楊國通，張 超，金 鑫，黎石松

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 山西分公司，山西 晉中 030600)

神府區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地，具有良好的勘探開發(fā)前景，本溪組的非常規(guī)煤層氣更是近幾年開發(fā)的熱點(diǎn)。但由于深部煤層具有低孔低滲的特征，需要經(jīng)過壓裂提高儲(chǔ)層的動(dòng)用程度。楊兆中等[1]認(rèn)為深部煤層氣藏處于高溫、高壓、高地應(yīng)力的地質(zhì)環(huán)境中，這在一定程度上增大了壓裂完井的難度；袁照永[2]等提出井深、井斜較大的井在壓裂完井作業(yè)中管柱下入及壓裂施工較為困難；杜黎航[3]等認(rèn)為在壓裂完井作業(yè)過程中，根據(jù)目的層的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行壓裂完井參數(shù)的優(yōu)化至關(guān)重要。針對(duì)以上實(shí)際情況，本文以神府區(qū)塊SM1-6-2D井為例，以本1段深部煤層為壓裂層段，在射孔設(shè)計(jì)及壓裂管柱的設(shè)計(jì)、納米清潔壓裂液體系的優(yōu)選、支撐劑的優(yōu)選、裂縫參數(shù)的優(yōu)化、壓裂參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行了壓裂完井作業(yè)，這對(duì)類似神府區(qū)塊深部煤層其他井的壓裂完井作業(yè)的開展具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

神府區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地東緣陜北斜坡及晉西撓褶帶北段，屬于黃土丘陵地區(qū)，地勢(shì)東高西低，起伏變化強(qiáng)烈(見圖1)[4]。區(qū)塊上古生界地層自下而上發(fā)育石炭系本溪組、二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，勘探結(jié)果顯示,研究區(qū)具有良好的致密砂巖氣、煤層氣和頁巖氣資源前景[5]。研究區(qū)的SM1-6-2D井構(gòu)造位置位于陜北斜坡，神木平緩背斜構(gòu)造帶翼部，為一口開發(fā)評(píng)價(jià)井。該井完鉆井深為2 521 m，垂深為2 252.03 m，最大井斜為34.32°，完鉆層位于馬家溝組，且鉆遇的煤層厚度大、裂縫發(fā)育、煤層氣含量適中、頂?shù)装宸忾]性好。在完井的過程中壓裂射孔目的層為本1段煤層，地層壓力為22.71 MPa，含氣量平均7.2 m3/t，孔隙度平均6.4%，滲透率平均0.11 mD，屬于低孔低滲儲(chǔ)層。本1段8+9號(hào)煤層測(cè)井解釋斜厚為15.9 m，因目的層為深部煤層，儲(chǔ)層整體厚度較大，在壓裂過程中縫高難以控制，壓裂完井施工較為困難。

2 壓裂完井設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.1 射孔及壓裂管柱設(shè)計(jì)

射孔壓裂位置充分考慮致密砂巖砂體、物性、含氣含水等特征，有效改造儲(chǔ)層，達(dá)到產(chǎn)能、效益的最優(yōu)化。射孔管柱采用正壓射孔管柱，滿足射孔求產(chǎn)后可直接生產(chǎn)要求。壓裂目的層地層溫度為57.6 ℃，根據(jù)本井的儲(chǔ)層溫度、套管組合及對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)和射孔方式的要求，本井射孔設(shè)計(jì)采用區(qū)塊已成熟的射孔參數(shù)，具體見表1。射孔前通過自然伽瑪和磁定位曲線，校正射孔深度，確保深度誤差小于0.2 m。完井液配方為0.5%防水鎖劑+1.5%KCl+0.1%黏土穩(wěn)定劑。

表1 SM1-6-2D井射孔參數(shù)表

預(yù)計(jì)本1段地層壓力系數(shù)為1.05，在此基礎(chǔ)上附加0.07～0.15 g/cm3?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備足KCl壓井材料，根據(jù)實(shí)際壓井情況調(diào)整完井液密度。SM1-6-2D井本1段采用光套管壓裂管柱，壓裂施工井口限壓43.00 MPa，計(jì)算套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度安全系數(shù)為1.71。

