特低滲油藏壓裂完井技術(shù)探討

王華

摘 要：隨著勝利油田特低滲油藏的開發(fā)，由于受到儲(chǔ)層條件、壓裂工藝等限制，單一增加縫長來提高特低滲油藏產(chǎn)量效果不明顯，常規(guī)壓裂工藝改造難以實(shí)現(xiàn)該類油藏的有效開采，針對(duì)這一問題通過系統(tǒng)研究，建立了以擴(kuò)展人工裂縫最大體積，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量控制最大化為核心的特低滲油藏體積壓裂理念，形成了體積壓裂模式。突破了特低滲油藏產(chǎn)能關(guān)，加快了特低滲油藏的規(guī)模建產(chǎn)，為下步經(jīng)濟(jì)、有效動(dòng)用提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：特低滲油藏；壓裂完井；體積壓裂；新型壓裂液

特低滲油藏探明儲(chǔ)量5.5億噸，動(dòng)用儲(chǔ)量2.67億噸，“十二五”期間新增探明儲(chǔ)量中近70%為特低滲儲(chǔ)量，是資源接替的主陣地。其中特低滲透油藏（3≤K<10）探明儲(chǔ)量2.77億噸，動(dòng)用儲(chǔ)量2.49億噸，動(dòng)用比例89.9%，致密砂巖油藏（K<3）探明儲(chǔ)量2.73億噸，動(dòng)用儲(chǔ)量0.183億噸，動(dòng)用比例6.7%。特低滲油藏埋深一般大于3500m，儲(chǔ)量占51%，針對(duì)這種物性差、品位低，常規(guī)壓裂效果不理想的油藏，須樹立體積壓裂的理念實(shí)施改造。通過系統(tǒng)研究，建立了以擴(kuò)展人工裂縫最大體積，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量控制最大化為核心的特低滲油藏體積壓裂理念，形成了水平井體積壓裂、直井分層體積壓裂和直井長縫體積壓裂三種體積壓裂模式，通過體積壓裂在垂直于主裂縫方向形成人工多裂縫，改善儲(chǔ)層的滲流特性，提高儲(chǔ)層改造效果和增產(chǎn)有效期。體積壓裂技術(shù)在特低滲油藏的開發(fā)中最具代表性，儲(chǔ)層改造技術(shù)關(guān)鍵體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1裂縫設(shè)計(jì)技術(shù)

利用裂縫擴(kuò)展規(guī)律和非線性滲流模型，開展軌道位置、縫間距、裂縫參數(shù)優(yōu)化，得到具有最佳尺寸的體積裂縫。

1.1軌道位置

水平主應(yīng)力方向及縱向分層應(yīng)力是軌道位置優(yōu)化的關(guān)鍵因素。水平方位上軌道與最小主應(yīng)力夾角0°為最佳，考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響、應(yīng)力方向存在誤差，通過物模及數(shù)模分析，夾角30°內(nèi)可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量最大化控制；縱向位置上便于壓裂時(shí)縱向多層的有效溝通和層間儲(chǔ)量控制，優(yōu)選油層相對(duì)集中、隔層間應(yīng)力差小于5MPa、泥巖夾層厚度小于10m的層段。

1.2裂縫間距

縫間距優(yōu)化主要考慮儲(chǔ)層滲流特征和能力。滲流場與極限控制半徑相結(jié)合，確定水平井合理裂縫間距應(yīng)滿足：2×有效半徑≤ 間距 ≤2×極限半徑。對(duì)于間距在86m-122m之間，一般按100m等間距優(yōu)化。

1.3裂縫參數(shù)-縫長、導(dǎo)流能力

對(duì)特低滲油藏來說獲得最佳產(chǎn)能是支撐縫長、導(dǎo)流能力優(yōu)化的主要目標(biāo)。非線性滲流和井筒-裂縫-基質(zhì)間應(yīng)力耦合相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)徑向流區(qū)、人工裂縫外部滲流區(qū)、裂縫內(nèi)部線性滲流區(qū)三區(qū)滲流動(dòng)態(tài)耦合分析，建立非達(dá)西水平井整體壓裂兩相滲流模型，提高了產(chǎn)能預(yù)測符合率，指導(dǎo)裂縫參數(shù)優(yōu)化。

