海上低滲油藏水平井分段壓裂技術(shù)研究

龔 寧，和鵬飛，袁則名

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300459；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

海上低滲油藏水平井分段壓裂技術(shù)研究

龔 寧1，和鵬飛2，袁則名2

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300459；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

低滲油藏儲(chǔ)量在渤海灣油田所占比例較大，但低滲油藏特點(diǎn)導(dǎo)致原油采出困難，產(chǎn)量較低，造成開發(fā)價(jià)值大大降低。壓裂技術(shù)是在地層中形成一條或多條高導(dǎo)流能力裂縫，改造地層物性，是低滲油藏開發(fā)的重要手段。水平井完井有利于增大油層暴露面積，提高產(chǎn)能。如果水平井采用分段壓裂技術(shù)能夠形成多條裂縫，更大程度釋放產(chǎn)能，為未來渤海油田開發(fā)低滲油藏提供一種新的技術(shù)措施。本文以H油田為例，對(duì)水平井鉆完井的工藝、施工參數(shù)、規(guī)模等進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。

低滲；水平井；分段壓裂；研究；渤海油田

水平井分段多級(jí)壓裂是低滲透油氣藏增產(chǎn)上儲(chǔ)的關(guān)鍵措施[1]，已在陸上油田開發(fā)中取得了較好的效果[2，3]。陸上油田進(jìn)行增產(chǎn)改造時(shí)，首先確定開發(fā)儲(chǔ)層地應(yīng)力方向，以滿足壓裂起裂和裂縫延伸需求，再根據(jù)地應(yīng)力方向設(shè)計(jì)井眼軌跡、井身結(jié)構(gòu)和固井方案等[4，5]。由于海上油田開發(fā)特殊性，使得海上壓裂的風(fēng)險(xiǎn)較大，成本較高，導(dǎo)致海上低滲透油田的開發(fā)力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸上油田，以2008年為例，海上低滲油田產(chǎn)量不足2%，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)陸地油田平均水平37.6%。因此，海上低滲透油氣田的增產(chǎn)改造還處于起步階段。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層基礎(chǔ)參數(shù)

H油田先導(dǎo)試驗(yàn)井沙二段油藏埋深為3 250 m～3 400 m，油藏溫度120℃～130℃，油藏壓力系數(shù)1.40～1.57，地層壓力42.0 MPa～45.8 MPa；沙三段油藏埋深為3 350 m～3 550 m，溫度130℃～135℃，壓力系數(shù)1.51～1.59，地層壓力49.0 MPa～57.0 MPa。黏土礦物成分分析證實(shí)H油田沙河街組儲(chǔ)層黏土礦物中蒙脫石含量少，石英含量較高，儲(chǔ)層脆性較強(qiáng)，因此，從巖石物性上可初步判斷該儲(chǔ)層有利于壓裂裂縫延伸。

對(duì)H油田沙河街儲(chǔ)層進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)，主要表現(xiàn)為酸敏，敏感性損害程度的大小順序?yàn)?酸敏＞速敏＞水敏＞堿敏。

1.2 儲(chǔ)層地應(yīng)力分析

1.2.1 地應(yīng)力分布 地應(yīng)力方向是決定裂縫走向的首要因素。H油田最小主應(yīng)力方向大致為北東東方向。依據(jù)井壁崩落橢圓測(cè)量地應(yīng)力方向原理，利用H-2及H-5兩口井的地層傾角測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，確定了井壁崩落橢圓的長(zhǎng)軸方向，即最小水平主地應(yīng)力方向（見圖1、表1）。

圖1 H-2井和H-5井井壁坍塌井眼橢圓長(zhǎng)軸頻率圖

表1 渤海地區(qū)地應(yīng)力方位表

1.2.2 地應(yīng)力大小 地應(yīng)力大小是影響壓裂裂縫的起裂與延伸的一個(gè)重要參數(shù)。根據(jù)H-4井和H-5測(cè)井資料計(jì)算出地應(yīng)力結(jié)果（見圖2～圖4）。其中4井區(qū)沙二段儲(chǔ)層閉合應(yīng)力為56 MPa～57 MPa，隔層應(yīng)力差1.0 MPa～1.5 MPa；4井區(qū)沙三段儲(chǔ)層閉合應(yīng)力為61MPa～62MPa，隔層應(yīng)力差1.0 MPa～1.5 MPa；5井區(qū)沙三段儲(chǔ)層閉合應(yīng)力為63 MPa～65 MPa，隔層應(yīng)力差1.5 MPa。

2 壓裂設(shè)計(jì)

2.1 壓裂方式

水平井分段壓裂技術(shù)有很多，包括封隔器+滑套壓裂技術(shù)、水力噴砂分段壓裂技術(shù)、固井滑套壓裂技術(shù)等，其中以封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)應(yīng)用范圍最廣，采取一次座封封隔器，分級(jí)投球打開滑套壓裂，具有壓裂完井管柱一體化、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外開發(fā)低滲透致密砂巖的經(jīng)驗(yàn)，H油田采用內(nèi)封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)。

