S10區(qū)塊不同沉積相對(duì)壓裂效果影響研究

阮逢明，尹艷樹(shù)，尹太舉 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100）

康 莉 （中石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)信息檔案站，新疆克拉瑪依834000）

S10區(qū)塊氣田位于鄂爾多斯盆地北部，區(qū)內(nèi)構(gòu)造平緩，斷層不發(fā)育，為陸相河流沉積的低孔低滲砂巖儲(chǔ)層巖性氣藏，主要發(fā)育盒8段和山1段2套產(chǎn)氣層。S10區(qū)塊氣田開(kāi)發(fā)井自2006年壓裂施工投產(chǎn)以來(lái)，累計(jì)投產(chǎn)300多口井，到目前為止，壓裂施工仍有效，在生產(chǎn)的井僅有170余口，許多氣井初期產(chǎn)能較高，但穩(wěn)產(chǎn)期較短，產(chǎn)量遞減快，壓裂增產(chǎn)措施效果不明顯。為此，筆者根據(jù)S10區(qū)塊壓裂前后氣藏生產(chǎn)特征，探討其沉積相對(duì)儲(chǔ)層壓裂效果的影響情況，以便為有效儲(chǔ)層改造提供參考依據(jù)。

1 不同沉積相對(duì)壓裂增產(chǎn)的影響

1.1 壓裂井產(chǎn)能

分析近年來(lái)S10區(qū)塊壓裂施工和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同沉積相造成壓裂井產(chǎn)能發(fā)生分異性變化：①處于分流河道主體、心灘、邊灘部位的鉆井，大都具有較好的壓裂效果，如S10－28－45等井壓裂初期產(chǎn)能超過(guò)2.5×104m3。②位于河道溢岸沉積等地區(qū)的鉆井，壓裂效果一般較差，穩(wěn)產(chǎn)期也較短，如S10－38－36處于溢岸沉積微相中，該井生產(chǎn)效果差，壓裂初期日產(chǎn)氣僅0.5×104m3?？傮w而言，高產(chǎn)井基本位于河道主體、心灘和邊灘部位，其儲(chǔ)層厚度和砂巖體規(guī)模較大，儲(chǔ)層物性較好。

1.2 地層巖石破裂壓力

壓裂施工前期主要是通過(guò)增加泵壓向地層注入壓裂液進(jìn)行人工造縫，但泵壓超過(guò)地層破裂壓力，從而產(chǎn)生疏導(dǎo)裂縫，這可能會(huì)對(duì)氣層造成一定破壞。通過(guò)對(duì)S10區(qū)塊盒8段辮狀河沉積環(huán)境的243個(gè)壓裂段統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)溢岸沉積地層平均破裂壓力最大 （54.38MPa），心灘沉積地層平均破裂壓力最?。?1.36MPa）。通過(guò)對(duì)S10區(qū)塊氣田山1段曲流河沉積環(huán)境的160個(gè)壓裂段統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)溢岸沉積地層平均破裂壓力最大 （52.85MPa），邊灘沉積地層平均破裂壓力最小 （42.29MPa）。因此，S10區(qū)塊巖石破裂壓力具有明顯的隨不同沉積相發(fā)生變化的特點(diǎn)。

2 不同沉積相對(duì)壓裂施工的控制作用

氣井壓裂效果與沉積相作用有關(guān)，由于不同微相的儲(chǔ)層特征存在差異性，在確定壓裂施工的工藝參數(shù)時(shí)需要考慮沉積相的控制作用，否則壓裂效果會(huì)受到影響［1］。

2.1 壓裂施工生產(chǎn)條件

S10區(qū)塊儲(chǔ)層有效厚度隨著沉積相帶發(fā)生變化，河道、邊灘、心灘微相部位氣層一般較集中，主力氣層厚，砂體連續(xù)性好，氣層厚度適中 （總有效厚度22m左右）。以S10－50－36井為例，其氣層分散，厚度小，無(wú)較好的主力層，而S10－32－65井氣層厚度適中，層數(shù)少，主力層砂體連續(xù)，其壓裂效果明顯好于S10－50－36井。開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，要取得好的壓裂效果，壓裂井段必須有一定厚度的主力氣層 （一般不低于10m），對(duì)于層間差異大的開(kāi)發(fā)井，應(yīng)盡可能細(xì)分并有針對(duì)性地將一套砂體進(jìn)行改造。因?yàn)闅鈱涌缍冗^(guò)大，各小層間不可避免存在差異，籠統(tǒng)合壓將使部分氣層潛力難以發(fā)揮。因此，應(yīng)結(jié)合沉積微相特征和壓裂工藝來(lái)制定新井開(kāi)發(fā)方案。

