楊繼光 姜峰 宋其偉 劉倩 楊明敏 張成柱 賀春增

摘 ?要：丘東22井為丘東儲氣庫首口先導試驗井，儲氣層低孔低滲砂巖儲層，儲集空間為基質(zhì)型，天然裂縫不發(fā)育，前期試注試采效果差，考慮到防止支撐劑返出破壞地面設(shè)備和儲氣層為衰竭地層應(yīng)盡量減少壓裂液殘渣對裂縫的傷害，借鑒清水壓裂在低滲油氣藏中施工的成功經(jīng)驗，在丘東22井開展了不加砂水力壓裂試驗。為增加壓裂成功率和實施效果，分別從室內(nèi)可行性研究、工藝方案優(yōu)化等方面開展研究。壓裂后降壓效果顯著，注采氣能力明顯改善。

關(guān)鍵詞：儲氣庫 ?不加砂 ?壓裂 ?儲層改造

引言

丘東22井為丘東儲氣庫首口先導試驗井，儲氣層為低孔低滲砂巖儲層，儲集空間為基質(zhì)型，天然裂縫不發(fā)育。4月份開始試注，截止改造前累計注入氮氣1226萬方，最高日注氣量30萬方，井底壓力29.8MPa，雖然達到了設(shè)計注入氣量要求，但仍存在兩方面的問題：一是儲氣庫注采井為強注強采，丘東氣庫設(shè)計最高運行壓力31MPa，按目前注入能力后續(xù)提注空間小;二是注完后試采效果差，開井生產(chǎn)1時，油壓由4.6MPa降至0.8MPa系統(tǒng)壓力，采氣量僅599方。

目前儲氣庫儲層改造以酸化解堵解除污染為主。為了進一步提高儲層改造效果和豐富儲氣庫儲層改造技術(shù)路線，按先導試驗方案的要求進行壓裂改造試驗與探索?？紤]到防止支撐劑返出破壞地面設(shè)備和儲氣層為衰竭地層應(yīng)盡量減少壓裂液殘渣對裂縫的傷害，借鑒清水壓裂在低滲油氣藏中施工的成功經(jīng)驗，在丘東22井開展了不加砂水力脈沖壓裂試驗。

1、清水脈沖壓裂的技術(shù)原理：

通過高排量瞬間產(chǎn)生具有高能量的液體壓力，超破裂壓力壓開地層，后停泵泄壓再迅速提排量擴張裂縫，往復震蕩，使裂縫出現(xiàn)剪切滑移獲得一定的導流能力。

2、清水脈沖壓裂可行性分析：

根據(jù)清水壓裂理論，裂縫壁面滑移量大小與偏差應(yīng)力成線性關(guān)系。隨應(yīng)力偏差增大而增大，與楊氏模量成冪函數(shù)關(guān)系。隨應(yīng)力偏差增大而增大，隨楊氏模量增大而減小。如下圖所示：

根據(jù)丘東區(qū)塊三軸應(yīng)力實驗結(jié)果，丘東區(qū)塊裂縫呈垂直縫，最大最小主應(yīng)力偏差18.5MPa，

滑移量大小與偏差應(yīng)力成線性關(guān)系，該斜率K值為約0.1mm/MPa，滑移量達到1.85mm。該實驗表明裂縫能出現(xiàn)剪切滑移獲得一定的導流能力。

3、工藝方案優(yōu)化：

（1）不返排壓裂液優(yōu)選： 該井地層壓力系數(shù)0.2，根據(jù)不返排工藝要求，壓裂液選擇聚合物滑溜水，降阻率>70%，破膠后清潔無殘渣，不返排降低地層污染。

（2）前置酸酸液優(yōu)選：該井近井帶存在污染，區(qū)塊粘土成份主要伊蒙混層和高嶺石為主，對應(yīng)土酸有很好的溶蝕性。目前國內(nèi)儲氣庫以酸化為主，借鑒這一經(jīng)驗，為提高改造效果，設(shè)置前置酸液段塞。根據(jù)巖粉溶蝕實驗結(jié)果，在保證巖石骨架完整性和酸液二次傷害最小為原則，選擇酸液配方選擇1.5%HF+8%HCL，溶蝕率達到了20.71%。

（3）壓裂工具優(yōu)選：為了保證改造效果，采取分層壓裂方式，先單層壓裂11號層，再對6號層和7號層進行合層壓裂。根據(jù)本井完井情況及壓裂要求，壓裂選擇89mm（加）油管+雙封雙壓管柱：水力錨+Y341封隔器+水力錨+投球滑套+Y211封隔器+喇叭口。該管柱特點可滿足直井2～5層分層壓裂改造的要求，主體工具滿足抗硫及承壓差70MPa、耐溫120℃的要求，滿足多次脈沖壓力變化要求。

（4）壓力與排量設(shè)計：

根據(jù)區(qū)塊延伸壓力梯度0.017MPa/m，確定P破=50MPa，根據(jù)經(jīng)驗脈沖峰值壓力高于地層破裂壓力，低于地層的屈服極限和套管的承壓極限，經(jīng)驗為地層破裂壓力的1.5-2.5倍，即75MPa-125MPa，為避免破壞蓋層，控制裂縫高度，確定施工排量不大于5m3/min。

（5）泵注程序：

第一段先壓裂X12第11號層，第二段壓裂X11第6號層+7號層，每段具體程序：先用低排量注入前置酸，再利用排量高低變化進行3次滑溜水脈沖，設(shè)計高排量5m3/min，低排量1m3/min。

4、現(xiàn)場試驗及效果：

（1）試驗實施情況：2020年8月成功完成丘東22井前置酸處理+不加砂脈沖壓裂工藝試驗，兩層總?cè)刖嵋?5m3，滑溜水量275m3，施工排量1-4.5m3/min，按照設(shè)計要求完成施工。第一段11號層的注酸壓力和停泵壓力明顯大于第二段6、7號層，驗證了6、7號層物性明顯好于11號層。注酸過程中壓力沒有明顯變化，說明儲層污染不嚴重。

（2）效果評價： 丘東22試注共5個工作制度，分別是6萬方/天、12萬方/天、18萬方/天、24萬方/天、30萬方/天，對同一工作制度下的壓裂前后試注時井底壓力進行對比，從圖中可以看出，壓裂后降壓效果顯著，在不同工作制度下，降壓幅度均在50%以上，平均降壓13.9兆帕，壓降值隨注入量增加而增加，在日注30萬方時最高降壓達到了15.7兆帕。

注入完后試采，壓裂前開井生產(chǎn)1時，油壓由4.6MPa迅速降至0.8MPa系統(tǒng)壓力，采氣量僅599方，壓裂后日產(chǎn)氣量1萬方控制生產(chǎn)，穩(wěn)定試采4天，壓力保持平穩(wěn)，采氣能力明顯改善。

5、結(jié)論及認識：

（1）通過清水脈沖壓裂方式有效提高了丘東22井儲層的注采能力，試驗取得了成功。

（2）該試驗的成功也為儲氣庫低孔低滲儲層改造提供了一種全新的技術(shù)路線，也為儲氣庫強注強采的實現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 吳建東.清水不加砂壓裂機理研究[D].大慶：大慶石油學院，2009

[2] 陳波濤.清水壓裂適用地層評價方法研究[D].大慶：大慶石油學院，2010

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