川西須五復(fù)雜砂頁巖氣藏壓裂工藝技術(shù)研究

蘭沆源

摘 要：本文針對川西須五氣藏儲層大厚度、砂頁巖互層、非均質(zhì)性強等特征，通過滲流實驗分析、技術(shù)措施優(yōu)化組合研究，形成的須五氣藏復(fù)雜裂縫壓裂復(fù)合技術(shù)，有利于提高裂縫復(fù)雜性、增加裂縫導(dǎo)流能力。研究形成的須五段壓裂實施關(guān)鍵技術(shù)，能夠保障復(fù)雜裂縫壓裂復(fù)合技術(shù)順利實施。現(xiàn)場試驗表明，形成的復(fù)雜砂頁巖儲層壓裂技術(shù)滿足川西須五砂頁巖氣藏地質(zhì)要求，在類似的低滲特低滲油氣藏、復(fù)雜巖性儲層條件油氣藏的勘探開發(fā)具有重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：須五氣藏;砂頁巖;壓裂;復(fù)雜裂縫

川西須五氣藏整體具有面積廣、厚度大、資源豐富的特征，目前已實施19口井的儲層增產(chǎn)改造，累計產(chǎn)氣3349.74×104m3，展示了須五段巨大的勘探開發(fā)潛力。但改造井壓后效果均未達到預(yù)期，經(jīng)濟開發(fā)的難度較大。分析發(fā)現(xiàn)存在以下五方面問題及難點，主要表現(xiàn)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的壓裂改造裂縫起裂延伸復(fù)雜、工藝針對性差、壓裂實施配套技術(shù)有待完善等等。

1 須五氣藏改造針對性工藝方案

1.1 工程地質(zhì)特征

須五氣藏埋深2100～3500m，平均厚度500.6m，沉積特征、巖性特征復(fù)雜，是濱--淺湖沉積的多層系疊置的特低孔超致密非常規(guī)儲層。該氣藏泥地比69%，泥頁巖厚度100～430m，平均孔隙度3.61%，脆性59 %，含氣量平均1.44m3/t。屬于典型的低孔、低滲、低品質(zhì)的非常規(guī)氣藏，縱向上層段多，儲層類型復(fù)雜，砂頁巖互層，非均質(zhì)性強。

1.2 針對性壓裂工藝方案

根據(jù)以上分析，從改造總體原則、工藝措施和射孔布縫原則等方面，提出了須五砂頁巖氣藏改造針對性工藝方案;改造總體原則：軸向上裂縫組合優(yōu)化，多級多縫，控制非均質(zhì)的復(fù)雜儲層;橫向上優(yōu)化縫長控制砂體;縱向上縫高控制或穿層壓裂;工藝措施：縱向上大厚度互層型儲層直井/定向井分層壓裂工藝;橫向上強非均質(zhì)性儲層水平井分段壓裂工藝。

2 須五氣藏壓裂技術(shù)對策

2.1 組合滲流實驗

為判斷須五砂頁巖氣藏增產(chǎn)機理，筆者采用裂縫--裂縫--基質(zhì)、裂縫--基質(zhì)--裂縫和基質(zhì)--裂縫--裂縫等幾種組合開展了滲流實驗，從結(jié)果來看裂縫--基質(zhì)--裂縫組合滲流能力最高，表明須五砂頁巖氣藏形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)是增產(chǎn)關(guān)鍵。

2.2 須五氣藏形成復(fù)雜裂縫可行性

復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)的形成與儲層微裂縫發(fā)育情況、礦物組成、三軸地應(yīng)力等因素密切相關(guān)。筆者主要從微裂縫發(fā)育情況、礦物組成、三軸地應(yīng)力方面開展了須五砂頁巖氣藏形成復(fù)雜裂縫可行性評價。

①從天然裂縫發(fā)育情況看，須五氣藏地層天然裂縫以低角度裂縫和斜交縫為主，低角度縫占80%以上，根據(jù)2009年新南威爾士大學(xué)Rahman MM，Ali Aghighi，Sheik S Rahman等人研究成果，川西中淺層大部分天然裂縫起裂受水平主應(yīng)力差值的影響較小，抗張強度分布在1.2～2.3MPa之間，壓裂時人工裂縫與天然裂縫夾角小，總體來看有利于復(fù)雜裂縫形成;②從脆性特征看，須五氣藏脆性礦物含量較高（約52.8～69.4%），有利于破裂并形成復(fù)雜裂縫。

2.3 須五氣藏壓裂技術(shù)對策

結(jié)合須五氣藏的工程地質(zhì)特征，考慮復(fù)雜縫網(wǎng)形成機理分析結(jié)果合前期壓裂施工經(jīng)驗，通過分析主要壓裂參數(shù)與形成復(fù)雜裂縫之間的關(guān)系，可以確定縫間干擾與縫內(nèi)增壓措施并用增加裂縫復(fù)雜性兼顧提高綜合導(dǎo)流能力的須五砂頁巖氣藏壓裂復(fù)合技術(shù)。

3 須五氣藏壓裂實施關(guān)鍵技術(shù)

3.1 大型壓裂供配系統(tǒng)

根據(jù)須五段前期壓裂改造經(jīng)驗結(jié)合壓裂優(yōu)化設(shè)計研究，大型壓裂供配系統(tǒng)研究主要滿足以下參數(shù)要求：壓裂施工中施工總功率>20000hp，最大施工壓力>95MPa，單層/段施工總液量2600m3，施工排量18m3/min，連續(xù)壓裂時間>6h。

按照該要求，對連續(xù)供水系統(tǒng)、連續(xù)配液系統(tǒng)、連續(xù)供砂系統(tǒng)進行了優(yōu)化研究，尤其針對供配系統(tǒng)中加砂和配液兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研發(fā)了砂量校準裝置和速配裝置，解決了大型壓裂供配砂量精確添加難和配液效率低的問題。自主研發(fā)的多劑添加速配裝置，與連續(xù)混配裝置配合應(yīng)用，大大提高了配液效率，實現(xiàn)多種添加劑同時添加，液體配制速度達到18m3/min以上。

3.2 脈沖式加砂壓裂控制裝置

脈沖式加砂壓裂的關(guān)鍵是壓裂液和攜砂液的脈沖交替注入，脈沖間隔根據(jù)工藝需求的不同范圍通常在10s～3min。該套系統(tǒng)有兩個關(guān)鍵，關(guān)鍵一是研發(fā)了脈沖式加砂模式控制裝置，能實現(xiàn)支撐劑模式的快速切換，克服常規(guī)混砂車輸砂器切換時間長的弊端;關(guān)鍵二是研發(fā)了脈沖加砂系統(tǒng)配套軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖式加砂的自動控制。整套裝置可以滿足10s以上不同時間間隔、砂濃度500kg/m3以內(nèi)的脈沖式加砂壓裂。

4 結(jié)論與建議

①通過滲流實驗分析、技術(shù)措施優(yōu)化組合和配套技術(shù)研究，形成的須五砂頁巖氣藏復(fù)雜裂縫壓裂復(fù)合技術(shù)，有利于裂縫內(nèi)形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而促使須五氣藏儲層壓裂提高裂縫復(fù)雜性、增加裂縫導(dǎo)流能力;②研究形成的以“大型壓裂供配系統(tǒng)、脈沖式加砂壓裂控制裝置、油套同注封隔器分層壓裂管柱、壓裂工作液、壓后排液技術(shù)”為核心的須五段壓裂實施關(guān)鍵技術(shù)，能夠保障復(fù)雜裂縫壓裂復(fù)合技術(shù)順利實施。

參考文獻：

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