致密砂巖氣藏縫網(wǎng)壓裂工藝適應性評價研究

詹 斌 王智君 丁 咚

（1.中國石化西南油氣分公司，四川 成都 610041；2.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川 德陽 618000）

0 引言

在川西中淺層沙溪廟組、川西深層須家河組和元壩須家河等致密砂巖儲層，采用常規(guī)儲層改造工藝很難獲得理想效果，儲量無法有效動用。縫網(wǎng)壓裂相比常規(guī)加砂壓裂可獲得更大的改造體積，獲得較常規(guī)壓裂更長的有效縫長及更高的導流能力，可大輻度提高儲層有限動用率，是動用低品位致密砂巖儲層的有效手段。因此，有必要進行縫網(wǎng)壓裂技術在致密砂巖氣藏的適應性分析及應用評價，以探索適合于縫網(wǎng)壓裂工藝的儲層。

1 縫網(wǎng)壓裂機理

縫網(wǎng)壓裂主要基于儲層水平兩向主應力的差值和裂縫延伸凈壓力的關系，當裂縫延伸凈壓力大于水平兩向主應力差值與巖石抗張強度之和時，容易產生分叉縫，多個分叉縫則會形成“縫網(wǎng)”系統(tǒng)［1］。

該工藝通過利用大排量、大液量、低粘度液體來溝通天然裂縫、巖石層理，形成裂縫網(wǎng)絡系統(tǒng)，“打碎”儲層基質，增大裂縫的壁面與儲層基質的接觸面積，使得油氣從任意方向的基質向裂縫的滲流距離最短，極大地提高儲層的滲透率，在長、寬、高三維方向實現(xiàn)對儲層的全面改造，最大限度提高儲層的動用率和采收率［2］。

2 形成縫網(wǎng)的條件

縫網(wǎng)的形成與儲層地質條件和工程條件有關。其中，地質條件包括如巖石礦物組成、儲層的物性、天然裂縫及層理系統(tǒng)、地應力及非均質性等，這些是地層自身具備的物理條件，無法人為進行控制。除了地質條件，是否能產生網(wǎng)狀裂縫還與工程措施條件相關，如施工凈壓力［5］、施工液體粘度及規(guī)模，這些可以人為控制。綜合而言，有利于縫網(wǎng)形成的儲層條件包括：① 脆性特征指數(shù)（BRIT）大于40；② 水平地應力差異系數(shù)（Kh）小于0.3；③ 裂縫較發(fā)育的儲層。而不同時滿足上述條件的，需要采用提高施工凈壓力、減小施工液體粘度、優(yōu)化施工液量等工程措施來實現(xiàn)縫網(wǎng)壓裂。

3 致密砂巖縫網(wǎng)壓裂工藝適應性評價

針對川西、元壩陸相主力區(qū)塊，選取儲層脆性礦物含量較高的主產層位，對縫網(wǎng)壓裂工藝進行了適應性分析評價。

3.1 基礎條件適應性

從表1的儲層工程地質參數(shù)分析得出各區(qū)塊基礎條件是否適應縫網(wǎng)壓裂技術實施。

1）新場沙溪廟組脆性特征指數(shù)小于40，不利于形成縫網(wǎng)；中江、高廟沙溪廟組脆性特征指數(shù)為40～50，為多縫向網(wǎng)縫過渡，有可能形成網(wǎng)狀裂縫；而新場須家河組脆性特征指數(shù)大于50，元壩須須家河組脆性特征指數(shù)大于60，可形成網(wǎng)狀裂縫。

2）從裂縫發(fā)育情況來看，新場、中江、高廟區(qū)塊裂縫基本不發(fā)育，不利于實現(xiàn)縫網(wǎng)壓裂；而新場須家河組、元壩須家河組為裂縫發(fā)育儲層，形成縫網(wǎng)的可能性較大。

