超低滲油藏分級(jí)加砂壓裂工藝探討

陳愛軍

（中石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏第一項(xiàng)目部，甘肅 慶陽745400）

姜漢峰

（中石油塔里木油田分公司油氣生產(chǎn)技術(shù)部，新疆 庫(kù)爾勒841000）

黃萬龍

（中石油渤海鉆探工程有限公司第一鉆井工程分公司，天津300280）

王宇

（中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒841000）

馬海波

（中石油塔里木油田分公司秘書科，新疆 庫(kù)爾勒841000）

王彥秋

（中石油塔里木油田分公司開發(fā)事業(yè)部，新疆 庫(kù)爾勒841000）

張磊

（中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫(kù)爾勒841000）

隨著采油工藝技術(shù)水平的逐步提高，過去不具備開發(fā)價(jià)值的超低滲油藏慢慢成為了石油開采中的主力油藏。而對(duì)于超低滲透油藏的開發(fā)而言，構(gòu)建油層到井筒有利的流體通道是關(guān)鍵，通常都是采用壓裂的方式來實(shí)現(xiàn)。目前，壓裂是低滲透油田中后期增產(chǎn)增注的主要進(jìn)攻性措施之一，對(duì)油田中后期老井的增產(chǎn)增注起著重要的作用。通常，為了提高油井的單井產(chǎn)量，在不同的開發(fā)階段，同一口井在不同的時(shí)期會(huì)幾次實(shí)施壓裂措施，也就是重復(fù)壓裂。

重復(fù)壓裂確實(shí)能提高油井的產(chǎn)能和出油時(shí)間，其在超低滲透油藏開發(fā)中做出的貢獻(xiàn)也毋庸質(zhì)疑。但隨著施工次數(shù)的增加，壓裂效果呈明顯下降趨勢(shì)，并且有效期也急劇縮短，直至到完全失去采取壓裂措施的意義。分級(jí)加砂在壓裂施工過程中的不同階段加入不同粒徑的支撐劑（石英砂）使之相互配合，能夠彌補(bǔ)重復(fù)壓裂過程中造成的暫堵、砂卡和壓濾液濾失及壓后吐砂的缺陷，起到優(yōu)化壓裂液通道、降濾和防止壓后吐砂的效果，從而改善低滲、超低滲油藏的開采效果［1］。下面，筆者在對(duì)重復(fù)壓裂效果遞減原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出分級(jí)加砂壓裂的新型工藝方案。

1 重復(fù)壓裂效果遞減的原因分析

1.1 因暫堵效果差而無法產(chǎn)生新的裂縫

在重復(fù)壓裂過程中，壓開老裂縫的同時(shí)，加入暫堵劑，如果注入壓力沒有明顯的上升，說明沒有新的裂縫產(chǎn)生，即暫堵劑沒有起到堵住老裂縫的作用，導(dǎo)致壓裂液沿老裂縫流失，而老的裂縫已經(jīng)失去原有的導(dǎo)流能力，又無新的導(dǎo)流通道產(chǎn)生，最終造成壓裂效果不明顯。

1.2 砂卡的發(fā)生致使壓裂效果不理想

長(zhǎng)慶油田普遍采用的是斜井鉆井方式和射孔完井方式，而大斜度井往往會(huì)產(chǎn)生較大的井筒效應(yīng)。壓裂液和支撐劑從井筒內(nèi)進(jìn)入主裂縫時(shí)，往往存在著附加摩阻，這種附加摩阻，經(jīng)常會(huì)造成攜砂液提前脫砂，使壓裂施工在裂縫長(zhǎng)度、裂縫導(dǎo)流能力等參數(shù)上達(dá)不到預(yù)期的要求影響壓裂后的產(chǎn)能，甚至在高砂比注入攜砂液時(shí)出現(xiàn)砂卡現(xiàn)象，此時(shí)不得不停泵進(jìn)行反洗井，造成壓裂過程被迫間斷，嚴(yán)重影響壓裂效果。

