中途測(cè)試資料在壓裂選層中的應(yīng)用
——以鄂北氣田為例

蔣 艷 芳

(中石化華北油氣分公司石油工程技術(shù)研究院， 鄭州 450006)

低孔、特低滲致密儲(chǔ)層自然產(chǎn)能低，壓裂改造是為促進(jìn)此類(lèi)儲(chǔ)層增產(chǎn)而常用的手段。實(shí)踐中，采取了壓裂改造措施之后卻未必就有好的效果。例如鄂北氣田杭錦旗區(qū)塊，曾經(jīng)對(duì)38層采取了壓裂措施，結(jié)果只有17層見(jiàn)氣，有55.3%的地層壓后無(wú)效果，耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。因此，在采取壓裂措施之前科學(xué)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層產(chǎn)氣的可能性，并對(duì)壓裂層位進(jìn)行優(yōu)化選擇就顯得非常重要。中途測(cè)試(DST)的錄取資料多、施工周期短、成本低、見(jiàn)效快，測(cè)試資料能夠反映井下地層流體的動(dòng)態(tài)變化特征，可以定性與定量評(píng)價(jià)地層的污染、堵塞程度，預(yù)測(cè)壓裂改造后的增產(chǎn)效果[1-4]。因此，中途測(cè)試資料可作為優(yōu)選壓裂層的直接依據(jù)。

1 DST的原理和目的

DST屬于不穩(wěn)定試井方法之一，是發(fā)現(xiàn)和識(shí)別油氣藏的重要技術(shù)手段。它是在鉆井過(guò)程中或完井之后，用鉆桿或油管將測(cè)試工具(測(cè)試閥、封隔器、壓力計(jì)等)送入井下待測(cè)位置，然后坐封封隔器，將測(cè)試層與其他井段隔開(kāi)；接著通過(guò)地面控制打開(kāi)測(cè)試閥，使井筒與地層之間有一個(gè)較大的壓差，地層中的流體在壓差的作用下流到井筒，經(jīng)過(guò)測(cè)試管串流到地面[5]。通過(guò)地面操作，可進(jìn)行多次井下開(kāi)關(guān)井作業(yè)。

通過(guò)DST，可以直接獲取地層PVT流體樣品、產(chǎn)能和溫度壓力資料，及時(shí)掌握地層含油氣情況。利用試井解釋軟件，分析井下壓力計(jì)測(cè)得的壓力與時(shí)間變化關(guān)系曲線，可得儲(chǔ)層有效滲透率、表皮系數(shù)、油氣層邊界性質(zhì)和距離，為勘探開(kāi)發(fā)提供地層動(dòng)態(tài)資料。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，分析判斷是否采取增產(chǎn)措施并預(yù)測(cè)措施效果，為儲(chǔ)層改造提供決策依據(jù)。

2 測(cè)試資料在壓裂選層中的應(yīng)用

2012年以來(lái)，鄂北氣田共完成了90層的DST，測(cè)試資料涵蓋所有勘探開(kāi)發(fā)層位。下面，聯(lián)系杭錦旗含水氣藏、大牛地老區(qū)壓裂選層的實(shí)際情況，分析DST資料在壓裂選層中的應(yīng)用。

2.1 判斷適合壓裂的儲(chǔ)層

中途測(cè)試壓力曲線的形態(tài)可綜合反映油氣層物性特征和遭受污染或獲得改善的情況。儲(chǔ)層遭受?chē)?yán)重污染和不存在污染的曲線特征如圖1所示。存在嚴(yán)重污染的儲(chǔ)層，在開(kāi)井流動(dòng)時(shí)污染物會(huì)阻礙流體流入井筒，流動(dòng)曲線上升很慢或幾乎不上升，表明地層只有少量流體產(chǎn)出，地層壓降很小；在井下關(guān)井后，能量恢復(fù)很快，壓力很快就上升到地層壓力，使壓力恢復(fù)曲線呈方角。不存在污染的儲(chǔ)層，關(guān)井壓力恢復(fù)曲線常常呈弧形上升，而不呈現(xiàn)方角特征。

