多级投球压裂技术在大跨度储层井中应用及特殊裂缝形态分析

摘 要：低渗区块的路43-x井产层跨度近百米，储层物性非均质性强，措施记录复杂。对路43-x井采用多级投球选择性压裂工艺进行压裂改造，成功压开两条高导流能力长缝，实现对各小层的均匀改造，日产油量从1吨提高至9.8吨，取得良好增产效果。根据裂缝监测结果，两条裂缝成十字交错状延伸，文章对这种裂缝形态成因进行分析解释，并就造缝机理的施工应用提出设想。

关键词：大跨度储层压裂；投球压裂；重复压裂；特殊裂缝形态

前言

采用常规笼统压裂工艺在大跨度、多小层储层改造效果并不理想，由于整体滤失量大，各层物性参差，无法对各小层充分改造，需采取选择性压裂工艺，对增产潜力大的小层针对性改造。目前主要的选择型压裂工艺主要为封隔器分层压裂工艺，可以实现准确分段封隔，但是小层间需要有明显隔层，存在砂埋封隔器的风险。投球暂堵压裂工艺是一种选择性压裂工艺，在压裂泵注时投入暂堵球，实现对不同物性储层的均匀改造。通过重复压裂对地应力方向影响的理论研究，发现地层进行压裂改造后应力方向会出现偏转，但该结论一直缺乏直观的现场监测结果证实。路43-x井下部储层进行过笼统压裂改造，通过分段压裂，根据监测显示，上下两条裂缝成近120度交错展布，重复压裂地应力偏转理论合理解释了路43-x井特殊裂缝形态。

1 投球暂堵选择性压裂工艺在路43-x井应用

投球暂堵选择性压裂工艺是分段压裂一种新工艺。首先对措施改造层段精确划分，确储层造缝段数和起裂顺序优化设计投球数量。在压裂施工过程中，物性好的地层容易进液首先开裂，投入预定的暂堵球封堵以压开层的射孔孔眼，迫使压裂液转入低渗层憋升井底压裂，继续压开低渗层逐次完成各层段的压裂改造。投球暂堵选择性压裂技术井下工艺简便，施工风险小，适用于大跨度非均质储层的压裂改造。

1.1 路43-x井储层条件及工艺方案

路43-x井位于路44断块处于留西构造带南端储层为沙河街三段，储层非均质性严重、联通性差、地层流体流通困难。路43-x井产层目前为22-36号层跨度117.6m，其中27-36号层（3219.6-3293.8m）进行过笼统压裂改造，22-26号层（3176-3213.8m）为新补空未改造层。由施工记录来看27-36号层并未充分改造，无法查明具体压开层位确定不了封隔器卡点，且27、26号层间隔很近无明显隔层容易压窜，所以不能采用封隔器压裂。路43-x井采用投球暂堵选择型压裂工艺，先投球封堵下部27-36号层已压开部分层段然后对22-26号层及27-36号层中未改造段中破裂压力较低段进行选择性压裂，开启第一次新缝。随后进行第二次投球待压力升高3-5MPa后再启新缝，对22-36全井段中未改造层段进行充分改造实现均匀改造。施工分两次加砂，在第一次压裂的前置液段和顶替液段投球施工时容易发现压力变化。

1.2 路43-x井投球暂堵选择性压裂工艺现场应用

路43-x井2016年1月19日施工，从施工曲线可以看出，在前置液阶段投球，破裂压力明显送球到位，压力回升稳定裂缝延伸顺利，加砂阶段，压力平稳在55MPa左右第一段施工正常。顶替液投球压力回落，送球到位后，压力升至59MPa地层新裂缝开启，施工顺利完成。施工总液量363.72m3，施工总砂量40m3，经过压裂改造路43-38x井日产量由2015年12月的1吨，升至2016年2月的9.8吨，增产效果显著。

2 路43-x井特殊裂缝形态分析

路43-x井施工时，采用地面微地震检测技术进行三维成像记录。根据记录结果压裂先后形成两条裂缝：先起裂的上部裂缝方向N45°E半长140m深度范围3195-3245m，压开25-29号层；下部裂缝方向N74°W半长60m深度范围3285-3305m，压开34-36号层。两条裂缝并非平行，上部裂缝方向与邻井检测裂缝延伸方向基本一致下部裂缝与上部裂缝夹角为119°。路43-x井所在构造单元为断控单斜构造，储层各小层整合接触远离断层可以排除地质构造对裂缝形态影响。两条裂缝垂向尺寸分别在29号层下部和34号层受限，根据分析29号层和34号层孔眼在施工投球时首先被封堵，29号层和34号层在2007年压裂施工时已经压开。

2.1 重复压裂裂缝偏转理论

压裂井由于存在初次支撑裂缝和天然裂缝的应力场分布差异会引起的孔隙压力变化，生诱导应力场，在两个水平主应力方向上均附加诱导应力。最大诱导应力等于裂缝闭合后作用在支撑剂上的净压力，该应力垂直于初始支撑裂缝，最小诱导应力平行于初始支撑裂缝。重复压裂过程中，新裂缝将在应力最弱点开始启裂。如果在井筒和初始裂缝周围，原最小水平主应力与最大诱导应力之和大于原最大水平主应力与最小诱导应力之和，二次裂缝将重新定向，裂缝启裂的方位将垂直于初次裂缝方位。随着裂缝向远离井筒方向不断延伸，诱导应力场的影响逐渐减小，在两个水平主应力相等椭圆形区域外，向初始裂缝方向旋转。

综合路43-x井施工曲线和裂缝监测记录可以看出，该井下部第二条裂缝受到以压裂改造的34号层应力场变化的影响，在近井筒区域，裂缝发生偏转，由于第二条裂缝开启较晚，延伸长度较短，最终形成的裂缝与原有裂缝形成夹角，和第一条裂缝交错。

2.2 偏转裂缝延伸机理的应用

对压裂过的层位进行重复压裂，新产生的裂缝会和原有裂缝交叉形成十字形或S型裂缝，扩大裂缝的泄流面积。油气井的注入活动将会引起地应力变化。根据最近的理论研究，压裂裂缝远端同样会受到邻近井的水力裂缝重新定向。水力裂缝在裂缝周围的地层中产生大量的诱导应力，引起裂缝周围附近地层应力场变化，由于人工支撑裂缝面面积较大，其产生的诱导应力可以延伸到较远的区域。

3 结束语

（1）投球暂堵选择性压裂工艺，通过精细划分层段，依次投球暂堵憋压，可以压开多条裂缝，适用于大跨度非均质储层改造。

（2）路43-x井压裂裂缝监测结果，直观证明了重复压裂裂缝转向理论。

参考文献

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