姜家川區(qū)域長8油層壓裂工藝技術(shù)應(yīng)用分析

高尚明

【摘要】直羅地區(qū)三疊系長8儲層發(fā)育，油藏展布范圍廣，石油地質(zhì)儲量豐富，具備規(guī)模建產(chǎn)潛力。但該區(qū)儲層致密，油層自然產(chǎn)能極低，須經(jīng)壓裂改造方可獲得工業(yè)油流。為了提高油田開發(fā)水平，對壓裂工藝進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，效果明顯。

【關(guān)鍵詞】壓裂工藝 儲層特征 射孔

1 區(qū)域概況

直羅油田姜家川區(qū)塊位于富縣地區(qū)直羅鎮(zhèn)東北部的姜家川鄉(xiāng)，研究區(qū)西自富西1井，東達(dá)富南9井，南起驛探4井，北抵富西18，面積約為200km2，研究層位為長8。截止到2011年1月，該區(qū)有開發(fā)井?dāng)?shù)共計106口，其中探井64口，生產(chǎn)井42口，已投產(chǎn)井51口。

2 儲層特征2.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)長8油層儲層砂巖主要為灰色、灰綠色、灰褐色成分成熟度較低的細(xì)粒長石砂巖及巖屑長石砂巖。磨圓以次圓—次棱為主，分選性好。砂巖中黑云母的含量在2%～6%。膠結(jié)物主要的石英加大和長石加大。膠結(jié)類型主要為孔隙和壓嵌式膠結(jié)。接觸關(guān)系主要為點接觸和點線接觸。儲層的孔隙類型主要為粒間孔和裂隙孔。

2.2 儲層孔隙類型分布特征

長8儲層主要孔隙類型為粒間溶孔和長石溶孔，其次為巖屑溶孔，有少量的原生孔隙發(fā)育。在巖心薄片觀察中，該區(qū)孔隙按孔徑大小可分為大孔、中孔、小孔和微孔四種。其中，大孔（≥50μm）比例小，包括部分砂巖中發(fā)育的殘余粒間孔隙和溶蝕粒間孔隙，它們占總孔隙的10%～20%。中孔（50μm～30μm）比例較大，主要有殘余粒間孔隙、溶蝕粒間孔隙和溶蝕粒內(nèi)孔隙，包括長石溶孔、巖屑溶孔等，占總孔隙的10%～30%。小孔（30μm～10μm）比例較大，主要包括晶間孔隙、雜基溶孔，約占總孔隙的30%左右。微孔（≤10μm）比例較小，主要為基質(zhì)和膠結(jié)物溶孔，約占總孔隙的20%左右。顯然，該區(qū)儲層孔隙以中小孔隙為主，微孔和大孔隙都比較少。

2.3 孔隙度和滲透率特征

研究區(qū)位于長8延安三角洲末端，沉積物粒度偏細(xì)，泥質(zhì)偏高，表現(xiàn)為“高孔低滲”的特征。結(jié)合本區(qū)試油情況分析，本區(qū)長81平均滲透率最終取值0.45×10-3μm2，長82平均滲透率最終取值0.6×10-3μm2。

2.4 儲層非均質(zhì)性

儲層的非均質(zhì)性對油田開發(fā)，尤其是對注水開發(fā)的波及程度影響較大，常把滲透率的差異看做非均質(zhì)性的集中表現(xiàn)，研究滲透率的各向異性是揭示儲層非均質(zhì)性的主要手段。反映滲透率變化程度的參數(shù)主要有：變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)、滲透率級差等。

3 壓裂工藝優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)試采特征分析，天然能量不足，均需要壓裂投產(chǎn)。采用水基壓裂液，支撐劑為粒徑0.45-0.9mm的石英砂+陶粒，砂比23-35%，排量1.2-2.8m3/min。

從前期壓裂改造實踐來看，工藝上存在以下幾個問題：

（1）壓裂規(guī)模優(yōu)化未從油藏整體考慮，不能只取決于單井設(shè)計；

（2）由于地層壓力低，大多數(shù)壓裂井壓裂液返排困難，且對儲層有傷害；

（3）目前尚未建立完善的注采井網(wǎng)，前期試油試采依靠地層本身能量開采，隨著地層能量的衰竭，產(chǎn)量遞減是必然趨勢，因此要及時補(bǔ)充地層能量，提高壓裂有效期。3.1 射孔工藝優(yōu)化設(shè)計

通過對低滲透油田的完井工藝分析，優(yōu)選射孔完井方式，并在直羅油田姜家川區(qū)塊射孔現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提出負(fù)壓射孔方式，優(yōu)化射孔槍、射孔彈、射孔液、相位角、布孔方式、孔徑及孔密。