2.2 壓裂施工工藝參數(shù)

圖1 S10區(qū)塊氣田加砂量－單井累計(jì)產(chǎn)量關(guān)系圖

1）加砂量 氣井壓裂主要目的是對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改造，形成一對(duì)高導(dǎo)流能力的支撐裂縫 （支撐裂縫滲透率在3×10－3μm2左右，遠(yuǎn)高于地層的天然滲透率），從而解除氣層污染，提高儲(chǔ)層的滲流能力和開(kāi)發(fā)井產(chǎn)能［2－3］。因此，隨著加砂量的增加、支撐縫長(zhǎng)增長(zhǎng)，累計(jì)增氣量增加。但當(dāng)裂縫支撐縫長(zhǎng)達(dá)到一定值后增加幅度急劇降低，投資凈收益反而降低，因而對(duì)任一開(kāi)發(fā)井都存在一個(gè)最佳加砂量，這主要取決于氣井的自身?xiàng)l件。氣井的加砂量跟氣層物性、氣層有效厚度、氣層跨度、蓋層隔層好壞等諸多因素有關(guān)［4］。S10區(qū)塊氣田氣層為低孔低滲砂巖儲(chǔ)層，分析相關(guān)開(kāi)發(fā)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在河道、心灘、邊灘優(yōu)勢(shì)相帶中增加加砂量能明顯提高壓裂效果，而在溢岸沉積部位若不考慮沉積相作用進(jìn)行籠統(tǒng)加砂施工，則難以提高生產(chǎn)效果?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析表明，S10區(qū)塊的河道、心灘、邊灘等優(yōu)勢(shì)相帶最佳加砂量在39～65m3之間 （見(jiàn)圖1）。

2）壓裂施工排量 氣層的應(yīng)力參數(shù)受沉積相影響，而應(yīng)力參數(shù)又影響著壓裂施工排量，其大小由氣層條件決定，主要包括氣層蓋層、隔層好壞，氣層跨度，砂泥比等條件。同時(shí)，水力壓裂縫的延伸長(zhǎng)度控制了氣層的有效支撐范圍，對(duì)施工安全也產(chǎn)生重要影響。因此，施工排量要適中，因?yàn)榕帕窟^(guò)小容易造成砂堵，排量過(guò)大容易造成竄層。由于S10區(qū)塊氣田不同沉積微相內(nèi)儲(chǔ)層規(guī)模存在差異，應(yīng)根據(jù)其砂巖儲(chǔ)層的具體情況決定相應(yīng)施工方式：射孔井段長(zhǎng)、小層多、氣層跨度大的氣井 （研究區(qū)心灘、邊灘微相中存在），其層間差異大，壓裂液濾失嚴(yán)重，采用大排量施工能使各小層均受益，確保施工安全；氣層集中、氣層跨度不大、氣層厚度薄的產(chǎn)層 （河道微相中存在），宜采用小排量施工，這樣有利于控制壓裂縫的縱向延伸和擴(kuò)展，形成對(duì)氣層的有效支撐［5］。

3）壓裂液平均砂比 提高平均砂比可以提高砂漿濃度，增加鋪砂層數(shù)，降低支撐劑的破碎率，使支撐裂縫變寬，從而提高裂縫導(dǎo)流能力；提高平均砂比可以減少壓裂液的用量，減少壓裂液對(duì)地層的二次傷害，從而提高氣井的產(chǎn)能［6］。通過(guò)對(duì)S10區(qū)塊氣井的壓裂液平均砂比進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然高平均砂比有利于增產(chǎn)，但個(gè)別氣層中提高平均砂比的效果不明顯 （如井S10－53－28至S10－54－44），這是受不同沉積相影響所至。具體而言，在心灘、邊灘微相中開(kāi)發(fā)井 （如井S10－39－37至S10－52－55）壓裂液平均砂比增大，氣井產(chǎn)率呈總體上升趨勢(shì) （見(jiàn)圖2）。因此，對(duì)于處于同一伏勢(shì)微相中的生產(chǎn)井，提高壓裂液平均砂比能有效提高產(chǎn)量。

3 結(jié) 論

（1）高產(chǎn)井基本位于河道主體、心灘和邊灘部位，其儲(chǔ)層厚度和砂巖體規(guī)模較大，儲(chǔ)層物性較好；S10區(qū)塊巖石破裂壓力隨不同沉積相發(fā)生明顯變化。

（2）沉積相既控制壓裂施工生產(chǎn)條件，又對(duì)壓裂施工工藝參數(shù) （如加砂量、壓裂施工排量和壓裂液平均砂比）直接產(chǎn)生影響。

圖2 S10區(qū)塊典型井累計(jì)產(chǎn)量－平均砂比關(guān)系圖