直井同层同步体积压裂技术可行性分析

【摘要】水平井体积压裂技术在大庆油田难采储量改造开发中取得了较好的效果，但在纵向上小层多、厚度薄的油层改造中表现出了不适应性，因此提出了直井同层同步体积压裂技术。本文通过分析直井同层同步体积压裂技术的原理和主要做法，对该技术进行可行性分析，结果表明，能够有效解决水平井不能压裂多层的问题，具有广阔的应用前景。

【关键词】水平井 体积压裂 直井同层同步体积压裂

体积压裂是一种以增加水力裂缝条数，增大裂缝渗流体积为主要特征的新型压裂工艺。但随着改造开发的深入，水平井体积压裂技术也表现出了不适应性，因此又提出了新的直井同层同步体积压裂技术。

1 体积压裂

1.1 体积压裂的概念

体积压裂是指通过压裂的方式将可以进行渗流的有效储集体“打碎”，形成网络裂缝，使裂缝壁面与储集基质的接触面积最大，使得油气从任意方向的基质向裂缝渗流的距离最短，极大地提高储层整体渗透率，实现对储层在长、宽、高三维方向的“立体改造”[1]。

1.2 体积压裂改造原理

以往研究证实，储层水平应力差异系数大小，决定了压裂形成复杂缝网的难易程度，差异系数越小，越容易形成网状裂缝[2]。压裂形成网状裂缝的基本条件是：缝内的净压力大于水平最大与最小主应力差[3]。

1.3 体积压裂主要做法

针对水平应力差异系数小的储层，应用缝网压裂技术能够达到改造要求。但针对应力差异系数较大的储层，主要采用水平井体积压裂方式，充分利用多段、多簇压裂的缝间干扰来形成网状裂缝，满足体积改造要求。

1.3.1单井多段奇偶交叉压裂

水平井奇偶交叉压裂是先压裂奇数井段，再压裂偶数井段，利用奇数井段压裂后地层存在的高压，对偶数井段部分地层产生应力干扰，降低水平方向最大最小主应力差，甚至造成应力反转，降低水平差异应力系数（Kh），促使偶数段压裂时形成网状裂缝，达到体积压裂的改造效果。

1.3.2纵向穿层压裂

随着勘探开发的深入，储层厚度变薄，小层数变多，原有水平井体积改造技术已不能满足开发要求，因此研究应用了水平井纵向穿层压裂技术。该技术是在储隔层遮挡研究基础上，通过提高前置液比例、降低压裂液沿程摩阻、提高压裂液粘度、提高携砂性能和裂缝宽度、前置液三段段塞提高缝内净压力等方式，穿透泥岩隔层，纵向上一次性改造多层，达到体积改造效果。

1.4 体积压裂新思路

随着改造开发中小层厚度越来越薄，薄层比例越来越高，常规水平井体积压裂技术不适应性越来越强，因此，提出了新的体积压裂改造思路――直井同层同步体积压裂技术，该技术是在多口直井的（3口以上）同一层位上同时压裂，各井裂缝平行，利用不同井裂缝产生缝间干扰，形成网状裂缝，解决了水平井体积压裂技术在纵向上无法改造多层的难题。

2 直井同层同步体积压裂技术

直井同层同步体积压裂技术是在多井（三口井以上）同一层位同时进行压裂，通过布井方位优选、最佳应力干扰井间距优选、压裂工艺优选、钻井方案优化等措施，满足井间裂缝干扰条件，促使水力裂缝扩展过程中相互作用，获得连通多井的复杂裂缝网络，增加裂缝改造体积，提高单井产量和原油采收率。

2.1 布井方位优选

针对纵向多个连续分布砂体，首先进行区域应力场研究，计算出最小水平主应力方向，得出初步人工裂缝方向。布井时控制井距方向与人工裂缝方向垂直，保证产生缝间应力干扰。

2.2 最佳应力干扰井间距优选

主要做法是根据地层应力差异情况、泊松比、杨氏模量等参数，利用应力干扰分析软件进行不同井间距应力干扰模拟，得出合理的应力干扰井间距，再通过现场试验和裂缝监测，对井间距选择标准进行完善。

2.3 压裂工艺优选

结合储层物性条件和应力特征，采用复合滑溜水压裂工艺，充分利用不同工作液造缝特性，形成包含主缝、支缝、微缝的网络系统，形成体积裂缝网络，增加储层泄油体积，提高储层的动用程度。常用的压裂工艺有：

工艺一：采用滑溜水大排量施工，压开天然裂缝，低砂比段塞式加砂，形成近井筒大范围裂缝网络；

工艺二：采用滑溜水大排量施工压开近井天然裂缝，形成近井裂缝网络，低砂比加砂结束后停泵至裂缝闭合，再用线性胶进行主裂缝加砂压裂；

工艺三：采用超大规模滑溜水大排量施工，形成多条主缝沟通近井裂缝网络的复杂裂缝。

2.4 钻井方案优化

在新区块只能根据布井原则和优化的井间距合理布井后钻井。针对老区快，可以根据原有井网进行加密或侧钻。以100m井网区块为例，制定了100m、70m、40m三个不同井距侧钻方案：

100m井距：在垂直井排方向上利用两口油井中间的一口水井进行侧钻，实现井下三口油井的连线与人工裂缝方向垂直，满足 100m井距同层同步体积压裂改造的井网条件。

70m井距：在垂直井排方向上利用三口油井，保留中间的一油井，在上下两端的油井进行侧钻，向中间保留的油井拉近，实现井下三口油井的连线与人工裂缝方向垂直，满足70m井距同层同步体积压裂改造的井网条件。

40m井距：在垂直井排方向上利用三口油井，保留中间的一油井，在上下两端的油井进行侧钻，向中间保留的油井拉近，实现井下三口油井的连线与人工裂缝方向垂直，满足40m井距同层同步体积压裂改造的井网条件。

3 可行性分析

3.1 工艺可行性分析

直井同层同步体积压裂技术通过布井方位优选、井间距优化等措施，理论上完全能够满足体积压裂改造要求，达到体积改造效果，该技术不但包含了以往多种水平井压裂技术的优点，而且能实现纵向上多层改造，比水平井穿层压裂技术改造层数更多，纵向上波及范围更广，在工艺上可行。

3.2 应用前景分析

大庆油田拥有4.16亿吨探明未动用难采储量，该区储层具有物性差，纵向上小层多，厚度薄等特点，在改造开发中存在初期产量递减快，后期产量低，有效驱替关系建立难等问题。

新的直井同层同步体积压裂技术可以在纵向上实现多层改造，能够解决当前面临的问题，由此推断，该技术具有广阔的应用前景。

4 结论及认识

（1）直井同层同步体积压裂技术与水平井体积压裂技术原理相似，控制措施合理有效，工艺上可行；

（2）直井同层同步体积压裂技术不但可以实现水平井多段体积压裂的工艺效果，而且可以改造更多的层位，尤其是在厚度小、纵向上相对分散的储层上更有优势。

（3）直井同层同步体积压裂技术在大庆油田难采储量改造开发中具有广阔应用前景。

参考文献

[1] 陈守雨，杜林麟，等.多井同步体积压裂技术研究[J].石油钻采工艺，2011，33（6）：67-71

[2] 雷群，胥云，等.用于提高低-特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术[J].石油学报，2009，30（2）：237-241

[3] 陈守雨，刘建伟，龚万兴，等.裂缝性储层缝网压裂技术研究与应用[J].石油钻采工艺，2010，32（6）：67-71