3.1.1 射孔槍彈選擇

目前，適用于Φ139.5mm套管完井的槍身主要有兩種：89槍和102槍。與之相匹配的常用射孔彈主要有：89、102、127、1m彈。由89和102型射孔槍及相應(yīng)射孔彈性能參數(shù)對比分析，結(jié)合姜家川實際情況，選擇102型射孔槍，射孔彈選取1m射孔彈進(jìn)行高性能深穿透射孔作業(yè)。3.1.2 射孔參數(shù)優(yōu)化

由于目前研究區(qū)內(nèi)使用的套管為139.5mm，常使用89、102的射孔槍型。與此相匹配的射孔彈型主要有102、127、1m彈。因此根據(jù)以上射孔槍彈對其進(jìn)行了孔深、孔徑、孔密、相位角的敏感性分析，分析結(jié)果得出以射孔后增加油水井產(chǎn)能為目標(biāo)，姜家川研究區(qū)長8儲層優(yōu)化射孔參數(shù)為：孔密16孔/m、相位角為90°。

3.2 壓裂工藝方案設(shè)計

根據(jù)油藏為低滲低壓砂巖油氣藏特性，采用水力壓裂，壓裂思路采用整體壓裂。水井暫不壓裂，若注不進(jìn)水，則考慮清水低砂比壓裂或者氣爆壓裂。

3.2.1 壓裂方式

水力壓裂是低滲油藏開發(fā)的主要增產(chǎn)措施。壓裂方式選擇單層分壓，上下坐封壓裂方式。對壓裂規(guī)模要嚴(yán)格控制，生產(chǎn)井縫長不超過井距的1/4-1/3，防止注入水沿裂縫突進(jìn)。并建議對該區(qū)對長8儲層進(jìn)行整體壓裂改造，即在開采過程中，把注水、采油和壓裂配套結(jié)合起來。 3.2.2 加砂量、排量、砂比

根據(jù)姜家川區(qū)域的地質(zhì)油藏條件，經(jīng)壓裂參數(shù)優(yōu)化，對于姜家川長8儲層壓裂，推薦加砂量為14-65m3，排量為1.4-2.4m3/min，砂比15%-31%。

3.2.3 壓裂管柱設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求壓裂施工時破裂壓力為20～50MPa，選用J55鋼級、Φ73mm油管，最小抗內(nèi)壓強(qiáng)度51MPa。

3.3 壓裂液優(yōu)選

增稠劑是水基壓裂液的最主要添加劑，其增粘能力及耐溫、抗鹽、抗剪切性等應(yīng)用性能一直是壓裂液領(lǐng)域研究的重點。植物膠（胍膠、羥丙基胍膠、香豆膠、田菁膠）及其衍生物這種增稠劑來源廣、性能好，應(yīng)用廣泛，因而推薦增稠劑選用0.25-0.30%胍膠。交聯(lián)劑：清水+0.4%硼砂+0.35%過硫酸銨，交聯(lián)比：100：8-12。其它添加劑包括0.1%氯化鉀防膨劑；0.1%碳酸鈉；0.3%助排劑。

綜上所述壓裂液體系優(yōu)化配方：

清水+0.25%胍膠+0.3%助排劑+0.1%殺菌劑+0.1%活性劑+1%氯化鉀+0.1%碳酸鈉+0.1%活化劑

3.4 支撐劑

壓裂支撐劑的作用在于充填壓開的水力裂縫，使之不再重新閉合并在儲層中形成一個具有高導(dǎo)流能力的流動通道[1]。支撐劑的類型、物理性質(zhì)及支撐劑在裂縫中的鋪置濃度是整體壓裂方案設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，也是保證壓后增產(chǎn)，提高油藏開發(fā)水平的關(guān)鍵。根據(jù)以往壓裂施工井的停泵壓力統(tǒng)計，根據(jù)支撐劑的性能和使用標(biāo)準(zhǔn)，考慮現(xiàn)場原料的來源，推薦使用0.45-0.8mm石英砂作為支撐劑并尾追陶粒。

4 總結(jié)

經(jīng)過上述壓裂工藝的優(yōu)化實施，姜家川區(qū)域長8油層增產(chǎn)效果明顯，因此對于超低滲油藏，單井自然產(chǎn)能低，必須經(jīng)過壓裂改造才能獲得工業(yè)油流，同時實現(xiàn)最優(yōu)的壓裂增產(chǎn)效果，堅持“保護(hù)與改造并舉”的原則，在做好前期鉆井完井過程中儲層保護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)壓裂改造過程的儲層保護(hù)研究，為提高儲層的壓裂改造效果奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭強(qiáng).油、氣井用壓裂支撐劑的研制[J]，四川冶金，2003（02）