什邡氣田儲(chǔ)層改造難點(diǎn)及對(duì)策

刁 素 栗鐵峰 任 山 慈建發(fā)

（中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng) 618000）

什邡氣田位于孝泉?dú)馓?、馬井氣田的邊緣，平均孔隙度10.5%，滲透率0.1～0.3 mD，總體上屬于中低孔、低滲致密砂巖。部分井儲(chǔ)層存在嚴(yán)重的水敏、水鎖傷害，氣藏地層壓力系數(shù)1.23～1.46，與孝泉、馬井氣田蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層相比，物性條件更差。該氣田前期儲(chǔ)層改造采用瓜膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.35%～0.38%的壓裂液，施工排量3.5～4 m3/min，前置液階段采用支撐劑段塞，但施工初期監(jiān)測(cè)壓力波動(dòng)大，通常在高擠攜砂液階段才能趨于平穩(wěn)，壓裂液效率通常在40%左右，增產(chǎn)效果不明顯。針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層工程地質(zhì)特征參數(shù)及多口井的施工數(shù)據(jù)分析，確定采用小排量起裂，盡早泵入支撐劑段塞、中低排量施工等措施，并配套纖維網(wǎng)絡(luò)加砂、低濃度壓裂液和高效返排工藝，提高了儲(chǔ)層改造效果。

1 前期壓裂特征及原因分析

1.1 前期壓裂特征

什邡氣田前期壓裂采用了相鄰氣田馬井和新場(chǎng)氣田成熟的壓裂工藝，施工7井次14層，單層加砂規(guī)模在 15～35 m3不等，施工排量 3.5～4.5 m3/min，部分井/層采用了液氮伴注工藝。壓裂過(guò)程總體表現(xiàn)出初期施工泵壓和監(jiān)測(cè)壓力較高的特點(diǎn)，段塞對(duì)監(jiān)測(cè)壓力和泵壓的降低起到了較好的作用，但通常監(jiān)測(cè)壓力還是在加砂初期才趨于穩(wěn)定。平均破裂壓力梯度0.030 1 MPa/m，較相鄰馬井氣田（0.027 MPa/m）和新場(chǎng)氣田（0.023 2 MPa/m）高；平均延伸壓力梯度0.025 5 MPa/m，與馬井氣田（0.026 MPa/m）和新場(chǎng)氣田（0.025 8 MPa/m）接近，壓裂液效率39.8%，遠(yuǎn)低于相鄰氣田68%～70.8%的壓裂液效率，14層壓后僅2層獲得工業(yè)氣流，效果普遍較差。

1.2 原因分析

監(jiān)測(cè)壓力的波動(dòng)主要出現(xiàn)在壓裂施工的前置液階段，即地層起裂開(kāi)始延伸的過(guò)程中。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要是近井筒效應(yīng)明顯［1-2］，多裂縫影響主縫延伸，壓裂液效率低，同時(shí)儲(chǔ)層品質(zhì)差，工藝缺乏針對(duì)性。

（1）什邡氣田的平均破裂壓力梯度較延伸壓力梯度高出0.003～0.006 2 MPa/ m，主要原因可能是鉆完井過(guò)程中由于工作液的濾失造成較為嚴(yán)重的近井污染，從而導(dǎo)致異常高的破裂壓力及施工初期較高的施工壓力。

（2）前期施工井的監(jiān)測(cè)壓力高，隨著支撐劑段塞以及加砂初期低濃度攜砂液進(jìn)入地層，較高的監(jiān)測(cè)壓力逐漸趨于平穩(wěn)，其主要原因是隨著壓裂的進(jìn)行，以及低濃度攜砂液打磨，壓裂初期的多裂縫被封堵并形成了主縫，同時(shí)也解除了近井污染，反映在施工曲線(xiàn)上即是監(jiān)測(cè)壓力和泵壓逐漸降低以致平穩(wěn)。由于注入的液體因多裂縫的存在而分流，壓裂前半部分主縫延伸困難，多裂縫總寬度比單一裂縫寬度大，造成壓裂時(shí)液體效率低，形成的裂縫短而窄，縮小了泄流面積，從而影響了壓裂效果［3］。

2 針對(duì)性措施

2.1 小排量起裂，較早泵入支撐劑段塞

小排量起裂一方面可以控制縫高，保證裂縫有效地在垂直于井筒的方向延伸，另一方面有利于減少多裂縫的產(chǎn)生［4-5］。

較早采用支撐劑段塞可有效地處理近井筒效應(yīng)，降低近井摩阻。較早的支撐劑段塞隨著壓裂液進(jìn)入各個(gè)小裂縫中，對(duì)剛起裂的小裂縫更容易封堵，降低裂縫凈壓力，有利于主縫的延伸，同時(shí)還可控制縫高，提高壓裂液效率。

2.2 低濃度壓裂液，纖維攜砂

低滲致密氣藏總體改造思路是造長(zhǎng)縫和獲得較高的導(dǎo)流能力，對(duì)于新區(qū)物性更差的儲(chǔ)層，除了考慮造長(zhǎng)縫外還應(yīng)考慮降低壓裂液瓜膠濃度對(duì)儲(chǔ)層和裂縫的傷害［5］。