1.3 壓裂液濾失和壓后吐砂影響壓裂效果

由于地層天然裂縫的存在和上次壓裂產(chǎn)生的微裂縫，導(dǎo)致壓裂施工過程中壓裂液濾失嚴(yán)重，而無法達(dá)到預(yù)期的壓裂效果。而壓裂后地層吐砂則會(huì)讓裂縫很快閉合而失去導(dǎo)流作用，在莊9區(qū)塊的莊28－16井、莊26－17井、莊40－9井等井的作業(yè)過程中就發(fā)現(xiàn)井筒大量沉砂，有的甚至已經(jīng)埋過了射孔段。

由于上述3方面的原因，有必要對(duì)通常采用的壓裂工藝進(jìn)行分析和改進(jìn)，設(shè)法提高單次重復(fù)壓裂措施效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐，借鑒壓裂工藝研究成果，提出分級(jí)加砂壓裂的新型工藝方案。

2 分級(jí)加砂壓裂工藝

壓裂施工一般分為3個(gè)階段，分別是注入前置液、攜砂液和頂替液。分級(jí)加砂壓裂工藝主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：首先，前置液中加入粉砂；其次，不同階段攜砂液中加入支撐劑。

2.1 前置液加粉砂

在前置液中加入低砂比的粉砂，砂比控制在10%～15%。其作用在于含砂液體可以造成很強(qiáng)的水力切割作用，在不完善的射孔孔眼處和近井地帶的復(fù)雜裂縫中，這種高速含砂流體形成的水力切割作用可以幫助液體對(duì)各種因素形成的毛刺、粗糙表面、迂曲構(gòu)造進(jìn)行水力切割和打磨，使流通路徑趨于光滑，降低摩阻，減小壓裂過程中發(fā)生砂卡地可能性；并且，上述不利因素越嚴(yán)重，取得的效果越明顯。而對(duì)于近井地帶的裂縫，這種低砂比的支撐劑段塞可以堵塞一些寬度較小的裂縫，有利于主裂縫的延長(zhǎng)和拓寬。進(jìn)而提高壓裂液的效率，提高壓裂一次成功率［2］。

在壓裂施工至老裂縫張開到一定程度后，一般會(huì)加入暫堵劑，用來堵塞老裂縫以利于新裂縫的產(chǎn)生。但是，由于暫堵劑對(duì)近井地帶微裂縫（包括天然微裂縫和以前壓裂施工形成的微裂縫）的封堵能力有限，往往達(dá)不到預(yù)期的封堵目標(biāo)。而采用前置液加粉砂工藝，利用粉砂對(duì)微裂縫的封堵能力與暫堵劑配合，通過這種雙重的封堵配合，將大大提高暫堵的成功率。

2.2 攜砂液加支撐劑（石英砂）

該階段的主要特點(diǎn)是將攜砂液分為3個(gè)階段注入并配以不同直徑的支撐劑（石英砂），一是在老裂縫壓開時(shí)注入粉砂作為一級(jí)支撐劑；二是在新裂縫產(chǎn)生時(shí)注入中砂作為二級(jí)支撐劑；最后再以尾追粗砂的方式注入三級(jí)支撐劑。

1）粉砂作為一級(jí)支撐劑 粉砂作為一級(jí)支撐劑注入地層的優(yōu)點(diǎn)有很多，主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一是粉砂首先進(jìn)入壓裂時(shí)形成的微細(xì)裂縫或被壓開的地層本身微裂縫中，有效地阻止壓裂液濾失進(jìn)去，提高液體效率，保證造縫效果，降低前置液用量，從而減少入井液總量，降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害；二是地層破裂時(shí)產(chǎn)生的細(xì)裂縫可以得到粉砂的有效支撐成為較高導(dǎo)流能力的原油通道。粉砂在壓裂施工過程中能夠起到有效的降濾作用，而施工結(jié)束裂縫閉合后又能起到有效支撐微裂縫的作用，成為溝通地層和人工主裂縫的油流通道，提高儲(chǔ)層導(dǎo)流能力，支撐的微裂縫有助于提高壓裂增產(chǎn)效果，延長(zhǎng)措施有效期。一般采用粒徑100目的粉砂并用38%左右的平均砂比注入，效果較理想。

