三塘湖凝灰巖儲層分段壓裂技術研究與應用

2015-04-04 21:51:42馬寧望危建新魏蘊智郭丹丹

石油地質與工程 2015年4期

王勇，馬寧望，危建新，魏蘊智，鮑磊，郭丹丹

(1.中國石油吐哈油田井下技術作業公司，新疆鄯善 838200；2.中國石油吐哈油田三塘湖采油廠 )

三塘湖凝灰巖儲層分段壓裂技術研究與應用

王勇1，馬寧望2，危建新1，魏蘊智1，鮑磊1，郭丹丹1

(1.中國石油吐哈油田井下技術作業公司，新疆鄯善 838200；2.中國石油吐哈油田三塘湖采油廠 )

吐哈油田三塘湖馬56區塊條湖組為致密灰巖儲層，在裂縫方位和油藏多裂縫預測的基礎上，利用滑溜水+弱交聯液體系實施大排量、低砂比、溝通天然裂縫的分段壓裂技術路線，通過采用前置酸預處理技術、多段塞降阻降濾技術、快速破膠技術、小粒徑組合陶粒技術及井下微地震測試技術，三塘湖馬56區塊致密油藏的水平井多段壓裂改造取得突破，為油田的高效開發奠定了基礎。

吐哈油田；馬56區塊；水平井分段壓裂

壓裂改造儲層目前已成為提高油田水平井開發綜合效益的重要途徑，通過分段壓裂，可實現在較短時間內一次性完成對儲層多段改造，并最大限度地減少對儲層的傷害，達到多段合采、提高單井產量、最大限度提高油層地質儲量可動用程度的目的。本文就吐哈油田三塘湖馬56區塊條湖致密儲層分段壓裂技術進行了探討。

1 油藏特征及壓裂改造難點

吐哈油田三塘湖馬56區塊開發目的層為條湖組，根據巖性變化條湖組可劃分三段，儲層厚度10～20 m，埋深2 000～2 800 m，上下具有很好的隔層條件，一、三段為玄武巖，二段以暗色泥巖和凝灰質泥巖為主，局部見碳質泥巖和煤層，油層分布在條湖組二段底部凝灰巖中。

油藏的基本特征為：

(1)巖性特征：凝灰巖石英、斜長石成分高，含量90%以上，基本不含黏土礦物，脆性強。

(2)物性特征：平均孔隙度14%～22%，其中大于10%的儲層占84.4%；平均滲透率(0.1～0.5)×10-3μm2，其中小于0.1×10-3μm2的儲層占比例46.5%。

(3)流體特征：地面條件下原油密度0.90 g/cm3，原油黏度186 mPa·s，凝固點19 ℃，含蠟量19%～29%。

(4)溫度壓力系統：地層溫度67.6 ℃，地溫梯度2.5 ℃/100m，地層壓力21.74 MPa，壓力系數0.9 MPa/100m。

該油藏壓裂改造的難點是：

(1)巖石致密、構造應力明顯，裂縫橫縱向擴展困難，加砂難度大；

(2)儲層非均質性嚴重，壓裂改造見效難度大；

(3)微裂縫發育，近井筒裂縫扭曲效應強，壓裂施工難度大；

(4)儲層敏感性強，儲層保護難度大。

2 壓裂施工技術思路

2.1 開發初期壓裂技術

馬56區塊采用低傷害有機和無機雙元防膨凍膠壓裂液體系。前期壓裂改造主要經歷了直井常規壓裂、直井體積壓裂、水平井分段壓裂三個階段。

(1)常規壓裂：規模小，泵注排量適中，直井常規壓裂30 d后產油小于2 t/d。

(2)直井體積壓裂：引入體積壓裂理念，采用低濃度胍膠壓裂液，組合粒徑支撐劑，中低砂比、較大排量，大規模壓裂，獲得初期高產，實施直井體積壓裂后日產油大于2 t的生產時間近60 d。

(3)水平井常規分段壓裂：常規水平井壓裂一般采用單簇射孔、多段壓裂的施工模式，形成的壓裂裂縫體積有限[1]。壓裂工藝主要采用套管固井滑套、裸眼封隔器滑套壓裂工藝，其中套管固井滑套現場試驗1井次，施工過程中施工壓力高、加砂困難、無法實現大排量、分簇施工；裸眼封隔器滑套壓裂前期試驗1井次，采用油管注入，泵注排量、壓裂規模受限，壓后增產效果較差。

2.2 目前壓裂技術思路

根據裂縫發育、巖性脆性強的儲層特點，引入水平井體積壓裂理念[2-4]，采用滑溜水造縫、低濃度胍膠壓裂液攜砂填砂、中低砂比、大排量大規模壓裂的技術思路。

(1)采用速鉆橋塞分段分簇壓裂技術，采用套管注入，可實現高排量、多段、多簇體積縫網壓裂。

(2)壓裂液采用滑溜水+低黏凍膠復合液壓裂體系，用低黏液體形成網狀支撐裂縫。

(3)根據儲層特征，支撐劑選用70～140目+40～70目+30～50目組合陶粒。

(4)采用前置酸預處理技術，解除近井堵塞，降低泵注壓力。

(5)為防止早期縫口砂堵，前置液采用多段塞粉陶打磨孔眼及近井裂縫。

(6)采用KQ130/78-105井口,主通徑130 mm，耐壓105 MPa，四壓裂頭可實現套管高排量安全泵注。

(7)引入井下微地震監測技術，通過微地震監測結果不斷調整完善壓裂設計。

3 相關成熟配套壓裂技術

3.1 滑溜水+低黏凍膠復合液技術

通過三軸向應力測試，馬56區塊致密油儲層巖石脆度50左右，脆度指數高。利用儲層巖石脆性強，低黏液體高泵注排量越易形成復雜裂縫網絡的特點[2-4]，優選HPG質量分數0.1%的滑溜水造縫。通過現場試驗，并結合井下微地震監測結果，認為滑溜水+低黏凍膠復合液體系形成了復雜網狀體積裂縫。該壓裂液體系適合該區塊儲層壓裂改造。

3.2 前置酸預處理技術

現場施工過程中發生過多次在施工限壓范圍內泵注排量無法滿足加砂要求的情況，根據凝灰巖儲層礦物組成、鉆井泥漿類型，現場試驗應用了8～10 m3質量分數15%鹽酸預處理地層技術，該技術可降低井口泵壓5～20 MPa。

前置酸預處理技術解決了因鉆井泥漿污染或近井儲層物性差導致泵壓過高、無法正常加砂的難題，通過前置酸預處理，在井口、管柱、工具限壓范圍內實現了高排量泵注。

3.3 前置液多段塞打磨技術

為實現每簇壓裂都能達到壓裂改造儲層的目的，射孔孔數不能過多，當孔眼摩阻低于簇間應力差的時候，應力高于孔眼摩阻的簇則不能有效開啟。通過計算，12 m3/min泵注排量下，合理孔數40～50孔。階梯降排量測試是用來確定孔眼摩阻、近井摩阻以及入口總摩阻的通用方法[5-6]，馬56-XX井現場通過小型測試壓裂，利用軟件分析測得射孔孔眼的摩阻和近井地帶的摩阻分別為9.5 MPa和7.1 MPa。兩項摩阻值之和為16.6 MPa，摩阻值較高，需要采用低砂比段塞打磨。

泵注前置液階段采用砂比3%～5%段塞打磨技術，現場應用效果良好。馬56-XX井某段壓裂施工5個3%～5%低砂比段塞，累計降低泵注壓力超過10 MPa。