陳志剛，楊 富，陶榮德，張旭升

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠，陜西西安 710021；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田開發(fā)分公司，陜西西安 710021；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田培訓(xùn)中心，陜西西安 710021）

長(zhǎng)慶姬塬油田屬于典型的“三低”低滲透巖性油藏，所謂的“井井有油，不壓裂不出油”特征，油井投產(chǎn)前需要進(jìn)行壓裂改造，隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，由于裂縫失效、地層堵塞、壓力下降等原因?qū)е铝芽p導(dǎo)流能力下降，油井單井產(chǎn)量也逐步降低，油田老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)難度越來(lái)越大。因此必須有針對(duì)性的選擇有潛力的生產(chǎn)井進(jìn)行重復(fù)改造，提高單井產(chǎn)能；另一方面注入水沿著裂縫方向突進(jìn)，部分老井含水上升快，如果采取常規(guī)的延長(zhǎng)老裂縫的常規(guī)壓裂對(duì)油層進(jìn)行改造，將難以取到預(yù)期效果。

1 增產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

老油田重復(fù)壓裂技術(shù)成為降低油田遞減速度，夯實(shí)油田穩(wěn)產(chǎn)的主要穩(wěn)產(chǎn)措施之一，近年來(lái)主要開展了重復(fù)壓裂、酸化、爆燃等老油田常規(guī)增產(chǎn)措施工藝技術(shù)，取得了較好的效果，壓裂酸化類增油約占總措施增油量的50%以上；常規(guī)的重復(fù)壓裂存在的主要問題：隨著措施次數(shù)的增加，壓裂后增產(chǎn)幅度小，中高含水油井措施后含水上升、產(chǎn)量遞減速度快、有效期短，常規(guī)的重復(fù)壓裂僅在加砂量和施工排量上達(dá)到或略超過初次壓裂的規(guī)模，只是將原有的老裂縫加以疏通，很難起到較好重復(fù)改造效果[1-4]?？p內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂是通過在加砂過程中加入暫堵劑，產(chǎn)生新的支裂縫或溝通天然微裂縫，新老裂縫同時(shí)生產(chǎn)，總體上增加裂縫泄油面積，進(jìn)一步發(fā)揮單井控制而未被動(dòng)用的產(chǎn)能，解決非均質(zhì)油藏高滲帶過快見水，提高油井措施效果，完善儲(chǔ)層改造配套工藝具有重要意義。

2 轉(zhuǎn)向壓裂工藝思路

縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)是重復(fù)壓裂加砂過程中[5-7]，在混砂池中加入可溶性暫堵劑，混入攜砂液中，攜帶暫堵劑和支撐劑的攜砂液通過壓裂車泵入地層，應(yīng)用化學(xué)暫堵劑使流體在地層中發(fā)生轉(zhuǎn)向，遵循流體向最小阻力方向流動(dòng)原則，轉(zhuǎn)向機(jī)顆粒進(jìn)入地層中的裂縫或高滲透層，使裂縫或高滲透層產(chǎn)生橋堵，在壓裂中可以暫堵老縫，形成高于裂縫破裂壓裂的壓力值，產(chǎn)生新的支裂縫或溝通天然微裂縫，新老裂縫同時(shí)生產(chǎn)（見圖1，圖2），壓裂結(jié)束后，縫內(nèi)轉(zhuǎn)向劑被油溶解，總體上增加裂縫泄油面積，提高單井產(chǎn)量。

圖1 常規(guī)重復(fù)壓裂示意圖

圖2 縫內(nèi)轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂示意圖

3 措施選井及方案設(shè)計(jì)

3.1 選井選層

縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂只要針對(duì)于生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的油藏開發(fā)老井，其近井地帶以及老裂縫控制區(qū)域開采程度高，但在裂縫控制區(qū)域外還存在低動(dòng)用、未動(dòng)用剩余油區(qū)域，采取此項(xiàng)增產(chǎn)技術(shù)可增大裂縫轉(zhuǎn)向半徑，使其延伸至剩余油區(qū)，增加單井產(chǎn)量，延長(zhǎng)老井開采周期。

