特低滲透薄互層油藏整體壓裂開發技術

項琳娜，吳遠坤，汪國輝，王春紅，孫愛艷

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

引 言

特低滲透油藏中孔喉結構致密，存在啟動壓力，流體在孔隙中的流動能量弱，開發難度較大[1]。由于受巖性控制南堡油田X斷塊油藏主要為層狀油藏，構造繼承性較好，油層分布穩定。主要發育近東西向平行于大斷層的小斷層及裂縫。油藏埋深為 3 200～3 400 m，平均孔隙度為16.3%，平均滲透率為2.8×10-3μm2，為中孔、特低滲大孔細喉較均勻型儲層。X斷塊地震資料分辨率低，有利儲層分布預測困難;巖性細，束縛水飽和度高，可動流體評價難度大;縱向油層多，但單層厚度小，平均厚度為4 m左右;天然能量弱，單井自然產能低，穩定期平均單井日產油為3.5 t/d。針對這類油藏需要通過整體壓裂技術才能合理有效開發。

1 整體壓裂開發技術

1.1 精細地質研究

通過“旋回對比，分級控制”逐級細分對比，將X斷塊砂體分為3個砂組，每個砂組6個小層。根據砂體成因分析，確定砂體規模及砂體連續性。橫向上砂體規模一般為2～4個井距，砂體連續性較好，局部受微相控制，連續性較差。單砂層厚度為2～10 m，油層單層厚度為1.0～9.6 m，平均為4.2 m。

1.2 相控地質建模技術

在精細解釋單井儲層及沉積微相的基礎上，建立小層不同微相的平面、垂向概率分布趨勢圖，進而以這2種趨勢圖為約束，采用隨機模擬算法[2]模擬X斷塊的沉積微相。在模擬出符合地質規律的沉積微相模型后，以儲層物性解釋數據為基礎，采用在沉積微相控制下的序貫高斯模擬算法對儲層物性參數進行模擬，模擬X斷塊儲層物性模型。從模擬的平面圖可看出(圖1、2)，儲層物性的平面分布變化較快，與沉積微相的平面展布趨勢較一致，柵狀圖和連井剖面圖較好地反映出了儲層具有較強的平面非均質性，同時也刻畫出了厚砂層的層內物性韻律特征，反映出層內具有較強的非均質性。地質模型較好地繼承了前期地質研究成果，基本反映了地下油藏的真實狀況，為油藏數值模擬奠定了基礎。

圖1 X斷塊X1小層孔隙度柵狀模型

1.3 開辟定向井壓裂試驗先導區

圖3 X斷塊壓裂先導試驗區

由于是首次在南堡油田特低滲透薄互層油藏實施整體壓裂技術[3]，因此，壓裂先導試驗區的選取對于指導全區的整體壓裂至關重要。平面上，選擇位于構造較高部位，離油水界面較遠的位置，且綜合考慮油層隨構造變化規律性、砂層厚度展布穩定性和油井產量等因素選擇試驗區(圖3)。試驗區單油層厚度集中在1～5 m，相對全區更薄，試驗區石油地質儲量為90.5×104t，油層為Ed2Ⅲ16～Ed2Ⅲ25，平均孔隙度為17.5%，滲透率為1.44×10-3μm2，物性差于主體區。壓裂方案設計為壓裂4口油井和1口注水井(X4817井)，并選擇1口注水井(X4819井)作為裂縫監測點。

1.4 縫網匹配優化

綜合考慮數值模擬結果(表1)和試驗區具體情況，壓裂先導試驗區定向井組采用排狀交錯井網，主體區推薦初期采用菱形反九點井網[4-7]，后期轉為排狀交錯注水[8]。

結合調研資料、數值模擬結果、本區合理生產井距及工程因素分析認為，油井裂縫半長為80 m左右(圖4)，注水井裂縫半長為40 m左右(圖5)，導流能力[9-10]為20 ～30 μm2·cm(圖6)較為合理。

