張文康，閻亞杰，曹偉(川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司S00535隊(duì)，陜西 西安 710000)

0 引言

長慶油田具有低滲、低壓、低豐度特點(diǎn)，隨著近些年的規(guī)模化生產(chǎn)，直井開發(fā)效益出現(xiàn)了逐年遞減的趨勢(shì)。水平井對(duì)于改善長慶油田儲(chǔ)層條件和提高開發(fā)效益來說具有關(guān)鍵作用，但儲(chǔ)物層的物理性質(zhì)不太樂觀，三疊系油藏水平井需要經(jīng)過壓裂才能達(dá)到產(chǎn)能要求。為提高低滲透油氣田單井的產(chǎn)量，針對(duì)安塞和靖安等9口水平井進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)用填砂+液體膠塞分段壓裂技術(shù)，但施工效率難以提高且會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成一定影響，只有塞平1及靖平1井等個(gè)別油井取得了顯著效果。為改善這一問題，可以利用更完善的重復(fù)壓裂技術(shù)來提高綜合產(chǎn)量。重復(fù)壓裂技術(shù)在北美很多油田中取得了良好的增產(chǎn)效果，但由于長慶油田和北美非常規(guī)油氣田在完井工藝和地域因素方面存在很多不同，所以壓裂方案也需要根據(jù)長慶油田的具體條件進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過暫堵劑和暫堵參數(shù)等方面的優(yōu)化，暫堵轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)在長慶油田低滲透水平井中也取得了良好的應(yīng)用效果。

1 壓裂方案的改進(jìn)

1.1 暫堵劑的選擇

由于試驗(yàn)井的施工壓力較大，為避免暫堵劑使用不合理而造成環(huán)境污染等問題，要求暫堵劑具備自降解特性，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解到，暫堵劑還要具備耐高壓的特性，承壓能力不低于70 MPa，在90 ℃的環(huán)境下24 d以內(nèi)就要實(shí)現(xiàn)完全降解，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。還要具備縫口橋接暫堵的作用，根據(jù)裂縫的具體大小，選擇0.38～2.5 mm之間多種粒徑結(jié)合的抗高壓自降解暫堵劑。試驗(yàn)井現(xiàn)場(chǎng)施工壓力高，為防止暫堵劑污染環(huán)境，暫堵劑需具備自降解功能，經(jīng)調(diào)查耐高壓自降解暫堵劑，承受壓力高于70 MPa，90 ℃下23 d后完全降解，滿足環(huán)保要求，具備縫口橋接暫堵功能，按裂縫大小情況，優(yōu)選了 0.38～2.50 mm 不同粒徑組合的耐高壓自降解暫堵劑。

1.2 暫堵劑用量的優(yōu)化

暫堵劑的使用量需要結(jié)合地質(zhì)層特性而定，按照試驗(yàn)地區(qū)的地層情況，選擇公式(1)來計(jì)算每層壓裂中暫堵劑的使用量，最終得出150 kg的結(jié)論。

式中：M堵為暫堵劑的使用量(kg)；K地為暫堵單個(gè)射孔時(shí)所需要的的暫堵劑用量(kg/孔)。

1.3 暫堵次數(shù)的優(yōu)化

試驗(yàn)井射孔共288個(gè)，按照附近臨井和試驗(yàn)地區(qū)的開孔率40～50%標(biāo)準(zhǔn)，改造射孔數(shù)量預(yù)定為120～140孔，單次轉(zhuǎn)向暫孔數(shù)量為25～30孔，根據(jù)公式(2)的計(jì)算能夠了解到，暫堵轉(zhuǎn)向的次數(shù)為5次即可。

