二連油田安山巖裂縫性儲層壓裂技術研究

段貴府，才　博，康如坤，何春明，李　凝，劉國華，穆海林

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007；

2.中國石油華北油田分公司，河北任丘 062552；

3.中國石油渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552)

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二連油田安山巖裂縫性儲層壓裂技術研究

段貴府1，才博1，康如坤2，何春明1，李凝2，劉國華2，穆海林3

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007；

2.中國石油華北油田分公司，河北任丘 062552；

3.中國石油渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552)

摘要：針對烏蘭花凹陷安山巖儲層具有低孔特低滲、天然裂縫發(fā)育、高楊氏模量、低泊松比和脆性強等特點，壓裂中如何在控制濾失的同時充分利用天然裂縫等弱面，是裂縫性儲層壓裂工藝和改造工作液面對的難題。以儲層特點及改造難點為出發(fā)點，借鑒非常規(guī)油氣藏體積改造中“疏與堵”相結合的天然裂縫處理模式，縮小基質—裂縫流動距離，提高基質貢獻程度。依據(jù)室內(nèi)實驗和現(xiàn)場實踐，優(yōu)選出0.25%低濃度瓜爾膠低傷害壓裂液體系，采用線性膠與凍膠相結合的復合壓裂工藝技術，前期利用低黏線性膠起裂，以實現(xiàn)縫高控制和溝通天然裂縫；后期采用組合粒徑支撐劑段塞注入技術，實現(xiàn)高導流、控縫高的改造目標。該技術已應用在蘭42井安山巖裂縫儲層改造中，獲工業(yè)油流，井溫測試結果顯示裂縫高度控制較好，取得較好的應用效果，對烏蘭花凹陷安山巖勘探開發(fā)具有重要的借鑒意義。

關鍵詞：安山巖；裂縫性儲層；壓裂；低濃度；控制裂縫高度

烏蘭花凹陷位于二連盆地南部，為二連油田近年來重點勘探的新凹陷之一。在蘭42井鉆遇的安山巖呈現(xiàn)油氣顯示之前，烏蘭花凹陷已有數(shù)口探井均鉆遇安山巖，未見油氣顯示?？傮w上看，烏蘭花地區(qū)侏羅紀火山活動頻繁，安山巖分布較廣，但含油氣性還有待進一步認識。安山巖儲集空間類型主要為粒間孔、溶蝕孔和裂縫[1-3]，含油飽和度約為13.2%，非均質性強，屬于低孔特低滲儲層。本文以烏蘭花凹陷蘭42井為例，分析安山巖儲層特點與改造難點，通過一系列室內(nèi)研究選擇針對性強的壓裂改造工藝技術，提高安山巖儲層壓裂改造效果，對烏蘭花凹陷安山巖的勘探開發(fā)具有重要意義。

1 安山巖儲層特點與改造難點

1.1 安山巖儲層特點

以蘭42井為例，烏蘭花凹陷安山巖儲層特點總結如下。

1.1.1 低孔特低滲

根據(jù)自然電位和微電極測井，儲層有一定滲透性，計算的孔隙度為6.2%～26.3%，屬于低孔特低滲儲層。

1.1.2 黏土礦物含量較高

儲層黏土礦物含量較高，平均含量在20%左右，石英含量約為65%，碳酸鹽巖含量約為15%，因此在壓裂液體系優(yōu)選中需注重防膨性能。

1.1.3 儲層天然裂縫發(fā)育

取心顯示，該區(qū)域目標層段天然裂縫發(fā)育，以斜交縫為主，縫內(nèi)多被方解石充填。安山巖裂縫是主要的儲集空間和滲流通道(圖1)，因此壓裂需大范圍溝通含油裂縫，實現(xiàn)“疏與堵”完美結合。

1.1.4 巖石脆性較高

根據(jù)巖心巖石力學分析數(shù)據(jù)，單軸力學測試表明巖石楊氏模量為20100MPa，泊松比為0.10，實驗結果如圖2所示。應力—應變曲線反映出巖石具有明顯的脆性破壞特征，有利于提高改造體積和大幅度溝通含油帶，但不利于造寬裂縫，加砂難度較大[4-5]。