鄂北氣田前期針對(duì)測(cè)試結(jié)果顯示的具有嚴(yán)重污染的井進(jìn)行了小規(guī)模解堵壓裂，壓裂改造后獲得了較好的產(chǎn)量(見(jiàn)表1)。

圖1 不同完善程度井的曲線特征示意圖

以錦11井盒2層為例。盒2層在DST期間，測(cè)得平均氣產(chǎn)量為30.38 m3/d，油管回收液量為0.086

m3，折合日產(chǎn)液量0.084 m3。從地層測(cè)試曲線來(lái)看，該井二開(kāi)期間壓力曲線上升緩慢，二關(guān)曲線呈方角上升，符合嚴(yán)重污染儲(chǔ)層測(cè)試曲線特征。通過(guò)Pansystem試井軟件解釋?zhuān)玫皆搶颖砥は禂?shù)為28.76。這說(shuō)明該層污染嚴(yán)重，壓裂選層時(shí)即建議對(duì)該層進(jìn)行小規(guī)模解堵壓裂。施工排量2.0 m3/min，加砂量15.4 m3，壓后無(wú)阻流量1.39×104m3/d，取得了較好的改造效果。

因此，針對(duì)測(cè)試過(guò)程中見(jiàn)氣而氣產(chǎn)量較小，且測(cè)試資料顯示污染嚴(yán)重的井，建議進(jìn)行小規(guī)模解堵壓裂。

表1 測(cè)試前后什股壕井區(qū)的產(chǎn)量情況

2.2 確定不適合壓裂的儲(chǔ)層

根據(jù)鄂北氣田的實(shí)踐結(jié)果，測(cè)試資料顯示屬于以下3種情況的，建議不得實(shí)施壓裂。

第1種情況：測(cè)試時(shí)產(chǎn)水量大。

杭錦旗區(qū)塊66層DST結(jié)果，有28層測(cè)試產(chǎn)水量大于0.5 m3/d。28層中15層進(jìn)行了壓裂施工，有3層見(jiàn)氣。除錦82井盒1層因儲(chǔ)層嚴(yán)重污染而在壓后效果較好，其余2層產(chǎn)氣量都比較低，另外12層的產(chǎn)液量都比較高(見(jiàn)表2)。

以錦88井山1層為例。該層在DST期間，測(cè)得平均氣產(chǎn)量為275.0 m3/d，油管回收液量為4.63 m3，折合日產(chǎn)液量為4.54 m3。從該井的測(cè)試曲線來(lái)看，開(kāi)井、關(guān)井時(shí)流動(dòng)曲線上升均較快，說(shuō)明儲(chǔ)層物性較好。鑒于該層前期測(cè)試見(jiàn)氣，產(chǎn)水量大，后期實(shí)行小規(guī)模解堵壓裂。施工排量為3 m3/min，加砂量為13.5 m3，壓后產(chǎn)水量為32.32 m3/d；求產(chǎn)過(guò)程中有氣顯示，點(diǎn)火可燃但不連續(xù)，返排率為227%。

因此，對(duì)測(cè)試期間產(chǎn)水量大的井，選層時(shí)一般不建議進(jìn)行壓裂。

第2種情況：測(cè)試層低產(chǎn)且下部含水，無(wú)法有效控水。

以錦128井盒3層(射孔段：3 041—3 045 m)為例。該層的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)見(jiàn)表3。該層DST期間，泡泡頭檢測(cè)到可燃?xì)怏w，因產(chǎn)量過(guò)低而無(wú)法計(jì)量。測(cè)試過(guò)程中，地層未出液。從該井的測(cè)試曲線來(lái)看，開(kāi)井、關(guān)井時(shí)流動(dòng)曲線上升均較緩慢，說(shuō)明儲(chǔ)層物性較差。該層與下部氣水同層，無(wú)明顯隔層遮擋。為避免過(guò)多壓開(kāi)下部氣水同層，采用極小排量施工，并變排量嚴(yán)格控制縫高。施工排量為2.0～2.6 m3/min，加砂量44.5 m3。壓后產(chǎn)水量13.4 m3/d，產(chǎn)氣量為0，返排率139.9%。因?yàn)樵摼淇锥闻c下部氣水同層之間無(wú)明顯隔層，測(cè)試層與下部氣水同層實(shí)屬同一個(gè)砂體，雖已采取小排量控縫施工，但裂縫擴(kuò)展到下面不可避免，采取的措施只能減少裂縫向下延伸的程度。從該層壓裂效果來(lái)看，產(chǎn)水量大。對(duì)這樣的儲(chǔ)層實(shí)施壓裂，無(wú)論采取什么措施，都難避免裂縫向下延伸。因此，對(duì)此類(lèi)儲(chǔ)層，不建議進(jìn)行壓裂。