纖維加入到流體—微粒懸浮液中可改變微粒沉降速度。沒(méi)有纖維時(shí)，支撐劑顆粒在流體中的沉降速度正比于顆粒粒徑和密度，反比于流體黏度；加入纖維后，纖維在壓裂液中與支撐劑顆粒相互作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻止微粒下沉，大大改變了支撐劑的沉降速度，并通過(guò)一種機(jī)械的方法來(lái)攜帶、運(yùn)移并分布支撐劑，可有效降低壓裂液中稠化劑的濃度，有利于形成更好的裂縫鋪置剖面，使裂縫高度得到相應(yīng)的控制、獲得更加有效的裂縫支撐長(zhǎng)度，同時(shí)降低了對(duì)支撐裂縫和儲(chǔ)層基質(zhì)的傷害［7-8］。國(guó)內(nèi)外研究表明，纖維可以抑制管線(xiàn)內(nèi)形成湍流漩渦（即邊界層效應(yīng)），從而降低管柱施工摩阻［9］；纖維加量達(dá)到支撐劑量0.5%～0.9%時(shí)，裂縫的導(dǎo)流能力較未加纖維時(shí)還有所升高，同時(shí)壓裂液的稠化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降低 15%～20%［10］。

2.3 高效返排工藝

氣井壓裂后的返排程度很大程度上影響改造效果。新區(qū)氣藏儲(chǔ)層低滲致密，部分井儲(chǔ)層水敏、水鎖傷害嚴(yán)重，氣藏地層壓力系數(shù)1.23～1.46，因此為使液體快速、高效返排，設(shè)計(jì)采用全程液氮伴注［11］、強(qiáng)制裂縫閉合［12］高效返排工藝，即通過(guò)液氮伴注提高液體返排能力，通過(guò)壓后大油嘴排液強(qiáng)制閉合人工裂縫，減少壓裂液對(duì)儲(chǔ)層及對(duì)支撐裂縫的傷害。液氮與壓裂液形成的泡沫在增能的同時(shí)，還可降低濾失，減少對(duì)水敏、水鎖儲(chǔ)層的傷害。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

針對(duì)性措施在新區(qū) MP75、MP74、SF6、SF7 等井中進(jìn)行了應(yīng)用，監(jiān)測(cè)壓力均在前置液初期就變得平穩(wěn)，壓裂液返排率平均達(dá)到67.3%；PT軟件擬合施工曲線(xiàn)，平均壓裂液效率為74.8%，較措施前提高了35%；壓前無(wú)天然氣產(chǎn)量或微量，壓后平均測(cè)試產(chǎn)量為2.269×104m3/d，增產(chǎn)效果顯著。下面以MP75井為例進(jìn)行介紹。

MP75井是什邡氣田部署的一口定向開(kāi)發(fā)井，壓裂目的層垂深1 371.8～1 385.3 m，儲(chǔ)層溫度約50 ℃，為褐灰色細(xì)粒巖屑砂巖夾粉砂巖，聲波時(shí)差83 μm/ft，泥質(zhì)含量4%，孔隙度16%，滲透率0.45×10-3μm2。

（1）設(shè)計(jì)思路。該井目的層為中低孔、低滲致密儲(chǔ)層，壓裂改造以造長(zhǎng)縫、提高壓裂液效率、降低傷害和提高增產(chǎn)效果為主。設(shè)計(jì)小排量起裂，盡早注入支撐劑段塞，中低砂比，中低排量，前期50 ℃儲(chǔ)層壓裂液瓜膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為0.38%，本井設(shè)計(jì)纖維網(wǎng)絡(luò)加砂，降低瓜膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)至0.3%，配合全程液氮伴注提高返排速率，進(jìn)一步降低壓裂液對(duì)支撐裂縫和儲(chǔ)層的傷害。

（2）施工過(guò)程。地層破裂后，排量從0.5 m3/min緩慢提至2 m3/min，此過(guò)程中開(kāi)始泵入支撐劑段塞，隨著段塞的加入，監(jiān)測(cè)壓力和泵壓顯著下降，段塞完全入地后，監(jiān)測(cè)壓力從段塞前最高36 MPa下降至23.2 MPa，前置液階段初期就趨于穩(wěn)定（前期通常在高擠攜砂液的低砂比階段才趨于穩(wěn)定）。然后以150 Sm3/mim速度伴注液氮，從加砂初期開(kāi)始勻速加入纖維，施工排量 2.8～3.1 m3/min（前期 3.5～4 m3/min），泵壓 31～33 MPa，順利完成 26 m3支撐劑、140 kg纖維、14 m3液氮的加砂壓裂施工，施工曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 MP75井加砂壓裂施工曲線(xiàn)

運(yùn)用PT軟件對(duì)施工曲線(xiàn)擬合，壓裂形成了162.5 m的有效支撐縫長(zhǎng)，支撐縫高30.16 m，平均裂縫導(dǎo)流能力 1.875 μm2·cm，無(wú)因次導(dǎo)流能力 12.5，壓裂液效率81.9%。

此次施工入地液量186.2 m3，15 h排液120 m3，返排率64.4%，40 h累計(jì)排液135 m3，返排率72.5%，在井口油套壓6.7 MPa下，測(cè)試產(chǎn)量8.4×104m3/d，遠(yuǎn)高于鄰井改造后產(chǎn)能。

4 結(jié)論

（1）對(duì)于低滲透致密砂巖氣藏，選擇有針對(duì)性的儲(chǔ)層改造工藝是提高氣井壓后產(chǎn)能的根本保證。

（2）小排量起裂、段塞優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合低砂比、低稠化劑濃度壓裂液技術(shù)，同時(shí)配套纖維網(wǎng)絡(luò)加砂、液氮全程伴注及強(qiáng)制裂縫閉合高效返排工藝，有效解決了什邡氣田氣井加砂壓裂過(guò)程中存在的監(jiān)測(cè)壓力波動(dòng)大、增產(chǎn)效果差等問(wèn)題。

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