測試壓裂技術在復雜壓裂井的應用

王起龍 (中石油大慶油田有限責任公司第九采油廠敖古拉作業區,黑龍江大慶 163853)

測試壓裂技術在復雜壓裂井的應用

王起龍 (中石油大慶油田有限責任公司第九采油廠敖古拉作業區,黑龍江大慶 163853)

測試壓裂分析包括排量階梯降測試分析、壓降分析等。以敖南油田南238-平294井和齊家北油田古72-36-斜74井為例,闡述了測試壓裂技術在復雜壓裂井中的應用。研究表明,利用測試壓裂技術可以分析措施目的層物性參數、地層破裂壓力和閉合壓力、射孔及近井筒摩阻、壓裂液摩阻、濾失情況,設計合理的泵注程序和總壓裂液體積,指導現場施工。測試壓裂分析為 “一井一策”的個性化壓裂方案設計提供了系統的依據和指導。

測試壓裂技術;壓降曲線;摩阻;排量;破裂壓力;裂縫延伸壓力;閉合壓力

隨著大慶油田第九采油廠生產規模的不斷擴大,壓裂技術已經成為該廠實現原油穩產上產,提高單井產量的關鍵手段,各項技術逐漸成熟,施工工藝不斷細化,形成了具有該廠特色的 “一井一策”壓裂模式。測試壓裂技術就是其中一項技術。

1 測試壓裂技術

測試壓裂一般包括以下程序:

1)將壓裂液按階梯式升排量或者階梯式降排量泵入油層,測取排量與壓力的關系,擬合摩阻和排量的函數關系式ΔP=F(Q)[1]。

2)停泵,測壓降曲線,擬合霍納曲線、ISIP曲線;雙對數曲線、平方根曲線和G-函數曲線等[2]。

3)對上述曲線進行分析,獲取地層的破裂壓力、裂縫延伸壓力、閉合壓力、地層中壓裂液的濾失性等。圖1是典型的壓裂測試施工曲線[3]。

圖1 壓裂測試施工曲線

2 應用

2.1 在水平井重復壓裂中的應用

南238-平294井位于敖南油田東北部,主要產層為葡萄花油層,平均空氣滲透率3.3×10-3μm2,平均孔隙度17.1%,儲層物性較差。2055～2065m井段屬于PⅠ2-3層,距離上隔層75m,需要重復壓裂。壓裂目的是擴大原有裂縫規模并壓開一條新裂縫。

該井重復壓裂的施工設計難點是不能判定該層段原有裂縫是否失效,無法確定施工排量。因此,對該水平井進行了測試壓裂,確定地層的濾失性,進而優選施工排量。通過壓降曲線 (見圖2),可以擬合出霍納曲線、雙對數曲線、G函數等,進而解釋出壓裂液效率、濾失系數等。

對比南238-平294井的2次測試壓裂發現:①測試壓裂的壓裂液效率很低,僅為14.1%,也說明壓裂液濾失嚴重,造縫效率較低,說明裂縫仍有一定的導流能力,正式壓裂時需選擇大排量施工;②從壓裂液效率解釋來看,原有裂縫仍未失效,測試壓裂過程中泵入84%的液體濾失進入地層 (相當于高壓注水)而沒有造縫。為達到擴大原有裂縫規模目的,施工時起車排量應該大于2.4m3/min(該次測試壓裂最高排量),施工過程中如壓力降落繼續加大排量。

按照以上原則,2011年9月,南238-P294井2055～2065m段重復壓裂情況如下:按照測試壓裂的分析認識,以排量2.4m3/min起車壓裂,隨著施工進行,壓力下降,逐漸增加排量2.4、2.8、3.0、3.5m3/min,共加砂12m3,壓裂液95m3,達到設計要求,該層重復壓裂順利結束。

