辛瑩娟　黃春梅　于雪　呂松哲　王曉霞

摘 要：文章運用嵌入式人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)在南泥灣油田實施壓裂井裂縫及井下壓力-溫度實時監(jiān)測，獲得多井人工裂縫方位、長度、高度等幾何尺寸，地層能量、壓力變化與儲層滲透性的關(guān)系等；運用地質(zhì)統(tǒng)計分析方法，結(jié)合區(qū)塊其它地質(zhì)資料，分析該油田主力油層人工壓裂裂縫的形成及分布規(guī)律及井下地層能量、壓力變化與儲層滲透性的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：裂縫監(jiān)測；裂縫方位；裂縫長度；裂縫高度

引言

通過壓裂可在地下形成人工裂縫，改善地層的滲流條件和注水效果，提高油井的產(chǎn)能。但壓裂對裂縫形成以及裂縫方位、長度、高度、地應力等都有一定影響，對壓裂施工、壓裂效果、地質(zhì)構(gòu)造、改造層、潛力層、油田開發(fā)等進行分析具有十分重要的意義。因此，對人工裂縫進行實時監(jiān)測是勢在必行的。

1 儲集層系特征

南泥灣油田主要儲集層油藏埋深淺（油層深度480～860m，平均630m），為典型的特低滲巖性油藏，儲層非均質(zhì)性強，巖性、物性、含油性在縱、橫向上變化較大。這些油層屬于特低滲儲層，平均孔隙度10%，平均滲透率0.7×10-3？滋m，油井普遍無自然產(chǎn)能，需經(jīng)壓裂改造才能獲得工業(yè)油流。

2 嵌入式人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)

嵌入式人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)主要采用微地震方法，實時監(jiān)測壓裂過程中地層破裂產(chǎn)生的微地震波，確定微震震源位置。由微震震源的空間分布可以描述人工裂縫輪廓，進而給出裂縫的方位、長度、高度、產(chǎn)狀及地應力方向等地層參數(shù)。

3 裂縫分布監(jiān)測可行性及監(jiān)測實例分析

3.1 裂縫分布監(jiān)測的可行性

針對南泥灣油田的主要儲集層由由灰、灰綠色的細粒長石砂巖組成；儲層地層平緩，為西傾單斜，地層傾角在0.5°左右；儲層埋深較淺，主要分布在300～1000m之間；儲層改造厚度較薄，一般小于20m；井底破裂壓力小于70MPa，井底溫度小于50℃的特征，利用嵌入式人工裂縫監(jiān)測技術(shù)完全可以監(jiān)測到壓裂時人工裂縫形成過程中產(chǎn)生的微地震波，進而解釋獲得裂縫產(chǎn)狀及幾何尺寸。

3.2 裂縫監(jiān)測實例分析

3.2.1 儲層物性

長4+5層位共壓裂了3口井，射孔厚度均為2.0米，滲透率在0.86-1.25mD之間，孔隙度在8.29%-9.65%之間。總之3口井的射孔厚度小，物性差。

3.2.2 壓裂規(guī)模

長4+5層位共壓裂了3口井，總用液量在90-118方之間，平均為101方，總加砂量在16-22方之間，平均為19.3方，排量都是1.2-2.5m3/min。3口井的壓裂規(guī)模相差不大，但比長6層位的稍大一些。

3.2.3 裂縫結(jié)果

（1）裂縫形態(tài)與方位。長4+5層位共壓裂了3口井，除y364-5井為水平裂縫方位不明顯之外，其他2口井的方向均為北東-南西向，方位角在44.5-48.5度之間，根據(jù)最小主應力原理，水力壓裂人工裂縫總是產(chǎn)生于強度最弱、阻力最小的方向，即巖石破裂面垂直于最小主應力方向，說明壓裂井區(qū)長4+5層位的最大主應力可能為垂向應力，也可能為水平應力。

