超低渗储层压裂裂缝形态研究

摘 要：近几年来，随着我国油量需求的不断增加，各个油田相继得到开发，然而超低渗出层具有压力低以及渗透性低的特点，增加了油田在开发的过程中的难度，制约了我国油田勘探。鉴于此种现象，水力压裂能够实现超低渗储层的有效开发，研究压裂裂缝形态对油田的开采有着重要意义。本文首先阐述超低渗出层开发的难点、改造的新思路以及多裂缝的压裂技术，分析超低渗储层压裂的裂缝形态，以望对油田的勘探有一定的借鉴意义。

关键词：超低渗储层 新思路 压裂地质特点 裂缝扩展 压裂技术

超低渗储层与低渗储层只是相对的概念，超低渗储层是指渗透率为（0.1-1）×10-3μm2的渗储层。超低渗储层水平方向的地应力的差值较小，有着很多的细缝，并且各个方向的异性力相对较薄弱，进而使得河道砂体之间产生了叠加现象，最终导致了在压裂的过程中，出现很多支撑裂缝，这些裂缝在油田的开发中有着重要作用。根据我国的石油分布特点，最为典型的超低渗储层就是鄂尔多斯盆地区。该盆地拥有大量丰富的石油资源，其石油储量达到13.1×108吨，根据计划其探明储量能达到18×108吨，由此看出，具有较大的勘探潜力。区块最大主应力方向约为75°，根据多口井的应力剖面结果分析，储隔层应力差为3-5.5MPa，水平两向应力差为3.5 MPa。

一、超低渗储层开发的难点、改造新思路以及多裂缝压裂技术

1.超低渗储层的开发难点

一方面，渗透率对其油井的开采有着重要影响，单井的稳定产量不超过2吨，并且初期投资的产量递减较快，使得每月的产量下降了百分之十左右，尤其是中后期由于含水量不断上升，导致了采液，采油的指数在不断下降，最终使得油井在勘探过程中的产量不稳定。另一方面，当流体在超低渗储层的多孔介质中流动时，因为低渗透岩层的孔隙结构以及表现性质比较复杂，进而导致了固体内表面附近流体性质发生改变，并且流体的渗流特征已经不再符合Darcy定律，流体渗流过程就容易变成非达西渗流。

2.超低渗储层的改造思路

由于超低渗储层物性较差，加上平面非均质性强的原因，在进行压裂改造之后，其主裂缝以及次生裂缝相结合，形成新的裂缝系统，根据该思路能够对油井的泄露面积进行扩大，并且提高油田的开采量。

3.多裂缝压裂技术

多裂缝压裂技术是根据桥堵的原理，在进行压裂的过程之中，添加适量的暂堵剂，由于暂堵剂有一定的可塑性，使得支撑剂具有一定的刚性，然后根据水力压裂的操作参数进行控制，当压裂缝产生桥堵时，就能够提高裂缝净压力，与自然裂缝有效结合，扩大压裂出的泄流面积，提高油井的勘探效果。

二、分析超低渗储层压裂地质特点以及裂缝扩展特点

1.裂缝的类型以及与地层埋藏深度的关系

裂缝的类型按照裂缝的倾斜状况来进行划分，煤层在水平压裂的作用下就会形成裂缝的基本类型，主要有垂直裂缝，水平裂缝两种形态。要想研究水平压裂的相关问题，应首先对裂缝是否垂直以及水平做出相关判断。首先，根据下图1的地层单元，当地层水平应力为最小主应力时，也即是σh=σmin，同时水平抗张强度 较小时，压裂就会产生垂直裂缝。当地层垂直应力为最小主应力时，也即是σz=σmin，同时垂直抗张强度 较小时，压裂就产生水平裂缝；

根据大量的地应力测量的相关结果表明，地应力值与地层深埋深度有一定的关系，主应力值的大小跟随地层埋藏深度的增加而发生变化，在接近地表水平应力比垂直应力高时，一般在450-650m位置，垂直应力就会超过最小水平应力，成为中间主应力，在7500-10000m的地方，垂直主应力就是最大主应力

2.超低渗储层的压裂地质特点

2.1渗流阻力大，压裂裂缝的供油能力较低。超低渗透储层喉道中半径为0.12μm，该半径仅仅为有效开发油藏资源的三分之一，相应的中值压力、排驱压力是有效油藏资源开发的3倍。加上渗流阻力相对较大，增加有效渗透压力的建立，给储层带来一定的伤害。加上超低渗储层的面孔率比较低，平均面孔率只有2.12%，据相关计算得出，为有效油气开采的59.2%，最终导致了驱油效率较低。

2.2天然微裂缝的发育较慢。油气勘探的整体构造都较差，并且不具备裂缝的发育条件，同时通过成像测井，试井以及薄片分析，均得到证实，天然裂缝的填充都比较严重，需要在以后的压裂中改善。

2.3隔夹层对压裂裂缝的纵向扩展起到一定的限制。砂体的成因类型大多是根据水下分流河道来进行划分的，河道的砂体之间相互切割，最终形成一定的厚砂体，其砂体内部的泥沙岩互层频繁，平均每米的储层都发育有0.4-0.7个夹层。

3.裂缝扩展特点

根据DSI结果显示，人工裂缝的高度主要集中在25-32米之间，同时裂缝对砂体的覆盖率为69.12-81.23%。详细数据如下表1所示。

4.缝暂堵工艺

该工艺是一种依靠固体颗粒在水压裂缝内部框架进行封堵，进而迫使裂缝形态产生改变的裂缝工艺，主要的核心技术是提高裂缝内的核心压力。根据实践经验表明，通过该工艺技术能够实现微裂缝的开启，并且突破裂缝夹层的压力。其主要的压力参数如下表2所示。

三、结束语

综上所述，超低渗储层的裂缝高度在储层固定范围之内，其纵向改造程度比较低，并且缝高度能够引起缝长的变化，使得裂缝两翼不相称；多裂缝压裂技术能够实现油田的有效开发；缝暂堵工艺也能够提高缝内的压力。另外，在油气的勘探过程中，需要一定的监测手段，同时也离不开地质录井的检验，其检验以及标定在油田勘探中具有重要意义。

参考文献

[1]张国强.浅析超低渗储层压裂裂缝展布特征[J].中国石油和化工标准与质量，2011，31（9）：168.

[2]Baoquan Zeng，Linsong Cheng，Chunlan Li et al.Low velocity non-linear flow in ultra-low permeability reservoir[J].Journal of Petroleum Science Engineering，2011，80（1）：1-6.

[3]蒋志辉.西峰油田长8低渗储层压裂技术研究与现场应用[D].西安石油大学，2006.

[4]F. MA，S. HE，H. ZHU.The Effect of Stress and Pore Pressure on Formation Permeability of Ultra-Low-Permeability Reservoir[J].Petroleum Science and Technology，2012，30（9）：1221-1231.