中浅层探井控制压裂技术研究与应用(转白文广发表)

中浅层探井控制压裂技术研究与应用林庆祥汪玉梅（大庆油田有限责任公司井下作业分公司，黑龙江大庆163453）摘要：本文应用大量的理论及试验研究成果，系统地分析了影响中浅层探井压裂储量动用程度和单井产能的主要地质和工艺因素；阐述了砂体展布预测方法、裂缝方位预测方法、射孔工艺方式和单孔排量优化方法等，详细介绍了以提高储量动用程度和单井产能为目标，研究形成的细分控制压裂技术及应用效果。关键词：控制压裂；限流法压裂；砂体展布；地应力方位；射孔方式；单孔排量控制压裂技术[1-3]是针对复杂地质条件和难以确定的影响因素，为提高压裂措施的针对性和有效性，对于每一个具体区块和储层条件，开展的分析、评价和研究工作，为控制工艺的实施提供依据。先考虑通过可视化技术，刻画砂体分布，小层砂体切片；其次利用裂缝方位预测技术[4]，从而提高地质研究与压裂设计的精度。2008~2009年应用细分控制压裂技术在中浅层探井中试验了7口井，6口井达到工业油流；产能由以往的的1~2t/d，增加到5t/d以上提高了储量的质量。1砂体展布方向预测方法扶杨油层以岩性油藏为主，古河道发育带控制着油气的富集，这就决定了储层优选的关键技术是在有利勘探区的范围内，利用高分辨率地震资料对砂体进行识别和预测。目前，利用地震正演、反演和地震属性分析等技术进行扶杨油层储层参数预测已成为比较有效的方法。通过三维可视化技术使刻画出的分流河道砂体展布特征更加直观[5-7]。在地震、地质资料综合研究基础上，进行储层地质认识与层段确定刻画砂体展布，井眼构造位置，确定有利人工裂缝方向。2人工裂缝方位预测方法⑴粘滞剩磁与横波各向异性测试地应力方向。用岩石的波速各向异性及岩石形成时的粘滞剩磁特征，确定岩石中最大水平最大主应力方向。⑵井壁崩落分析裂缝方位。圆井眼与具有不相等的两水平主应力地层相交产生应力集中，导致剪切破坏，即破裂将和椭圆井筒长轴一起扩展。因此短轴方向为水力裂缝方向。3射孔参数对裂缝起裂方向及延伸的影响研究应用三维弹塑性有限元模型和断裂力学理论，研究了射孔参数与裂缝起裂方向的关系及裂缝延伸规律。根据断裂力学，建立定向射孔水力裂缝的延伸模型（图1）。图1定向射孔模型平面图计算了不同射孔角度裂缝弯曲偏转距离，随着射孔方位与水平最大主应力方向夹角的增加，裂缝沿着射孔方向的延伸距离也增加[8-9]。因此，在人工裂缝延伸过程中，射孔方位角对裂缝弯曲程度的影响十分关键。射孔方向与水平最大主应力成45°时，人工裂缝偏转距离为49.2m，射孔方向与水平最大主应力成22.5°时，裂缝偏转距离为21.5m。4压裂控制及分层措施研究4.1压裂控制方法⑴压裂控制措施：一是按砂体展布对称方向，设计裂缝方位、施工规模及参数；二是砂体边部及断层附近考虑单方向设计裂缝方位、规模及施工参数。⑵射孔方案优化原则：①射孔最好采用定方位射孔，以保证有效进液孔数；②定方位限流射孔时，控制层间施工规模及两翼裂缝长度时，可通过布孔数控制半缝长；③采用非限流压裂射孔时，必需考虑有效孔数。4.2分层控制基本原则一是隔层具备遮挡条件的储层，尽量分卡单压；不能分卡或固井质量不能保证的砂泥岩薄互层，选用限流法工艺多层合压；不能分卡但固井质量有保证，也可采用多裂缝工艺。二是对隔层本身不具备遮挡条件，但出于临界状态的薄互层，可选用限流法[10]工艺合压。三是合层采用多裂缝压裂，要考虑层间最大破裂压力与最小延伸压裂差值；合层限流法压裂，要考虑层间最大破裂压力差值来优化施工排量。5应用实例及效果砂体展布方向：杏98处在砂体的边部，砂体沿北东方向延伸，在油层砂体分布图上可见井位右上距井位80m左右有一条北东方向的大断层。为此砂体有利的压裂裂缝方向为北东向即沿着断层方向。地应力方向预测：最大水平主应力方位为北东34.8°。应力、岩性分析：应力不具备应力遮挡条件，但有较好的岩性遮挡条件。压后评估分析:利用Stimplan软件压后反演分析得到，杏98井P88、87号层北东主北偏东35°裂缝长度约为118.3米，方位角北偏东215°，裂缝延伸长度约为30.1米，与设计裂缝几何尺寸吻合。现场通过压力分析，孔眼摩阻14.5MPa，计算10个炮眼全部压开。该井压后测试日产油8.5t，达到了预期的试验目标。6认识与结论(1)压裂控制技术有效的解决了中浅层探井原有改造工艺储层动用程度低问题。(2)精细地质研究与压裂裂缝优化技术，使压裂工程设计方案的针对性更强、目的更加明确。(3)控制压裂在工艺优化、布孔原则，单孔排量设计原则和卡段细分设计方法制定上打破原有工艺标准的局限性，整体设计上实现了创新。参考文献[1]李志明，张金珠．地应力与油气勘探开发．北京：石油工业出版社，1997.9[2]米卡尔J.埃克诺米德斯．油藏增产措施．北京：石油工业出版社，2002年[3]汪玉梅，张有才，苏红梅，等.大庆油田薄差储层细分压裂改造[J].油气井测试，2006，(01)：33-35．[4]谭成轩，王连捷，孙宝珊，等.含油气盆地三维构造应力场数值模拟方法[J].地质力学学报，1997，3（1）：78-81．[5]杜庆龙，朱丽红．油、水井分层动用状况研究新方法[J]．大庆石油地质与开发，2004，31（5）：96-98．[6]张红薇，赵翰卿，麻成斗．泛滥—分流平原相储层中河间砂体的精细描述[J]．大庆石油地质与开发，1998，17（4）：22-24．[7]任岚，胡永全，赵金洲，等.重复压裂初裂缝有效率评价方法[J]大庆石油地质与开发，2006，25（3）：70-72．[8]王鸿勋，张士诚．水力压裂设计数值计算方法．北京：1998.6[9]王鸿勋．水力压裂原理．北京：石油工业出版社，1987[10]刘振宇，孟玉娟，魏丹，等低渗透均质油藏非达西流的产量动态规律[J]大庆石油地质与开发，2009，28（2）：76-79．作者简介：林庆祥，男，1998年毕业于西南石油学院，石油工程专业，大庆油田有限责任公司井下作业分公司，工程师，主要从事压裂工艺新技术研发和推广工作。邮编：163453，电话：[phone]，E-mail:[e-mail]