2）中砂作為支撐新裂縫的二級(jí)支撐劑 在重復(fù)壓裂施工過程中，壓開老裂縫已經(jīng)不是施工的主要目的，而產(chǎn)生新的導(dǎo)流通道才是重點(diǎn)。因此，當(dāng)壓裂施工至老裂縫張開到一定程度時(shí)就會(huì)加入暫堵劑對(duì)老裂縫進(jìn)行戰(zhàn)略性的暫時(shí)封堵，以利于新裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)新裂縫產(chǎn)生時(shí)再次加入的支撐劑成為二級(jí)支撐劑，此時(shí)對(duì)二級(jí)支撐劑的選擇就十分重要了。如果此時(shí)選用粉砂作為二級(jí)支撐劑，由于壓后新裂縫的閉合能力較強(qiáng)，特別是在地層巖石硬度比較低得情況下，粉砂很容易滲入到裂縫兩邊的縫面中去。而且，伴隨著新裂縫產(chǎn)生的同時(shí)還會(huì)形成許多微裂縫，粉砂就容易被這些微裂縫吸收，反而使新的主裂縫得不到有效的支撐。對(duì)于此種情況中砂的支撐能力將大大高于粉砂。采用粒徑約為30目的中砂作為二級(jí)支撐劑并以36%的平均砂比注入，就能達(dá)到比較優(yōu)良的支撐效果。

3）粗砂作為三級(jí)支撐劑 在施工的最后階段采用粘度較低的壓裂液攜帶粒徑大約為15目的粗砂，并用較高的砂比，砂比控制在70%～75%（根據(jù)井筒具體情況可適當(dāng)調(diào)整），填充在井眼附近。粗砂就會(huì)最先在井眼附近坐實(shí)，形成一個(gè)篩網(wǎng)阻止中砂返出，而中砂又形成了一個(gè)篩網(wǎng)阻止了粉砂的返出，這樣就避免了壓后吐砂嚴(yán)重和井筒沉砂嚴(yán)重的現(xiàn)象，也就保證了裂縫的導(dǎo)流能力和有效期［3］。

3 效果分析

分級(jí)加砂壓裂工藝可以克服重復(fù)壓裂中存在的比較突出的矛盾，降低不利因素的影響，且相對(duì)而言比較容易操作。從莊9區(qū)塊莊40－9井的試驗(yàn)結(jié)果來看，分級(jí)加砂壓裂工藝在超低滲透油田實(shí)施油井增產(chǎn)措施是具有一定可行性的。

雖然筆者討論到的只有三級(jí)支撐劑，但并非該工藝只能用到三級(jí)支撐劑。根據(jù)地層條件、井筒的具體情況以及對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的計(jì)算，支撐劑的級(jí)數(shù)是可以調(diào)整的。

4 結(jié)論

1）重復(fù)壓裂工藝因暫堵效果差、砂卡和壓裂液濾失和壓后吐砂而導(dǎo)致超低滲油藏在開發(fā)過程中效果遞減，對(duì)油田穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)不利。

2）分級(jí)加砂壓裂工藝的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，即前置液中加入粉砂，以及不同階段攜砂液中加入支撐劑（石英砂）。這2方面的優(yōu)勢(shì)相互補(bǔ)充，優(yōu)化壓裂液通道、降濾和防止壓后吐砂，提高了人工裂縫導(dǎo)流能力和延長(zhǎng)重復(fù)壓裂有效期。

［1］王成旺，范文敏，陸紅軍.長(zhǎng)慶油田老井增產(chǎn)增注工藝技術(shù)研究與應(yīng)用 ［J］.油氣測(cè)井，2007，16（6）：45－48.

［2］夏方亮.淺層低滲透油藏壓裂工藝優(yōu)化及應(yīng)用 ［J］.技術(shù)前沿·中國(guó)石油和石化標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2010，2（6）：71－76.

［3］林運(yùn)輝.低滲透裂縫性油藏降濾壓裂工藝技術(shù)研究 ［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2011，7（4）：163－164.