南堡凹陷裂縫儲層壓裂技術研究

潘立

（西安石油大學，陜西西安710065）

南堡凹陷裂縫儲層壓裂技術研究

潘立

（西安石油大學，陜西西安710065）

南堡凹陷裂縫儲層有天然裂縫發育、含油井段長、油層層數多、低孔低滲、非均質性強的特點，為了解決儲層開采難度大、壓裂改造效果差的難題，以“主縫+縫網”改造模式為主體思路，以增加裂縫儲層的改造體積進而增加單井產量為目的，研發了抗高剪切壓裂液、特效返排技術，采用了集成創新技術，確定了試驗井壓裂改造技術工藝，形成了適用于南堡凹陷裂縫儲層壓裂改造技術。經過現場應用，結果表明該技術有效提高了單井產量，改善了壓裂效果。

南堡凹陷；裂縫儲層；壓裂；高抗剪切壓裂液；水平井

南堡凹陷位于華北板塊北部，是渤海灣盆地群北側中新生界疊合的含油氣凹陷［1］。南堡凹陷鮮明特點是：（1）儲層以脆性砂巖為主，天然裂縫發育，微裂縫發達；（2）埋藏較深，受復雜的地應力和構造應力影響，開發難度大；（3）儲油層薄，油層層數多，共含有5個油組36個砂組99個小層（單砂層）；（4）含油井段長，儲層非均質性強；（5）低孔、低滲儲層居多，孔隙度10%～20%，滲透率一般小于25×10-3μm2。為提高南堡凹陷裂縫儲層壓裂改造效果，增大單井產量，開展了裂縫儲層壓裂技術研究。

1　高抗剪切特效返排壓裂液技術

1.1高抗剪切壓裂液體系

針對南堡凹陷裂縫儲層天然裂縫發育、濾失量大的難點，以有效控制濾失量、減小對儲層的二次傷害為目的，研制了抗高剪切延遲交聯壓裂液體系［2］。該壓裂液具有高溫高黏、濾失量小、高效抗剪切、摩阻低等優點。

壓裂液配方：改進型羧甲基胍膠+增強助排劑+復配高效防膨劑+交聯促進劑+高效殺菌劑，基液pH值為10～11，1 min～2 min開始交聯，可以有效降低壓裂液在近井筒儲層的濾失量。剪切速率為170 s-1，持續剪切至2 h，壓裂液黏度大于156 mPa·s（見圖1），可以降低在人工裂縫端濾失。

1.2特效返排技術

由于裂縫儲層天然縫發育，壓裂液與儲層接觸面積大，如果對儲層改造后返排率低，會大幅影響改造措施效果。為了解決返排難的難題，研制了特效助排劑（TP-4），可以增大液滴與巖石表面接觸角，降低孔喉間的毛管力，進而減少壓裂液與儲層之間的表面張力，達到高效防水鎖效果、增強壓裂液返排能力。同時，壓裂后根據地層閉合壓降，及時返排，使改造時加入的支撐劑最大限度支撐人工裂縫，從總體上增強改造效果。

圖1　高抗剪切壓裂液流變性能曲線

2　裂縫儲層壓裂集成優化創新技術

2.1裂縫儲層壓裂設計優化

根據目的層巖性特征，確定以“主縫+縫網”改造模式為主體思路［3］，制定壓裂改造設計優化原則：（1）結合目的層地質特性，優化選擇改造層簇、層段間隔和射孔參數；（2）優化施工注入排量，加強目的層間微裂縫剪切、移位，實現“主縫+縫網”改造模式，提升改造目的層體積；（3）采用高抗剪切壓裂液體系、特效返排技術，降低對儲層的傷害。使用高密度支持劑段塞加砂技術，擴大改造復雜裂縫系統，增加單井產能。

2.2改造層位優化

為了增加單井產能，采用數值模擬技術，在經濟效益最大化的條件下，對目的層簇間距和段間距進行優化。模擬優化結果表明，改造層天然裂縫發達，極易形成復雜網絡裂縫，簇間距為15 m～20 m，段間距為40 m～50 m較為適宜。