分析產(chǎn)生水平裂縫的原因可能是y364-5井長4+5儲層較淺，造成垂向應力最小，形成水平裂縫。

當垂向主應力最大時，y731-7和c122-2兩井水平最大主應力方向在北東46度左右。

（2）裂縫長度。一般壓裂液量、砂量越大，即規(guī)模越大，產(chǎn)生的裂縫越長，反之越短，兩者呈正相關(guān)。

長4+5儲層的壓裂設(shè)計規(guī)模為液量約100m3、沙量約20m3、排量約1.2-2.5m3/min，在此規(guī)模及現(xiàn)行射孔單封壓裂工藝下，長4+5儲層壓裂產(chǎn)生垂直裂縫的單翼平均長度在62m左右。

目前開發(fā)井網(wǎng)采用160m×160m，裂縫的半長接近井距的一半，對于長4+5低滲透油藏，基本上適合的。

三口井裂縫向兩翼的延伸都比較均衡，反映了壓裂井區(qū)儲層局部的均質(zhì)性相對較好。

（3）裂縫高度。垂直裂縫的高度在10.1-11.3m之間，分布在射孔段上下4-5m之間，儲層厚度在15m左右，說明縫高控制的比較好，施工排量設(shè)計合理。

3.2.4 液體濾失

y364-5井為水平縫，閉合時間很短，只有15.4分鐘，比垂直裂縫的另外2井要短得多，說明了水平裂縫的閉合模式與垂直裂縫完全不同；水平縫的液體效率也比垂直縫低得多，說明壓裂產(chǎn)生水平縫的過程中壓裂液的濾失比較嚴重。

三口井的表皮系數(shù)均為正值，表明了這三口井壓裂過程裂縫端面存在一定污染，但隨著后期排液和生產(chǎn)，裂縫端面污染會得到很大程度緩解。雖然并不嚴重，但仍說明應加強壓裂液的選擇與配制，加強壓裂液與地層的配伍實驗等，減少液體對儲層的污染。

3.2.5 措施前后產(chǎn)量

長4+5層位共壓裂了三口井，壓裂后平均單井液量增加0.33方/天，增加的幅度都不大，與壓裂規(guī)模對比分析可知：壓裂規(guī)模越大，液量增加的幅度也相對較大。

4 結(jié)束語

通過對10口井的壓裂分析，形成以下結(jié)論與認識。

（1）儲層壓裂裂縫主要是垂直裂縫，即垂向主應力最大。當井較淺時（約500m）有水平裂縫產(chǎn)生。（2）儲層垂直裂縫方位以北東向為主，即水平最大主應力方向為北東向。當個別井局部地應力場發(fā)生變異時有北西向裂縫產(chǎn)生，因此應加大監(jiān)測力度，指導井網(wǎng)的部署。（3）不同的壓裂規(guī)模產(chǎn)生不同的裂縫縫長，裂縫的長度與壓裂規(guī)模呈正相關(guān)關(guān)系。長4+5、長6儲層目前的壓裂規(guī)模（液90m3，砂20m3）產(chǎn)生的裂縫半長約為70m，與當前的井網(wǎng)是適合的。（4）嵌入式人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)給出了壓裂人工裂縫的方位、長度、產(chǎn)狀等結(jié)果，對評價壓裂效果、挖掘剩余油等具有重要作用。（5）壓裂裂縫的方位主要與局部地應力場相關(guān)，對注采井網(wǎng)有重大影響，開發(fā)部署注采井網(wǎng)時應特別關(guān)注。

參考文獻

[1]李志明，張金珠.地應力與油氣勘探開發(fā)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[2]王鴻勛，張士誠.水力壓裂設(shè)計數(shù)值計算方法[M].石油工業(yè)出版社，1998，6.

[3]劉建中，孫慶友，徐國明，等.油氣田儲層裂縫研究[M].石油工業(yè)出版社，2008，1.