李勇明 趙金洲 岳迎春 毛 虎 江有適

（西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500）

G43斷塊油藏整體壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用

李勇明 趙金洲 岳迎春 毛 虎 江有適

（西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500）

G43區(qū)塊主力產(chǎn)層為中孔中滲儲(chǔ)層，地層飽和壓力低，彈性采收率低；巖石塑性較強(qiáng)，造成支撐劑嵌入，前期壓裂效果差。為提高壓裂開發(fā)效果，進(jìn)行了整體壓裂技術(shù)研究。通過原油性質(zhì)測(cè)試表明，區(qū)塊原油膠質(zhì)瀝青質(zhì)較重，在前置液前加降黏液以避免原油乳化；巖石力學(xué)試驗(yàn)表明，區(qū)塊巖石易發(fā)生支撐劑嵌入，且儲(chǔ)層為中孔、中低滲儲(chǔ)層，壓裂設(shè)計(jì)應(yīng)以提高裂縫導(dǎo)流能力為主，具體措施包括通過單劑優(yōu)選和整體性能測(cè)試，優(yōu)選出適合G43區(qū)塊的壓裂液體系，該體系具有攜砂性能好、低摩阻、低殘?jiān)奶攸c(diǎn)，可減少壓裂液對(duì)地層及支撐裂縫的傷害；通過支撐劑導(dǎo)流能力試驗(yàn)，結(jié)合整體壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化，采用大粒徑陶?；蚪M合陶粒壓裂技術(shù)提高支撐裂縫導(dǎo)流能力。3口井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施表明，G43斷塊整體壓裂各項(xiàng)技術(shù)措施針性強(qiáng)，壓后增產(chǎn)效果顯著，推動(dòng)了G43區(qū)塊壓裂開發(fā)的有效實(shí)施。

整體壓裂；導(dǎo)流能力；壓裂液；支撐劑嵌入

G43區(qū)塊為3條斷層控制形成的單斜斷塊，主力產(chǎn)層為沙河街組沙一段下部和沙河街組沙三段，油層中深3 100 m，巖性以細(xì)砂巖為主，平均滲透率63.1× 10-3μm2，為中孔、中低滲、中等厚度儲(chǔ)層。該區(qū)平均地層壓力為28.5 MPa，地溫梯度為3.3℃·hm-1，屬正常溫度壓力系統(tǒng)；飽和壓力較低（1.8 MPa），溶解氣油比低（7.5 m3·t），基本不會(huì)發(fā)生溶解氣驅(qū)，計(jì)算的彈性采收率僅為2.8%。為保持地層能量，采用人工注水開發(fā)，井距230 m，經(jīng)注水量調(diào)整測(cè)試初步確定人工裂縫方向55～60°，注水井井排方向?yàn)?0°左右。

1 室內(nèi)試驗(yàn)分析

1.1 原油物性

試驗(yàn)分析表明，該區(qū)沙一段和沙三段地面原油黏度分別為263.53 mPa·s和634.51 mPa·s，膠質(zhì)瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高達(dá)46.33%和53.32%，易與壓裂液發(fā)生乳化而堵塞儲(chǔ)層孔喉，降低壓裂效果。

1.2 敏感性試驗(yàn)

對(duì)G43區(qū)塊巖心進(jìn)行了敏感性試驗(yàn)，結(jié)果表明：該區(qū)為無速敏、無-弱堿敏、中等偏弱-極強(qiáng)酸敏、弱-中等偏弱水敏。雖然儲(chǔ)層為弱水敏，鑒于該區(qū)為特低滲透油藏，在壓裂設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意黏土膨脹對(duì)壓裂效果的影響［1］。

1.3 巖石力學(xué)試驗(yàn)

巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，儲(chǔ)層巖石的彈性模量值一般在1.0×104～1.6×104MPa，泊松比為0.12～0.20，具有較強(qiáng)的彈塑性特征，易造成支撐劑嵌入［2］。

2 整體壓裂技術(shù)原則

1）G43區(qū)塊注采井距僅為230 m，為避免溝通注水井造成水竄，應(yīng)適當(dāng)控制壓裂規(guī)模和裂縫長(zhǎng)度。

2）區(qū)塊原油黏度較高，膠質(zhì)瀝青質(zhì)較重，為避免壓裂液與原油的乳化作用而降低壓裂增產(chǎn)效果，可在前置液前加降黏液［3］。

3）G43區(qū)塊為中孔、中低滲儲(chǔ)層，壓裂設(shè)計(jì)應(yīng)以提高裂縫導(dǎo)流能力為主；同時(shí)，區(qū)塊泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高、地層塑性強(qiáng)，支撐劑選擇上應(yīng)采用大粒徑支撐劑，或大粒徑與中等粒徑組合支撐劑技術(shù)，來緩解支撐劑嵌入嚴(yán)重的問題，提高裂縫的導(dǎo)流能力。

