裂缝控制技术与新型压裂液体系的应用

裂缝控制技术与新型压裂液体系的应用

彭子恩

长城钻探压裂公司辽宁盘锦124010

摘要：，本文针对特低渗油藏物性差、品位低，常规压裂效果不理想的问题，提出了利用裂缝扩展规律和非线性渗流模型，开展轨道位置、缝间距、裂缝参数优化，得到具有最佳尺寸的体积裂缝。针对特低渗改造规模大，液量多，研发两种新型压裂液，提高压裂时效，降低成本。突破了特低渗油藏产能关，加快了特低渗油藏的规模建产，为下步经济、有效动用提供了技术支撑。

关键词：特低渗油藏；压裂完井；体积压裂；新型压裂液

特低渗油藏探明储量5.5亿吨，动用储量2.67亿吨，“十二五”期间新增探明储量中近70%为特低渗储量，是资源接替的主阵地。其中特低渗透油藏(3≤K＜10)探明储量2.77亿吨，动用储量2.49亿吨，动用比例89.9%，致密砂岩油藏(K＜3)探明储量2.73亿吨，动用储量0.183亿吨，动用比例6.7%。特低渗油藏埋深一般大于3500m，储量占51%，针对这种物性差、品位低，常规压裂效果不理想的油藏，须树立体积压裂的理念实施改造。通过系统研究，建立了以扩展人工裂缝最大体积，实现储量控制最大化为核心的特低渗油藏体积压裂理念，形成了水平井体积压裂、直井分层体积压裂和直井长缝体积压裂三种体积压裂模式，通过体积压裂在垂直于主裂缝方向形成人工多裂缝，改善储层的渗流特性，提高储层改造效果和增产有效期。体积压裂技术在特低渗油藏的开发中最具代表性，储层改造技术关键体现在以下几个方面。

1裂缝设计技术

利用裂缝扩展规律和非线性渗流模型，开展轨道位置、缝间距、裂缝参数优化，得到具有最佳尺寸的体积裂缝。

1.1轨道位置

水平主应力方向及纵向分层应力是轨道位置优化的关键因素。水平方位上轨道与最小主应力夹角0°为最佳，考虑储层非均质性影响、应力方向存在误差，通过物模及数模分析，夹角30°内可实现储量最大化控制；纵向位置上便于压裂时纵向多层的有效沟通和层间储量控制，优选油层相对集中、隔层间应力差小于5MPa、泥岩夹层厚度小于10m的层段。

1.2裂缝间距

缝间距优化主要考虑储层渗流特征和能力。渗流场与极限控制半径相结合，确定水平井合理裂缝间距应满足：2×有效半径≤间距≤2×极限半径。对于间距在86m-122m之间，一般按100m等间距优化。

1.3裂缝参数-缝长、导流能力

对特低渗油藏来说获得最佳产能是支撑缝长、导流能力优化的主要目标。非线性渗流和井筒－裂缝－基质间应力耦合相结合，实现了基质径向流区、人工裂缝外部渗流区、裂缝内部线性渗流区三区渗流动态耦合分析，建立非达西水平井整体压裂两相渗流模型，提高了产能预测符合率，指导裂缝参数优化。

2裂缝控制技术

通过分段管柱、施工参数、压裂工艺三项控制技术建立与设计相吻合的体积裂缝。

采用全三维压裂模型，优化排量、加砂规模，利用携砂试验，优选液体粘度，使支撑剂在裂缝内有效运移，实现设计的支撑缝长、缝高；通过导流能力测试，选择适合的支撑剂及铺砂浓度，满足导流能力要求

在定向射孔方面水平主应力差>10MPa，采用60度相位射孔，水平主应力差<10MPa,采用0或180度相位射孔；在控缝高方面采用密度不同的双转向剂增加人工遮挡应力3-5MPa来控制缝高；在滤失控制方面建立压力降G函数图版，分析滤失特征，采用100目粉砂、高粘压裂液降滤；通过多段塞加砂工艺来打磨孔眼、降低弯曲裂缝摩阻，促进主裂缝扩展；通过变排量工艺来控制初始缝高过度延伸，提高压裂液造缝效率。

3新型压裂液体系

针对特低渗改造规模大，液量多，研发两种新型压裂液，提高压裂时效，降低成本。

3.1速溶胍胶压裂液体系

针对常规胍胶溶解速度慢的问题，通过提高改性瓜胶的醚化程度，大大降低了分子间氢键作用，溶解速度由原来2小时降低到1分钟（溶解率86%），与国外产品相近。在桩74-1HF井等9井次成功应用，可在线混配，满足大规模压裂要求。

3.2乳液缔合压裂液体系

引入刚性单体和两性基团共聚，合成油包水乳液缔合压裂液，耐高温、低伤害、低滤失、无需交联,可与池塘水、采油污水等多种水样实时混配；现场配套实时连续混配装置，满足3.0-12.0m3/min排量，可24小时不间断运转,在盐227井工厂成功实现与池塘水实时混配。对比显示：实时混配可减少罐群、占地、车次，整体时效提高。

4下步研究方向

（1）多薄层滩坝砂水平井裂缝起裂-扩展研究，在评价砂、泥岩可压性基础上，通过开展大尺寸薄互层岩心裂缝扩展物模试验，认识其延伸规律，建立多薄层起裂-扩展数学模型，形成适应于滩坝砂多薄层扩展的体积压裂模拟技术，提高工艺针对性和有效性，实现有效加砂和有效增产。

（2）完善水平井裸眼封隔器分段压裂管柱，最大分段数由15段提高至20段，实施成本较国外工具降低50%，加大管柱推广力度。

（3）攻关套管固井投球滑套分段压裂管柱，分段级数达8级，排量10～12m3/min，滑套可重复开关，可选择性生产。

（4）攻关连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂管柱，研制锚定封隔器、平衡阀等关键工具，耐压差70MPa，耐温150℃。

参考文献

[1]米卡尔J.埃克诺米德斯著.2002.油藏增产措施(第三版)[M].北京：石油工业出版社

[2]王兴文.薄层多层压裂应力剖面与压裂缝形态研究[D].西南石油大学.2007

[3]雷群，胥云，蒋廷学等.2009.用于提高低-特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术[J]，石油学报，30（2）:237-241

[4]王宝蜂，姚飞等.冀东油田高尚堡深层低渗透油藏整体压裂改造工艺技术研究.压裂酸化技术论文集.2007.