低渗透油层增效压裂技术研究

【摘要】针对我厂低渗透油层地质条件复杂、选井选层难度大、压裂经济效益差等问题，从分析低渗透油田压裂改造难点入手，找出影响压裂效果的关健因素，应用测井曲线，确定垂直缝高度及裂缝延伸类型，对不同类型采取相应措施，实现了单层个性化设计。现场实施后，取得了较好的效果。

【关键词】低渗透油田 压裂液及支撑剂筛选 压裂施工规模优化 压裂工艺改进

1 概况

压裂作为低渗透油田增产的主要措施，面临着3个不利因素。一是老区进人高含水开发阶段，压裂井层条件逐渐变差，措施挖潜难度大，压裂增油效果变差；二是新油田储层致密，开采层位少，油水井连通性差，油井受效程度低；三是部分储层裂缝比较发育，压后油井见水快，易水淹。针对上述问题，如何通过不断改进压裂工艺和优化压裂工艺方案，确保压裂效果，显得越来越重要。为此，在压裂工艺与方案设计上不断探索，开展了低渗透油田压裂优化技术研究，取得了较好的效果

2 压裂改造难点分析

从储层地质特征、测井解释、岩石力学测定及以往压裂情况分析结果看，低渗透油田压裂改造难点有3个方面：

（1）压裂施工规模难以提高。低渗透油田低孔低渗、非均质性强，需要形成一条长缝提高产能。而老油田注水强度大，高、低含水层分布复杂；新油田裂缝发育，压后含水易上升，难于实现造长缝目标。

（2）裂缝垂向延伸严重，高度难控制。压裂层物性差，隔层薄且岩性复杂，油层与隔层弹性模量差别不大，有效控制裂缝高度难度大。水力裂缝垂向延伸高度的确定一般是根据地应力剖面与三维裂缝模拟来计算，现场缺乏上述资料，因此裂缝高度难以控制。

（3）地层压力系数低，压裂液返排率低，对地层污染严重。龙南、他拉哈等油田油层深，井筒摩阻大，地层压力系数低，压裂液返排难度大；新站、新肇油田应用滑套分层压裂管柱，层间无返排。

3 压裂优化技术研究

3.1 压裂液及支撑剂的筛选

根据 低 渗 透油田油藏特征和施工工艺的要求，通过稠化剂、交联剂、破胶剂、防膨剂、助排剂等室内筛选及压裂液滤失性能、动态伤害评价实验，选用有机硼交联轻丙基瓜尔胶压裂液体系，其动态伤害率由31.45%降为20.76%。

新的压裂液配方与以往配方有以下不同：一是交联剂由硼砂改为有机硼，既能满足携砂性能的要求，又能起到延迟交联的作用；二是在前置液中加人KCl粘土稳定剂，增强压裂液与地层的配伍性；三是增加了助排剂用量，利于低渗油层压裂液返排。

3.2 压裂施工规模的优化

依据油藏模拟确定缝长、导流能力对于一套既定的开发井网，优化工作的重点是压裂规模与井网系统的优化匹配研究，即以油井压后产量、含水、注水量、经济效益等参数为优化目标函数，优化油、水井压裂规模。在此基础上，再考虑有效厚度、有效渗透率等对产量的影响，预测目标区块压后生产动态变化趋势。采用不同的穿透率和导流能力进行了数值模拟，确定不同井网所采用的穿透率及导流能力。

应用测井曲线确定缝高及裂缝延伸类型裂缝垂向延伸高度和类型主要取决于地应力在垂向上的分布，受油层与隔层地应力差影响较大。低渗透油田油层厚度小，隔层薄且成分复杂，裂缝垂向延伸严重。缝高及裂缝延伸类型一般根据地应力垂向剖面与三维裂缝模拟来确定，由于现场缺乏垂向地应力剖面资料，以往压裂对缝高控制研究较少，设计缝高一般以油层厚度作为参考值，误差较大。在缺少地应力剖面的情况下，增效压裂技术采用了测井曲线解释成果确定了水力裂缝的垂向延伸高度，以此来确定施工规模。

3.3 压裂工艺的改进及突破

在压裂设计中，考虑施工设备的承受能力，通过裂缝敏感性计算，优化了压裂施工参数。在优化施工砂比、排量的基础上，裂缝有效支撑、加砂程序、破胶剂追加程序、等量替挤应用等4个方面有了新突破。

3.3.1裂缝有效支撑技术有了新突破

为使目的层导流能力达到方案设计要求，必须保证裂缝形成有效支撑。依据缝高判断方法，参照目的层与隔层之间的关系，把裂缝延伸分为6种类型，分别采取相应的工艺措施，确保裂缝有效支撑。

3.3.2加砂程序有了新突破

针对 以 往 压裂平均砂液比低，致使裂缝的导流能力低，影响增产效果的问题，利用压裂模拟软件兼顾实际压裂施工的可操作性，将加砂程序由过去的台阶式加砂变为5级坡阶式加砂，以提高铺砂浓度。

3.3.3破胶剂追加程序有了新突破

我厂部分油层压力低，压裂液返排难度大。在考虑到裂缝内温度场分布规律、压裂液携砂性能和快速均匀破胶3方面需要的情况下，设计了破胶剂“锥形”追加程序，以减少对储层的伤害。

3.3.4等量替挤应用有了新突破

为避免替挤量过大造成缝口闭合对裂缝导流能力的影响，将过量替挤改为等量替挤。在单层压裂实现等量替挤的基础上，实现了多层压裂井等量替挤。

4 结论

（1）为确保压裂效果，在压裂液与支撑剂的优选中，应充分考虑低渗透油田的油藏特征以及施工工艺的要求，优选出适合不同地层条件和施工工艺的压裂液和支撑剂。

（2）裂缝垂向延伸研究结果表明，裂缝高度约为油层厚度的1.22一2.17倍，以往压裂设计大都只考虑油层厚度，导致施工规模偏小，影响压裂效果。

（3）压裂施工参数的合适控制，如快速提高砂比的多级渐进式加砂程序、1∶1替挤、破胶剂的锥型追加等对压裂效果影响较大。

（4）等量替挤有利于提高缝口的导流能力，进而提高压裂增油效果。

参考文献

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[2] 崔明月，等.压裂液优化设计与应用技术[J].钻井液与完井液.1998，15（2）

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[4] 吉德利J.L，等.见蒋闻，单文文，等译.水力压裂技术新发展[M].北京石油工业出版社.1995

作者简介

魏新（1981，8-）男，籍贯（河北省安国县）人，2004年毕业于黑龙江科技学院机电一体化专业，现在第五采油厂第三油矿从事油田开发及生产管理工作。