表1 X斷塊不同井網形式下的數值模擬結果

圖4 油井不同裂縫半長下采出程度與含水關系曲線

圖5 注水井不同裂縫半長下采出程度與含水關系曲線

1.5 壓裂工藝

從巖石力學實驗結論來看，南堡X斷塊地層硬度適中，可以滿足壓裂需求。但由于受平臺條件限制，X斷塊單井斜度較大，為20～45°，平均為30°左右，實施難度大于直井。針對大斜度井壓裂，采用大型混凝土壓裂物理模型[9-10]開展大斜度井裂縫起裂和延伸機理研究，認為射孔時要考慮裂縫起裂情況，優化射孔相位為60°;且壓裂時2個水平應力差保持為5～6 MPa，垂直應力與最大水平應力之差為23 MPa較為合理;同時加入段塞打磨裂縫。

圖6 不同導流能力下油井含水與采出程度關系曲線

2 壓裂效果

南堡X斷塊共壓裂油井23口，較壓裂前平均單井日產油提高2.5倍。不同注水井組壓裂效果對比表明，超前注水井組平均壓裂增產3.7倍，優于同步注水井組平均壓裂增產倍數(2.0倍)。累計注采比為0.0～1.0時，平均單井增產倍數小于4.0，累計注采比為1.0～2.0時，平均單井增產4.0～5.0倍，累計注采比大于2.0時，平均單井增產5.0倍。

應用實例:X4822井于2011年4月投產，生產至2012年7月，油壓為0.4 MPa，套壓為0.8 MPa，日產液為2.6 m3/d，日產油為2.3 t/d，產液量較低。根據壓裂設計，該井于2012年8月設計壓裂裂縫半長為80 m，裂縫總高為39 m，導流能力為20 μm2·cm。壓裂后下 ?38mm 泵 +?5 mm 油嘴生產，油壓為4.4 MPa，套壓為14 MPa，日產液為24.6 m3/d，日產油為24.3 t/d，產量提高9.6倍，截至目前已累計增油8 300 t，壓裂效果顯著。

3 結論與建議

(1)在特低滲透薄互層油藏開發中采用定向井網開發壓裂技術，解決了特低滲油藏有效開發的難題，實現了低滲、特低滲油藏儲量規模高效開發。

(2)整體壓裂在特低滲透油藏開發中對儲層的改造作用明顯，可取得較好的開發效果。隨著壓裂工藝的不斷完善，特低滲透油藏采出困難的問題將會大大改善。

(3)特低滲透油藏儲層物性差、壓力傳導速度慢，整體開發壓裂技術應用在超前注水井組增產效果明顯好于同步注水井組。

(4)開發特低滲透油藏，初期采用菱形反九點井網是可行的，可以延長油井見水時間，改善注水效果。但應觀察注水井吸水能力的變化情況，當無法滿足注采平衡時應及時采取增注措施或轉為交錯排狀井網。

[1]路智勇.營11低滲透油藏高效開發技術及應用[J].企業技術開發，2012，31(23):9-10.

[2]謝銳杰，張艷文，秦剛，等.相控建模在紅連油田精細油藏描述中的應用[J].巖性油氣藏，2011，23(1):86-89.

[3]汪勇章，盛建明，呂軍，等.文33塊沙三上段油藏整體壓裂改造技術[J]. 特種油氣藏，2006，13(3):78-80.

[4]薛云飛，陳勇，劉炳康，等.龍虎泡低滲透油田井網適應性研究[J].大慶石油地質與開發，2004，23(6):301-305.

[5]張學文，方宏，長齊梅.低滲透油田開發注采井網系統設計探討[J]. 石油勘探與開發，2000，27(3):57-59.

[6]劉子良，魏兆勝，等.裂縫性低滲透砂巖油田合理注采井網[J].石油勘探與開發，2003，30(4):85-88.

[7]周錫生，穆劍東，等.裂縫性低滲透砂巖油藏井網優化設計[J]. 大慶石油地質與開發，2003，22(4):25-31.

[8]畢研斌，邢洪斌.低滲透油田合理注采井網系統探討[J]. 低滲透油氣田，1997，2(4):25-28.

[9]龔明.計算酸壓裂縫導流能力的新模型[J].天然氣工業，1999，19(3):235-356.

[10]羅天雨，趙金洲，等.薄層多層壓裂的擬三維模型及應用[J]. 特種油氣藏，2005，12(6):60-64.