1.2 安山巖儲層改造難點分析

根據(jù)安山巖儲層特點，壓裂改造有以下幾個難點：

(1)低孔特低滲儲層微孔占主導地位，裂縫是主要的儲集空間和滲流通道，如何在控制濾失的同時減小對裂縫的傷害，因此，對壓裂工藝和改造工作液提出了更高的要求。

(2)天然裂縫發(fā)育，壓裂液濾失嚴重，容易出現(xiàn)砂堵，因此在壓裂施工過程中需控制好裂縫“疏與堵”的問題。

(3)地層能量不足，不利于壓裂液的快速、完全返排，壓裂液對儲層傷害較大。

(4)壓裂初期容易產(chǎn)生多裂縫，若前期造縫不充分，易造成后期加砂困難。

2 安山巖儲層壓裂技術研究

2.1 地應力剖面

結合烏蘭花凹陷蘭42井地應力剖面看(圖3)，目的層1674.6～1707m地應力值為35～40MPa，各小層上下的遮擋性較差，產(chǎn)隔層間的地應力差異為1～2MPa，有利于提高儲層縱向上的改造程度，但隔層條件較差不利于裂縫高度的控制，深度改造難度較大，因此在壓裂過程中需考慮裂縫高度控制技術的應用。

2.2 裂縫高度控制技術

對于水力裂縫的擴展來說，初期裂縫的起裂尤為重要；對于單層來說，控制初始的裂縫高度延伸更為關鍵。研究發(fā)現(xiàn)，活性水和線性膠泵入控制初始裂縫的控制技術和線性膠與低稠化劑濃度壓裂液凍膠交替注入的控制裂縫延伸技術具有較好的應用效果[6-8]。其原理是，先注入壓裂液凍膠，由于其濾失量低，造縫效率相對較高。然后注入低摩阻的線性膠，線性膠注入時的濾失情況與先前的凍膠有很大不同，其濾失量較大，摩阻低，可適時提高施工排量，從而提高造縫效率(圖4、圖5)。

2.3 壓裂液材料優(yōu)化

經(jīng)過室內(nèi)實驗精細評價和論證，優(yōu)選出最終的壓裂液配方，稠化劑濃度選用0.25%JK低傷害超級瓜爾膠。利用RS6000流變儀測定0.25%瓜爾膠壓裂液耐溫耐剪切性能，實驗結果如圖6所示。實驗結果表明，該體系在70℃條件下具有較好的耐溫耐剪切性能，表觀黏度基本保持在130mPa·s以上，且破膠后殘渣含量僅為76mg/L，極大地降低了對儲層的傷害，可滿足現(xiàn)場施工要求。

2.4 支撐劑選擇

考慮本區(qū)域壓裂裂縫特性及加砂難度較大等問題，為提高支撐裂縫導流能力及其保持能力，實現(xiàn)長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，擬選擇20目或40目石英砂、40目或70目陶粒和100目陶粒組合粒徑的加砂方式。對石英砂和陶粒不同組合方式進行支撐劑導流能力測試，實驗結果如圖7所示。結果表明，20目或40目石英砂與40目或70目陶粒的比例為3∶1時，支撐裂縫導流能力(滲透率)最高，在60MPa高閉合應力下，支撐裂縫滲透率高達41D，考慮支撐劑嵌入、破碎等因素導致支撐裂縫導流能力下降，仍能夠滿足該類儲層對支撐裂縫導流能力的要求。

2.5 加砂壓裂工藝優(yōu)化

烏蘭花凹陷安山巖儲層高楊氏模量、低泊松比、天然裂縫發(fā)育、脆性明顯，與非常規(guī)油氣儲層(頁巖氣、致密油)特點相似。目前體積壓裂技術是非常規(guī)油氣儲層開發(fā)的有效措施，可提高壓裂改造體積(SRV)及裂縫對基質貢獻的控制程度[9-12]。根據(jù)研究區(qū)儲層特點，創(chuàng)新性地采用非常規(guī)油氣體積壓裂改造思路，爭取最大限度地控制裂縫高度、提高壓開程度；最大幅度溝通天然裂縫，獲得較高支撐裂縫導流能力的支撐裂縫長度。采用組合粒徑段塞加砂技術與復合壓裂相結合的壓裂改造工藝技術，既實現(xiàn)天然裂縫“疏與堵”的高度溝通、保持主裂縫高導流能力，又能成功地實現(xiàn)裂縫高度的有效控制及降低加砂難度。

