YX油田水平井體積壓裂改造工藝技術(shù)研究

郭玲玲 馮昕媛 付穎 朱琳 劉歡

摘要：針對(duì)以往YX油田措施改造“單井產(chǎn)量提高有限、有效期短”等問題，借鑒國內(nèi)外非常規(guī)油藏體積改造經(jīng)驗(yàn)，在YX區(qū)塊探索“水平井+體積壓裂”的開發(fā)方式。在地質(zhì)評(píng)估基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，開展YX地區(qū)水平井體積壓裂可行性論證、水平井體積壓裂配套技術(shù)研究，優(yōu)選低成本壓裂液和支撐劑體系，形成YX地區(qū)水平井體積壓裂工藝配套技術(shù)，為YX地區(qū)有效開發(fā)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：體積壓裂；改造工藝；方案優(yōu)化；提高效果；低成本

YX油田是目前柴達(dá)木盆地單井產(chǎn)量最高，地質(zhì)條件最復(fù)雜、勘探周期最長、認(rèn)識(shí)程度最模糊，但也是最有希望的勘探領(lǐng)域。主要鉆遇上油砂山組（N22）、下油砂山組（N21）、上干柴溝組（N1）及下干柴溝組上段（E32），研究目的層為下干柴溝組上段（E32），地層厚度1300-2800m。上部主要以泥巖、鹽巖、泥質(zhì)灰云巖為主，夾少量泥質(zhì)粉砂巖、膏巖；下部主要以灰色灰質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)灰云巖、鹽質(zhì)泥巖為主，夾有少量的芒硝和膏巖。儲(chǔ)層孔隙度主要分布范圍1.0-15.2%，平均孔隙度為6.2%；滲透率主要分布范圍0.05-40.2mD，平均0.61mD。由于受儲(chǔ)層鹽層間互、斷層和裂縫發(fā)育的影響，常規(guī)措施改造會(huì)破壞鹽層骨架，導(dǎo)致壓后出鹽，因此借鑒國內(nèi)外致密油體積改造經(jīng)驗(yàn)，水平井體積壓裂現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的成功初步確定了“水平井+體積壓裂”的開發(fā)模式。

一、水平井體積壓裂可壓性論證

1、脆性指數(shù)

根據(jù)研究結(jié)果，YX儲(chǔ)層脆性指數(shù)66%，具備形成體積壓裂的巖石力學(xué)條件。

2、最大最小主應(yīng)力差及裂縫內(nèi)凈壓力

YX儲(chǔ)層最大最小主應(yīng)力差為13.6-18.9MPa，采用滑溜水+凍膠復(fù)合壓裂工藝技術(shù)施工井裂縫內(nèi)凈壓力可達(dá)到10-25MPa，因此儲(chǔ)層也具備形成體積壓裂的應(yīng)力條件。

3、天然裂縫發(fā)育情況

成像測(cè)井資料表明，YX儲(chǔ)層發(fā)育有天然裂縫，平均裂縫密度4-10條/m。采用合適技術(shù)易于形成復(fù)雜縫網(wǎng)。

4、逼近角角度

根據(jù)成像測(cè)井資料表明，YX儲(chǔ)層天然裂縫與水平最大主應(yīng)力夾角為北偏東80°。

綜上所述，YX儲(chǔ)層可以形成復(fù)雜裂縫，具備工廠化體積壓裂的可行性。

二、措施歷史情況分析

2014-2017年借鑒體積壓裂理念，以基質(zhì)改造為核心，主要開展了壓裂、酸化、酸壓加砂試驗(yàn)49井次。達(dá)到工業(yè)油氣流23井次，平均排量為6.5方/分，平均液量為798方，平均砂量為58方，平均日產(chǎn)油12.7噸，但直井壓裂后單井產(chǎn)量低、措施有效期短，不能達(dá)到有效開發(fā)的目的。

三、水平井體積壓裂提高措施效果主要技術(shù)研究

1、水平井分段多簇壓裂應(yīng)力干擾調(diào)控技術(shù)

YX深層儲(chǔ)層具有脆性指數(shù)高、天然裂縫發(fā)育的良好條件，但同時(shí)也具有水平主應(yīng)力差大的不利條件，可通過增加縫內(nèi)凈壓力和縮小裂縫間距來實(shí)現(xiàn)該類儲(chǔ)層提高改造體積的目的，具體在工程上，可采用高滑溜水比例、大排量、大規(guī)模施工技術(shù)和密切割細(xì)分多簇多段壓裂技術(shù)。

