延長油田壓裂裂縫監測技術應用研究

辛瑩娟　黃春梅　于雪　呂松哲　王曉霞

摘 要：文章運用嵌入式人工裂縫實時監測技術在南泥灣油田實施壓裂井裂縫及井下壓力-溫度實時監測，獲得多井人工裂縫方位、長度、高度等幾何尺寸，地層能量、壓力變化與儲層滲透性的關系等；運用地質統計分析方法，結合區塊其它地質資料，分析該油田主力油層人工壓裂裂縫的形成及分布規律及井下地層能量、壓力變化與儲層滲透性的關系。

關鍵詞：裂縫監測；裂縫方位；裂縫長度；裂縫高度

引言

通過壓裂可在地下形成人工裂縫，改善地層的滲流條件和注水效果，提高油井的產能。但壓裂對裂縫形成以及裂縫方位、長度、高度、地應力等都有一定影響，對壓裂施工、壓裂效果、地質構造、改造層、潛力層、油田開發等進行分析具有十分重要的意義。因此，對人工裂縫進行實時監測是勢在必行的。

1 儲集層系特征

南泥灣油田主要儲集層油藏埋深淺（油層深度480～860m，平均630m），為典型的特低滲巖性油藏，儲層非均質性強，巖性、物性、含油性在縱、橫向上變化較大。這些油層屬于特低滲儲層，平均孔隙度10%，平均滲透率0.7×10-3？滋m，油井普遍無自然產能，需經壓裂改造才能獲得工業油流。

2 嵌入式人工裂縫實時監測技術

嵌入式人工裂縫實時監測技術主要采用微地震方法，實時監測壓裂過程中地層破裂產生的微地震波，確定微震震源位置。由微震震源的空間分布可以描述人工裂縫輪廓，進而給出裂縫的方位、長度、高度、產狀及地應力方向等地層參數。

3 裂縫分布監測可行性及監測實例分析

3.1 裂縫分布監測的可行性

針對南泥灣油田的主要儲集層由由灰、灰綠色的細粒長石砂巖組成；儲層地層平緩，為西傾單斜，地層傾角在0.5°左右；儲層埋深較淺，主要分布在300～1000m之間；儲層改造厚度較薄，一般小于20m；井底破裂壓力小于70MPa，井底溫度小于50℃的特征，利用嵌入式人工裂縫監測技術完全可以監測到壓裂時人工裂縫形成過程中產生的微地震波，進而解釋獲得裂縫產狀及幾何尺寸。

3.2 裂縫監測實例分析

3.2.1 儲層物性

長4+5層位共壓裂了3口井，射孔厚度均為2.0米，滲透率在0.86-1.25mD之間，孔隙度在8.29%-9.65%之間。總之3口井的射孔厚度小，物性差。

3.2.2 壓裂規模

長4+5層位共壓裂了3口井，總用液量在90-118方之間，平均為101方，總加砂量在16-22方之間，平均為19.3方，排量都是1.2-2.5m3/min。3口井的壓裂規模相差不大，但比長6層位的稍大一些。

3.2.3 裂縫結果

（1）裂縫形態與方位。長4+5層位共壓裂了3口井，除y364-5井為水平裂縫方位不明顯之外，其他2口井的方向均為北東-南西向，方位角在44.5-48.5度之間，根據最小主應力原理，水力壓裂人工裂縫總是產生于強度最弱、阻力最小的方向，即巖石破裂面垂直于最小主應力方向，說明壓裂井區長4+5層位的最大主應力可能為垂向應力，也可能為水平應力。

分析產生水平裂縫的原因可能是y364-5井長4+5儲層較淺，造成垂向應力最小，形成水平裂縫。

當垂向主應力最大時，y731-7和c122-2兩井水平最大主應力方向在北東46度左右。

（2）裂縫長度。一般壓裂液量、砂量越大，即規模越大，產生的裂縫越長，反之越短，兩者呈正相關。

長4+5儲層的壓裂設計規模為液量約100m3、沙量約20m3、排量約1.2-2.5m3/min，在此規模及現行射孔單封壓裂工藝下，長4+5儲層壓裂產生垂直裂縫的單翼平均長度在62m左右。

目前開發井網采用160m×160m，裂縫的半長接近井距的一半，對于長4+5低滲透油藏，基本上適合的。

三口井裂縫向兩翼的延伸都比較均衡，反映了壓裂井區儲層局部的均質性相對較好。

（3）裂縫高度。垂直裂縫的高度在10.1-11.3m之間，分布在射孔段上下4-5m之間，儲層厚度在15m左右，說明縫高控制的比較好，施工排量設計合理。

3.2.4 液體濾失

y364-5井為水平縫，閉合時間很短，只有15.4分鐘，比垂直裂縫的另外2井要短得多，說明了水平裂縫的閉合模式與垂直裂縫完全不同；水平縫的液體效率也比垂直縫低得多，說明壓裂產生水平縫的過程中壓裂液的濾失比較嚴重。

三口井的表皮系數均為正值，表明了這三口井壓裂過程裂縫端面存在一定污染，但隨著后期排液和生產，裂縫端面污染會得到很大程度緩解。雖然并不嚴重，但仍說明應加強壓裂液的選擇與配制，加強壓裂液與地層的配伍實驗等，減少液體對儲層的污染。

3.2.5 措施前后產量

長4+5層位共壓裂了三口井，壓裂后平均單井液量增加0.33方/天，增加的幅度都不大，與壓裂規模對比分析可知：壓裂規模越大，液量增加的幅度也相對較大。

4 結束語

通過對10口井的壓裂分析，形成以下結論與認識。

（1）儲層壓裂裂縫主要是垂直裂縫，即垂向主應力最大。當井較淺時（約500m）有水平裂縫產生。（2）儲層垂直裂縫方位以北東向為主，即水平最大主應力方向為北東向。當個別井局部地應力場發生變異時有北西向裂縫產生，因此應加大監測力度，指導井網的部署。（3）不同的壓裂規模產生不同的裂縫縫長，裂縫的長度與壓裂規模呈正相關關系。長4+5、長6儲層目前的壓裂規模（液90m3，砂20m3）產生的裂縫半長約為70m，與當前的井網是適合的。（4）嵌入式人工裂縫實時監測技術給出了壓裂人工裂縫的方位、長度、產狀等結果，對評價壓裂效果、挖掘剩余油等具有重要作用。（5）壓裂裂縫的方位主要與局部地應力場相關，對注采井網有重大影響，開發部署注采井網時應特別關注。

參考文獻

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