2.3大排量長縫壓裂技術

根據前期研究結果，注入排量與裂縫高度、裂縫長度和施工壓力正相關，當施工排量增加時，改造裂縫高度、裂縫長度增加，目的層改造體積增大，但壓裂液與管柱、儲層之間的摩擦阻力也增加，導致注入壓力增大，壓裂改造成功率下降。對南堡凹陷儲層巖性、埋藏深度、壓力梯度分析，注入排量為9 m3/min～12 m3/min時，滿足目的層改造體積，同時摩阻最小，措施改造成功率高。

2.4電纜-橋塞分段壓裂工藝優化

優化電纜傳輸定向射孔技術+可鉆橋塞水力壓裂帶壓聯作技術，可以降低成本、提高改造成功率。第一段由油管傳輸射孔并進行壓裂改造，從第二段開始，使用水力泵送方式將電纜傳輸定向射孔槍和可鉆橋塞帶壓泵送到指定層位，先座封橋塞再射孔，起出電纜和射孔槍后，繼續進行水力壓裂改造。可以保證每個壓裂層段完好密封，同時滿足“主縫+縫網”改造技術大排量、高壓力的要求。壓裂結束后，采用連續油管沖砂鉆塞工藝，速度快時間短，利于返排，減少目的層的二次污染。

表1　冀東油田現場施工參數

3　技術現場應用及效果

3.1現場應用

該技術在南堡凹陷冀東油田試驗4口水平井共28段，水平段平均長度為897.5 m，施工壓力78 MPa～94 MPa，施工排量9 m3/min～10 m3/min，各井施工參數（見表1）。

3.2改造效果

根據壓裂改造前后效果對比，單井增產明顯，效果顯著，可以證明該套技術適用于南堡凹陷裂縫儲層壓裂增產改造（見表2）。

表2　裂縫儲層壓裂改造前后效果對比表

4　結論與認識

（1）南堡凹陷裂縫儲層天然裂縫發育、非均質性強，具備改造成“主縫+縫網”模式的基礎條件，是南堡凹陷獲得高產的先決因素。

（2）針對南堡凹陷裂縫儲層研發的高抗剪切壓裂液體系、特效返排技術及裂縫儲層壓裂集成優化創新技術，有效解決裂縫儲層改造難、效果差的難題，完全適用于南堡凹陷裂縫儲層改造的要求。

（3）4口井28層裂縫儲層壓裂改造技術的成功應用，實現了南堡凹陷裂縫儲層壓裂改造的突破，為該區域油田開發探索出了有效的技術方法，為其他裂縫儲層壓裂改造提供借鑒經驗。

［1］周海明，叢良滋.淺析斷陷盆地多幕拉張與油氣的關系［J］.中國地質大學學報，1999，24（6）：625-629.

［2］李軍，劉偉，等.新型低溫壓裂液體系的實驗研究及應用［J］.特種油氣藏，2002，9（2）：16-19.

［3］劉利，秦剛，等.曹臺古潛山油藏淺層高凝油開采工藝初探［J］.新疆石油地質，2006，13（5）：119-126.

Study of fracture technology of fractured reservoir in Nanpu sag

PAN Li
（Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

The fractured reservoir of the Nanpu sag is characterized by the development of natural fracture，long oil section，many oil layers，low porosity and low permeability，strong heterogeneity.In order to solve the problem of the difficult of oil exploitation and the poor effect of hydrofracture，and according to the construct of"complex fracture network+main fracture"，we selected high shear fracturing fluid and special effects flowback technology，adopted integrated innovation technologies，and aiming at enlarging the volume of fractured reservoir to increase the single well production.Finally，the technological process of fracturing for the test well is determined，and the fracturing technology of fractured reservoirs in Nanpu sag is formed.Through the field application，the results show that the technology can effectively improve the output of the single well and improve the fracturing effect.

Nanpu sag；fractured reservoir；hydrofracture；high shear fracturing fluid；horizontal well

TE357.12

A

1673-5285（2016）10-0041-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.010

2016－08-02

潘立，男（1984-），工程師，2008年畢業于大慶石油學院電氣工程及其自動化專業，現從事油田壓裂酸化增產方面的工作。