轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在鄂爾多斯盆地川口油田的應(yīng)用

劉政帥，黃　博，馬洪志

(延長油田股份有限公司川口采油廠,西安延安 716001)

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轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在鄂爾多斯盆地川口油田的應(yīng)用

劉政帥，黃博，馬洪志

(延長油田股份有限公司川口采油廠,西安延安 716001)

摘要：隨著油田開發(fā)深入，特低滲老油田增產(chǎn)手段單一的老井逐漸失去產(chǎn)能，部分油井產(chǎn)量遞減快的矛盾日益突出，傳統(tǒng)的壓裂工藝已不能滿足該類油藏開發(fā)的需求。針對此問題，將解堵工藝、轉(zhuǎn)向壓裂工藝、端部脫砂工藝有機(jī)結(jié)合在一起，形成解堵—加砂—轉(zhuǎn)向—加砂—端部脫砂的轉(zhuǎn)向壓裂工藝，最大限度的增加泄油面積、疏通油流通道。同時對轉(zhuǎn)向劑實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向壓裂機(jī)理的分析，優(yōu)選出適合鄂爾多斯盆地川口油田轉(zhuǎn)向壓裂的油溶性轉(zhuǎn)向劑，總結(jié)了壓裂施工的選井選層原則，篩選了合適的壓裂施工工藝參數(shù)。實(shí)現(xiàn)了壓裂縫內(nèi)轉(zhuǎn)向的同時在裂縫末端形成了短寬縫，為老油井、薄隔層或無隔層油井恢復(fù)產(chǎn)能提供了新方法。2014年轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在川口油田現(xiàn)場應(yīng)用15口井，取得了較好的增產(chǎn)效果，平均單井日增油0.35t。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；川口油田； 低滲油藏； 轉(zhuǎn)向壓裂

川口油田位于鄂爾多斯盆地東部的陜北斜坡帶，為西傾單斜構(gòu)造，地層傾角小于1°；為典型特低滲溶解氣驅(qū)油藏，具有“低壓、低滲、低產(chǎn)”特點(diǎn)，平面上儲層連通性差，縱向上油層數(shù)量少①吳漢寧，川口油田開發(fā)區(qū)油藏精細(xì)描述，延長油礦川口油田，2004年。。目前單井平均日產(chǎn)油0.176t，主要依靠天然能量開采。隨著油田開發(fā)深入，老井增產(chǎn)手段單一，單井產(chǎn)量遞減快的矛盾日益突出，傳統(tǒng)的壓裂工藝已不能滿足該類油藏開發(fā)的需求。本研究通過轉(zhuǎn)向壓裂工藝在縱向和平面上開啟新層，有效動用之前儲層改造形成的裂縫控制區(qū)以外的原油，提高原油產(chǎn)量，為油田可持續(xù)發(fā)展探索新途徑。

1 轉(zhuǎn)向壓裂現(xiàn)狀、設(shè)計思路及機(jī)理

1.1 轉(zhuǎn)向壓裂現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在延長油田應(yīng)用多年，以往轉(zhuǎn)向壓裂使用的轉(zhuǎn)向劑為水溶性固體顆粒，外觀為黃色球狀或黑色六面體塊狀，在壓裂過程中通過井口投加，單井使用量為20～100kg，以清水或活性水為攜帶液，以壓力升高作為轉(zhuǎn)向與否的評定標(biāo)準(zhǔn)。但施工中很多因素會造成壓力升高(如噴砂嘴摩阻、炮眼摩阻等)，形成裂縫轉(zhuǎn)向的假象，其實(shí)未達(dá)到真正意義上的裂縫內(nèi)轉(zhuǎn)向，未形成新的泄油面，導(dǎo)致許多作業(yè)只是重復(fù)壓裂[1]。

1.2 轉(zhuǎn)向壓裂設(shè)計思路

本研究的轉(zhuǎn)向壓裂是把解堵工藝、轉(zhuǎn)向壓裂工藝、端部脫砂工藝耦合在一起，形成解堵—加砂—轉(zhuǎn)向—加砂—端部脫砂工藝，最大限度地增加泄油面積，疏通油流通道。

