閆懷榮，蒲三龍，魏江偉，張倩，李曼平

姬塬油田高強度壓裂改造工藝技術(shù)研究

閆懷榮，蒲三龍，魏江偉，張倩，李曼平

中國石油長慶油田分公司第五采油廠（陜西西安710200）

隨著油田開發(fā)時間的延長，油井產(chǎn)量下降，低產(chǎn)成為制約姬塬油田提高整體產(chǎn)量的最主要因素。目前在三疊系主力油藏中，C2層和C4+5層重復(fù)措施井逐年增多，措施效果變差，C6層和C8層油藏埋藏深、物性差，有效驅(qū)替系統(tǒng)難以建立，低產(chǎn)低效井多，常規(guī)措施效果不明顯。通過對姬塬油田儲層物性、地層能量、油水井間連通性及歷年措施改造效果進(jìn)行研究，充分利用部分油藏天然微裂縫發(fā)育的特性，采用“大砂量+大排量+高砂比”的壓裂改造思路，最終形成了以增大裂縫穿透比、擴大油層泄油面積、改善油藏開發(fā)效果為目的的高強度壓裂改造技術(shù)。2016年該技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用65口井，取得了較好的增產(chǎn)效果。

姬塬油田；低產(chǎn)低效井；重復(fù)改造；高強度壓裂

中國石油長慶油田分公司姬塬油田（以下簡稱姬塬油田）位于鄂爾多斯盆地北部，地處陜西省定邊縣與寧夏回族自治區(qū)鹽池縣境內(nèi)?？碧矫娣e1 802.1 km2，截至2015年底，姬塬油田已探明儲量35 072×104t，主要集中在三疊系C8、C4+5層。油藏類型屬低滲透油藏，區(qū)塊微裂縫發(fā)育。

姬塬C8油藏主要有L1、H3、H57和H117區(qū)塊4個規(guī)模開發(fā)區(qū)塊，儲層埋藏深度2 564 m，平均有效厚度9.4 m,孔隙度10.2%,滲透率為0.44×10-3μm2。L1區(qū)C8油層壓力為17.5 MPa，飽和壓力為10.48 MPa。統(tǒng)計姬塬油田C8儲層原始含油飽和度為30% ～70%，平均為52.4%?？紫额愋鸵粤ｉg孔為主，屬于低孔、特低滲儲層。

姬塬地區(qū)C4+5儲層孔隙組合類型以粒間孔、粒間孔-溶孔為主，儲層的粒間孔發(fā)育，占所有孔隙的58.1%。C4+5層孔隙度平均11.42%；滲透率平均1.44×10-3μm2，屬特低滲儲層。在該區(qū)以高角度裂縫及層間微裂縫為主。

截至2015年底，姬塬油田共有低產(chǎn)低效井1 527口,主要集中在C8、C6油藏，其中C8油藏600口，C6油藏387口，占到了低產(chǎn)井的64.6%。由于儲層物性差（占38.7%）、注采井組間無法建立有效的驅(qū)替系統(tǒng)，是造成油井低產(chǎn)低效的主要原因。其中因骨架井、非主力層井網(wǎng)不完善及油藏邊部物性差等因素造成低產(chǎn)井所占比例高，治理難度大，而常規(guī)措施增產(chǎn)效果不明顯，措施效益差。C4+5油藏油藏措施頻次逐年增多（G117區(qū)塊2014年—2016年已實施油井措施97口133井次），措施有效期逐年變短，產(chǎn)能恢復(fù)率逐次降低，近3年平均產(chǎn)能恢復(fù)率為65.2%，2015年僅為60.3%，常規(guī)措施效果逐年變差。分析認(rèn)為C2油藏地層堵塞問題仍然突出，油井堵塞井次呈逐年增多的趨勢，堵塞周期變短，解堵效果逐漸變差，重復(fù)解堵措施效果統(tǒng)計如表1所示。

表1 C2油藏解堵措施效果統(tǒng)計表

1 高強度壓裂改造工藝技術(shù)研究

1.1高強度壓裂工藝

充分利用部分油藏天然微裂縫發(fā)育的特性，進(jìn)一步加大裂縫穿透比，擴大泄油面積，更大范圍的溝通和開啟天然微裂縫，形成縫網(wǎng)系統(tǒng)，達(dá)到提單產(chǎn)和延長措施有效期。

