苑秀發(fā)，董德忠

長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧盤錦，124000

0 引言

蘇10區(qū)塊位于蘇里格氣田的西北部，具有低孔、低滲、低壓的特點(diǎn)，大片分布、連續(xù)性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，開發(fā)難度大，基本上無法實(shí)現(xiàn)自然建產(chǎn)，是典型的致密砂巖儲層。沉積類型為辮狀河和曲流河，受南北向展布的砂體控制，河道內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隔夾層發(fā)育，連續(xù)性較差?？紫抖葹?%～10%，滲透率多在0.1md以下。氣藏壓力系數(shù)在0.771～0.914之間，平均值0.87，屬低壓儲層[1-2]。

早期以600m×1200m不規(guī)則菱形井網(wǎng)、一套層系降壓式開發(fā)，經(jīng)歷多期井間接替形成600m×600m井網(wǎng)。目前氣田已進(jìn)入中后期開發(fā)階段，維持穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的難度增加：主要表現(xiàn)為新井向非富氣區(qū)、低飽和度區(qū)部署，壓后投產(chǎn)效果不理想，部分井甚至無法投產(chǎn)；老井投產(chǎn)時間較長，涌現(xiàn)出大量間開井、停產(chǎn)井[3-4]。

大量數(shù)據(jù)表明，氣井的生產(chǎn)效果在地質(zhì)上主要受鉆遇砂巖段長度、動用有效氣層厚度、含氣飽和度、控制儲量等因素影響，而工程上主要依賴壓裂改造技術(shù)的進(jìn)步。相比于普通直井，側(cè)鉆水平井壓裂技術(shù)可在單井單層位中形成多條裂縫，倍數(shù)級增加儲層泄氣面積。多年的應(yīng)用效果表明，側(cè)鉆水平井技術(shù)能有效降低開發(fā)成本，完善開發(fā)井網(wǎng)，成為動用井間剩余儲量以及提高單井產(chǎn)能的有效方法。

1 蘇10區(qū)塊側(cè)鉆水平井壓裂工藝現(xiàn)狀

蘇10區(qū)塊側(cè)鉆水平井壓裂工藝主要是裸眼水平井壓裂工藝的發(fā)展歷程，可以劃分為先期試驗(yàn)階段、快速發(fā)展階段以及規(guī)模應(yīng)用階段，目前仍在廣泛應(yīng)用。得益于小井眼鉆井、固井等技術(shù)的突破，2022年以來部分井中試驗(yàn)配套了小套管橋塞分段壓裂工藝。

1.1 裸眼封隔器分段壓裂工藝原理

裸眼水平井分段壓裂技術(shù)是利用滑套和裸眼封隔器，通過逐級打開滑套實(shí)現(xiàn)從水平段完鉆點(diǎn)向入靶點(diǎn)壓裂的工藝。蘇10區(qū)塊施工井一般采用雙封隔器封隔，與單封隔器分段相比，大幅減少了裸眼段造成的壓裂液濾失。首段選用壓差滑套，其他段為級差投球滑套。施工階段，首先憋壓打開第一級壓差滑套，然后壓裂。首層壓裂后，按順序依次打開滑套工具，壓裂第二層、第三層等，壓裂液和支撐劑從滑套噴砂孔進(jìn)入地層，壓裂管柱可直接用于合層生產(chǎn)[5-7]。

1.2 發(fā)展歷程

至2021年底，蘇10區(qū)塊共實(shí)施側(cè)鉆水平井壓裂改造31井次，累計(jì)增產(chǎn)6.7億方。

（1）探索試驗(yàn)階段：2011年，蘇10區(qū)塊第1口側(cè)鉆水平井蘇10-34-XXCH井實(shí)施。壓裂3段，排量3.5m3/min，累計(jì)注入地層總液量1580m3，加砂量180m3。初期日產(chǎn)2.4萬方/天，較原直井蘇10-34-XX井提升4.8倍，累計(jì)增產(chǎn)905萬方，拉開了蘇10區(qū)塊側(cè)鉆水平井壓裂工藝試驗(yàn)的序幕。

（2）發(fā)展階段：2012年，第2口側(cè)鉆水平井蘇10-32-XXCH井實(shí)施。壓裂7段，排量3.5m3/min，累計(jì)注入地層總液量2880m3，加砂量280m3。初期日產(chǎn)2.8萬方/天，較原直井蘇10-32-XX井提升2倍，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，累計(jì)增產(chǎn)3700萬方。側(cè)鉆水平井試驗(yàn)取得重要進(jìn)展，形成了“700m水平段，7段壓裂”壓裂模式。