1.3 轉(zhuǎn)向壓裂機(jī)理

根據(jù)油層物性配置適合的解堵劑，搞清層間關(guān)系使轉(zhuǎn)向劑起到暫堵、開新裂縫作用。合理設(shè)置壓裂參數(shù)，在壓裂后期進(jìn)行端部脫砂處理，通過轉(zhuǎn)向造成兩條主裂縫，并對老裂縫進(jìn)行解堵，在新縫末端造成短寬縫，形成高度通暢的裂縫網(wǎng)[2-3]。

1.4 解堵劑機(jī)理

川口油田主力油層為三疊系延長組長61和長4+5油層組，具有明顯的酸敏性，所以解堵劑必須充分考慮解堵性及解堵液與油層、地層流體之間的配伍性[4]。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，選用以有機(jī)酸為主體解堵劑的解堵液，添加緩蝕劑、黏土穩(wěn)定劑及助排劑等添加劑，抑制酸敏及水敏，并通過施工參數(shù)設(shè)置控制可能出現(xiàn)的速敏問題。

1.5 轉(zhuǎn)向劑選型及機(jī)理

油溶性轉(zhuǎn)向劑(FDZX-1)參數(shù)與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向劑參數(shù)對比見表1。

表1　油溶性暫堵劑與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向劑參數(shù)對比表

油溶性轉(zhuǎn)向劑主要技術(shù)指標(biāo)是軟化點(diǎn)、油溶解率和粒徑范圍。通過比對可以發(fā)現(xiàn)，油溶性轉(zhuǎn)向劑粒徑分布范圍很寬，而傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向劑只有粒徑大于5mm的基本規(guī)格； FDZX-1轉(zhuǎn)向劑通過泵注很容易進(jìn)入油層裂縫內(nèi)，不會在噴砂嘴和炮眼處形成橋堵或增高摩阻，能夠保證轉(zhuǎn)向劑暫堵壓力來自裂縫內(nèi)而非施工假象。這種轉(zhuǎn)向劑在攜帶液濾失后堆積形成濾餅，在地層溫度下濾餅軟化膠結(jié)形成活塞狀塞體，從而封堵老裂縫，壓裂完成后通過地層原油使之溶解，解除暫堵[5]。

軟化點(diǎn)是轉(zhuǎn)向劑的一個重要技術(shù)指標(biāo)，必須與油層溫度相吻合。軟化點(diǎn)過高，則轉(zhuǎn)向劑顆粒不能有效膠結(jié)形成封堵；過低，則形成的濾餅過軟也不能封堵老裂縫；因此，經(jīng)研究后選用軟化點(diǎn)在30℃左右的轉(zhuǎn)向劑。

1.6 端部脫砂機(jī)理

端部脫砂是為了在新裂縫末端形成一個短寬縫，該工藝靠壓裂參數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。設(shè)定平均砂比大于30%，在壓裂最后階段，通過提高砂比來實(shí)現(xiàn)端部脫砂，增加裂縫末端鋪砂濃度[6]。

2 轉(zhuǎn)向壓裂(聯(lián)作)選井及施工參數(shù)優(yōu)化

2.1 選井原則

老井老層：原產(chǎn)層目前尚有潛力的老油井；歷史壓裂規(guī)模過小或壓裂參數(shù)設(shè)置不合理的老油井；歷史壓裂壓裂液為清水或活性水的老油井；壓裂投產(chǎn)后尚未進(jìn)行技術(shù)改造或技術(shù)改造失敗而油層還有潛力的老油井；處于非注水區(qū)域而含水上升的老油井；處于注水區(qū)域，但未見明顯水突的老油井[7]。

老井新層：油層上下間隔大于5m的老油井。

2.2 解堵劑單井用量

考慮川口油田油層物性，解堵劑單井使用量為300kg，現(xiàn)場配液3m3，處理半徑大于1m。

2.3 轉(zhuǎn)向劑

轉(zhuǎn)向劑用混砂車連續(xù)混加；攜帶液為基液或凍膠；單井設(shè)計用量為300kg，實(shí)際用量根據(jù)現(xiàn)場暫堵情況確定；轉(zhuǎn)向劑投加排量為1.0m3/min。

2.4 排量、砂比及壓裂規(guī)模

(1)考慮到經(jīng)非基質(zhì)酸化的性質(zhì)，以及可能產(chǎn)生的速敏影響，確定試驗(yàn)排量為1.0m3/min。

(2)考慮到層內(nèi)、層間關(guān)系及二次破壓等因素，壓裂階段排量最高為1.8m3/min，因?yàn)榕帕窟^高易竄層，且暫堵劑塞體來不及形成，或形成的塞體太薄容易被擊穿造成轉(zhuǎn)向失敗[8]。