丹皮酚對照品（批號：150722，純度：＞98%）、芍藥苷對照品（批號：150819，純度：＞98%）、沒食子酸對照品（批號：150729，純度：＞98%）、沒食子酸甲酯對照品（批號：150903，純度：＞98%）均購自上海融禾醫(yī)藥科技發(fā)展有限公司；氧化芍藥苷對照品（批號：YY90574-201703，純度：＞98%）、苯甲酰氧化芍藥苷對照品（批號：BWB51073-201704，純度：＞98%）均購自中國食品藥品檢定研究院；丹皮酚原苷對照品（成都普思生物科技有限公司，批號：D-019-150925，純度：＞99%）；甲醇、乙腈、甲酸均為色譜純，其余試劑均為分析純，水為超純水。

鑒于麥克奎爾-西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線，高滲儲藏應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主，低滲油藏應(yīng)增加裂縫長度比為主。故對于姬塬油田低滲儲層可通過提高裂縫長度（裂縫穿透比）來提高單井產(chǎn)能。

1.2高強度壓裂技術(shù)特點

在這種供電方式下，信號源支持直流輸入，通過直流電源為信號源供電。 在市電停電情況下，直流電源所帶蓄電池為信號源供電。如圖4所示。

1.4高強度壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化

C2油藏為常規(guī)壓裂措施用砂量的5倍左右，C4+5、C6、C8油藏常規(guī)壓裂措施用砂量的1.5～2倍左右，高強度壓裂與初次改造規(guī)模及參數(shù)對比如表2所示。通過提高壓裂施工排量，可對儲層縱向進(jìn)行充分的改造；同時提高了縫內(nèi)壓力，有利于地層中天然微裂縫的開啟，也有利于突破儲層內(nèi)部隔夾層的限制，提高裂縫的導(dǎo)流能力[6-10]。

表2 三疊系油藏施工參數(shù)統(tǒng)計表

1.3高強度壓裂工藝可行性分析

1.3.1 加大砂量提高裂縫穿透比

總體而言，根據(jù)樁基與隧道之間的空間關(guān)系，平面凈距相對較大，區(qū)間左線施工后，隧道兩側(cè)0#、1#承臺受到的擾動較小，且由于中間樁基的隔斷，2#承臺受到的擾動可忽略。

通過室內(nèi)實驗?zāi)M發(fā)現(xiàn)重復(fù)改造中砂比對裂縫長度及導(dǎo)流能力影響較小，但考慮到施工入地液量和施工情況等因素，以降低儲層傷害和施工成本為目標(biāo)，平均砂比控制在30%～35%較好。

1.3.2 多縫形成的機理

圖1 不同加砂量形成的裂縫規(guī)模對比圖

原井及鄰井人工裂縫的存在、生產(chǎn)與注入活動等因素都可以導(dǎo)致儲層中原地應(yīng)力場大小和方向的變化，產(chǎn)生應(yīng)力重定向，因此重復(fù)壓裂時會誘導(dǎo)定向新裂縫，這也是二次改造增大泄流面積的有利條件。計算表明:經(jīng)過初次壓裂施工后，受人工裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力的影響近井帶應(yīng)力發(fā)生變化，最大主應(yīng)力降低，而最小水平主應(yīng)力增加。2個水平主應(yīng)力方向產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力在裂縫壁面處最大，隨著距裂縫壁面的距離增加誘導(dǎo)應(yīng)力逐漸降低。隨著油井不斷生產(chǎn)，受油井生產(chǎn)和水井注水的影響，在離井筒、裂縫越近，孔隙壓力和巖石的變形量也就越大，因此應(yīng)力變化也就越大。因此隨著油井生產(chǎn)時間的延長，應(yīng)力變化量也會越大，這會有利于重復(fù)壓裂時的應(yīng)力重定向。1.3.3典型井組的油藏模擬

1.4.4 支撐劑類型優(yōu)化

由于儲層物性差，生產(chǎn)井長期注水不見效，導(dǎo)致壓力保持水平整體較低，通過模擬發(fā)現(xiàn)，Y100-5井對應(yīng)8口油井地層壓力保持水平較低，尤其是Y100-6井。

圖2 H117區(qū)塊低產(chǎn)低效井組地層壓力分布圖

使用Rubis軟件對H117區(qū)塊一個典型井組進(jìn)行油藏模擬，儲層物性參數(shù)：孔隙度8.1%，滲透率0.17×10-3μm2；油藏參數(shù)：油藏溫度82.7℃，原始地層壓力21.6 MPa；生產(chǎn)參數(shù)采用Y100-6井對應(yīng)的17口井油水井投產(chǎn)至今的生產(chǎn)動態(tài)月數(shù)據(jù)。模擬生產(chǎn)多年后井組地層壓力情況如圖2所示。

