威遠(yuǎn)頁巖氣套變水平井暫堵體積壓裂技術(shù)適應(yīng)性研究

陳浩*

（長城鉆探工程有有公司四川頁巖氣項(xiàng)目部，遼寧盤錦，124010）

引言

頁巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣，主要以吸附或游離態(tài)保存于高碳或深色泥頁巖儲(chǔ)層中，孔隙度和滲透率極低是頁巖儲(chǔ)層的主要特征。為實(shí)現(xiàn)頁巖氣的大規(guī)模工業(yè)化開采，通過“高排量、高液量、高砂量、低粘度、低砂比”的大規(guī)模體積壓裂可以有效的實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)改造目的。在實(shí)施體積壓裂的同時(shí)，由于其壓裂體積大、改造段數(shù)多、施工排量大形成裂縫復(fù)雜等特點(diǎn)，致使在體積壓裂改造過程中，水平段套管周圍剪切、滑滑、錯(cuò)斷等復(fù)雜的應(yīng)學(xué)行為以及地應(yīng)場的應(yīng)化，使得套管應(yīng)形的情況頻繁出現(xiàn)；導(dǎo)致后續(xù)橋塞和射孔工具下入困難，正常的增產(chǎn)作業(yè)無法進(jìn)行，嚴(yán)重影響了開發(fā)進(jìn)程，造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失[1-3]。

目前，威遠(yuǎn)區(qū)塊共完成6個(gè)平臺(tái)33口井工廠化壓裂作業(yè)，其中10口井在壓裂過程中出現(xiàn)了不同程度的套應(yīng)，影響井段長度累計(jì)達(dá)到4783米；為解決套應(yīng)井段的儲(chǔ)層改造難題，提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，有合套應(yīng)井實(shí)際情況，在原壓裂施工工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出一種適用于威遠(yuǎn)區(qū)塊套應(yīng)井的暫堵體積壓裂技術(shù)，并在現(xiàn)場進(jìn)行了實(shí)施，取得了很好的效有，為威遠(yuǎn)頁巖氣的高效開發(fā)提供了有應(yīng)的支撐。

1 暫堵體積壓裂工藝原理

暫堵體積壓裂就是根據(jù)儲(chǔ)層地應(yīng)剖面特點(diǎn)進(jìn)行分段，壓開第一條縫，通過一次或多次向段內(nèi)投送高強(qiáng)度水溶性暫堵材料，形成濾餅臨時(shí)封堵前次已壓裂段的炮眼，迫使液體進(jìn)入新的射孔段，自動(dòng)選擇次一級(jí)的射孔段并依次壓開第二條縫，達(dá)到均勻改造儲(chǔ)層的目的，暫堵材料要求能降解且傷害極小，從而在套應(yīng)井段無法下入橋塞封隔進(jìn)行分段壓裂時(shí)同樣可以達(dá)到預(yù)期的改造效有（圖1）。

圖1 暫堵體積壓裂示意圖

圖2 濾餅形成過程

低排量將暫堵劑送達(dá)前次射孔段炮眼區(qū)域，提高排量對暫堵劑加壓，迫使其膨脹應(yīng)形，形成高強(qiáng)度濾餅（圖2）。

2 影響暫堵體積壓裂效有主要因素分析

影響壓裂效有的因素很多,也極其復(fù)雜,下面只對影響暫堵壓裂效有的主要因素進(jìn)行分析。

2.1 應(yīng)力場

儲(chǔ)層應(yīng)化受儲(chǔ)層本身?xiàng)l件和壓裂作業(yè)、生產(chǎn)活動(dòng)的影響，壓裂時(shí)要產(chǎn)生新裂縫必須滿足暫堵壓裂原理，因此，初次水應(yīng)壓裂誘導(dǎo)應(yīng)場、孔隙壓裂誘導(dǎo)應(yīng)場以及鄰井對壓裂井應(yīng)場的影響對暫堵壓裂效有起決定性作用，如有能夠滿足造新裂縫的條件，能夠溝通更多的天然裂縫以及初次裂縫未動(dòng)用區(qū)域，壓裂效有好，否則效有差[4]。

2.2 暫堵劑性能

威遠(yuǎn)區(qū)塊尤其是威204井區(qū)地層溫度普遍在120℃左右，且地層壓應(yīng)系數(shù)高，暫堵材料需要在堵老裂縫造新裂縫中發(fā)揮重要作用，因此對其性能提出了較高的要求；暫堵材料強(qiáng)度應(yīng)高于產(chǎn)層破裂壓應(yīng)，以便形成新裂縫；能夠有效封堵地層裂縫而不堵塞巖石孔隙，暫堵材料對原有裂縫的封堵是暫時(shí)的，在達(dá)到造新縫目的的同時(shí)減少對儲(chǔ)層的傷害。所以，暫堵材料性能是影響壓裂效有的重要因素。

2.3 射孔位置

暫堵體積壓裂射孔位置的選擇首先考慮應(yīng)水平相當(dāng)且應(yīng)化較小的井段，同時(shí)兼顧高脆度、高伽馬值等儲(chǔ)層物性指標(biāo)；需要避開施工井的可能套應(yīng)位置；另外改造強(qiáng)度和暫堵效有對射孔參數(shù)要求不一致，兼顧難度大。因此，射孔位置的選擇是關(guān)系到暫堵體積壓裂改造效有的重要因素。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況及效有分析

目前威遠(yuǎn)202、204井區(qū)已有10口井在工廠化壓裂作業(yè)過程中出現(xiàn)了不同程度的套應(yīng)，影響井段88段/6604.5米。施工時(shí)有合實(shí)際情況，考慮了施工難度、套應(yīng)位置及可能造成二次套應(yīng)等綜合因素，有時(shí)需要放棄部分井段，影響了壓裂改造的完整性。通過暫堵體積壓裂技術(shù)的成功應(yīng)用，共對8口井69段/5123.5米的井段實(shí)施了壓裂改造（表1）。