第3種情況：地層能量虧空較大。

D1井位于大牛地氣田DK13井區(qū)。該井區(qū)自2003年投入開(kāi)發(fā)，主力開(kāi)發(fā)層位為盒3、太2、山1。D1井為該井區(qū)的一口開(kāi)發(fā)井，2018年4月10日至20日和5月28日至6月6日，對(duì)盒3層進(jìn)行了DST。第1次測(cè)試結(jié)束時(shí)，地層壓力16.8 MPa。第2次測(cè)試結(jié)束時(shí)，地層壓力7.4 MPa。兩次測(cè)試獲得的地層壓力均遠(yuǎn)低于原始地層壓力。測(cè)試結(jié)果表明，D1井盒3層周?chē)従纳a(chǎn)壓降漏斗波及到了該井。

為驗(yàn)證氣井之間是否存在連通現(xiàn)象，2018年6月24日對(duì)D1井盒3層進(jìn)行了壓裂施工。壓裂施工前，進(jìn)行了小壓測(cè)試，測(cè)試得到停泵時(shí)壓力為8.8 MPa；停泵9 min后，壓力降為0。主壓裂施工參數(shù)：入地層凈液量273.6 m3，入井砂量29.3 m3，入井液氮量16.5 m3，坐封壓力27.8 MPa，破裂壓力35.3 MPa，停泵壓力15.1 MPa，平均砂比19.9%。小壓測(cè)試及主壓裂壓力、延伸壓力梯度正常，未出現(xiàn)壓力突降現(xiàn)象，周?chē)従木趬毫σ参闯霈F(xiàn)異常。

表2 測(cè)試顯示產(chǎn)水量大的井壓裂前后的產(chǎn)量

表3 錦128井盒3氣層測(cè)井解釋數(shù)據(jù)

壓后43 min開(kāi)井放噴，油壓為0，套壓為0，無(wú)液產(chǎn)出。6月26日采用反循環(huán)法壓井，排量300～700 L/min，泵壓0-3-0 MPa，用液70 m3，漏失70 m3。7月2日采用壓力計(jì)測(cè)液面，測(cè)得液面位置為 2 108.88 m。7月3日進(jìn)行液氮?dú)馀e，舉通壓力14.0 MPa，油壓8.5 MPa，液氮總量25 m3，氣舉期間排液量為9.2 m3。7月4日分別采用5 mm、8 mm、10 mm油嘴控制及敞放放噴排液，油壓8.5～0 MPa，套壓14.0～3.1 MPa，階段排液2.9 m3。

從該井的壓后試氣情況看，地層壓力虧空較大。此類(lèi)氣井，不宜進(jìn)行壓裂。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)鄂北氣田進(jìn)行壓裂改造的結(jié)果，分析了DST資料在壓裂選層中的應(yīng)用情況，由此得出以下結(jié)論：

(1) 測(cè)試資料顯示污染嚴(yán)重的井，結(jié)合地質(zhì)顯示特征，可進(jìn)行小規(guī)模解堵壓裂。

(2) 測(cè)試時(shí)產(chǎn)水量大的井和下部?jī)?chǔ)層含水而無(wú)法有效控水的井，不適合進(jìn)行壓裂。

(3) 測(cè)試期間壓力虧空較大的井，不適合進(jìn)行壓裂。