內(nèi)蒙兩干地區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層壓裂工藝研究與應(yīng)用

張文豪

【摘 要】本文就內(nèi)蒙查干凹陷及白銀查干凹陷砂礫巖地層的特點(diǎn)進(jìn)行分析，采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，有針對(duì)性采取一系列技術(shù)措施，提高了砂礫巖儲(chǔ)層壓裂施工的成功率。

【關(guān)鍵詞】砂礫巖;壓裂液;降濾;縫高控制

1、基本概況

內(nèi)蒙查干凹陷及白銀查干凹陷其礫巖、砂礫巖儲(chǔ)層分布廣泛，其構(gòu)造類型復(fù)雜，具有相變快，巖性、滲透性變化大，孔隙不發(fā)育，滲透率低，分選和連通性較差，非均質(zhì)性和各向異性嚴(yán)重。主要發(fā)育辮狀河相沉積，河床亞相和泛濫平原亞相發(fā)育，垂向上由紫紅色泥巖、淺灰色砂礫巖、含礫砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等組成正韻律的多層疊加，表現(xiàn)出下粗上細(xì)的正韻律。河床底部發(fā)育以薄層細(xì)-中礫巖為主的河床滯留沉積，反映其沉積時(shí)較強(qiáng)的水動(dòng)力條件。砂礫巖儲(chǔ)層，巖性以礫巖、砂礫巖為主，平均孔隙度13.44%，滲透率33.96×10-3μm2，屬中低孔低滲儲(chǔ)層。

砂礫巖儲(chǔ)層與砂巖儲(chǔ)層不同，縫高控制難，油氣顯示差，物性差，儲(chǔ)層有一定的塑性特征。當(dāng)砂礫巖含礫高、且礫石顆粒較大時(shí)，與正常砂巖巖體脆性破裂形態(tài)有顯著區(qū)別，呈現(xiàn)沿軸向破裂形態(tài)，且破裂面極不規(guī)則，易產(chǎn)生多裂縫，縫高難以控制;多裂縫造成壓裂液濾失大，易早期脫砂形成砂堵;施工壓力高，成功率低。

2、砂礫巖壓裂針對(duì)性技術(shù)

砂礫巖的顆粒直徑大于2.0mm，砂巖的顆粒直徑0.05-2.0mm。含礫砂巖中砂巖含量大于或等于50%，礫巖含量在10-25%之間。儲(chǔ)層巖行復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴(yán)重，造成壓裂液濾失嚴(yán)重，裂縫破裂及延伸復(fù)雜，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層的研究，形成了一套適合兩干地區(qū)的壓裂工藝技術(shù)，主要技術(shù)如下：

2.1前置復(fù)合降濾技術(shù)

與一般油氣藏相比，砂礫巖儲(chǔ)層在壓裂施工過(guò)程中易產(chǎn)生多裂縫，縫高難以控制，具有更高的濾失性，影響了裂縫的幾何尺寸，而且由于濾液沿著裂縫壁面縱向浸入到地層內(nèi)部，引起乳化、水堵及粘土的膨脹和運(yùn)移等傷害更加嚴(yán)重。針對(duì)兩干地質(zhì)特征，采用粉陶和新型油溶性降濾失劑組合降濾，起到堵塞多裂縫降低壓裂液濾失作用，提高液體效率。從表1看出，復(fù)合降濾失劑性能最佳，降濾效果在30%以上。

2.2預(yù)前置液技術(shù)

分析了砂礫巖儲(chǔ)層的損害機(jī)理，研究了復(fù)合型粘土穩(wěn)定劑、高活性表面活性劑、防乳破乳劑以及添加劑等組份在保護(hù)地層中的作用;提出了防止地層污染的新型低傷害預(yù)前置液體系。該體系具有較強(qiáng)的表面活性和破乳能力以及顯著的保護(hù)地層作用，并能適當(dāng)降低破裂壓力。

2.3縫高控制技術(shù)

（1）射孔優(yōu)化控制縫高。對(duì)隔層條件差、不能形成有效遮擋、縫高難控制的井層，采取避射措施，人為增加隔層厚度，控制裂縫縱向延伸。根據(jù)目的層段小層縱向分布狀況和隔層情況，利用優(yōu)化射孔技術(shù)，采用目的層段上部、下部、上下部、中部避射等方式，進(jìn)行射孔層段優(yōu)化，控制裂縫縱向延伸，使支撐劑有效地鋪置在產(chǎn)層內(nèi)，最大限度地避免無(wú)效支撐。