(3)設(shè)計平均砂比不低于30%，端部脫砂階段，砂比大于45%，支撐劑為8～20m3。壓裂規(guī)模根據(jù)油層物性、歷史壓裂規(guī)模、是否在注水區(qū)等因素綜合確定。

3 油層物性及項(xiàng)目實(shí)施情況

3.1 油層物性

試驗(yàn)共選取15口井，承壓段砂體有效厚度為3.93~14.47m，孔隙度為5.59%~13.2%，滲透率為0.42~2.14mD，含油飽和度為31.07%~66.2%[9]。

除1口井(3050井)為原射孔段重復(fù)壓裂外，其余14口井均為同層補(bǔ)孔壓裂(表2)。

表2　新舊承壓段關(guān)系表

3.2 現(xiàn)場施工情況

從2014年6月13日至10月27日完成15口井的轉(zhuǎn)向壓裂任務(wù)。長4+5油層組壓裂3口，長61亞油組壓裂12口；泵注排量為1.0～1.8m3/min；總加砂量為198m3(單井加砂量為8～20m3)，平均砂比為36.03%；入井解堵劑總量為45m3(平均單井為3m3)，入井轉(zhuǎn)向劑總量為5590kg(單井為230～500kg)，各井壓裂參數(shù)見表3。

表3　轉(zhuǎn)向壓裂井壓裂參數(shù)表

續(xù)表

注：破壓、工作壓力均為二次破壓后參數(shù)；解堵劑用量為3m3。

從現(xiàn)場施工參數(shù)看，各井二次破壓明顯；解堵劑單井用量達(dá)到設(shè)計要求；單井轉(zhuǎn)向劑入井量為230～500kg，起到暫堵、轉(zhuǎn)向作用；單井加砂量達(dá)到設(shè)計要求；平均砂比高于30%，端部脫砂階段砂比大于45%，達(dá)到設(shè)計形成短寬縫的目的。參數(shù)顯示，15口井(轉(zhuǎn)向壓裂聯(lián)作)施工達(dá)標(biāo)。

3.3 壓裂后增產(chǎn)情況

15口油井壓裂后累計采油天數(shù)1384天，平均單井采油天數(shù)為92.3天；累計產(chǎn)油688.76t，累計增油545.01t，平均單井增油36.33t，平均單井日增油0.35t(表4)。

表4　轉(zhuǎn)向壓裂井單井累計產(chǎn)量及增產(chǎn)情況表

注：統(tǒng)計數(shù)據(jù)截止2014年12月31日。

3.3.1 典型井3050井分析

3050井是實(shí)施轉(zhuǎn)向壓裂的第一口油井，措施前，測日產(chǎn)液0.2m3，含水100%。通過對該井所處區(qū)域(注水區(qū))其他油井資料分析，認(rèn)為其極具潛力，可以進(jìn)行施工。2014年6月13日對該井實(shí)施轉(zhuǎn)向壓裂作業(yè)，投產(chǎn)3天后見油花，隨后產(chǎn)液量一路攀升，最高日產(chǎn)液3.75m3，日產(chǎn)油0.46t。目前該井日產(chǎn)液0.39m3，日產(chǎn)油0.32t(該井所處區(qū)域單井平均日產(chǎn)油0.03～0.07t)。

該井處于注水區(qū)域，分析認(rèn)為油層水淹，通過轉(zhuǎn)向壓裂作業(yè)，油溶性轉(zhuǎn)向劑封堵了出水通道，在原射孔段上不同于原裂縫的方位又打開了一條新的泄油通道，達(dá)到增產(chǎn)目的。

3.3.2 典型井叢108-7井分析

叢108-7井早先在770～781m段和817～838m段進(jìn)行了常規(guī)壓裂作業(yè)，由于采油時間過長，該井產(chǎn)能嚴(yán)重下降，轉(zhuǎn)向壓裂作業(yè)前產(chǎn)油量僅為0.07t/d。通過分析確定785～795.8m段為本次轉(zhuǎn)向壓裂的目的層。但第一次壓裂的770～781m段與本次壓裂目的層段間隔僅4m，且處于同一砂體，極易壓穿?？紤]到上下層的關(guān)聯(lián)，本次壓裂在不壓穿上下層的前提下進(jìn)行小規(guī)模壓裂，加砂8m3，排量為1.6～1.8m3/min，旨在產(chǎn)生新的不同方位的泄油通道。