2.2 壓裂級(jí)數(shù)

水平井壓裂級(jí)數(shù)需要考慮沿井筒儲(chǔ)層物性分布、閉合應(yīng)力、黏土礦物成分、固井質(zhì)量等多方面因素。本次試驗(yàn)井水平段長(zhǎng)度在400 m左右，推薦水平井壓裂4級(jí)。

圖2 H油田4井區(qū)沙二段應(yīng)力剖面圖

圖3 H油田4井區(qū)沙三段應(yīng)力剖面圖

圖4 H油田5井區(qū)沙三段應(yīng)力剖面圖

2.3 軟件模擬

針對(duì)H油田的實(shí)際情況，采用FracproPT軟件對(duì)實(shí)際施工過程進(jìn)行模擬，實(shí)際計(jì)算結(jié)果（見圖5～圖7）。由圖5～圖7可知，A37井在實(shí)際施工過程中可能會(huì)溝通水層，在實(shí)際的施工過程中可將油藏靶點(diǎn)上移，采用多裂縫壓裂、同時(shí)添加控縫高的材料、減小實(shí)際壓裂規(guī)模、在施工時(shí)降低泵入排量。考慮到海上作業(yè)的特殊性及工期和成本費(fèi)用問題，建議在實(shí)施作業(yè)中，根據(jù)測(cè)井資料，優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)規(guī)模，以有效規(guī)避壓開水層的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 A34井沙二段壓裂形態(tài)模擬圖

圖6 A34井沙三段壓裂形態(tài)模擬圖

圖7 A37H井沙三段壓裂形態(tài)模擬圖

表2 壓裂規(guī)模和壓裂形態(tài)表

2.4 施工規(guī)模

壓裂規(guī)模（見表2），砂液用量（見表3）。

表3 壓裂砂液量預(yù)測(cè)表

3 結(jié)論與建議

（1）水平井多級(jí)壓裂技術(shù)已經(jīng)成為開發(fā)低滲油田的有效手段，作為技術(shù)思路，首先要確定地應(yīng)力方向，再去設(shè)計(jì)井眼軌跡。

（2）對(duì)于像4井區(qū)A37H井壓開水層風(fēng)險(xiǎn)較大，盡可能避免壓開水層的風(fēng)險(xiǎn)，可以優(yōu)化油藏靶點(diǎn)，采用多裂縫壓裂，降低壓裂規(guī)模等手段。

（3）為了降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，采用一趟管柱多級(jí)壓裂技術(shù)，并且采用修井機(jī)+壓裂船的壓裂方式，壓裂后及時(shí)返排，提高單井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

［1］陳作，王振鐸，曾華國(guó).水平井分段壓裂工藝技術(shù)現(xiàn)狀及展望［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（9）:78-80.

［2］曾凡輝，郭建春，徐嚴(yán)波，等.壓裂水平井產(chǎn)能影響因素［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（4）:474-477.

［3］姜晶，李春蘭，楊敏.低滲透油藏壓裂水平井裂縫優(yōu)化研究［J］.石油鉆采工藝，2008，30（4）:52-54.

［4］劉振宇，劉洋，賀麗艷，等.人工壓裂水平井研究綜述［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，26（4）:96-99.

［5］萬仁溥，羅英俊，俞紹誠(chéng)，等.采油技術(shù)手冊(cè)（第九分冊(cè)）［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2002.

Study on fracturing technology of horizontal wells in offshore low permeability reservoir

GONG Ning1，HE Pengfei2，YUAN Zeming2
（1.State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation，CNOOC China Limited，Tianjin Branch，Tianjin 300459，China；2.CNOOC EnerTech-Drilling&Production Co.，Tianjin 300452，China）

The reserves of low permeability reservoirs in Bohai Bay oilfield are larger,but the characteristics of low permeability reservoirs lead to the difficulty of crude oil production and low production,which greatly reduces the development value.Fracturing technique is one of the most important methods for the development of low permeability reservoirs in the formation of one or more high conductivity fractures.Horizontal well completion is beneficial to increase the exposed area and improve productivity.If the horizontal well is divided into multiple fractures by using the fracturing technology,the production capacity can be released to a greater extent,which provides a new technical measure for the development of low permeability reservoirs in Bohai oilfield in the future.In this paper,taking H oilfield as an example,this paper studies the design,construction parameters and scale of horizontal well drilling and completion in order to guide the field construction operation.

low permeability reservoir；horizontal wells；staged fracturing；study；Bohai oilfield

TE357.13

A

1673-5285（2017）04-0010-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.003

2017－03-13

“十三五”國(guó)家重大科技專項(xiàng)“渤海油田高效開發(fā)示范工程”，項(xiàng)目編號(hào):2016ZX05058。

龔寧（1983－），完井工程師，主要從事海上油氣井完井技術(shù)研究與設(shè)計(jì)工作，郵箱:gongning@cnooc.com.cn。