延长油田压裂裂缝监测技术应用研究

摘 要：文章运用嵌入式人工裂缝实时监测技术在南泥湾油田实施压裂井裂缝及井下压力-温度实时监测，获得多井人工裂缝方位、长度、高度等几何尺寸，地层能量、压力变化与储层渗透性的关系等；运用地质统计分析方法，结合区块其它地质资料，分析该油田主力油层人工压裂裂缝的形成及分布规律及井下地层能量、压力变化与储层渗透性的关系。

关键词：裂缝监测；裂缝方位；裂缝长度；裂缝高度

引言

通过压裂可在地下形成人工裂缝，改善地层的渗流条件和注水效果，提高油井的产能。但压裂对裂缝形成以及裂缝方位、长度、高度、地应力等都有一定影响，对压裂施工、压裂效果、地质构造、改造层、潜力层、油田开发等进行分析具有十分重要的意义。因此，对人工裂缝进行实时监测是势在必行的。

1 储集层系特征

南泥湾油田主要储集层油藏埋深浅（油层深度480～860m，平均630m），为典型的特低渗岩性油藏，储层非均质性强，岩性、物性、含油性在纵、横向上变化较大。这些油层属于特低渗储层，平均孔隙度10%，平均渗透率0.7×10-3？滋m，油井普遍无自然产能，需经压裂改造才能获得工业油流。

2 嵌入式人工裂缝实时监测技术

嵌入式人工裂缝实时监测技术主要采用微地震方法，实时监测压裂过程中地层破裂产生的微地震波，确定微震震源位置。由微震震源的空间分布可以描述人工裂缝轮廓，进而给出裂缝的方位、长度、高度、产状及地应力方向等地层参数。

3 裂缝分布监测可行性及监测实例分析

3.1 裂缝分布监测的可行性

针对南泥湾油田的主要储集层由由灰、灰绿色的细粒长石砂岩组成；储层地层平缓，为西倾单斜，地层倾角在0.5°左右；储层埋深较浅，主要分布在300～1000m之间；储层改造厚度较薄，一般小于20m；井底破裂压力小于70MPa，井底温度小于50℃的特征，利用嵌入式人工裂缝监测技术完全可以监测到压裂时人工裂缝形成过程中产生的微地震波，进而解释获得裂缝产状及几何尺寸。

3.2 裂缝监测实例分析

3.2.1 储层物性

长4+5层位共压裂了3口井，射孔厚度均为2.0米，渗透率在0.86-1.25mD之间，孔隙度在8.29%-9.65%之间。总之3口井的射孔厚度小，物性差。

3.2.2 压裂规模

长4+5层位共压裂了3口井，总用液量在90-118方之间，平均为101方，总加砂量在16-22方之间，平均为19.3方，排量都是1.2-2.5m3/min。3口井的压裂规模相差不大，但比长6层位的稍大一些。

3.2.3 裂缝结果

（1）裂缝形态与方位。长4+5层位共压裂了3口井，除y364-5井为水平裂缝方位不明显之外，其他2口井的方向均为北东-南西向，方位角在44.5-48.5度之间，根据最小主应力原理，水力压裂人工裂缝总是产生于强度最弱、阻力最小的方向，即岩石破裂面垂直于最小主应力方向，说明压裂井区长4+5层位的最大主应力可能为垂向应力，也可能为水平应力。

分析产生水平裂缝的原因可能是y364-5井长4+5储层较浅，造成垂向应力最小，形成水平裂缝。

当垂向主应力最大时，y731-7和c122-2两井水平最大主应力方向在北东46度左右。

（2）裂缝长度。一般压裂液量、砂量越大，即规模越大，产生的裂缝越长，反之越短，两者呈正相关。

长4+5储层的压裂设计规模为液量约100m3、沙量约20m3、排量约1.2-2.5m3/min，在此规模及现行射孔单封压裂工艺下，长4+5储层压裂产生垂直裂缝的单翼平均长度在62m左右。

目前开发井网采用160m×160m，裂缝的半长接近井距的一半，对于长4+5低渗透油藏，基本上适合的。

三口井裂缝向两翼的延伸都比较均衡，反映了压裂井区储层局部的均质性相对较好。

（3）裂缝高度。垂直裂缝的高度在10.1-11.3m之间，分布在射孔段上下4-5m之间，储层厚度在15m左右，说明缝高控制的比较好，施工排量设计合理。

3.2.4 液体滤失

y364-5井为水平缝，闭合时间很短，只有15.4分钟，比垂直裂缝的另外2井要短得多，说明了水平裂缝的闭合模式与垂直裂缝完全不同；水平缝的液体效率也比垂直缝低得多，说明压裂产生水平缝的过程中压裂液的滤失比较严重。

三口井的表皮系数均为正值，表明了这三口井压裂过程裂缝端面存在一定污染，但随着后期排液和生产，裂缝端面污染会得到很大程度缓解。虽然并不严重，但仍说明应加强压裂液的选择与配制，加强压裂液与地层的配伍实验等，减少液体对储层的污染。

3.2.5 措施前后产量

长4+5层位共压裂了三口井，压裂后平均单井液量增加0.33方/天，增加的幅度都不大，与压裂规模对比分析可知：压裂规模越大，液量增加的幅度也相对较大。

4 结束语

通过对10口井的压裂分析，形成以下结论与认识。

（1）储层压裂裂缝主要是垂直裂缝，即垂向主应力最大。当井较浅时（约500m）有水平裂缝产生。（2）储层垂直裂缝方位以北东向为主，即水平最大主应力方向为北东向。当个别井局部地应力场发生变异时有北西向裂缝产生，因此应加大监测力度，指导井网的部署。（3）不同的压裂规模产生不同的裂缝缝长，裂缝的长度与压裂规模呈正相关关系。长4+5、长6储层目前的压裂规模（液90m3，砂20m3）产生的裂缝半长约为70m，与当前的井网是适合的。（4）嵌入式人工裂缝实时监测技术给出了压裂人工裂缝的方位、长度、产状等结果，对评价压裂效果、挖掘剩余油等具有重要作用。（5）压裂裂缝的方位主要与局部地应力场相关，对注采井网有重大影响，开发部署注采井网时应特别关注。

参考文献

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