薄差儲層壓裂改造技術在海拉爾油田的應用

王賢君，肖丹鳳，尚立濤

(中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453)

薄差儲層壓裂改造技術在海拉爾油田的應用

王賢君，肖丹鳳，尚立濤

(中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453)

海拉爾油田貝中、烏東區塊南屯組儲層主要以0.5～2.0 m的薄差層為主，采用大段合層壓裂導致部分層段壓不開、壓裂效果差。通過實驗分析不同巖性巖石力學參數特征，應用復雜巖性儲層地應力解釋系統，提高不同層段不同巖性地應力解釋精度，確定了薄差儲層改造合理的細分層標準；采用不動管柱多層細分壓裂技術，提高了薄差儲層的有效改造程度，增油增注效果明顯。

海拉爾油田；薄差層；解釋精度；細分多層壓裂

海拉爾油田貝中、烏東區塊南屯組油層厚度薄，主要是0.5～2.0 m的薄差層，占總層數的90.9%，占總厚度的73.4%。該區塊地層巖性復雜、砂體零散、薄差儲層縱向無應力遮擋[1]，常規地應力模型縱向地應力剖面解釋精度低[2-9]。為進一步提高海拉爾油田薄差層壓裂效果，開展了薄差儲層壓裂改造技術研究。

1 不同巖性巖石力學參數解釋校正方法

海拉爾油田發育多套沉積巖，常規解釋方法忽略了不同儲層及同一儲層內巖性變化對模型精度的影響；采用的測井動態參數，不能反映地層真實情況，導致復雜巖性儲層巖石力學解釋存在局限性，需要動靜態模量轉化[7-8]。因此，對不同區塊不同巖性的巖心，開展了巖石力學實驗測試，獲得了靜態參數(表1)。

根據不同巖性的巖石力學實驗結果，將測井動態參數與巖石力學靜態參數相結合，在統計分析的基礎上，分巖性對動-靜態彈性模量進行相關性分析，彈性模量動靜態相關性較好；回歸形成了動-靜態彈性模量關系式(表2)，使計算的靜態巖石力學參數更接近實測巖石力學參數，滿足了更精確解釋地應力的需求。

表1 烏134-85井三軸實驗測試結果

表2 不同區塊、不同巖性動靜態彈性模量關系

2 復雜巖性地應力解釋

以往常規巖石力學參數模型計算結果與實測結果誤差較大，且無法實現校正功能。基于大量巖石力學參數實驗結果，具備了分區塊、分層位、分巖性建立新型地應力及巖石力學參數解釋模型的條件，因此，在大量前期實驗結果與理論計算的基礎上，建立了復雜巖性儲層地應力模型系統，該系統能夠精確解釋復雜巖性儲層的巖石力學參數，并能通過實測值校正得到近似真實的巖石力學參數。為了驗證該模型系統的可靠性，選取W11井115.4 m井段的數據，對常規測井計算巖石力學參數與系統模型計算巖石力學參數進行對比(表3)，其巖石力學參數計算誤差僅為6.8%；地應力解釋誤差8.8%。解釋精度進一步提高，能夠為優化分層改造提供準確的基礎數據。

表3 W11井模型計算與實測巖石力學參數、地應力數值對比結果

3 薄差層壓裂及隔層選層標準

通過提高不同層段不同巖性地應力解釋精度，確定薄差層壓裂及隔層選層標準，首先選擇大于2 m的隔層，但如果隔層具有滲透性，壓裂液進入隔層，隔層對人工裂縫不具有隔擋作用，人工裂縫高度擴展較大，通過結合深淺側向和深淺(中)感應測井曲線，來判斷地層的可滲透性。如圖1，83和84號層之間的隔層深感應和中感應曲線之間不存在差值，表明該隔層不具有滲透性，能夠隔擋人工裂縫；而84和85號層之間的隔層深感應和中感應曲線之間存在差值，表明該隔層具有滲透性，不能隔擋人工裂縫。隔層和儲層巖性差別越大，即力學性質差別越大，綜合地應力剖面中彈性模量(楊氏模量)參數，用彈性模量差表示力學性質差。利用公式(1)回歸彈性模量差和應力差關系，得到不穿層工況的彈性模量差和應力差關系圖版(圖2)。

ΔE=-2Δσ+12

(1)