3 現(xiàn)場應用

以蘭42井為例，改造井段為1674.6～1707m，儲層巖性為安山巖，具有低孔特低滲、天然裂縫發(fā)育、產(chǎn)隔層應力差小等特點，壓裂施工中需要采用控裂縫高度、提高基質貢獻率等工藝技術。蘭42井前置液階段前期采用低黏線性膠起裂，后期仍選用凍膠造縫控制濾失；攜砂階段采用優(yōu)選的組合粒徑段塞注入結合復合壓裂改造工藝技術進行施工。共注入液體360m3，其中活性水為45m3，低濃度瓜爾膠液為315m3；注入陶粒砂量為27.3m3，其中0.212～0.425mm粒徑陶粒為7.4m3，0.3～0.6mm粒徑陶粒為16.9m3，0.85～1.18mm石英砂為3m3，小粒徑支撐劑以充填和封堵天然裂縫為主，中、大粒徑支撐劑以提高主裂縫導流能力為主，支撐劑段塞注入砂比依次為3%、5%、7%、15%、19%、25%，平均砂比為15%；施工壓力為40.0~60.5MPa，主壓裂施工排量為2.0~5.5m3。壓裂后產(chǎn)油量為5.2m3/d，達到工業(yè)油流標準，壓裂后井溫測試證明，裂縫高度得到有效控制，取得了較好的效果，對烏蘭花凹陷安山巖勘探開發(fā)具有重要的借鑒意義。

4 結束語

(1)充分利用天然裂縫，提高整體裂縫滲濾面積和基質貢獻程度，有利于安山巖裂縫性儲層的有效開發(fā)。

(2)組合粒徑加砂技術與復合壓裂相結合的壓裂改造模式，既能實現(xiàn)天然裂縫“疏與堵”的高效溝通，又能控制裂縫高度過度延伸以及降低加砂難度。

(3)安山巖裂縫性儲層壓裂藝技術的突破對其他火山巖等特殊巖性在選擇壓裂工藝方面具有較好的借鑒意義。

參考文獻

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Fracturing Technology for Andesite Fractured Reservoir in Erlian Oilfield

Duan Guifu1Guifu1,Caibo1Caibo1,Kang Rukun2Rukun2,

He Chunming1,Li Ning2,Liu Guohua2,Mu Hailin3

(1.LangfangBranchofPetroleumExplorationandDevelopmentResearchInstitute,PetroChina,Langfang,Hebei065007,China; 2.PetroChinaHuabeioilfieldCompany,Renqiu,Hebei062552,China; 3.DownholeServiceCompany,CNPCBohaiDrillingEngineeringCompanyLimited,Renqiu,Hebei062552,China)

Abstract:Wulanhua sunken andesite reservoirs feature in low porosity, ultra-low permeability, well developed natural fractures, high Young’s modulus, low Poison’s ratio, and high brittleness. To take full advantage of nature fractures while controlling filtration is difficult for fracturing process and working fluid transform in fractured reservoirs. Taking reservoir features and transform difficulties as a starting point, we learned from the natural fracture treatment modes by combining ways of dredging and blocking during reservoir volume stimulation of unconventional oil and gas reservoirs, reduced the matrix-fracture flow distance, and enhance the contribution of matrix. Based on lab experiment and field practice, we chose the 0.25% low-concentration guar-based fracturing fluid, adopted the complex fracturing technology integrating linear glue and gel. At earlier stage, we used linear glue of low viscosity to initiate fracturing, so as to fulfill fracture height control and natural fractures connection. At later stage, we utilized the technology of combined particle size proppant with plug pumping to achieve the goal of high flow conductivity and fracture height control. We had applied to Andesite fracture reservoir stimulation of Well Lan 42 and got industrial oil flow. And the well temperature test results showed that the fracture height was controlled well. It could be good reference to andesite exploration and development in Wulahua Sag. and hybrid fracturing technology,which can achieve high conductivity and well fracture height control. The above research results are applied in Lan42 well, after stimulation the test production reached 3.2m3/d, which achieved better effect of stimulation results, and have great significance for the breakthrough of Wulanhua sunken exploration and development.

Key words:andesite; fractured reservoir; fracturing; low concentration; fracture height control

中圖分類號：TE348

文獻標識碼:A

作者簡介：第一段貴府(1989年生)，男，碩士，現(xiàn)主要從事儲層改造理論與工藝技術研究工作。郵箱：dgf1989@163.com。

基金項目：中國石油天然氣股份有限公司科技重大專項(2014B-1202、2014E-35)。