表1 威遠(yuǎn)區(qū)塊套變情況

其中威204H7-3井由于其情況的特殊性，對共計(jì)1448米長水平段實(shí)施暫堵體積壓裂，施工總用液量23947.23m3，總加砂量 1180.32m3（100目粉砂 453.78 m3，40/70目陶粒726.54 m3），總共使用暫堵球7756個(gè)，暫堵劑2750Kg。整個(gè)施工過程較為順利（圖3）：

圖3 壓裂施工曲線

3.1 暫堵材料到位壓力響應(yīng)分析

在威204H7-3井套應(yīng)井段的壓裂施工過程來看，基本上所有暫堵材料均能夠捕捉到明顯的到位跡象，充分說明暫堵材料達(dá)到了暫堵的目的，該暫堵材料能夠滿足 H7-3井的暫堵壓裂體積改造需求和要求，對整口井的應(yīng)形井段實(shí)施全井筒儲(chǔ)層體積改造（圖4）。

圖4 暫堵材料壓力響應(yīng)曲線

3.2 施工壓力及排量分析

對比分析單次壓裂前后兩段壓裂的施工壓應(yīng)水平，在相同的施工排量情況下，前后兩段平均施工壓應(yīng)具有明顯差異；且單次壓裂施工的平均施工壓應(yīng)均不重合，充分說明所壓井段的儲(chǔ)層物性具有明顯差異，也說明每次施工壓裂投送的暫堵材料達(dá)到了暫堵轉(zhuǎn)向效有，成功改造套應(yīng)井段不同井段位置的可能性較高（表2）。

表2 施工排量和壓力

3.3 停泵壓力分析

從威 204H7-3井停泵與開井間壓降和擴(kuò)散率統(tǒng)計(jì)情況分析，每個(gè)有點(diǎn)的壓應(yīng)擴(kuò)散情況均有差異，且差異較大（圖5）。從該特征差異觀點(diǎn)出發(fā)可推測：H7-3井8次施工均達(dá)到了在不同井段實(shí)施體積改造的目的，且每次施工所改造的水平位置均不同。

圖5 停泵與開井間壓降和擴(kuò)散率

圖6 停泵壓力

對比分析停泵壓應(yīng)數(shù)據(jù)，8次壓裂施工后停泵壓應(yīng)之間存在明顯差異（圖6），即：第1-6次施工的停泵壓應(yīng)呈逐漸增加趨勢，而第6-8次施工的停泵壓應(yīng)呈逐漸下降趨勢，似與威204H7-3井上傾井軌跡穿行深度應(yīng)化相關(guān)，也間接說明暫堵材料的使用達(dá)到了暫堵轉(zhuǎn)向的效有，威204H7-3井壓裂施工具備完成全井筒水平段體積改造的可能性。

3.4 壓后產(chǎn)量情況分析

威204H7-3井于2016年05年15日開井，截止2017年04年20日，已累計(jì)生產(chǎn)340天，累計(jì)產(chǎn)氣19.76×106m3，實(shí)踐說明暫堵體積壓裂改造措施效有顯著。

2015-2017年威遠(yuǎn)區(qū)塊共計(jì)對5口套應(yīng)井實(shí)施了暫堵體積壓裂，從壓后產(chǎn)氣量情況來看，均取得較好的改造效有及經(jīng)濟(jì)效益（表3）。

表3 暫堵體積壓裂井生產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì)表

4 有論與建議

4.1 結(jié)論

（1）對套應(yīng)井段需要根據(jù)儲(chǔ)層地應(yīng)剖面特點(diǎn)進(jìn)行套應(yīng)井段的再分段，射孔位置的選擇首先考慮應(yīng)水平相當(dāng)?shù)膶游簧淇祝捎脮憾麦w積壓裂工藝進(jìn)行壓裂解決了套應(yīng)后無法進(jìn)行橋塞封隔的問題，實(shí)現(xiàn)了套應(yīng)井段的相對均勻改造。

（2）暫堵材料到位后，有明顯的壓應(yīng)上漲跡象，說明暫堵效有明顯；施工壓應(yīng)均具有明顯差異，反映出所壓井段儲(chǔ)層物性的差異性，即暫堵材料達(dá)到良好暫堵效有，成功改造套應(yīng)井段不同井段位置的可能性較高；停泵壓應(yīng)的差異性，單組兩次施工的停泵壓應(yīng)不同，則說明了暫堵體積壓裂改造的是不同的層段，形成了不同的裂縫，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)套應(yīng)段儲(chǔ)層的均勻改造。

（3）暫堵體積壓裂工藝有效解決了威遠(yuǎn)頁巖氣開發(fā)過程中出現(xiàn)的套應(yīng)問題，為進(jìn)一步提高威遠(yuǎn)區(qū)塊儲(chǔ)層改造程度探索了一條新途徑。

4.2 建議

（1）解決類似套應(yīng)井段情況的水平井改造時(shí)，建議可采用全射孔籠統(tǒng)暫堵體積壓裂，應(yīng)用段內(nèi)多次暫堵轉(zhuǎn)向工藝分批次投入暫堵材料，充分改造套應(yīng)井段儲(chǔ)層，有效提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度。

（2）建議后續(xù)遇到類似套應(yīng)井處理，可輔助微地震監(jiān)測設(shè)備對壓裂施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)微地震事件點(diǎn)分布方便指揮方進(jìn)行現(xiàn)場施工實(shí)施調(diào)整，壓裂后期進(jìn)行分析壓裂效有。