X采油廠聚驅(qū)壓裂階段設計方法及應用

張巖

中國石油大慶油田有限責任公司第八采油廠（黑龍江 大慶 163513）

目前油田內(nèi)根據(jù)不同地層發(fā)育條件，針對壓裂改造對象的不同，先后研究應用了普壓、多裂縫壓裂、選擇性或樹脂防砂等壓裂工藝[1-4]。近些年針對聚驅(qū)井特點，進一步試驗應用了短寬縫、對應壓裂、長膠筒壓裂等多種壓裂工藝[5-8]，拓寬了聚驅(qū)壓裂改造工藝，取得了較好的試驗效果，為聚驅(qū)各個階段高效開發(fā)發(fā)揮了重要作用。為進一步提高壓裂工藝的針對性，為不同注聚階段配套適用的壓裂工藝，總結(jié)分析不同注聚階段壓裂目的及剩余油特點，較好地指導了壓裂工藝優(yōu)選工作，提高了聚驅(qū)壓裂效果。

1 X采油廠廠聚驅(qū)壓裂現(xiàn)狀

聚合物溶液具有增黏性、流變性和黏彈性等特性，作用于地下油層，在宏觀上起到擴大波及體積的作用，在微觀上起到提高驅(qū)油效率的作用。聚合物依靠自身溶液的黏彈性，產(chǎn)生漲流作用，油水界面的黏滯力使聚合物溶液整體以“活塞”的形式向前推進，占據(jù)了大部分孔隙空間，有效置換出殘余油，提高驅(qū)油效率。

目前X廠三次采油目的層為葡I3，河道砂鉆遇率為41.26%，單層鉆遇厚度為2.14 m，滲透率0.311 μm2，相當于長垣北部的二類油層。但強水洗厚度比例達到50%以上，葡Ⅰ3 層河道砂較發(fā)育，屬于三角洲分流平原及三角洲前緣相沉積，由于沉積環(huán)境的變遷，發(fā)育從順直或低彎曲的窄小河道砂體到高彎曲的大型復合砂體，又到低彎曲或順直的窄小河道砂體，各單元沉積環(huán)境及沉積特征又有所不同，部分儲層河道砂較發(fā)育，呈大面積連片分布，河間砂體呈片狀和條帶狀鑲嵌在河道邊部，尖滅區(qū)不發(fā)育，零星分布。由于聚驅(qū)開采層位非均質(zhì)性強，平面、層間、層內(nèi)差異大，為此對措施改造提出更高要求。為進一步指導聚驅(qū)開發(fā)，按照含水變化趨勢，每個注聚區(qū)塊將經(jīng)歷空白水驅(qū)、注聚初期、含水下降期、含水低值期、含水回升期和后續(xù)水驅(qū)6個階段，如圖1 所示。注聚開發(fā)時間一般為5 年左右，結(jié)束注聚后，后續(xù)水驅(qū)開發(fā)至綜合含水98%結(jié)束聚驅(qū)開發(fā)。

圖1 聚驅(qū)不同開發(fā)階段示意圖

2 階段壓裂方案制定準則

2.1 壓裂原則

目前聚驅(qū)注聚階段主要分為空白水驅(qū)、含水下降期、含水低值期、含水回升期及后續(xù)水驅(qū)幾個階段。為進一步提高壓裂改造目的性，適配適用壓裂工藝，進一步研究了各注聚階段壓裂改造目的及剩余油潛力部位。①空白水驅(qū)階段：該階段壓裂的主要目的是降壓增注，解除油層污染，完善注采關(guān)系，均衡壓力系統(tǒng)。②含水下降期：這個階段壓裂的主要目的是引效，主要對產(chǎn)液降幅大、注聚見效慢的井組，該階段壓裂目的層主要以主力油層為主，此階段部分井聚驅(qū)封堵效果較好，造成產(chǎn)液量下降幅度較大，對采出端進行壓裂，可促進油井受效，對注入端吸液能力差及不吸液層壓裂，提高注入能力。③含水低值期：這個階段壓裂的主要目的是增效，壓裂目的層主要是全井主力油層或接替層，此階段聚合物在油層中的吸附和或捕集作用達到平衡，高滲透層得到有效封堵，層間層內(nèi)差異變小，此時對產(chǎn)液量下降幅度大、采聚濃度低的井，主力油層或接替層進行壓裂，可進一步增加聚驅(qū)效果。④含水回升期：該階段壓裂目的為提效，壓裂目的層為主力油層變差部位或薄差油層，此階段剩余油較分散，壓裂針對的是剩余油富集的油層和部位。

2.2 壓裂設計方法

近幾年，為進一步提高聚驅(qū)改造效果，通過多年摸索，進一步明確了不同注聚階段壓裂改造目的。其中含水下降期主要以促效為主，壓裂層位為主力油層；含水低值期主要以增效為主，壓裂主力油層兼顧薄差層；含水回升期主要以提效為主，壓裂主力油層變差部位或薄差油層。

