多裂縫壓裂工藝在超低滲儲層中的應用

張富金　丁愷

摘要：受超低滲原油儲層特點決定，超低滲油層開采難度較高，作為石油資源開采末期階段的接替類型儲層，超低滲油層開采工作成果對我國經濟發(fā)展以及石油行業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。課題基于超低滲油層應力差值較低，各項異性異性弱、微裂縫發(fā)育、多期河道砂體等特點，分析探討最佳化的壓裂工藝。

關鍵詞：超低滲;多裂縫;壓裂工藝

超低滲油層在我國分布較為廣泛，近年來伴隨石油資源的日漸匱乏，超低滲油田的開采價值逐漸提高，業(yè)內也加強了對超低滲油田各類采油工藝的研究。超低滲油田在開采中存在低滲、低壓、低產等開采障礙，傳統(tǒng)壓裂工藝效果有限，文章提出了多裂縫壓裂工藝技術，并以長慶油田為研究研究案例，進行現(xiàn)場實驗研究。

一、超低滲儲層開發(fā)難點及改造新思路

（一）超低滲儲層特點

超低滲儲層物理特性較為特殊，巖石較為粉碎，物性差，原油具有較大的滲透阻力，如長慶油田超低滲儲層平均厚度為10-40m，油層深度為2000-2300m。儲層巖石多為砂巖石，石英以及長石含量較高。根據對應的滲透率以及物理特性分析，該油層符合低滲透油層各項參數范圍，屬于低滲透油層。西峰油田油層平均厚度為25m，平均深度為2100m。油層巖石結構多由粒徑小于0.1mm的細小黑色巖石顆粒組成，平均孔隙度為10.9%，也符合超低滲油層特征。

（二）開發(fā)難點

首先，超低滲油層具有明顯的非達西滲流特征，巖石粒徑較小導致其出現(xiàn)多孔隙介質特征，流體此類巖層中流動狀態(tài)較為特殊，無法向常規(guī)油層一樣建立高效驅替壓力系統(tǒng) 流體滲透困難，對啟動壓力梯度要求較為苛刻。需要有針對性的開采以及壓裂手段。其次，低滲透油田產量波動較大，不夠穩(wěn)定。油井產量受滲透率影響上下浮動，但普遍較低，投產初期平均產量約為2t，隨后普遍發(fā)生遞減現(xiàn)象，中后期產量較低，原油含水量較高。

（二）儲層改造新思路

壓裂施工主要是針對油藏的巖石儲層結構進行壓裂改良，讓巖石結構特點符合開采需求。超低滲油層巖石物理滲透性較差，平面非均質性較強的特點。應通過壓裂工藝，制造多個大小不一的巖層裂縫，形成主裂縫與次裂縫結合的巖層結構，從而打破流體滲透的巖層結構阻力，擴大油井的泄流面積，提高流體的綜合通過度，實現(xiàn)提產穩(wěn)產的壓裂目的。

二、形成多裂縫的地質條件分析

（一）水平向地應力差值小，向異性弱

基于研究內容以及研究需求，對長慶油田15口油井分批進行了不同內容的測試實驗，其中對開發(fā)骨架上分布的6口油井進行了5700測試;對油藏評價井中選擇3口井進行5700測試，對中采區(qū)域內的6口井進行了進行了正交偶極列陣聲波測井。詳細結果如下。

如表1所示，對上述9口油井進行5700測試后，發(fā)現(xiàn)地層各項異性模糊較弱，甚至五各項異性。表面在該地層結構中，水平應力幾乎不存在差值，處于平衡狀態(tài)。其中最大水平應力和最小水平應力幾乎一致，該地層在壓裂工藝下，極易產生裂縫。

（二）定向井壓裂過程中易產生多裂縫

受長慶油田地層結構特點決定，現(xiàn)階段長慶油田投產油井多為定向井，在定向井的壓裂施工時，主要壓裂作用力與井筒出現(xiàn)方向偏差時，巖石受到壓裂應力后出現(xiàn)的縫隙在延伸過程中會發(fā)生對應的扭曲。一般位置偏差大于15^o時現(xiàn)象逐漸明顯。

（三）儲層微裂縫發(fā)育

長慶油田所處區(qū)域地質結構為盆地，地勢整體海拔較低同時較為平緩。改地質環(huán)境下儲層巖石不具備裂縫的自然發(fā)育條件，但伴隨對該地區(qū)的進一步地質測試的研究結果如，巖心觀察測試、成像測井、生產資料分析等。發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在不同程度地發(fā)育裂縫，裂縫普遍角度較大。此類天然裂縫的存在無疑對多裂縫壓裂工藝的順利實施有良好的促進作用。

（四）砂體為多期河道的疊加

長慶油田儲層結構符合三角洲盆地的多項特征，砂體均為河道砂體互相切割形成，砂層厚度較高。在該地質結構中，巖層裂縫的延伸方向與河道水流方向存在一定關聯(lián)。同時長慶油田在開采初期多使用多段射孔作為主要的開采手段，更易于多裂縫壓裂工藝的施展。

三、多裂縫壓裂工藝

（一）多裂縫壓裂工藝機理

多裂縫壓力工藝是基于超低滲油層特點以及實際的開采障礙，基于傳統(tǒng)壓裂工藝以及橋堵原理研發(fā)出的全新壓裂工藝。在原有壓裂工藝的基礎上添加暫堵劑，以及支撐劑，從而提升壓裂注入流體的剛性，提高水利壓裂裂縫的壓力，從而加速壓裂施工時天然裂縫的延伸速度以及新裂縫的產生速度，達成多裂縫的壓裂結果。

（二）裂縫檢測結果

為了驗證多裂縫壓力工藝的實際效果，在實驗井區(qū)進行壓裂施工后，通過地層實時檢測技術對巖層壓裂效果進行檢測，根據檢測結果與傳統(tǒng)壓力技術相比，添加提高流體剛性的支撐劑以及暫堵劑的多裂縫壓裂工藝，壓裂后在裂縫的延伸速度、產生速度以及裂縫形態(tài)上都有著較大的改變，采用多裂縫壓裂工藝的井裂縫形態(tài)基本形成了主裂縫與次裂縫相結合的巖層形態(tài)，有效的降低了油層流體的滲透阻力，提高了低滲透油層產量。

四、現(xiàn)場應用成果

為了進一步驗證多裂縫壓裂工藝對于低滲透油層的實際產能提升效果，對長慶油田超低滲油層60投產井進行了大面的度裂縫壓裂時候，壓裂結束后嚴密檢測其產量變化，并與壓裂前產量進行對比，得出結論。經過多裂縫壓裂施工后，單井平均提產30%以上，經過壓裂前90天至壓裂后90天的產量數據對比結果，多裂縫壓裂施工后油井日產量是壓裂前的1.46倍，具有顯著的提產效果，同時對壓裂成本以及提產效果的綜合計算，多裂縫壓裂工藝具有經濟可行性;多裂縫壓裂工藝是以傳統(tǒng)壓裂工藝作為基礎，添加對應的剛性材料而形成全新技術，其設備使用以及工藝技術與傳統(tǒng)壓裂工藝相同，暫凝劑和支撐劑我國具有成熟的生產工業(yè)環(huán)境，具有技術可行性符合大面積推廣使用的基本要求。

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