經(jīng)過前期調(diào)研分析和近幾年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比分析，可總結(jié)出以下適合縫內(nèi)暫堵改造技術(shù)選井條件：

（1）有較好的水驅(qū)條件，區(qū)域井網(wǎng)完善，注采層位對(duì)應(yīng)，水驅(qū)雙向或多向受效，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)顯示有注水見效跡象的井。

（2）油井所處油藏能量保持水平較高，即有充足的能量基礎(chǔ)，地層壓力保持在原始地層壓力的85%以上。

（3）單井在初次壓裂時(shí)有過高產(chǎn)史，且控制足夠的剩余可采儲(chǔ)量，面積大，儲(chǔ)量豐度高，但采出程度低于15%，初次改造不夠規(guī)模的油井、前次壓裂的裂縫已失效的油井，或由于施工原因造成前次壓裂失敗的油井。

（4）儲(chǔ)層存在微裂縫，儲(chǔ)層上下有明顯的遮擋層（縱向上應(yīng)力差大于平面內(nèi)應(yīng)力差），阻礙裂縫上下延伸，平面內(nèi)應(yīng)力差值較小，水平地應(yīng)力差小于10 MPa，迫使裂縫在平面內(nèi)轉(zhuǎn)向。

3.2 方案設(shè)計(jì)

3.2.1 暫堵劑優(yōu)選 目前，裂縫轉(zhuǎn)向暫堵劑主要有懸浮型堵劑、地下交聯(lián)型堵劑和地面顆粒型堵劑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果，懸浮型堵劑受紊流等作用影響，難以形成較大的壓差阻力；地下交聯(lián)堵劑由于交聯(lián)不均勻，不易達(dá)到強(qiáng)度要求；地面顆粒型堵劑在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中效果良好。按照化學(xué)性質(zhì)分主要有油溶性暫堵劑和水溶性暫堵劑，暫堵劑進(jìn)入裂縫后會(huì)發(fā)生一定的塑性變形，與支撐劑相互包裹與橋接，逐漸下沉堆積，當(dāng)達(dá)到一定平衡高度和封堵距離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生暫堵壓力差，開啟新裂縫（見表1）。

3.2.2 主要工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)前期對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)暫堵壓裂后效果資料分析，優(yōu)化區(qū)塊縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂基本工藝參數(shù)。

（1）加砂量：由于壓力波動(dòng)過程高壓持續(xù)時(shí)間短，支裂縫內(nèi)鋪砂濃度很低，絕大部分砂量都鋪置在主裂縫內(nèi)，考慮到主裂縫附近多個(gè)支裂縫的存在，使壓裂液的濾失速度和濾失量比常規(guī)壓裂明顯增加，造成壓裂主裂縫長(zhǎng)度明顯縮短，因此，縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂砂量選擇可以考慮在常規(guī)壓裂規(guī)模的基礎(chǔ)上增加5 m3～10 m3砂量進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，加砂量控制在20 m3～45 m3。

（2）砂比：加入暫堵劑前壓裂過程主要以提高縫內(nèi)支撐劑充填程度為目的，為給暫堵劑在裂縫內(nèi)的作用效果提供有利條件，在不出現(xiàn)施工壓力寬幅震蕩（震蕩幅度達(dá)到1 MPa以上）或壓力爬坡的情況下，采取逐級(jí)提高砂比，砂比提高的幅度和速度以不出現(xiàn)砂堵為原則，提高砂比的幅度應(yīng)以5%左右為宜，保證裂縫內(nèi)鋪砂濃度達(dá)到5.0 kg/m2～7.0 kg/m2，平均砂比在30%～40%，滿足壓后增產(chǎn)的需要。