4）適當(dāng)調(diào)整胍膠質(zhì)量濃度和施工排量，達(dá)到不用降濾劑降低濾失目的，以滿足儲(chǔ)層對(duì)導(dǎo)流能力的要求。

5）優(yōu)化的壓裂液體系需具有攜砂性能好、摩阻低等特點(diǎn)，以滿足大陶粒、大排量施工要求。同時(shí)，壓裂液還需具有低殘?jiān)奶攸c(diǎn)，以盡量減小對(duì)裂縫和地層的傷害［4］。

6）加強(qiáng)壓裂后返排，盡可能減小壓裂液對(duì)地層的傷害。

3 壓裂材料優(yōu)選

3.1 壓裂液體系優(yōu)選

根據(jù)G43區(qū)塊的儲(chǔ)層特征、流體性質(zhì)和整體壓裂技術(shù)要求，采用胍膠壓裂液體系，提出性能要求如下：1）體系必須為中高溫配方，耐溫120℃以上；2）液體造縫性能良好，基液黏度大于60 mPa·s；3）交聯(lián)后凍膠具有良好的抗溫、抗剪切性能，能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間（120 min）高砂比、大粒徑支撐劑壓裂施工的要求，120℃、170 s-1條件下剪切120 min壓裂液體系黏度不低于100 mPa·s；4）儲(chǔ)層低孔、低滲，要求壓裂液體系低傷害、易返排，常溫破膠液表面張力低于30 mN·m-1；5）原油膠質(zhì)、瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，壓裂工作液體與原油配伍性差，容易形成高黏W/O型乳狀液導(dǎo)致乳化堵塞，需優(yōu)選破乳助排劑［5］。

通過單劑優(yōu)選、配方體系性能評(píng)價(jià)，優(yōu)選了2套低傷害配方體系，交聯(lián)比均為0.45%（體積比）。

0.5 %HPG+2%KCl+0.5%BA1-13+1.0%BA1-5+ 0.5%BA1-26+0.15%Na2CO3＋0.05%BA2-3；

0.56 %HPG+2%KCl+0.5%BA1-13+1.0%BA1-5+ 0.5%BA1-26+0.15%Na2CO3＋0.05%BA2-3。

3.2 支撐劑優(yōu)選

為滿足G43區(qū)塊整體壓裂對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的要求，開展了以裂縫導(dǎo)流能力為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的支撐劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，包括大粒徑支撐劑和組合粒徑支撐劑導(dǎo)流能力試驗(yàn)。

3.2.1 大陶粒壓裂

為提高裂縫有效導(dǎo)流能力，開展了16/30目大粒徑支撐劑導(dǎo)流能力試驗(yàn)。鋪砂濃度不僅影響支撐劑的嵌入，更是極大的影響壓裂裂縫的導(dǎo)流能力，對(duì)16/30目支撐劑不同鋪砂濃度導(dǎo)流能力測(cè)試對(duì)比表明，鋪砂濃度越高，導(dǎo)流能力越大，這是由于鋪砂濃度較高時(shí)支撐劑層厚度較大，并且支撐劑嵌入量也較小。因此，對(duì)于適宜采用高導(dǎo)流壓裂技術(shù)的儲(chǔ)層，并且施工條件允許情況下，可適當(dāng)使用大粒徑支撐劑，同時(shí)應(yīng)盡可能的提高鋪砂濃度［6］。

3.2.2 組合陶粒壓裂

實(shí)驗(yàn)采用16/30目和20/40目組合陶粒進(jìn)行導(dǎo)流能力測(cè)試，采用了10 kg·m-2的鋪砂濃度。測(cè)試結(jié)果表明，在閉合壓力較小時(shí)組合粒徑支撐劑導(dǎo)流能力明顯高于20/40目支撐劑導(dǎo)流能力；當(dāng)中粒徑組分比例增加到一定值以后，導(dǎo)流能力有一定程度的降低。大粒徑支撐劑和小粒徑的導(dǎo)流能力差距逐漸縮小，但在一定閉合壓力下組合粒徑支撐劑的導(dǎo)流能力仍然大于中等粒徑支撐劑導(dǎo)流能力。

在同等鋪砂濃度下，組合粒徑支撐劑能夠提供高于普通中等粒徑支撐劑的導(dǎo)流能力，與單一大粒徑支撐劑導(dǎo)流能力相差極小，施工過程中易進(jìn)一步提高砂比。并且，有利于優(yōu)化鋪砂剖面，以提供壓裂裂縫最佳導(dǎo)流能力。

