巖石水力擴(kuò)容技術(shù)應(yīng)用

吳文俊

摘 要：與常規(guī)的壓裂相比，巖石水力擴(kuò)容技術(shù)具有較大的優(yōu)勢，占地面積小，施工簡單，可以取得與壓裂相近的效果。此項(xiàng)技術(shù)通過開展砂巖地層巖石力學(xué)擴(kuò)容增注技術(shù)試驗(yàn)，在儲層形成擴(kuò)容區(qū)，改善該井儲層孔滲能力，提高吸水與產(chǎn)液能力，同時(shí)通過擴(kuò)容調(diào)整長射孔段吸液剖面及油藏動用均勻性，達(dá)到增注、增產(chǎn)目的，提高開發(fā)效果，此項(xiàng)技術(shù)在潿洲12-2油田首次應(yīng)用，注水量從350m3/d提升至640m3/d，具有非常重大的意義。

關(guān)鍵詞：非均質(zhì)性;暫堵劑;擴(kuò)容改造;增產(chǎn)增注

1 前言

目前北部灣油田眾多井面臨著儲層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、層間非均質(zhì)性矛盾突出的問題，導(dǎo)致增產(chǎn)增注困難，采用陸地常用的壓裂酸化等大型增產(chǎn)措施，有著諸多的因素制約，例如甲板空間狹小、平臺承載力有限以及費(fèi)用太高，為了改善儲層孔滲能力，提高吸水與產(chǎn)液能力，達(dá)到與壓裂相近的效果，中海油湛江分公司引進(jìn)巖石水力擴(kuò)容技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)場實(shí)施占地面積小，完全能夠滿足在平臺實(shí)施，增產(chǎn)增注的效果較好，首次在海上油田應(yīng)用并獲得成功，具有重大意義。

2 擴(kuò)容技術(shù)的原理

擴(kuò)容是指巖體在受剪應(yīng)力作用下，其總體體積增加的變形現(xiàn)象，此時(shí)巖體所受的總應(yīng)力還是壓應(yīng)力狀態(tài)。體積增加的原因就是因?yàn)閹r體內(nèi)部在微觀尺度形成了新的空間，這些新的空間包括新的孔隙和/或新的裂縫。孔隙介質(zhì)，即沉積巖，形成新的孔隙和新的裂縫?；◢弾r也能擴(kuò)容，主要是形成微裂縫;天然裂縫的錯動及其端部的擴(kuò)展都可以造成擴(kuò)容。

2.1 擴(kuò)容增強(qiáng)轉(zhuǎn)向類型

本工藝目的是實(shí)現(xiàn)層間/層內(nèi)轉(zhuǎn)向。通過層間轉(zhuǎn)向逐級封堵儲層優(yōu)勢通道，盡可能使縱向測井剖面目的段整體都獲得均勻的有效擴(kuò)容改造，使儲層內(nèi)部縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

本井采用近井地帶+裂縫遠(yuǎn)端型擴(kuò)容增強(qiáng)轉(zhuǎn)向劑。它是一種具有自降解功能的擴(kuò)容增強(qiáng)轉(zhuǎn)向化學(xué)材料，通過不同粒徑的合理組合，可以在已開啟的、較寬的裂縫縫口部位，以及微裂縫端部處形成橋堵，從而起到擴(kuò)容增強(qiáng)轉(zhuǎn)向作用。

2.2 暫堵劑選型依據(jù)

使用降解型暫堵劑，封堵液流大通道以及儲層微裂縫并迫使施工液體轉(zhuǎn)向。

用于封堵射孔孔眼實(shí)現(xiàn)層間轉(zhuǎn)向暫堵劑優(yōu)選結(jié)果，性狀：白色粉末，粒徑分布：18-60目;用于封堵儲層微裂縫形成復(fù)雜縫網(wǎng)的轉(zhuǎn)向暫堵劑：性狀：白色粉末，粒徑分布：20-100目。

3 巖石擴(kuò)容施工參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 儲層改造半徑與注入量設(shè)計(jì)

結(jié)合理論模型、經(jīng)過檢驗(yàn)的理論分析、數(shù)值模擬工具、分析數(shù)據(jù)庫，用于本次施工計(jì)算得到的改造半徑與注入量的關(guān)系如下圖：

根據(jù)數(shù)模結(jié)果，確定該井最合理的總注入量為900方，改造半徑為90m。

3.2 儲層分類與分階段施工壓力

依據(jù)本井電測曲線成果：GR測井、密度測井、巖石力學(xué)參數(shù)，結(jié)合注入剖面測試實(shí)驗(yàn)，并應(yīng)用巖石力學(xué)計(jì)算經(jīng)典模型包括黃榮樽法/Anderson/Stephen等，將目的段分4類，且具有不同的破裂巖石梯度0.017MPa/m-0.02MPa/m。

依據(jù)熱--流--固耦合模擬計(jì)算的控制方程

動量守恒：

物質(zhì)守恒：

能量守恒：

孔隙壓力變化引起的孔隙彈性應(yīng)力：

Δσm=ΩpηΔp

溫度變化引起的溫度彈性應(yīng)力：

在此，P是流體壓力;T-溫度;u-固體變形的位移;σij-應(yīng)力張量;Δ-對應(yīng)變量的變化。當(dāng)溫度變化不大時(shí)，熱傳導(dǎo)就可以不考慮。

依據(jù)上述模型計(jì)算結(jié)論，全部施工過程必須在小于儲層破裂壓力下擴(kuò)容施工，應(yīng)用暫堵劑需要調(diào)整的壓力幅度為5-8MPa。

3.3 井口排量與井口油管施工壓力計(jì)算

依據(jù)施工不同的壓力梯度，計(jì)算井口排量與井口油管壓力數(shù)據(jù)，下圖為計(jì)算關(guān)系曲線。

3.4 施工參數(shù)匯總

施工最大注入壓力37.2MPa，總注入量512-894m3。

31/2"鉆桿管柱注入，施工參數(shù)由現(xiàn)場實(shí)時(shí)壓力/排量數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析決定。

4 巖石水力擴(kuò)容效果

作業(yè)前，注水量波動較大，注水不穩(wěn)定，在井口壓力為11.8-15.7MPa下，注水量在350-450m3/d;作業(yè)后，在井口壓力15.4MPa下，注水量提高至640m3/d，

綜上，巖石擴(kuò)容后，井口壓力一致情況下，初期注水量提高290m3/d（350m3/d-640m3/d），注水量提高。

5 巖石水力擴(kuò)容意義

①儲層物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)，層間非均質(zhì)性矛盾突出，這類型低效井在湛江分公司各油氣田中占到20%以上，通過這項(xiàng)技術(shù)，可以帶來新的突破，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量貢獻(xiàn)，對保障分公司原油穩(wěn)產(chǎn)有重大意義;②由于海上采油平臺面積狹小，用陸地常用的壓裂酸化等大型增產(chǎn)措施，有著諸多的因素制約，例如甲板空間狹小、平臺承載力有限以及費(fèi)用太高，選用這項(xiàng)新術(shù)現(xiàn)場實(shí)施占地面積小，完全能夠滿足在平臺實(shí)施，做到簡單實(shí)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀甲元，李小龍.水力擴(kuò)容技術(shù)概述[C].西安石油大學(xué)、陜西省石油學(xué)會.2019油氣田勘探與開發(fā)國際會議論文集.西安石油大學(xué)、陜西省石油學(xué)會：西安石油大學(xué)，2019： 2676-2677.