（3）排量：主裂縫延伸階段采用適度排量造長(zhǎng)縫的原則，排量確定為1.6 m3/min～2.0 m3/min；暫堵升壓階段，排量確定在1.8 m3/min～2.2 m3/min；同時(shí)為了不破壞升壓段塞的橋堵效果，要求排量提高過程中要逐級(jí)緩慢的提高。

（4）暫堵劑加入量及加入速度：由于儲(chǔ)層地質(zhì)特征不同，加入暫堵劑后升壓幅度各不相同，根據(jù)對(duì)以往進(jìn)行的暫堵壓裂井的分析，制定了合理的暫堵劑加入量和加入速度，采取一級(jí)和二級(jí)暫堵，暫堵劑用量應(yīng)控制在300 kg～450 kg，加入速度不小于45 kg/min～90 kg/min。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

近三年，共實(shí)施老井縫內(nèi)暫堵壓裂70口，措施有效率94.3%，平均單井日增油1.4 t，平均單井產(chǎn)量較措施前增產(chǎn)2.2倍，綜合含水下降14%，取得了較好的控水增油效果（見表2）。

4.1 縫內(nèi)轉(zhuǎn)向工藝分析

由現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工曲線看出，轉(zhuǎn)向劑加入后有明顯的壓力提示，對(duì)施工的縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂井壓力上升幅度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓力提升一般在2.0 MPa～8.0 MPa，平均壓力上升3.5 MPa，證明縫內(nèi)轉(zhuǎn)向得到了實(shí)現(xiàn)（見圖3，圖4）。由圖4知，壓力上升幅度大于2.5 MPa，增油效果相對(duì)較好，顯示了該工藝技術(shù)在該區(qū)塊具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和針對(duì)性。

表1 油水井用暫堵劑主要性能指標(biāo)

表2 近三年縫內(nèi)暫堵壓裂措施效果統(tǒng)計(jì)表

4.2 區(qū)塊實(shí)施效果分析

元66油藏為縫內(nèi)暫堵壓裂主要試驗(yàn)區(qū)塊，共計(jì)實(shí)施22口井，施工成功率93.5%，措施后平均單井日增油1.25 t，相較于同區(qū)塊常規(guī)重復(fù)壓裂平均單井日增油0.95 t，提高了0.30 t（見表3）。

4.3 典型井例分析

（1）x75-99井：生產(chǎn)層位長(zhǎng)6，于2008年加砂壓裂后投產(chǎn)，初期日產(chǎn)液7.56 m3，日產(chǎn)油5.69 t，含水10.4%，2017年1月產(chǎn)量下降，日產(chǎn)液0.81 m3，日產(chǎn)油0.55 t，功圖顯示供液不足，實(shí)施縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂加砂25 m3，兩級(jí)暫堵方式共加入暫堵劑480 kg，排量1.6 m3/min，平均砂比28%，入地液160 m3，壓裂施工曲線（見圖5）。措施后日產(chǎn)液由0.81 m3上升到5.02 m3，日產(chǎn)油量由0.55 t上升到3.46 t，日增油2.91 t，措施效果顯著。

圖3 縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂施工圖

圖4 壓力上升幅度與日增油關(guān)系圖

表3 元66油藏縫內(nèi)暫堵壓裂措施效果對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

由x75-99壓裂施工監(jiān)測(cè)曲線圖看，長(zhǎng)6層實(shí)施縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂過程中，分兩次加入暫堵劑后，壓力分別上升6 MPa和4 MPa，施工壓力升高提升了裂縫內(nèi)凈壓力，促使裂縫轉(zhuǎn)向產(chǎn)生新裂縫；兩次壓力上升后，壓力保持在22 MPa～24 MPa持續(xù)10 min之久，說(shuō)明暫堵劑進(jìn)入地層后起到較好的橋堵作用。