（3）推廣應(yīng)用階段：伴隨鉆井技術(shù)水平提高，完鉆井水平段長度、砂巖鉆遇率達(dá)、有效儲集層鉆遇率和動用有效厚度穩(wěn)步提升。至2021年底，蘇10區(qū)塊陸續(xù)實(shí)施了29口側(cè)鉆水平井壓裂，平均單井初期日產(chǎn)達(dá)3.4萬方，該技術(shù)在蘇里格氣田實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。

1.3 工藝參數(shù)現(xiàn)狀

基于儲層地質(zhì)特征、開發(fā)井網(wǎng)與產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃，優(yōu)化形成了蘇10區(qū)塊所特有的側(cè)鉆水平井壓裂技術(shù)指標(biāo)。

1.3.1 裂縫條數(shù)

早期側(cè)鉆水平井水平段長度為700m，2021年探索長水平段改造技術(shù)，水平段長度增加至1000m。裂縫間距由100～150m降低至80～120m，裂縫數(shù)由5～7條提高到8～10條。

1.3.2 施工參數(shù)

根據(jù)儲層砂體厚度、展布特征、鄰井生產(chǎn)及空間位置關(guān)系等，結(jié)合數(shù)值模擬優(yōu)化結(jié)果，目前側(cè)鉆水平井裸眼封隔器分段壓裂施工參數(shù)（表1）：

表1 施工參數(shù)表

①根據(jù)砂體厚度，優(yōu)化對應(yīng)裂縫長度所需提供的加砂強(qiáng)度，優(yōu)化加砂比等；

②基于本井鉆遇，結(jié)合鄰井鉆遇，優(yōu)化砂體展布剖面圖，調(diào)整加砂規(guī)模；

③考慮鄰井改造規(guī)模及生產(chǎn)現(xiàn)狀，對低壓區(qū)和生產(chǎn)井影響層段，重新優(yōu)化規(guī)模。

1.3.3 壓裂液

早期采用羥丙基胍膠壓裂液體系，添加劑種類多且配制要求較嚴(yán)格。目前蘇10區(qū)塊主要采用速溶胍膠壓裂液，該體系即配即用，低排量條件下滿足高砂比攜砂要求，體系交聯(lián)劑在返排液配液時影響較小，在返排液重復(fù)再利用方面優(yōu)勢明顯。

1.3.4 支撐劑

蘇10區(qū)塊山1、盒8層位埋深3200～3500m，根據(jù)大量的壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，閉合應(yīng)力普遍達(dá)到50MPa以上，主體采用低密度中強(qiáng)度陶粒。為提供足夠的裂縫導(dǎo)流，以20～40目陶粒為主，輔助應(yīng)用小粒徑陶粒處理天然裂縫段、高GR段等特殊層段。由于石英砂承壓能力遠(yuǎn)低于陶粒，區(qū)塊內(nèi)尚未開展石英砂替代陶粒相關(guān)工作。

1.3.5 液氮伴注

液氮伴注是蘇10區(qū)塊壓裂改造中的主要增能返排措施之一[8-9]。目前側(cè)鉆水平井壓裂過程中隔段伴氮，壓后半小時到一小時開井，采用4～10mm油嘴控制放噴排液，部分井返排一段時間后無氣無液，需輔助進(jìn)行其他助排措施。

2 壓裂工藝優(yōu)化建議

2.1 分段方案優(yōu)化

細(xì)化分段有利于溝通含氣砂體，擴(kuò)大氣層滲流面積，提高儲層導(dǎo)流能力，從而提高單井貢獻(xiàn)率，達(dá)到持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的目的。從2021年分段結(jié)果來看，單段長度100～136m，單段有效儲層長度36～85m。

數(shù)模結(jié)果顯示，考慮縫間干擾對于單縫壓裂效果的影響，一般縫間距應(yīng)大于縫高1.5倍以上。參考工區(qū)內(nèi)微地震監(jiān)測結(jié)果，壓裂裂縫縫高通常為20～30m，單段有效儲層長度進(jìn)一步細(xì)化到40～60m，單井6-10段（表2）。