2.2.1 適用方法

1）空白水驅(qū)及含水下降階段。此階段壓裂改造設計主要采取全井壓裂改造，盡可能保證全井小層均得到改造，解除注聚井鉆井污染，總體規(guī)模不宜過大，盡可能利用多裂縫壓裂工藝，單卡段可壓開多條裂縫的技術(shù)優(yōu)勢。工藝選擇上，主要以多裂縫或普壓結(jié)合多裂縫。效果對比顯示，多裂縫及“普+多”裂縫結(jié)合壓裂，由于改造層數(shù)多，改造厚度、施工規(guī)模得到保證，為此均能取得較好的降壓增注效果，普壓和短寬縫壓裂，由于改造層數(shù)少，為此總體施工規(guī)模不高，導致初期降壓、增注效果低于多裂縫壓裂。

2）含水低值階段。由于此階段相對于含水下降期滲透能力(尤其是高滲透率層)有所下降，所以可壓裂主力油層及接替層。該時期各壓裂工藝均見到較好的增產(chǎn)效果，從不同工藝效果對比，多裂縫、“普+多”裂縫壓裂效果好于普壓及選擇性壓裂，選擇性壓裂主要改造目的是挖潛厚油層部分區(qū)域剩余油，同時由于改造厚度、改造規(guī)模較低，且該工藝具有一定的定位壓裂優(yōu)勢，為此對于具有定位壓裂需求的壓裂井有較好的應用意義。

3）含水回升階段。由于該階段剩余油較為分散，因此需加大定位壓裂應用力度，為此在普壓、多裂縫壓裂基礎上，進一步加大長膠筒、選擇性壓裂應用力度，壓裂主力油層的變差部位。不同壓裂工藝效果對比結(jié)果顯示，該階段不同壓裂工藝效果低于含水低值期，多裂縫效果最好；選擇性壓裂由于可以實現(xiàn)選擇性改造儲層，為此在該階段也發(fā)揮了較好的增產(chǎn)效果；普通壓裂由于壓裂裂縫少，改造層數(shù)少，因此增產(chǎn)幅度低。

2.2.2 工藝參數(shù)

在分析不同注聚階段壓裂施工規(guī)模與效果關(guān)系的基礎上，為進一步明確合理施工規(guī)模，模擬不同厚度、儲層發(fā)育條件下，裂縫穿透比與采出程度的關(guān)系，可見穿透比20%～33%，整體采出程度相對較高。目前聚驅(qū)開發(fā)區(qū)塊平均井距120 m，不同儲層發(fā)育及注聚階段、裂縫縫長應控制在25～40 m，如圖2所示。

圖2 不同裂縫穿透比與采出程度模擬曲線

綜合以上效果對比及模擬分析，形成了不同注聚階段的壓裂工藝優(yōu)選原則及參數(shù)設計原則（表1），根據(jù)含水級別升高和剩余油分布狀況，逐漸提高壓裂規(guī)模，可以滿足聚驅(qū)壓裂改造需求。

表1 不同注聚階段參數(shù)設計原則

3 現(xiàn)場應用

為提高聚驅(qū)壓裂改造效果，根據(jù)不同注聚階段施工規(guī)模逐漸提高，加大規(guī)模壓裂，取得較好的增產(chǎn)效果，初期均能保持3.0～3.5 t平均增油水平，且整體投入產(chǎn)出比呈現(xiàn)上升趨勢。近5年按聚驅(qū)壓裂個性化參數(shù)設計原則共設計549口井，其中油井初期平均日增油3.2 t，有效期內(nèi)累計增油27.83×104t。按油價70美元/桶計算，噸油價格為3 523元/t，增油效益98 045萬元，平均投入產(chǎn)出比可達1∶3.2，具體見表2。

表2 聚驅(qū)分年度壓裂效果統(tǒng)計表

4 結(jié)論與認識

1）聚驅(qū)壓裂工藝優(yōu)選應根據(jù)不同注聚階段改造需求及改造目的層剩余油特點，盡可能將壓裂工藝技術(shù)特點與改造需求相匹配，提高壓裂改造的針對性，進而提高改造效果。

2）目前盡管施工規(guī)模與壓裂效果具有較好的相關(guān)性，但仍需根據(jù)不同注聚階段不同的改造目的，個性化設計施工規(guī)模，在含水下降期、低值期控制，回升期提高施工規(guī)模，確保滿足不同階段的規(guī)模要求，實現(xiàn)降本增效。

3）聚驅(qū)壓裂目前單縫設計砂量規(guī)模平均6～15 m3，液量規(guī)模42～90 m3，全井平均液量300 m3，可滿足聚驅(qū)壓裂改造需求，初期日增油可達3 t 以上，同時返排量在安全環(huán)?？煽胤秶鷥?nèi)。