式中：ΔE——彈性模量差，GPa；Δσ——層間應力差，MPa。

圖1 XI井隔層可滲透性判斷依據

圖2 隔層應力差和模量差聯合分隔圖版

針對海拉爾盆地大段油層組內發育多薄層的地層特點，通過精細的巖性識別、準確的巖石力學參數及地應力計算，形成了應力分層剖面優化技術，提高了儲層縱向上有效改造程度；應用精細的巖性識別，把地質分層與應力分層有機結合，形成裂縫剖面優化技術。利用所建立的復雜巖性模型輸出連續剖面的解釋結果，再結合公式(1)，建立分層曲線。

根據分層曲線實現有效分層，由隔層厚度、有無滲透性，再確定應力差和彈性模量差組合，并確定分層壓裂隔層厚度和射孔跨距，薄差層垂向多段壓裂分層參數(表4)，形成了高效多層壓裂技術。

表4 薄差層垂向多段壓裂分層參數

4 薄差儲層高效壓裂技術

4.1 不動管柱逐級投球打滑套壓裂工藝

海拉爾油田烏東及貝中區塊縱向上小層多、且主力與非主力油層交互存在，需要細分壓裂以提高產能。因此，研究應用了不動管柱逐級投球打滑套壓裂工藝。該工藝單趟管柱可壓裂10個層段，最高耐溫120 ℃，承壓60 MPa；工藝管柱結構簡單，內通徑大，穩定性強；封隔器膠筒短、易于解封，不沉砂， 工藝管柱設計有反循環通道，具有沖砂解堵功能。該項技術解決了大段射孔部分層段壓不開或多段壓裂竄槽丟層的問題，大大提高了儲層動用程度。

4.2 可降解纖維壓裂液技術

針對薄差儲層縱向無應力遮擋，導致有效支撐剖面較差、壓裂效果不理想的問題，研究應用了可降解纖維壓裂液技術。可降解纖維壓裂液技術的主要特點是纖維既可以提高壓裂液的懸砂性能，保持較理想的鋪砂剖面，又可以完全溶解而不影響裂縫的導流能力。

纖維壓裂液具有較好的懸砂性能，在加入纖維的溶液和備用溶液中以0.38 g /mL的支撐劑(粒徑大小40～20目)，靜置12 h后，0.1 %纖維基液中的陶粒沉降3 cm，0.3 %纖維基液中的陶粒沉降1 cm，纖維懸砂性能好。纖維的高攜砂和固砂能力可將支撐劑帶到更深的壓裂裂縫中，能有效改善鋪砂剖面。

5 現場應用

利用不動管柱一次坐壓多層技術和有效改善薄差層裂縫支撐剖面，薄差儲層通過提高儲層分層效率和有效支撐，改造效果明顯提高。現場壓裂應用36口井，油井壓裂15口51層；水井壓裂21口69層。油井壓后初期平均單井增油3.1 t/d，累積增油1.48×104t；水井改造后平均單井注水由3.8 m3/d提高到到23.9 m3/d, 累積增注14.71×104t。

現場7口井產液、吸水剖面測試結果表明，56層中的53層有明顯的產液、吸水顯示，計算薄差儲層壓裂縱向上壓裂儲層總改造層數有效率達到94.6%，解決了直井大段壓裂部分儲層無法有效改造的難題。

6 結論與認識

(1)通過巖心巖石力學測試實驗，分析了不同巖性巖石力學參數差異，通過對不同巖性巖石力學參數解釋校正，建立了按巖性分類基礎上的復雜應力分層優化地質模型，進一步提高了復雜巖性精確地應力解釋精度，為壓裂細分層提供可靠依據。

(2)建立了海拉爾油田薄差多層壓裂分層地質標準，依據應力分層技術，利用不動管柱一次坐壓多層技術實施精細分層壓裂，提高了儲層分層改造程度。

(3)對于縱向無應力遮擋的儲層，應用可降解纖維加砂技術，有效改善了薄差層裂縫支撐剖面，提高了儲層改造程度，同時也進一步提高了壓裂效果。

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編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)05-0107-03

2015-05-06

王賢君，高級工程師，1968年生， 1989年畢業于大慶石油學院石油地質專業，現從事采油工程技術研究工作。

TE357.1

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