水平井穿層壓裂技術研究與應用

范猛?。ù髴c油田有限責任公司開發(fā)部）

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水平井穿層壓裂技術研究與應用

范猛（大慶油田有限責任公司開發(fā)部）

大慶油田低豐度葡萄花層薄互層發(fā)育，采用常規(guī)水平井開發(fā)儲量損失大、注采關系不完善。為此，打破傳統(tǒng)壓裂控縫高理念，通過壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化，使人工裂縫溝通縱向儲層，提高儲層動用程度。對水平井穿層壓裂技術原理進行了分析，對穿層壓裂效果進行評價，探討提高穿層壓裂成功率的方法?，F(xiàn)場試驗165口井，穿層工藝成功率93%，單井縱向目的層小層動用率100%，與同區(qū)塊常規(guī)壓裂水平井對比，施工規(guī)模為0.97倍，而壓后初期單井日增油為1.25倍，累計增油為1.26倍，取得了明顯的增產(chǎn)效果，水平井可控穿層壓裂技術實現(xiàn)了少井高產(chǎn)和難采儲量的整體動用。

低滲透薄互葡萄花層；水平井穿層壓裂；參數(shù)優(yōu)化；效果對比

引言

大慶油田葡萄花油層以特低豐度、低滲透儲量為主，同時薄互層發(fā)育，平均單井有效厚度2.5 m/ 3.1層。隨著新開發(fā)區(qū)塊儲層條件的進一步變差，常規(guī)水平井開發(fā)儲量損失大，同時薄互層鉆水平井易出現(xiàn)出層現(xiàn)象，追求砂巖鉆遇率導致井眼軌跡不平滑，給后期作業(yè)施工帶來困難。以某X區(qū)塊為例（圖1），主力油層PI3層，采用常規(guī)水平井開發(fā)，縱向PI1、PI41、PI42、PI5無法動用，儲量損失大。

1　技術原理

水平井穿層壓裂技術原理：打破直井開發(fā)控縫高的理念束縛，通過施工排量、壓裂液用量、支撐劑加入程序的參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)裂縫穿透泥巖隔層，溝通上下未鉆遇儲層，并形成有效的油流通道［2］。具體做法：縱向上，對于多層發(fā)育、隔層薄的區(qū)塊，實施穿層壓裂，提高儲層動用程度；平面上，利用穿層裂縫，實現(xiàn)小層內(nèi)的縫網(wǎng)匹配，完善注采關系（圖2、圖3）。

圖1　某X區(qū)塊葡萄花油層對比（南北向）

隨著壓裂技術的成熟和儲層認識的加深，打破傳統(tǒng)的控縫高壓裂技術理念，通過參數(shù)優(yōu)化，使人工裂縫溝通縱向儲層，提高單井產(chǎn)量，完善注采關系，拓寬了水平井應用范圍，為低豐度、低滲透葡萄花油層的有效動用，提供了有力的技術支撐［1］。

2　控制技術

2.1施工排量控制

大慶油田葡萄花層常規(guī)水平井壓裂施工排量2.5～3.0 m3，裂縫高度5～8 m。統(tǒng)計某X區(qū)塊儲層發(fā)育情況，縱向跨距26 m，根據(jù)區(qū)塊直井測井曲線計算儲隔層應力，確定穿層上下隔層，優(yōu)選施工排量3.5～4.5 m3（圖4、圖5）。

圖2　縱向穿層示意圖

圖3　穿層后平面上井網(wǎng)示意圖

圖4　A井測井曲線和應力剖面分析

圖5　施工排量與裂縫高度、凈壓力關系

2.2前置液比例控制

根據(jù)儲層剖面特點，分析不同薄層上的凈壓力分布，根據(jù)邊界層（即最上層、最下層）延伸所需要的凈壓力等，推算井底壓力及施工壓力，為施工參數(shù)的確定提供依據(jù)［3］；通過模擬，分析不同施工排量等情況下裂縫高度及穿層層數(shù)，優(yōu)化后前置液比例由30%提高到50%。