由模擬結(jié)果可看出在沿裂縫方向壓力較低，而垂直于裂縫方向壓力較高，說明垂直于裂縫方向動用程度較低，需要通過特殊工藝手段來提高儲層平面動用程度。

目前，國外的很多企業(yè)生產(chǎn)的顆粒成型設(shè)備技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，像德國SALMATEC公司的MAXIMA模塊化設(shè)計的制粒機，可以適應(yīng)多種原料，生產(chǎn)率高達(dá)30 000kg/h；奧地利ANDRITZ公司生產(chǎn)的Feed & Biofuel系列顆粒機，軋輥可以快速、簡單、準(zhǔn)確的滾動調(diào)整，?？壮叽缤ǔ５姆秶鷱?.5～9.5mm，顆粒模具可達(dá)到約90mm厚。此外，ANDRITZ公司針對每道工序或完整的工藝生產(chǎn)線采用全自動控制系統(tǒng)，確保成型顆粒質(zhì)量的同時，符合成本效益。模塊化設(shè)計的控制系統(tǒng)，范圍從業(yè)務(wù)職能的基本控制到整個工藝生產(chǎn)線，包括先進(jìn)的電腦控制、秤、粉碎機、攪拌機、擠壓機、烘干機、制粒機、冷卻器和涂層機等。

1.4.1 加砂強度優(yōu)化

根據(jù)L1區(qū)塊C8儲層初次改造特點，對二次加砂強度進(jìn)行了室內(nèi)模擬，結(jié)合歷年改造效果得出了最優(yōu)的加砂強度。加砂強度優(yōu)化結(jié)果：側(cè)向井2.5～ 3.6 m3/m；主向井2.0～3.0 m3/m。

1.4.2 重復(fù)改造砂比優(yōu)化

使用軟件模擬，對姬塬油田C8低滲透儲層不同加砂規(guī)模形成的裂縫參數(shù)進(jìn)行計算，隨著砂量的增加，裂縫半長和裂縫導(dǎo)流能力都增加較明顯，故通過加大砂量來提高裂縫穿透比是一種可行的手段，模擬計算結(jié)果如圖1所示。

1.4.3 重復(fù)改造排量優(yōu)化

“將軍說了，大日本帝國，非常尊重孔子的，孔廟在大日本帝國也有著特殊禮遇。你們，如果要出殯，皇軍是同意的，但孔廟里那些國軍，要交給皇軍處理。”

通過模擬發(fā)現(xiàn)重復(fù)改造中隨著排量的增加，形成的縫長逐漸增大，裂縫導(dǎo)流能力逐漸降低，但排量超過4 m3/min后影響較小，因此為獲得較高的裂縫穿透比和增加微裂縫開啟的可能，施工排量控制在3.0～3.8 m3/min。

考慮到通信部分需要使用UART0，本文通過修改運行模式時鐘配置寄存器，使用精度更高的外部振蕩器作為系統(tǒng)時鐘源。外部晶振使用的是6.0 MHz的晶振。

截至2月15日，全國耕地受旱面積1801萬畝（120.1萬hm2），主要分布在甘肅、河北、云南等?。挥?13萬人因旱飲水困難（多年同期平均值803萬人），主要分布在云南、內(nèi)蒙古等省（自治區(qū)）。

充分借鑒“體積壓裂”理念，進(jìn)一步加大裂縫穿透比，采用大砂量、大排量、高砂比的施工參數(shù)，從常規(guī)水力壓裂“面”向儲層改造后形成“體”的壓裂特點轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)造新縫，挖掘裂縫側(cè)向剩余油[1-5]。

姬塬油田C6、C8油藏措施井在初次改造時支撐劑均為陶粒，通過支撐劑短期導(dǎo)流能力室內(nèi)評價可以看出，二次措施加入支撐劑為石英砂時能夠滿足裂縫導(dǎo)流能力的需求。為降低措施成本，主體支撐劑為石英砂，然后尾追陶粒。結(jié)合近2年壓裂類措施比例上升，通過對加砂量與措施效果統(tǒng)計分析及室內(nèi)模擬，對主力措施區(qū)塊進(jìn)行了加砂強度優(yōu)化。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果評價