3）各儲層均滿足產生剪切滑移的三應力條件（σH＞σV＞σh），元壩須家河組儲層應力差系數(shù)較低，即Kh小于0.3，形成縫網(wǎng)的可能性較大；而新場、中江、高廟沙溪廟組和新場須家河組水平應力差系數(shù)均較高，即Kh大于0.3，較難形成縫網(wǎng)，需要從工程上采取措施來形成縫網(wǎng)。

從地質條件及工程地質特征分析，元壩須家河組具備利于縫網(wǎng)形成的3個條件；而新場須家河組不滿足條件Kh小于0.3；中江、高廟沙溪廟組只滿足縫網(wǎng)形成條件；新場沙溪廟組無一條件滿足。綜合分析可以得出，儲層實現(xiàn)縫網(wǎng)壓裂可能性由大到小排序為：元壩須家河組—新場須家河組—中江、高廟沙溪廟組—新場沙溪廟組。

3.2 工藝技術優(yōu)化

從降低施工液體粘度、提高施工凈壓力和優(yōu)化液體規(guī)模方面入手，選擇采用混合水壓裂工藝（即在常規(guī)加砂壓裂基礎上引入一定比例的降阻水或滑溜水工藝），力爭實現(xiàn)縫網(wǎng)壓裂。根據(jù)儲層巖性、物性、裂縫特征，工藝優(yōu)化為：新場沙溪廟組采用中頂降阻水注入方式，降阻水與壓裂液比例為1∶3～1∶4；中江、高廟沙溪廟組采用中頂降阻水注入方式，降阻水與壓裂液比例為1∶1～1∶2；新場須家河組采用交替注入混合水壓裂工藝，交替注入的級數(shù)為7～9級，液體規(guī)模為1 500～2 000 m3，降阻水占總液量比例為60%～70%；元壩須家河組采用交替注入混合水酸壓工藝，交替注入的級數(shù)為2～3級，液體規(guī)模為2000～2600m3，降阻水占總液量比例為60%～80%。

3.3 現(xiàn)場試驗及評價

為了解縫網(wǎng)壓裂工藝的改造效果，選取了新場、中江、高廟沙溪廟組和新場、元壩須家河組幾口井進行現(xiàn)場試驗。從表2、表3試驗井壓裂效果情況分析得出：

表2 川西縫網(wǎng)壓裂工藝現(xiàn)場試驗情況表

1）對Kh為0.3～0.5、BRIT為30～50、且裂縫不發(fā)育的儲層（XS23-18HF、JS33-23HF、JS102-7HF、GM109H）采用混合水壓裂工藝進行改造，壓后產量相對鄰井無明顯提高，說明針對該類儲層，混合水壓裂工藝相對常規(guī)工藝無明顯優(yōu)勢，工藝適應性較差；

2）對Kh為0.3～0.5、脆性特征指數(shù)BRT大于40且裂縫發(fā)育的儲層（XS1井）采用混合水壓裂工藝進行改造，壓后產量相對常規(guī)工藝產量大幅度提高（壓后產量是常規(guī)工藝壓后產量的7.8倍），說明了縫網(wǎng)壓裂工藝對該類儲層具有較好的適應性；

3）對Kh小于0.3、BRIT大于40、且裂縫發(fā)育的儲層（元壩須家河組）采用混合水酸壓工藝，壓后產量相對常規(guī)工藝產量大幅度提高，縫網(wǎng)壓裂工藝適應性較強。

表3 元壩陸相縫網(wǎng)壓裂與常規(guī)工藝現(xiàn)場試驗對比情況表

4 結論

1）致密砂巖儲層采用縫網(wǎng)壓裂工藝可大幅度提高儲層改造效果。

2）針對裂縫不發(fā)育的儲層，在增產效果方面，縫網(wǎng)壓裂工藝相對常規(guī)壓裂工藝無優(yōu)勢，適應性較差。

3）針對裂縫發(fā)育、BRIT大于40且Kh小于0.5的致密砂巖儲層，縫網(wǎng)壓裂工藝具有較好的適應性。技術應用于新場須家河組、元壩須家河組氣藏4口井，實施成功率達100%。

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