表2 2021年蘇10區(qū)塊側(cè)鉆水平井鉆遇情況統(tǒng)計(jì)表

2.2 施工排量優(yōu)化

排量設(shè)計(jì)要確保人工裂縫在優(yōu)勢儲層延伸、擊穿目的層內(nèi)隔夾層、足夠縫寬與導(dǎo)流等。首先要考慮地質(zhì)動用需求，在隔層能夠有效遮擋的條件下，施工排量越大，人工裂縫的波及體積越大；同時為了保障施工安全，測算的施工壓力要與壓裂管柱與井口限壓等相匹配。模擬結(jié)果顯示，砂體厚度相同的儲層，排量越大，可突破泥巖隔層的厚度越大。相同排量的條件下，砂體厚度越大可突破的隔層厚度越?。ū?）。

表3 井口壓力預(yù)測

2.3 壓裂液體系優(yōu)化

為探索更低傷害、更低成本、更環(huán)保的壓裂液體系，2019年以來一種生物復(fù)合乳液壓裂液在蘇10區(qū)塊直井開發(fā)中得到應(yīng)用并推廣。該體系一劑多成，在線配制無需復(fù)雜的配液設(shè)備及程序，破膠徹底無殘?jiān)?。為了解決水平井用液量大、返排液利用需求大的難題，通過組織攻關(guān)形成一種新型耐鹽生物復(fù)合乳液，該體系抗鹽性及攜砂性能有了新的突破，耐鹽、耐溫、耐剪切，可直接利用返排液重復(fù)配液。

2.4 輔助暫堵工藝

裸眼封隔器機(jī)械封隔可靠，但受限于工具組合長、井眼軌跡復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)更多分段的風(fēng)險高、成本大，導(dǎo)致段內(nèi)大量儲層未被有效動用，剩余儲量較大。優(yōu)選復(fù)合暫堵材料，輔助一次或多次暫堵施工，利用粉末和顆粒組合粒徑暫堵劑，可迫使壓裂液轉(zhuǎn)向，可在硬分段的基礎(chǔ)上增加裂縫條數(shù)，提高儲層的整體動用。

2.5 伴氮方式優(yōu)化

考慮已生產(chǎn)老井地層泄壓，利用數(shù)模軟件分析鄰井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，獲取儲層目前壓力系數(shù)。結(jié)合壓裂規(guī)模優(yōu)化結(jié)果，利用井網(wǎng)模型識別出低壓區(qū)影響層段，在隔段伴氮的基礎(chǔ)上全程伴氮，并向重點(diǎn)層段加大伴氮量，提高針對性，改善后期返排。

3 應(yīng)用案例

蘇10-34-XCH井水平段長700m，A點(diǎn)斜深3440m，B點(diǎn)斜深4140m（表4）。

表4 蘇10-34-XCH井分段優(yōu)化表

（1）分段優(yōu)化：裸眼封隔器壓裂生產(chǎn)一體化管柱提前198m遇阻，壓裂段由原設(shè)計(jì)8段減少至6段。資料顯示，首段實(shí)際段長238.63m，3880.43～4140m多處顯示氣測異常，為提高水平段利用率，對第一段進(jìn)行1次暫堵。

（2）排量優(yōu)化：根據(jù)區(qū)塊延伸壓力、目的層垂深、壓裂管柱尺寸與長度、壓裂液摩阻、孔眼摩阻等測算，井口限壓條件下允許的最大排量3.6～4.2m3/min。

（3）伴氮優(yōu)化：根據(jù)鄰井影響優(yōu)化各段伴氮量，伴氮比2.5%～3.5%。

（4）壓后效果：該井壓后初期獲3.3329萬方日產(chǎn)氣量。

4 結(jié)語

通過總結(jié)研究，明確了側(cè)鉆水平井壓裂技術(shù)是蘇10區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保證。針對目前工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并在實(shí)踐中取得了初步效果，待繼續(xù)深入實(shí)施跟蹤。

（1）水平段鉆遇有效儲層長度受構(gòu)造、沉積成因等影響，連續(xù)性差，進(jìn)一步細(xì)化分段、提高水平段的利用率是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的重要保證。

（2）地質(zhì)與工程結(jié)合，優(yōu)化施工排量，促使裂縫在優(yōu)勢儲層延伸，優(yōu)化支撐劑剖面。

（3）新型可耐鹽的生物復(fù)合乳液壓裂液體系，可作為側(cè)鉆水平井高效實(shí)施的保障。

（4）復(fù)合暫堵工藝可輔助增加裂縫，在機(jī)械封隔的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多分段。

（5）液氮伴注由隔段伴氮、全程伴氮，向重點(diǎn)層段強(qiáng)化伴注，針對性更強(qiáng)。