圖2 南238-P294井2055～2065m井段測試壓裂施工曲線

2.2 在水平井泥巖穿層溝通砂巖壓裂中的應用

南238-平294井1977～1980m鉆遇泥巖井段,因開發需要壓穿泥巖溝通砂巖獲得油流。施工難點是如何突破泥巖溝通砂巖,并在砂巖中形成一定規模的人工裂縫。

受測試壓裂啟發,首先通過階梯升排量方式摸索壓開泥巖溝通砂巖,砂巖內造縫階段以脈沖加砂試探壓力變化,確定造縫階段的砂液比。

對該層進行了測試壓裂,壓裂示意圖如圖3所示:壓裂時,以1.8、2.0、2.3、2.5、2.7m3/min升排量壓裂,以7%砂比脈沖式試探加砂,壓力上升,超壓停泵,說明泥巖段裂縫對此砂比仍不適應,需繼續擴大泥巖段裂縫寬度,重新起車漸提排量1.8、2.0、2.1、2.3m3/min,期間2次以5%脈沖加砂,壓力波動不大,穩在2.3m3/min、5%砂比施工,至70min壓力從44MPa突降至26MPa,判斷裂縫已經延伸至砂巖,提排量至3.5m3/min,漸提砂比15%～32%,壓力穩定在40MPa,共加入支撐劑8m3,完成了該層泥巖段溝通砂巖壓裂,并在砂巖內形成了一定規模的人工裂縫。

圖3 泥巖穿層溝通砂巖壓裂示意圖

2.3 在微孔誘導壓裂中的應用

古72-36-斜74井是齊家北油田的一口注水井,為增加該井吸水能力,對該井進行水力深穿透射孔,利用形成的超長孔眼誘導形成復雜形態的人工裂縫。施工難點是這口井為清水壓裂施工,濾失大,管程摩阻高,壓裂層段內水力深穿透射孔形成的6個水平井眼吸液量大,要壓開地層,需要優選大排量施工。

因此,在主壓裂前,分別使用清水和低濃度胍膠作為壓裂液進行測試壓裂。①根據壓降曲線解釋,比較清水和低濃度胍膠的濾失性,優選壓裂液;②通過降排量測試,分別確定清水和低濃度胍膠的管程摩阻,優選出施工排量。通過測試壓裂擬合出管程摩阻的計算公式并計算出壓裂液效率。

通過測試壓裂 (見圖4)可知,低濃度胍膠的摩阻低、濾失小,因此選擇胍膠作為壓裂液進行主壓裂,同時通過階梯降排量測試壓裂,優選出施工排量3.5～4.5m3/min。施工時,以排量3.9m3/min起車壓裂,裂縫延伸順利,27min壓力下降,提排量至4.3m3/min,該層壓裂順利結束。

3 結論

1)測試壓裂通過分析壓力和排量數據,能獲取地層的破裂壓力、裂縫延伸壓力、地層的壓裂液濾失系數、裂縫的閉合時間、閉合壓力等參數,這些參數為壓裂設計核心數據的提供、指導壓裂設計和方案編制發揮了較大作用。

2)測試壓裂分析為實現“一井一策”的個性化單井壓裂方案設計和編制整體壓裂方案提供了重要根據和指導。

圖4 古72-36-斜74 FⅠ6層壓裂施工曲線

[1]楊丹,郭大立,屈懷林,等.水力壓裂實時解釋的最優化模型及數值計算方法[J].斷塊油氣田,2008,15(1):86-88.

[2]張旭東,陳勉,張國強,等.小型壓裂壓降分析新方法及其應用[J].江漢石油學院學報,2002,24(4):90-91.

[3]王曉泉,王振鐸,雷群,等.小型壓裂與主壓裂對比分析及對裂縫垂向延伸規律研究[J].鉆井工程,2004,24(4):36-37.

[編輯] 洪云飛

TE357.1

A

1673-1409(2014)20-0105-03

2014-03-12

王起龍(1985-),男,助理工程師,現主要從事油田開發方面的研究工作。