三塘湖盆地馬56區(qū)塊致密油壓裂效果分析

向 洪

（中國石油吐哈油田公司，新疆鄯善838202）

三塘湖盆地馬56區(qū)塊致密油藏已經(jīng)成為吐哈油田產(chǎn)能開發(fā)的重點區(qū)域，水平井+體積壓裂技術(shù)已在區(qū)塊推廣用，并取得顯著的增產(chǎn)效果，為油田增儲上產(chǎn)發(fā)揮了十分重要的作用。近年來，隨著國際油價的持續(xù)走低和區(qū)塊勘探開發(fā)的不斷深入，如何進(jìn)一步提高區(qū)塊整體采收率和經(jīng)濟(jì)效益成為了當(dāng)前面臨的主要問題。以馬56區(qū)塊致密油藏為研究目標(biāo)，從工程的角度開展壓裂效果分析，研究和總結(jié)影響該區(qū)塊壓裂效果的主要影響因素，為三塘湖盆地乃至其他盆地致密油經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)提供科學(xué)的指導(dǎo)和參考依據(jù)。

圖1 三塘湖盆地二疊系綜合勘探圖（據(jù)文獻(xiàn)[1]）

1 地質(zhì)概況

三塘湖盆地位于新疆東北部，屬于哈密地區(qū)，呈北西-南東向展布，總面積為2.3×104km2[1]（見圖1）。馬朗-條湖凹陷是盆地內(nèi)致密油油氣勘探開發(fā)的主要領(lǐng)域，其主力油藏為二疊系條湖組，油層埋深在2000～3000m之間，油層厚度分布在10～40m之間，儲集層具有納米級孔喉特征，孔喉半徑主要集中在0.05～0.10μm，天然微裂縫發(fā)育，孔隙度分布在14%～22%之間，滲透率在（0.1～0.5）×10-3μm2之間，平均含油飽和度為70.2%。儲集層巖性以凝灰?guī)r為主，其中，石英、斜長石成分高，含量達(dá)90%以上，楊氏模量為（2.52～3.08）×104MPa，泊松比為0.21～0.23，脆性指數(shù)為0.46～0.54，具有楊氏模量較高、低泊松比以及脆性較強的特征。儲集層地溫梯度0.025℃/m，地層壓力系數(shù)為0.009MPa/m，屬于正常壓力、異常低溫系統(tǒng)。自2013年以來，在區(qū)塊采用水平井與體積壓裂改造技術(shù)，相繼在馬58H、馬57H等井獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。

2 壓裂主體思路及方案設(shè)計

2.1 壓裂主體思路

采取地質(zhì)工程一體化研究，通過對區(qū)塊致密油藏采取水平井體積壓裂改造的方式，最大限度地增加水平井井筒與儲層的接觸面積以及儲層的改造體積，從而提高儲層的動用程度，達(dá)到提高單井產(chǎn)量的目的。

2.2 壓裂方案設(shè)計

（1）井網(wǎng)設(shè)計：初期采用水平井矩形五點法井網(wǎng)，排距400m，后期采取井網(wǎng)加密，排距100～200m；

（2）施工工藝：速鉆橋塞+分簇射孔體積壓裂改造技術(shù)；

（3）壓裂液類型：滑溜水+低濃度胍膠混合壓裂液體系，滑溜水比例50%以上；

（4）支撐劑類型：根據(jù)區(qū)塊地質(zhì)情況以及工藝需要，優(yōu)選70/140目+40/70目+30/50目組合粒徑支撐劑；

（5）施工規(guī)模：優(yōu)化主縫半長200～240m之間，單段加砂規(guī)模45～60m3之間；

（6）主要施工參數(shù)：施工排量10～14m3/min，最高砂比25%～30%。

3 壓裂效果分析

3.1 長水平段+大規(guī)模體積改造有利于提高壓裂效果

通過對研究區(qū)塊近年來壓裂井效果統(tǒng)計表明，壓裂改造效果與單井施工規(guī)模存在正相關(guān)關(guān)系，隨著單井改造規(guī)模的不斷增加，壓后累計產(chǎn)油量也呈不斷上升的趨勢（見圖2）。

圖2 單井入井總液量與累計產(chǎn)油量關(guān)系圖

表1是統(tǒng)計的研究區(qū)塊在不同水平段長度下的平均單井分壓段數(shù)、改造規(guī)模、自噴生產(chǎn)周期以及累計產(chǎn)狀，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明：隨著區(qū)塊水平段長度的不斷增加，單井改造段數(shù)和施工規(guī)模也不斷增加，同時平均單井自噴生產(chǎn)周期以及平均單井累計產(chǎn)油量也不斷增加。當(dāng)水平段長度由500m提高至1000m以上后，平均單井自噴生產(chǎn)時間由39.3d延長至106.4d，而平均單井累計產(chǎn)油量則由3318.8t提高至15669.7t，水平段長度和改造規(guī)模增加1倍，平均單井自噴生產(chǎn)時間則增加1.5倍，而平均單井累計產(chǎn)油量增加近4倍，增產(chǎn)效果突出。進(jìn)一步說明通過長水平段+大規(guī)模體積改造能夠有效地改善區(qū)塊儲層滲流條件，增加流體可流動區(qū)域，有利于提高單井產(chǎn)量。