（2）人工隔層控制縫高。在水力壓裂過(guò)程中，可以通過(guò)制造人工隔離層，來(lái)改變裂縫上下端地應(yīng)力情況。人工隔層控制裂縫高度技術(shù)包括用漂浮轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上延伸，用支撐劑沉降控制裂縫向下延伸和同時(shí)使用2種轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上下延伸。

正式壓裂之前，用活性水?dāng)y帶注入漂浮轉(zhuǎn)向劑或（和）用原膠攜帶注入粉砂，漂浮轉(zhuǎn)向劑浮于裂縫頂部，粉砂在重力作用下沉淀于裂縫的底部，從而在裂縫的頂部和底部分別形成一個(gè)低滲透或不滲透的人工隔層。它限制了攜砂液壓力向上部和向下部傳遞，從而達(dá)到了改變縫內(nèi)垂向上流壓的分布，降低了上下層段中縫內(nèi)流壓與地應(yīng)力之差，也就增加了上下隔層與產(chǎn)油層之間的地應(yīng)力差，這樣一來(lái)就控制了縫高的增加。另外它提高了壓裂液效率，起到了轉(zhuǎn)向劑的作用，使后來(lái)注入的攜砂液轉(zhuǎn)為水平流向，從而使縫長(zhǎng)增加。

3、典型井例

3.1基本概況

錫40井儲(chǔ)層深度1223.8-1249.9m，16.0m/18n，巖性為砂礫巖，礫以石英礫為主，少量長(zhǎng)石礫、泥礫，礫徑2～90mm，泥質(zhì)膠結(jié)，較疏松;該段地質(zhì)錄井顯示灰褐色油斑砂礫巖，抽汲試油，累出水13.03m3，無(wú)油花。表現(xiàn)為壓裂液體濾失大，保護(hù)儲(chǔ)層降低傷害。

3.2采取的措施

（1）采用綜合降濾措施，采取前置液加粉陶段塞和全程加降濾失劑，適當(dāng)增加前置液用量。（2）采用預(yù)前置液處理技術(shù)和高效表面活性劑返排技術(shù)，盡可能減小對(duì)地層的傷害。

3.3施工情況

該井油管注入、合層壓裂，一般排量3.5m3/min，破裂壓力30.8MPa，加砂壓力25.8MPa，停泵壓力12.4MPa，加前置凍膠97m3，攜砂液110m3，加中陶30.0m3，前置液段加粉陶段塞3.6m3，平均砂比27.3%，施工順利。注入壓裂液218m3，排液累計(jì)156.54方，返排率72%。

壓后初期日產(chǎn)液12.2m3，日產(chǎn)油2.9t，截止試油結(jié)束，累產(chǎn)液503.91m3。支撐劑段塞進(jìn)地層后，壓力未出現(xiàn)降低，說(shuō)明采取的降濾措施比較有效;由于礫石粒徑較大，壓力出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。

4、取得的認(rèn)識(shí)

1）砂礫巖儲(chǔ)層存在天然裂縫和大粒徑礫石，壓裂液體既沿裂縫濾失，又沿礫石濾失，具有雙重介質(zhì)濾失特征，液體濾失嚴(yán)重。

2）優(yōu)選新型油溶性降濾失劑，施工過(guò)程中全程加入降濾失劑降低基質(zhì)濾失和前置液加粉陶段塞降低裂縫濾失，有效降低壓裂液濾失。

3）內(nèi)蒙兩干區(qū)塊砂礫巖儲(chǔ)層粘土礦物含量高，優(yōu)選復(fù)合粘土穩(wěn)定劑和高活性表面活性劑，形成適合內(nèi)蒙探區(qū)的砂礫巖壓裂液體系。

4）優(yōu)化裂縫幾何參數(shù)和施工參數(shù)，形成適合內(nèi)蒙探區(qū)砂礫巖壓裂工藝技術(shù)，為內(nèi)蒙復(fù)雜巖性油藏勘探開發(fā)提供技術(shù)支撐。