區(qū)塊整體縫網(wǎng)壓裂在a試驗(yàn)區(qū)的應(yīng)用

李濤（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

近年來(lái)，薩葡主力油層含水升幅大、產(chǎn)能遞減速度較快，扶余儲(chǔ)層逐漸成為主要產(chǎn)量接替層，如何能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用尤為重要。a試驗(yàn)區(qū)作為首個(gè)扶余油層規(guī)模開(kāi)發(fā)的區(qū)塊，2021年計(jì)劃投產(chǎn)近300口新井，井?dāng)?shù)多、單井砂體差異大，在有限投資下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)成為亟待解決的問(wèn)題。為此，在a試驗(yàn)區(qū)扶余油層開(kāi)發(fā)中進(jìn)行了整體縫網(wǎng)壓裂改造，通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化完善，以期提高區(qū)塊整體開(kāi)發(fā)效果。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

a試驗(yàn)區(qū)扶余油層屬淺水河流—三角洲沉積，砂體類(lèi)型以分流河道砂體為主，近南北向延伸、東西向呈條帶狀展布，橫向規(guī)模較小，井間砂體變化快，砂體有薄有厚。主力油層厚度3～10 m，一般4～6 m，寬度大于300 m，最寬800 m；非主力油層厚度1～3 m，寬度100～300 m?？紫抖仍?.0%～17.0%，平均12.7%，中值孔隙度12.1%；空氣滲透率在0.1～5.0 m D，平均1.0 mD，中值滲透率0.5 mD，整體屬于致密儲(chǔ)層。經(jīng)調(diào)查，前期小規(guī)模開(kāi)發(fā)的M區(qū)塊地質(zhì)條件與本次開(kāi)發(fā)的a試驗(yàn)區(qū)相似，現(xiàn)已投產(chǎn)2年。M區(qū)塊投產(chǎn)采用300×80 m矩形井網(wǎng)布井，共投產(chǎn)油水井33口，其中采油井21口，注水井12口。

注入井情況：試驗(yàn)區(qū)12口扶余油層水井超前3個(gè)月普通壓裂投注，投注初期平均單井日注水25 m3，注入壓力14.0 MPa，注水井具有較好的吸水能力。

采油井情況：試驗(yàn)區(qū)內(nèi)20口采油井投產(chǎn)初期全部采用壓裂投產(chǎn)，平均單井日產(chǎn)液5.3 t，日產(chǎn)油2.4 t，含水54.22%，其中常規(guī)壓裂油井12口，產(chǎn)油強(qiáng)度0.21 t/d·m。為提高單井產(chǎn)能，其余9口井特別采用了小規(guī)模縫網(wǎng)壓裂完井，產(chǎn)油強(qiáng)度0.5 t/d·m，是常規(guī)壓裂完井產(chǎn)油強(qiáng)度的2.38倍。

從整體上看，M區(qū)塊縫網(wǎng)壓裂增產(chǎn)效果優(yōu)于常規(guī)壓裂，說(shuō)明其在扶余區(qū)塊適應(yīng)性良好，在新區(qū)塊開(kāi)發(fā)中可以考慮擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。

2 區(qū)塊整體壓裂方案

鑒于縫網(wǎng)壓裂在前期小規(guī)模取得的良好增產(chǎn)效果，為提高區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果，a試驗(yàn)區(qū)采用整體改造模式。

一是針對(duì)試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層分類(lèi)情況將壓裂工藝進(jìn)一步細(xì)分，Ⅰ類(lèi)油層油井采用小規(guī)?？p網(wǎng)壓裂，連通水井采用常規(guī)壓裂；對(duì)于發(fā)育較差的Ⅱ類(lèi)油層油井，則采用大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂。同時(shí)在層位選擇上，按照“鄰井錯(cuò)層壓裂、隔井同層壓裂”的思路，盡可能減少壓裂層數(shù)、適當(dāng)控制壓裂規(guī)模，盡量在保證平面及縱向裂縫控制程度提高的同時(shí)，降低壓裂成本。

二是在改造工藝上，為進(jìn)一步提高改造效果，采取縫網(wǎng)壓裂、壓裂驅(qū)油一體化施工，即在縫網(wǎng)壓裂壓開(kāi)裂縫后，利用壓裂方式將驅(qū)油液快速送至儲(chǔ)層深部，邊壓裂造縫邊沿程上下濾失實(shí)現(xiàn)驅(qū)油，減少常規(guī)注入過(guò)程中驅(qū)油劑的剪切和吸附損失，大幅度提高驅(qū)油效率，充分發(fā)揮縫網(wǎng)壓裂和壓裂驅(qū)油雙重作用，提高改造效果[1-2]。