在三疊系C2、C4+5、C6、C8油藏共試驗65口，有效57口，目前單井日增油1.0 t。與常規(guī)措施相比在，C4+5、C6、C8油藏高強度壓裂較常規(guī)壓裂增油效果好，取得初步成效，C2油藏實施效果較差，下步進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

3 結(jié)論與認(rèn)識

1）對三疊系油藏歷年措施改造效果和開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，隨開發(fā)時間延長及儲層地質(zhì)條件影響，近年來呈現(xiàn)出重復(fù)措施井逐年增多、措施有效期短和措施有效率逐年降低的問題。

對于一個完善的國際建筑市場，工程索賠是一種正常的現(xiàn)象。但在我國，由于建設(shè)工程索賠尚處于起步階段，合同雙方忌諱索賠、索賠意識不強、索賠處理程序不清的現(xiàn)象普遍存在。隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展、法律的不斷完善以及國際競爭的需要，建設(shè)工程施工中的索賠與反索賠問題，已經(jīng)引起工程管理者的高度重視。

2）為緩解平面矛盾，利用部分油藏天然微裂縫發(fā)育特征和通過提高裂縫穿透比的增產(chǎn)改造思路，提出了“大砂量+大排量+高砂比”的高強度壓裂工藝技術(shù)。

3）結(jié)合近2年措施改造參數(shù)和效果統(tǒng)計分析，進(jìn)行室內(nèi)模擬,得出最優(yōu)施工排量為3.0～3.8 m3/min,最優(yōu)砂比30%～35%，并模擬得出不同區(qū)塊的的最優(yōu)加砂強度。

周啟強認(rèn)為“信息傳遞的第一個要求是準(zhǔn)確無誤，第二個要求是省時省力，合起來稱為效率原則。對于語言來說，最理想的效果是在保證準(zhǔn)確的情況下，用最經(jīng)濟的手段達(dá)到交際的目的”(周啟強2001：17-19)。對于新詞來講，應(yīng)在保持詞義明確的情況下，盡量少使用語言符號。日語IT新詞中存在大量的英語縮略詞表達(dá)，如：EDI(Electronic Data Interchange，電子數(shù)據(jù)交換)、DNS(Domain Name System，域名系統(tǒng))、HTML(Hypertext Markup Language，超文本鏈接語言)等。

4）通過不同支撐劑類型的室內(nèi)評價，C6和C8儲層二次措施加入支撐劑為石英砂時能夠滿足裂縫導(dǎo)流能力的需求，為降低措施成本，選用主體支撐劑為石英砂，然后尾追陶粒。對比體積壓裂，采用高強度壓裂工藝平均單井節(jié)約費用約35.5萬元。

5）高強度壓裂工藝在三疊系C2、C4+5、C6、C8油藏共試驗65口井，有效57口井，目前單井日增油1.0 t/d。與常規(guī)措施相比，C4+5、C6、C8油藏高強度壓裂較常規(guī)壓裂增油效果好，取得初步成效，C2油藏實施效果較差，下步將進(jìn)一步優(yōu)化施工參數(shù)。

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With the extension of Jiyuan oilfield development time,the production of oil wells was decreasing,and the low production became the main factor restricting the improvement of the whole production.In the main reservoirs of Triassic,the repeatedly implementing measures wells in C2 layer and C4+5 layer are increasing year by year,and the effect of the implementing measures becomes poor;the depth of C6 and C8 reservoirs is large,the physical property of them is poor,the establishment of the effective oil displacement system in them is difficult,therefore there are many low-production low-efficiency wells,and the effect of the conventional production simulation measures is not obvious.Based on the study of the reservoir physical property,formation energy,the connectivity between oil and water wells and the effect of the production simulation measures in the past years,a strong fracturing technology is proposed for Jiyuan Oilfield,which can increase the penetration ratio of fractures,expand the oil drainage area of reservoirs and improve the development effect of reservoirs by making full use of the natural microfractures in some reservoirs and using“l(fā)arge sand content+large flow rate+high sand ratio”fracturing way.The technology was applied on 65 oil wells in 2016,and a good stimulation effect was achieved.

Jiyuan Oilfield;low-production low-efficiency well;repeatedly reforming;strong fracturing

尉立崗

2017-03-01

閆懷榮（1972-），男，工程師，現(xiàn)主要從事油田工藝技術(shù)工作。