2.3加砂程序控制

優(yōu)化人工裂縫導流能力與儲層相匹配。分析隔層部位縫寬，模擬分析不同加砂濃度情況下地面壓力波動特征，優(yōu)化攜砂液濃度，防止過液不過砂；優(yōu)化加砂程序、加砂規(guī)模，確保裂縫達到設計的導流能力［4］。研究不同儲層條件下、不同施工工況情況下加砂工藝（連續(xù)加砂、段塞加砂等），以及優(yōu)化不同粒徑支撐劑加入順序及比例組合，確保鋪砂效果（圖6、圖7）。

圖6　常規(guī)壓裂支撐縫寬示意圖

圖7　優(yōu)化后支撐縫寬示意圖

通過以上研究，確定葡萄花薄互儲層人工裂縫穿層力學界限，形成葡萄花薄互層穿層壓裂優(yōu)化設計方法與控制工藝，為薄互儲層水平井高效開發(fā)提供重要的理論基礎。

3　應用效果

3.1多角度驗證穿層壓裂

1）微地震監(jiān)測：為驗證穿層壓裂能否溝通相鄰儲層，在A井壓裂時進行了井下微地震監(jiān)測，從監(jiān)測結果看，裂縫高度達到30 m，穿透了上下隔層（圖8、圖9）。

圖8　鄰井測井曲線

圖9　A井裂縫形態(tài)監(jiān)測

2）分段產(chǎn)能測試：B井壓裂6段，其中第1段為泥巖段壓裂，施工時各段加入不同的產(chǎn)能指示劑，壓后測試表明，泥巖段產(chǎn)能貢獻率達到12.4%，實現(xiàn)了可控穿層（圖10）。

圖10　B井各段產(chǎn)能對比

3.2穿層壓裂提高了單井產(chǎn)量

不同區(qū)塊現(xiàn)場試驗165口井，穿層工藝成功率93%，單井縱向目的層小層動用率100%，與同區(qū)塊常規(guī)壓裂水平井對比，施工規(guī)模為0.97倍，而壓后初期單井日增油為1.25倍，累計增油為1.26倍（表1）。

表1　穿層壓裂區(qū)塊水平井相同生產(chǎn)時間對比

3.3解決了常規(guī)水平井開發(fā)注采不完善問題

以M井為例，周圍4口注水井，注水層位PI1、PI3、PI4、PI5、PI6，水平井動用主力層為PI4，其它層有注無采，利用水平井穿層壓裂裂縫溝通相鄰PI3、PI5、PI6層，使動用厚度由2.0 m增加到4.6 m，同時完善了注采關系。

4　結論

根據(jù)穿層壓裂理論研究和實踐經(jīng)驗，初步得出以下一些結論和認識：

1）針對葡萄花薄互儲層，初步形成了薄互儲層水平井分段可控穿層壓裂工藝技術，為低豐度難采儲量的有效規(guī)模動用提供了技術保障。

2）實施水平井分段可控穿層壓裂，有效提高了葡萄花薄互儲層儲量動用程度和改造效果。

3）初步形成葡萄花層穿層壓裂界限：儲層自然伽瑪值小于或等于120 API，單個隔層厚度小于或等于4 m，穿層個數(shù)小于或等于5個，穿層高度26 m。

［1］于海山，王劍，吳錯.大慶外圍油田葡萄花油層水平井壓裂技術進展［J］.油氣藏評價與開發(fā)，2013，3（2）：51-56.

［2］吳奇，蘭忠孝.水平井雙封單卡分段壓裂技術［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2013：99-106.

［3］呂長寶.某油田水平井分段壓裂工藝分析與評價［J］.化學工程與裝備，2013（6）：104-105.

［4］許冬進，尤艷榮，王生亮，等.致密油氣藏水平井分段壓裂技術現(xiàn)狀和進展［J］.中外能源，2013，18（4）：36-41.

（編輯鞏亞清）

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.001

范猛，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學院（油氣儲運專業(yè)），從事油井生產(chǎn)管理工作，E-mail：fanmeng@petrochina.com.cn，地址：大慶油田有限責任公司開發(fā)部生產(chǎn)管理科，163002。

2016-01-01