2.1 施工規(guī)模設(shè)計(jì)

I類(lèi)儲(chǔ)層規(guī)模設(shè)計(jì)：根據(jù)開(kāi)發(fā)布井方案，a試驗(yàn)區(qū)I類(lèi)油層井距為300 m，設(shè)計(jì)采取小縫網(wǎng)壓裂。在規(guī)模設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步提高規(guī)模與砂體匹配程度，依據(jù)儲(chǔ)層微地震監(jiān)測(cè)解釋結(jié)果，建立了用液規(guī)模與裂縫范圍及縫網(wǎng)改造體積的關(guān)系圖版，確定了不同儲(chǔ)層條件下的合理施工規(guī)模，施工規(guī)模與縫長(zhǎng)關(guān)系如圖1，施工規(guī)模與縫寬關(guān)系圖2。

圖1 施工規(guī)模與縫長(zhǎng)關(guān)系Fig.1 Relationship between construction scale and seam length

圖2 施工規(guī)模與縫寬關(guān)系Fig.2 Relation between construction scale and seam width

施工規(guī)模優(yōu)化步驟：一是參照試驗(yàn)區(qū)井網(wǎng)、井距、儲(chǔ)隔層條件，設(shè)計(jì)確定適合的裂縫波及范圍（裂縫長(zhǎng)、寬、高）；二是比對(duì)施工規(guī)模關(guān)系圖版得出相應(yīng)的有效注入體積；三是通過(guò)注入有效體積與縫高、砂巖厚度關(guān)系，并結(jié)合砂體圖設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工規(guī)模。

Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層規(guī)模設(shè)計(jì)：根據(jù)開(kāi)發(fā)布井方案，本區(qū)主要受北部沉積體系的控制，以分流河道砂為主，具有北強(qiáng)南弱的特點(diǎn)，河道寬度在200～400 m，a試驗(yàn)區(qū)Ⅱ類(lèi)油層井距為450 m，為彈性開(kāi)發(fā)區(qū)塊，無(wú)類(lèi)似區(qū)塊開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為此對(duì)于周邊沒(méi)有鄰井的試驗(yàn)井設(shè)計(jì)半縫長(zhǎng)240～260 m，周邊有鄰井或斷層壓裂的考慮波及范圍設(shè)計(jì)半縫長(zhǎng)200～230 m。針對(duì)鉆遇儲(chǔ)層砂巖厚度及致密油分類(lèi)，通過(guò)不同施工規(guī)模對(duì)比，明確了施工規(guī)模與效果關(guān)系，最終形成支撐劑和滑溜水個(gè)性化優(yōu)化范圍。彈性開(kāi)發(fā)區(qū)塊不同分類(lèi)油層規(guī)模設(shè)計(jì)模板見(jiàn)表1。

表1 彈性開(kāi)發(fā)區(qū)塊不同分類(lèi)油層規(guī)模設(shè)計(jì)模板Tab.1 Design templates for different types of reservoir sizes in elastic development blocks

2.2 支撐工藝優(yōu)化

根據(jù)本區(qū)塊最小主應(yīng)力分布情況，預(yù)測(cè)閉合壓力25～32 MPa，選用石英砂作為本區(qū)塊支撐劑。為提高改造效果采用變粒徑支撐，采用滑溜水?dāng)y70-140目及40-70目支撐微縫及支縫，在主壓裂階段締合液攜40-70目尾追20-40目石英砂支撐主縫；設(shè)計(jì)70-140目、40-70目、尾追20-40目三種粒徑支撐劑配比為1∶7∶2[3-5]，組合加砂支撐剖面?zhèn)纫晥D如圖3。

圖3 組合加砂支撐剖面?zhèn)纫晥DFig.3 Side view of composite sand bracing section

2.3 壓裂液及驅(qū)油液體系優(yōu)化

1）壓裂液優(yōu)化：方案壓裂液優(yōu)選一體化滑溜水，通過(guò)單添加劑比例調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)減阻造縫、增黏攜砂一體化。平均單方綜合成本52.4元，較締合壓裂液成本（95元/m3）降低44.8%，在成本上更具優(yōu)勢(shì)；在配置流程上，不需要配液、粉料設(shè)備等，較胍膠壓裂液更為簡(jiǎn)單。