式中：N為暫堵次數(shù)；Nh為射孔數(shù)量；K為開孔率；Nt為單次轉(zhuǎn)向暫堵孔的數(shù)量(孔/次)。

1.4 壓裂液的優(yōu)化

1.4.1 壓裂液破膠性能的優(yōu)化

首先在前置液中加入了破膠劑成分，前置液活性水中加入了濃度較高的破膠劑APS。排液期間，下滲到裂縫兩邊孔隙中的破膠劑和裂縫深部位置的破膠劑會(huì)與排出液一同進(jìn)入裂縫，針對(duì)裂縫兩側(cè)的濾餅和破膠不完全的壓裂液進(jìn)行二次破膠；其次引進(jìn)破膠劑的楔形工藝，在大砂量壓裂井中，受入地液體和地層溫度等因素的影響，在現(xiàn)場(chǎng)選擇攜砂液加入破膠劑的方式彌補(bǔ)其中的缺失，當(dāng)加砂量達(dá)到一定后，地面混砂槽中可以加入固體的過硫酸銨，濃度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定，可以保證裂縫口位置的破膠劑濃度達(dá)到最高，從而避免補(bǔ)縫口位置壓裂液在溫度較低的狀態(tài)下出現(xiàn)破膠不完全等問題。

1.4.2 低溫破膠劑體系的研究

長慶油田隴東區(qū)的延安組與直羅組地層情況來看，溫度一般在30～50 ℃之間，尋常的壓裂液的破膠效果不太理想，可能會(huì)對(duì)壓裂質(zhì)量帶來影響。對(duì)此可以研究低溫壓裂液體系，在原膠中加入一定量的還原劑，將亞硫酸鈉作為催化劑，讓破膠劑即便在溫度不高的條件下依然能釋放游離氧，順利實(shí)現(xiàn)破膠水化的目標(biāo)，而且還能控制胍膠的濃度，改善破膠劑的濃度等。

1.5 參數(shù)的優(yōu)化

按照公式(3)來計(jì)算壓裂液的施工排量，試驗(yàn)井選擇3.5寸的油管，結(jié)合周圍臨井和長慶地區(qū)油田的施工經(jīng)驗(yàn)，保證各個(gè)射孔的炮眼開啟在0.3～0.5 m3/min之間，又經(jīng)過計(jì)算可以了解到滑溜水施工的排量在5～8 m3/min之間，膠液施工排量在5 m3/min左右。

式中：V為壓裂液的施工排量(m3/min)；K液為液體系數(shù)；V孔為維持射孔炮眼開啟所需要的的流速(m3/min)；S管為油管的橫截面積(m2)；S孔為射開炮眼的橫截面積(m2)。試驗(yàn)井位置YI6層的砂體是水下分流河道沉積，平面砂體分布為從西南到東北的帶狀分布，砂體的寬度在300～1 000 m，試驗(yàn)井所在的河道砂體寬度為300 m上下，為保證提壓之后的產(chǎn)量提升效果，需要盡可能保證泄油面積，根據(jù)砂體規(guī)模來把控縫長。根據(jù)公式(4)能夠計(jì)算出支撐劑的使用量。

式中:V砂為支撐劑的用量；L縫為裂縫的半長；S縫為裂縫橫截面積；K砂為支撐劑系數(shù)。

2 水平井暫堵轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)配套

2.1 暫堵劑擠注測(cè)試

縫中的暫堵劑轉(zhuǎn)向施工前，通過低排量1～2 m3/min泵入少量的暫堵劑，觀察暫堵劑在達(dá)到裂縫位置后的壓力變化情況，結(jié)合壓力變化進(jìn)行暫堵劑使用劑量的控制。在暫堵劑到達(dá)裂縫位置卻沒有轉(zhuǎn)向壓力顯示的情況下，可以適當(dāng)提升泵入排量，并且檢查裂縫是否張開，若不能確定轉(zhuǎn)向響應(yīng)則可以重新泵入暫堵劑，如果依然沒有壓力顯示則可以適當(dāng)提高暫堵劑的泵入量。如果出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的壓力反應(yīng)，頂替暫堵劑，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)減少暫堵劑的使用劑量。在擠注測(cè)試過程中需要秉承著少量多次的方法，通過多次的劑量加入判斷地層對(duì)于暫堵劑的敏感性。