（2）J52-8井：生產(chǎn)層位長(zhǎng)8，于2010年加砂35 m3壓裂后投產(chǎn)，初期日產(chǎn)液3.41 m3，日產(chǎn)油2.53 t，含水11.7%，2017年9月該井日產(chǎn)液0.70 m3，日產(chǎn)油0.54 t，含水22.8%，實(shí)施縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂，加砂35 m3，兩級(jí)暫堵方式共加入暫堵劑520 kg，排量2.4 m3/min，平均砂比28.8%，入地液 198 m3，壓裂施工曲線（見圖6），措施后日產(chǎn)液由0.70 m3上升到3.16 m3，日產(chǎn)油量由0.54 t上升到1.76 t，日增油1.22 t，措施效果顯著。

由J52-8壓裂施工監(jiān)測(cè)曲線圖看，長(zhǎng)8層實(shí)施兩級(jí)暫堵壓裂，壓力分別上升4 MPa和3 MPa，長(zhǎng)8層地層壓力施工壓力達(dá)到34 MPa，新裂縫開啟。截止12月31日日產(chǎn)液2.31 m3，日產(chǎn)油量 1.16 t，日增油0.62 t，存在問題初期產(chǎn)量較高，后期產(chǎn)量下降較快，穩(wěn)產(chǎn)期偏短。

圖5 x75-99井壓裂監(jiān)測(cè)曲線圖

圖6 J52-8井壓裂監(jiān)測(cè)曲線圖

綜合分析有以下原因：（1）該區(qū)塊長(zhǎng)8層長(zhǎng)期注水受效差，地層壓力保持水平偏低，2017年該井關(guān)井測(cè)壓14.7 MPa，壓力保持水平86.0%，壓力保持水平是影響措施后效果的決定性因素；（2）該區(qū)儲(chǔ)層物性差，平均滲透率0.16 mD，孔隙度7.9%，儲(chǔ)層改造難度較大，由施工曲線看出裂縫轉(zhuǎn)向后新裂縫延長(zhǎng)有限，新開啟的裂縫溝通的儲(chǔ)層相對(duì)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6層較少，裂縫導(dǎo)流能力偏低，側(cè)向的動(dòng)用程度偏低。長(zhǎng)8儲(chǔ)層之前試驗(yàn)酸化等小措施效果一般，目前來(lái)看縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂是長(zhǎng)8儲(chǔ)層改造有效增產(chǎn)手段。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)較常規(guī)壓裂有明顯的增油控水效果，單井日增油1.4 t，較措施前增產(chǎn)2.2倍，相較于常規(guī)壓裂單井日增油提高了0.30 t，平均綜合含水下降14%，取得了較好的控水增油效果，具有很好的針對(duì)性和適應(yīng)性，是老油田開發(fā)一項(xiàng)關(guān)鍵穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)。

（2）壓力為油田開發(fā)的靈魂，物質(zhì)基礎(chǔ)和能量保障是決定措施增油量的主要因素，在選井時(shí)應(yīng)優(yōu)選地層能量充足（壓力保持水平85%以上）的油井，其次要考慮天然微裂縫發(fā)育、較低的水平主應(yīng)力差值、良好的儲(chǔ)隔層遮擋等因素。

（3）總體來(lái)看，長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6的縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂效果好于長(zhǎng)8層?？p內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂效果受新裂縫延伸長(zhǎng)度影響較大，壓力上升幅度和增加升壓時(shí)長(zhǎng)是提升改造效果的關(guān)鍵，壓力上升幅度大于3.0 MPa，增油效果相對(duì)較好。

（4）堅(jiān)持“一井一方案”差異化管理是提高增油效果的關(guān)鍵，主向井、側(cè)向井、高含水井、加密井等油井，對(duì)主裂縫和支裂縫長(zhǎng)度要求明顯不同，必須結(jié)合單井實(shí)際，采取針對(duì)性措施方案。

（5）研究和探索暫堵劑類型、投加量和堵劑投加時(shí)機(jī)，是進(jìn)一步提升縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂控水增油效果的關(guān)鍵。