2）驅(qū)油液優(yōu)化：針對(duì)試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層流體特點(diǎn)，開(kāi)展了驅(qū)油液優(yōu)選研究，評(píng)價(jià)結(jié)果表明弱堿+石油磺酸鹽二元體系及無(wú)堿表活劑降低界面張力效果好于一元石油磺酸鹽體系，可達(dá)10-3以下，無(wú)堿表活劑效益更優(yōu)，同時(shí)由于無(wú)堿對(duì)設(shè)備影響較小，為此現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油液選擇無(wú)堿表活劑濃度為0.35%，壓開(kāi)裂縫后大排量泵注地層。

2.4 壓裂工具優(yōu)化

在壓裂工具優(yōu)選上，通過(guò)巖性、應(yīng)力分析，具備層段細(xì)分條件的，依據(jù)扶楊油層井深結(jié)構(gòu)、井底溫度以及現(xiàn)場(chǎng)施工控制參數(shù)等要求，選用內(nèi)返排噴砂器/縫網(wǎng)I型噴砂器+K344-116封隔器坐壓管柱，上下加水力錨加強(qiáng)管柱穩(wěn)定性[6-10]。該工具通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化滑套及鋼球級(jí)差，可實(shí)現(xiàn)一趟管柱坐壓8層，最高承壓70 MPa，耐溫120℃，單噴砂器最大過(guò)砂量100 m3，可有效滿(mǎn)足縫網(wǎng)壓裂改造需求。

對(duì)于隔層薄，小層數(shù)多的壓裂井，優(yōu)選連續(xù)油管水力噴射環(huán)空加砂工藝，提高砂體改造精細(xì)程度。該工藝可實(shí)現(xiàn)新井射孔、壓裂一體化施工，通過(guò)水力噴槍結(jié)合底部封隔器，逐層噴射結(jié)合套管環(huán)空加砂上提壓裂，可突破常規(guī)工藝管柱施工規(guī)模限制，可實(shí)現(xiàn)單層壓裂改造，大幅度提高壓裂改造精細(xì)程度。優(yōu)化后，平均單井水力噴射13個(gè)小層，平均砂量288 m3，成功率100%。施工周期較常規(guī)管柱縮短40%，有效縮短投產(chǎn)周期。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

試驗(yàn)井K井全井射開(kāi)6個(gè)儲(chǔ)層，射開(kāi)砂巖厚度19.3 m，有效厚度9.8 m。對(duì)照選井選層標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該井地應(yīng)力綜合解釋結(jié)果及巖性遮擋條件分析，本井壓裂劃分為4個(gè)壓裂層段。其中F16(1)號(hào)層不存在有效的巖性遮擋和應(yīng)力遮擋，預(yù)測(cè)縫高為18.0 m，需控制施工排量。按以上優(yōu)化方法，全井設(shè)計(jì)壓裂4段，總支撐劑351 m3，總液量7 691.4 m3，加砂強(qiáng)度18 m3/m，滑溜水強(qiáng)度340 m3/m。該井壓后初期日產(chǎn)液10 t，日產(chǎn)油5.9 t，含水41%，目前已階段產(chǎn)油437 t，K井壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 K井壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.2 Fracturing design parameters of well K

按照以上設(shè)計(jì)方法，截至目前a試驗(yàn)區(qū)扶余油層平均單井產(chǎn)油2.8 t，比預(yù)測(cè)產(chǎn)量高0.7 t，目前已累計(jì)產(chǎn)油9 983 t，油價(jià)按2 101元/t計(jì)算，累計(jì)創(chuàng)效2 097.5萬(wàn)元。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）新型低成本清潔壓裂液、新型支撐劑組合、一趟管柱壓裂多層工具壓裂改造技術(shù)效果顯著，可作為扶余油層縫網(wǎng)壓裂關(guān)鍵技術(shù)。

2）扶余油層縫網(wǎng)壓裂施工規(guī)模與砂體合理匹配是優(yōu)化的重點(diǎn)，從方案源頭做好經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)、并圍繞成本控制做好設(shè)計(jì)優(yōu)化，可保證壓裂施工的有效實(shí)施。