2.2 納米清潔壓裂液體系優(yōu)選

根據(jù)壓裂層段地層溫度、氣層特性、黏土含量等參數(shù)，結(jié)合施工要求，使用納米清潔壓裂液體系，并參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓裂液體系進(jìn)行了優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。優(yōu)選實(shí)驗(yàn)表明，1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的納米溶解液劑(合層擴(kuò)喉劑)A、1.1%的納米壓裂液(納米清潔壓裂液)B、1%的納米溶解劑(破膠劑)C及2%～5%的氯化鉀溶液組成的納米清潔壓裂液體系懸砂能力強(qiáng)、抗剪切性能好、儲(chǔ)層保護(hù)性能好，且防膨率達(dá)到91.5%。前置液使煤巖、砂巖、煤頁巖合層壓裂降壓明顯，通過溶解、絡(luò)合、沉淀變?yōu)榧{米粒級(jí)，再加液氮助排，壓裂液更易高效返排。綜合以上特性，選擇納米清潔壓裂液配方如表2所示。其中0.5%的合層納米溶解擴(kuò)喉劑A有效作用距離為30%～100%，可以在煤層、砂層、煤頁巖合層時(shí)同時(shí)進(jìn)行壓裂。在成本不變的情況下，前置液用量可以增加一倍，解吸體積也增加一倍。合層納米溶解擴(kuò)喉劑A可以使聚合物破膠，可以部分或完全解除鉆完井或壓裂中聚合物堵塞。

表2 壓裂液配方表

2.3 裂縫參數(shù)及壓裂施工參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)區(qū)塊設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)能模擬結(jié)果，本1段煤層裂縫半長120 m，導(dǎo)流能力150 mD·m，能達(dá)到該井的產(chǎn)能要求(見圖2)。本1段壓裂井段為2 419.5～2 435.4 m、射孔井段為2 421.5～2 424.5 m、2 428.0～2 431.0 m。分別模擬加砂量為40 m3、50 m3、60 m3，施工排量為4.0 m3/min、5.0 m3/min、6.0 m3/min對(duì)裂縫形態(tài)的影響(見表3)。根據(jù)模擬結(jié)果可知，在排量為4.0～6.0 m3/min 時(shí)均能達(dá)到較好的造縫效果，且在同一排量下，當(dāng)加砂量為50 m3及60 m3時(shí)裂縫半縫長、縫高及鋪砂濃度無明顯變化，同時(shí)結(jié)合施工壓力、施工風(fēng)險(xiǎn)及成本費(fèi)用，最終選定施工排量為4.0～6.0 m3/min，加砂量為50 m3(見圖3)。

表3 不同排量及加砂量下裂縫參數(shù)表

3 壓裂完井施工

根據(jù)以上優(yōu)選的壓裂完井施工參數(shù)對(duì)神府區(qū)塊SM1-6-2D井本1段深部煤層實(shí)施壓裂完井作業(yè)。施工累計(jì)注入凈液量630.1 m3，為減小儲(chǔ)層傷害，加速返排，并伴隨注有液氮14.6 m3。施工排量在4.0～6.0 m3/min，加砂量為50 m3(見圖4)。

4 結(jié)論與建議

1)優(yōu)選的納米清潔壓裂液配方為1%的納米溶解液劑(合層擴(kuò)喉劑)A、1.1%的納米壓裂液(納米清潔壓裂液)B、1%的納米溶解劑(破膠劑)C及2%～5%的氯化鉀溶液，懸砂能力強(qiáng)、抗剪切性能好、儲(chǔ)層保護(hù)性能好，且防膨率達(dá)到91.5%。2)本1段煤層裂縫半長120 m，導(dǎo)流能力150 mD·m，能達(dá)到該井的產(chǎn)能要求，最終選定施工排量為4.0～6.0 m3/min，加砂量為50 m3，取得了較好的壓裂完井效果。3)SM1-6-2D井目的層為煤層，煤體結(jié)構(gòu)差，發(fā)育5層夾矸，天然裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層整體厚度較大，縫高難以控制，裂縫延伸存在困難，施工過程中應(yīng)控制加砂規(guī)模，為降低濾失影響，減少施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)適當(dāng)提高施工排量。在加砂困難時(shí)，可多打隔離液，提排量、降砂比施工。