4 整體壓裂參數(shù)優(yōu)化

針對(duì)G43區(qū)塊的井網(wǎng)布置和壓裂裂縫走向，進(jìn)行壓裂裂縫參數(shù)的優(yōu)化。

圖1和圖2分別為生產(chǎn)2 a的采出程度隨裂縫穿透比和導(dǎo)流能力的變化曲線。圖1表明，在裂縫穿透比小于0.4時(shí)，隨著穿透比的增加采出程度增加，當(dāng)裂縫穿透比為0.4時(shí)出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，采出程度基本不再增加。圖2表明，隨裂縫導(dǎo)流能力增加，采出程度增加，但當(dāng)導(dǎo)流能力大于30 μm2·cm后，采出程度隨導(dǎo)流能力增加變化不大。

綜上分析，以長(zhǎng)期采出程度和壓裂初期采出程度為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。G43區(qū)塊的壓裂裂縫導(dǎo)流能力取30 μm2·cm左右，裂縫穿透比取0.4～0.45（單翼裂縫長(zhǎng)度90～100 m）。

5 應(yīng)用效果分析

由于使用了16～30目大陶粒，并將加砂強(qiáng)度提高到2.0 m3·m-1以上，有效地提高了裂縫的導(dǎo)流能力。特別是X10-125X和X10-143X井通過采用大陶粒和組合陶粒壓裂工藝及性能良好的壓裂液體系，在未使用粉砂降濾的情況下成功地進(jìn)行了壓裂施工，進(jìn)一步提高了裂縫的導(dǎo)流能力，減小了對(duì)地層的傷害，這2口井的平均壓后產(chǎn)量達(dá)到了12.39 t·d-1，增產(chǎn)效果顯著。

6 結(jié)論

1）G43區(qū)塊儲(chǔ)層巖石表現(xiàn)為弱-中等偏弱水敏、地層溫度125.7℃，采用推薦的胍膠壓裂液體系可滿足加砂要求，但胍膠濃度應(yīng)根據(jù)實(shí)際井的滲透性和加砂規(guī)模進(jìn)行微調(diào)。

2）G43區(qū)塊存在一定的支撐劑嵌入，加之地層滲透率相對(duì)較高，采用大粒徑或組合粒徑支撐劑可有效提高裂縫導(dǎo)流能力。

3）為提高該區(qū)塊壓裂效果，應(yīng)采取不加粉砂降濾劑、前置液前加降黏液、強(qiáng)化壓后返排等技術(shù)措施。

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ResearchandapplicationofsystematicfracturingtechnologyofoilreservoirinBlockG43

Li Yongming Zhao Jinzhou Yue Yingchun Mao Hu Jiang Youshi
(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China)

The main producing formation of Block G43 is medium porosity and permeability reservoir,and the saturated pressure and elastic recovery ratio are low.Strong plasticity makes the effects of fracturing become worse.In order to enhance the fracturing effects,the research on systematic fracturing technology was carried out.The crude oil test shows that the asphaltene content is high, so the viscosity breaking fluid is added in the prepad fluid period.The rock mechanics test shows that the embedding extent is strong and the reservoir has medium porosity and permeability,so improving fracture conductivity is the main design idea.The detailed measures include:through additives optimizing and fluid performance test,the fracturing fluid system is optimized,which has good sand-carrying performance,low friction and residue,so the damage of fracturing fluid to formation and propped fracture are low;based on the conductivity test and combined with the parameters optimization of systematic fracturing,big diameter or mixed diameter proppant technique is proposed to improve the propping fractures conductivity.The field applications of 3 wells show that the effect of fracturing is remarkable,which promotes the application of systematic fracturing in Block G43.

systematic fracturing,conductivity,fracturing fluid,proppant embedding.

四川省教育廳重大培育項(xiàng)目“油氣層酸損傷的機(jī)理及應(yīng)用研究”（07ZZ045）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“縫洞型碳酸鹽巖油氣藏酸蝕蚓孔基礎(chǔ)理論研究”（50774064）資助

TE357.1+3

A

2009-11-11；改回日期：2010-07-13。

李勇明，男，1974年生，博士，副教授，現(xiàn)從事油氣開采和增產(chǎn)新技術(shù)研究。E-mail：swpifrac@163.com。

（編輯 滕春鳴）

1005-8907（2010）05-611-03

李勇明，趙金洲，岳迎春，等.G43斷塊油藏整體壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：611-613.

Li Yongming，Zhao Jinzhou，Yue Yingchun，et al.Research and application of systematic fracturing technology of oil reservoir in Block G43［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：611-613.