2、復(fù)合壓裂液技術(shù)

（1）低黏液體對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響

低粘度滑溜水造壁性較差，容易沿著天然裂縫滲透，實(shí)驗(yàn)中形成的裂縫也較復(fù)雜。

（2）胍膠壓裂液體系優(yōu)化

在保證壓裂液耐溫耐剪切性能的基礎(chǔ)上，盡量降低稠化劑用量，減少對(duì)地層的傷害，既能滿足壓裂工藝對(duì)壓裂液造縫攜砂的性能要求，又能大幅降低對(duì)儲(chǔ)層的傷害和壓裂液成本。

3、組合支撐劑技術(shù)

由于YX地區(qū)深井地層閉合壓力大，所形成的裂縫寬度較窄，在壓裂初期，加入粒徑較小的支撐劑能夠有效地減小地層的濾失。在壓裂中期，前期小粒徑的支撐劑已經(jīng)降低了液體的濾失，避免了多裂縫的形成以及對(duì)壓裂施工的不利影響。可以根據(jù)實(shí)際施工情況加入中等粒徑的支撐劑對(duì)分支小裂縫進(jìn)行支撐。壓裂后期，為形成具有高導(dǎo)流能力的主裂縫，加入大粒徑的支撐劑對(duì)主裂縫進(jìn)行有效支撐，確保壓裂施工效果。

4、暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)

在施工過程中實(shí)時(shí)地向地層中加入適量的暫堵劑，該劑為粘彈性的固體小顆粒，遵循流體向阻力最小方向流動(dòng)的原則，暫堵劑顆粒進(jìn)入地層中的裂縫或高滲透層，產(chǎn)生濾餅橋堵，可以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，使后續(xù)壓裂液不能向裂縫和高滲透帶進(jìn)入，從而壓裂液進(jìn)人高應(yīng)力區(qū)或者新裂縫層，促使新縫的產(chǎn)生。

四、水平井體積壓裂提高措施效益主要技術(shù)研究

1、滑溜水優(yōu)選評(píng)價(jià)

從實(shí)驗(yàn)可知，0.08%-0.1%減阻劑加量下，該配方滑溜水表面張力較大，界面張力較小，防膨效果較好。

2、壓裂液體系優(yōu)化

通過對(duì)基液性能測(cè)試，三種配方凍膠液經(jīng)過80-90℃、100℃、110℃、170-s下剪切1h，粘度在50mPa.s以上。

從實(shí)驗(yàn)可知，YX水平井體系優(yōu)選結(jié)果為：0.25%-0.3%胍膠。

3、支撐劑體系優(yōu)化

現(xiàn)場(chǎng)取了70/140目、40/70目、30/50目石英砂，和70/140目、40/70目、30/50目陶粒，開展了室內(nèi)導(dǎo)流能力性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如下：

根據(jù)支撐劑長期及短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)選采用“組合支撐劑”，70/140目支撐劑可以打磨近井地帶微裂縫，轉(zhuǎn)角支撐遠(yuǎn)端微裂縫，提高遠(yuǎn)端支撐；40/70目支撐劑對(duì)近井和炮眼打磨，降低施工壓力，支撐主裂縫；30/50目支撐劑支撐近井地帶，增大近井裂縫導(dǎo)流能力。

五、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)概況

YX地區(qū)累計(jì)施工水平井14井次142段，采用“裸眼封隔器+滑套”改造4井次，“套管多簇多段+可溶橋塞” 改造10井次。

從投產(chǎn)效果來看，初期呈現(xiàn)高產(chǎn)特征，投產(chǎn)30天平均日產(chǎn)量達(dá)到55.2噸，是直井的4.5倍，截止目前水平井累計(jì)產(chǎn)油39292.3噸，單井累產(chǎn)是直井的16倍。

結(jié)論

1、完善配套工藝技術(shù)研究，形成了以“提高措施效率、提高改造體積、提高措施效果、降低措施成本”為英西水平井體積壓裂改造技術(shù)。

2、YX水平井投產(chǎn)30天平均日產(chǎn)量達(dá)到55.2噸，是直井的4.5倍，截止目前水平井累計(jì)產(chǎn)油39246.4噸，單井累產(chǎn)是直井的16倍，“水平井+體積壓裂”的開發(fā)方式具有較好的推廣潛力。