壓裂投產(chǎn)后，該井產(chǎn)量一度達(dá)到了日產(chǎn)油2.53t的良好效果，日產(chǎn)1.2t以上持續(xù)21天，目前日產(chǎn)油0.47t(該井所在區(qū)域單井平均日產(chǎn)油0.05～0.31t)。

該井的成功壓裂體現(xiàn)在4個方面：①砂量小；②前置解堵劑起到了解堵作用，同時降低了地應(yīng)力，抑制了垂向裂縫延伸；③轉(zhuǎn)向劑改變了裂縫方向；④端部脫砂在水平方向造成了短寬縫。這4個因素使本次壓裂裂縫走向與以前壓裂裂縫走向互不影響，壓裂獲得了工藝上的成功。叢108-7井的成功，既成了薄隔層(無隔層)壓裂成功的案例，又為本區(qū)塊裂縫走向的研究提出了新的課題。

4 幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

(1)地質(zhì)選層、選段、壓裂規(guī)模由各級技術(shù)人員共同討論確定，保證壓裂設(shè)計的科學(xué)合理。

(2)建立網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)信息快速傳遞、數(shù)據(jù)共享，及時掌握壓裂施工情況。

(3)加強(qiáng)壓裂后管理，提高生產(chǎn)效率。對每一口壓裂油井實(shí)施專人測量產(chǎn)量，單獨(dú)儲存，專車運(yùn)輸，保證油井壓裂后產(chǎn)量計量準(zhǔn)確，為效果評價和后續(xù)壓裂調(diào)整提供依據(jù)。

(4)定期召開轉(zhuǎn)向壓裂工作對接會，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，反饋問題，落實(shí)解決方案，提出工作思路，保證轉(zhuǎn)向壓裂工作有序開展。

5 結(jié)論及建議

(1)轉(zhuǎn)向壓裂實(shí)現(xiàn)了解堵預(yù)處理，保證縫內(nèi)轉(zhuǎn)向而形成短寬縫，同層壓裂取得成功。

(2)本次轉(zhuǎn)向壓裂將解堵工藝、轉(zhuǎn)向壓裂工藝和端部脫砂工藝有機(jī)結(jié)合起來，為油田增產(chǎn)及低成本運(yùn)行提供了新思路。

(3)轉(zhuǎn)向壓裂的成功實(shí)施為水淹油井及薄隔層或者無隔層油井恢復(fù)產(chǎn)能提供了技術(shù)支持。

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Application of Turnaround Fracturing Technology in Chuankou Oilfield, Ordos Basin

Liu Zhengshuai, Huang Bo, Ma Hongzhi

(ChuankouOilProductionPlant,YanchangOilfiledCo.,Ltd,Yan’an,Shaanxi716000,China)

Abstract:With further oilfield development, the old wells with single stimulation means in old oilfields of ultra-low permeability are losing capacity, and fast production decline of some oil wells becomes increasingly urgent. As a result, traditional fracturing technology could not meet the development requirement of such reservoirs. For this, we integrated plugging-removal technology, turnaround fracturing technology, and tip screen-out technology, and developed the turnaround fracturing technology of removing plugging, sanding up, turning around, sanding up and screening out at tip, which increased drainage area and cleaned the flow channel at the most. Meanwhile, we analyzed the mechanism that diversion agent realized turnaround fracturing, optimized the oil soluble diversion agent applicable for turnaround fracturing in Chuankou Oilfield, summed up the principle of selecting wells and horizons for fracturing, selected technological parameters suitable for fracturing, and formed short and wide seams at the end of fractures while fulfilling turnaround in cracks, providing a new method for restoring productivity of old oil wells and the wells in thin interlayers or without interlayers. In 2014, the turnaround fracturing technology was applied to 15 wells and achieved good stimulation results, with daily oil production of single wells rising by 0.35t on average.

Key words:Ordos Basin; Chuankou Oilfield; low-permeability oil reservoir; turnaround fracturing

中圖分類號：TE358

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

作者簡介：第一劉政帥 (1969年生)，男,高級工程師，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)工作。郵箱:chuankou-2008@163.com。