3.2 及時補充地層能量是大規(guī)模壓裂井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵

表1 不同水平段長度下的平均單井改造規(guī)模及生產(chǎn)情況統(tǒng)計表

馬56區(qū)塊致密油自2013年投入開發(fā)以來，前期采取衰竭式開發(fā)，隨著地層能量的不斷降低，單井產(chǎn)量也快速下降，整體采收率較低。為了進(jìn)一步提高采收率，及時補充地層能量是關(guān)鍵，近年來逐漸探索形成了壓前注水增能+大規(guī)模壓裂以及注水吞吐等方式對地層進(jìn)行能量補充，從而使得區(qū)塊地層能量得到有效補充，累計注采比不斷提高，地層壓力得到有效恢復(fù)（見圖3）。

以2017年為例，全年共實施補能+體積壓裂18口井，在正式壓裂前采取前置清水增能，平均單段注水1000m3，初期平均單井日產(chǎn)油23t/d，相比于常規(guī)體積壓裂改造效果得到明顯提高，并且有效延長了自噴周期和自噴產(chǎn)油量（見表2）。

圖3 馬中致密油區(qū)塊地層壓力系數(shù)變化情況

表2 補能壓裂與常規(guī)壓裂用液量和效果對比

通過及時補充地層能量不僅使得本井受效，同樣也使得鄰井受效，其中馬56-262H入井液量規(guī)模最大的第一段壓裂后，與該段相對應(yīng)的鄰井馬56-122H井第一段射孔后即自噴生產(chǎn)，關(guān)井套壓達(dá)到10MPa，2mm油嘴求產(chǎn)日產(chǎn)油15t/d，該井也成為區(qū)塊首口射孔后未經(jīng)改造自噴井。

3.3 段間距對產(chǎn)量影響較大，合適的段間距有助于提高壓裂效果

在水平井“多段分簇”壓裂過程中，選擇恰當(dāng)?shù)亩伍g距對壓裂施工以及效果都有十分重要的影響，間距過小可能會導(dǎo)致裂縫間的相互干擾，裂縫受到鄰縫壓應(yīng)力而變窄導(dǎo)致縫寬降低造成裂縫延伸困難甚至砂堵，無法形成有效壓裂裂縫；間距過大會導(dǎo)致水平段改造不充分，影響壓裂效果。圖4是馬56區(qū)塊不同段間距下的壓裂效果對比（為了消除水平段長度的影響，對效果采取平均化處理，即平均每米180d累計產(chǎn)液和累計產(chǎn)油量）結(jié)果，從圖4中可以看出，當(dāng)段間距在80～100m之間時，此時具有最高的產(chǎn)油量，過大或過小的段間距都會影響區(qū)塊整體壓裂效果，尤其是過大的間距對壓裂影響明顯。

3.4 通過工藝參數(shù)的優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)一步降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

近年來隨著認(rèn)識的不斷加深以及技術(shù)的進(jìn)步，區(qū)塊單井壓裂改造成本也不斷下降，主要表現(xiàn)在壓裂液和支撐劑成本下降明顯。液體方面，主要通過液體配方和參數(shù)優(yōu)化進(jìn)一步降低液體成本，其中滑溜水稠化劑濃度由前期的0.1%下降至0.05%，同時形成的超低濃度胍膠壓裂液的稠化劑濃度也由前期的0.2%～0.25%下降至0.15%～0.2%，使得巖芯傷害率下降至15%以內(nèi)，進(jìn)一步降低了液體對儲層的傷害。此外滑溜水的比例也得到了進(jìn)一步的提高，由早期的30%～50%提高至70%以上，綜合比較壓裂液成本下降幅度達(dá)到19%。支撐劑方面，通過進(jìn)一步優(yōu)選支撐劑，采用采取全程石英砂代替陶粒施工，單井壓后效果與采用陶粒施工井效果基本相當(dāng)，石英砂的大規(guī)模使用不僅未影響到壓裂效果，而且可以有效降低支撐劑成本54%，提高單井經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 不同段間距下平均水平段每米180d累計產(chǎn)狀對比圖

3.5 灰度關(guān)聯(lián)分析

采用灰度關(guān)聯(lián)分析法對影響區(qū)塊壓裂效果的主要工程因數(shù)進(jìn)行分析，分別選取水平段長度、平均注液量(水平段每米壓裂液量)、平均滑溜水量（水平段每米滑溜水量）、平均加砂量(水平段每米加砂量)、縫間距等5個因素為比較數(shù)列，分析結(jié)果如表3所示。

表3 各影響因素關(guān)聯(lián)系數(shù)

從表3中可以開出，改造規(guī)模和水平段長度位居前列，這與上文分析的長水平段+大規(guī)模改造有利于提高改造效果一致，說明提高水平段長度和改造規(guī)?？梢杂行У靥岣邌尉a(chǎn)量，其中又以加砂量關(guān)聯(lián)影響最大，并且同時隨著生產(chǎn)時間的不斷增加，其關(guān)聯(lián)也不斷提高，則進(jìn)一步說明提高區(qū)塊儲層的有效支撐不僅能夠提高單井初期產(chǎn)量，而且有利于長期的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)論

（1）長水平段+大規(guī)模體積改造是提高壓裂效果的最有效的方式，尤其是1000m以上的水平段大規(guī)模改造，在實施大規(guī)模改造的同時及時補充地層能量是大規(guī)模壓裂井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵，不僅能進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量，延長自噴期，而且也有利于鄰井增產(chǎn)；

（2）研究表明區(qū)塊段間距在80～100m之間時整體效果最好，過長或過短的段間距均會降低整體改造效果；

（3）通過工藝參數(shù)優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步進(jìn)一步降低致密油改造成本是提高區(qū)塊經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，同時提高支撐劑對儲層的有效支撐，有利于區(qū)塊長期的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。