid back，it put forward optimization and recommended the construction parameters，forming a suitable for layer fracturing technology in Sulige gasfield，for its on-site fracturing provide theoretical basis.

Key words：in eastern of Sulige gasfield；fracturing parameter；technological measures；optimization

中圖分類號(hào)：TE357.13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）06-0071-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.018

*收稿日期：2016-05-08

作者簡(jiǎn)介：王博（1986-），現(xiàn)在中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠主要從事氣田增產(chǎn)方面的研究工作，現(xiàn)為西安石油大學(xué)在讀研究生。