2.2 升降排量測(cè)試

對(duì)于全井多級(jí)暫堵轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂來說，主壓裂試工在開始之前需要做好升降排量的測(cè)試工作，結(jié)合施工過程的壓力情況和沿程摩阻來計(jì)算各種施工排量狀態(tài)下的有效吸液孔數(shù)量，并按照有效吸液孔的數(shù)量對(duì)暫堵劑的用量進(jìn)行控制?？卓p摩阻的計(jì)算公式為以下：

式中：ΔPp為射孔炮眼的摩阻(MPa)；Pc為各排量情況下的測(cè)試泵壓(MPa)；Pt與P1分別為停泵壓力和沿程摩阻(MPa)。

2.3 配套管柱

對(duì)于縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向及全井多級(jí)暫堵轉(zhuǎn)向來說，需要配套雙封單卡壓裂工藝管柱與大規(guī)模單卡壓裂工藝管柱。縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向壓裂需要配套雙封單卡壓裂工藝管柱，這種管柱的應(yīng)用需要保證水平井段固井質(zhì)量滿足要求，從而避免竄槽問題的出現(xiàn)。雙封單卡壓裂工藝管柱的構(gòu)成一般包括擴(kuò)張式封隔器與水力錨和導(dǎo)壓噴砂器等。壓裂試工期間需要經(jīng)由2個(gè)封隔器實(shí)現(xiàn)封隔，通過導(dǎo)壓噴砂器形成的節(jié)流壓差讓封隔器坐封，確保目標(biāo)層段可以正常壓裂，縫內(nèi)暫堵劑則可以利用油管進(jìn)入主縫，當(dāng)壓裂施工完成后需要返洗，以規(guī)避井筒沉砂問題，之后上提以及完成下一段的封隔[1]。全井多級(jí)暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)需要配套大規(guī)模單卡壓裂工藝管柱，如果水平井全井固井質(zhì)量優(yōu)秀，井身結(jié)構(gòu)較為完善，則可以選擇套管壓裂的方式。水平井的井筒固井質(zhì)量不足或具有露點(diǎn)，井身結(jié)構(gòu)不夠完善的情況下不可以利用套管壓裂，可以選擇大規(guī)模單卡壓裂工藝管柱，這種管柱一般由壓縮式封隔器、水力錨、噴嘴等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。壓裂液可以經(jīng)過直井段油管進(jìn)入預(yù)定位置，之后進(jìn)入低應(yīng)力位置裂縫，在加砂與替擠完成后可以進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的壓裂施工，并根據(jù)既定的流程完成各段施工[2]。長慶油田該區(qū)塊長6油藏物性差，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長，裂縫導(dǎo)流能力的下降，生產(chǎn)曲線呈現(xiàn)逐漸遞減特征，按照目前體積壓裂改造思路來看，當(dāng)年混合水壓裂的規(guī)模和參數(shù)，未充分動(dòng)用井控儲(chǔ)量。通過“高排量、大液量、大砂量”體積復(fù)壓，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裂縫縫網(wǎng)，擴(kuò)大油藏改造體積，提高單井產(chǎn)量，主體工藝采用雙封單卡重復(fù)壓裂工藝。在體積復(fù)壓工藝的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用壓裂驅(qū)油劑，擴(kuò)大壓裂液與儲(chǔ)層的滲吸作用，實(shí)現(xiàn)壓裂驅(qū)油一體化，為了降本增效，全程采用低成本EM30S壓裂液體系，采用小粒徑(40/70目)的支撐劑(占比25%～30%)，利用小粒徑支撐劑封堵并充填微裂縫，降低液體濾失，提高并保持縫內(nèi)凈壓力，促使形成復(fù)雜縫。通過加入暫堵劑，增加多簇起裂有效性及裂縫復(fù)雜程度[3]。

3 結(jié)語

通過水平井暫堵轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低滲透水平井的改造，利用小型壓裂測(cè)試技術(shù)對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，能夠提高參數(shù)設(shè)計(jì)的精細(xì)性和可行性，試驗(yàn)井中的表現(xiàn)較為良好。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用中，結(jié)果皆表明重復(fù)壓裂措施科學(xué)可行，能取得理想的增產(chǎn)效果[4]。