2 裂縫控制技術(shù)

通過分段管柱、施工參數(shù)、壓裂工藝三項(xiàng)控制技術(shù)建立與設(shè)計(jì)相吻合的體積裂縫。

采用全三維壓裂模型，優(yōu)化排量、加砂規(guī)模，利用攜砂試驗(yàn)，優(yōu)選液體粘度，使支撐劑在裂縫內(nèi)有效運(yùn)移，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的支撐縫長、縫高；通過導(dǎo)流能力測試，選擇適合的支撐劑及鋪砂濃度，滿足導(dǎo)流能力要求

在定向射孔方面水平主應(yīng)力差>10MPa，采用60度相位射孔，水平主應(yīng)力差<10MPa，采用0或180度相位射孔；在控縫高方面采用密度不同的雙轉(zhuǎn)向劑增加人工遮擋應(yīng)力3-5MPa來控制縫高；在濾失控制方面建立壓力降G函數(shù)圖版，分析濾失特征，采用100目粉砂、高粘壓裂液降濾；通過多段塞加砂工藝來打磨孔眼、降低彎曲裂縫摩阻，促進(jìn)主裂縫擴(kuò)展；通過變排量工藝來控制初始縫高過度延伸，提高壓裂液造縫效率。

3新型壓裂液體系

針對(duì)特低滲改造規(guī)模大，液量多，研發(fā)兩種新型壓裂液，提高壓裂時(shí)效，降低成本。

3.1速溶胍膠壓裂液體系

針對(duì)常規(guī)胍膠溶解速度慢的問題，通過提高改性瓜膠的醚化程度，大大降低了分子間氫鍵作用，溶解速度由原來2小時(shí)降低到1分鐘（溶解率86%），與國外產(chǎn)品相近。在樁74-1HF井等9井次成功應(yīng)用，可在線混配，滿足大規(guī)模壓裂要求。

3.2乳液締合壓裂液體系

引入剛性單體和兩性基團(tuán)共聚，合成油包水乳液締合壓裂液，耐高溫、低傷害、低濾失、無需交聯(lián)，可與池塘水、采油污水等多種水樣實(shí)時(shí)混配；現(xiàn)場配套實(shí)時(shí)連續(xù)混配裝置，滿足3.0-12.0m3/min排量，可24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，在鹽227井工廠成功實(shí)現(xiàn)與池塘水實(shí)時(shí)混配。對(duì)比顯示：實(shí)時(shí)混配可減少罐群、占地、車次，整體時(shí)效提高。

4下步研究方向

（1）多薄層灘壩砂水平井裂縫起裂-擴(kuò)展研究，在評(píng)價(jià)砂、泥巖可壓性基礎(chǔ)上，通過開展大尺寸薄互層巖心裂縫擴(kuò)展物模試驗(yàn)，認(rèn)識(shí)其延伸規(guī)律，建立多薄層起裂-擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型，形成適應(yīng)于灘壩砂多薄層擴(kuò)展的體積壓裂模擬技術(shù)，提高工藝針對(duì)性和有效性，實(shí)現(xiàn)有效加砂和有效增產(chǎn)。

（2）完善水平井裸眼封隔器分段壓裂管柱，最大分段數(shù)由15段提高至20段，實(shí)施成本較國外工具降低50%，加大管柱推廣力度。

（3）攻關(guān)套管固井投球滑套分段壓裂管柱，分段級(jí)數(shù)達(dá)8級(jí)，排量10～12m3/min，滑套可重復(fù)開關(guān)，可選擇性生產(chǎn)。

（4）攻關(guān)連續(xù)油管噴砂射孔拖動(dòng)封隔器分段壓裂管柱，研制錨定封隔器、平衡閥等關(guān)鍵工具，耐壓差70MPa，耐溫150℃。

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