灘海地區儲層改造探索與實踐

田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

灘海地區儲層改造探索與實踐

田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

近年來，壓裂施工在海上油氣開發中發揮著越來越重要的作用。由于海上生態環境極為敏感、壓裂作業受限程度高，因此做好海上壓裂工藝優化及安全防控極為重要。本文結合工藝優化、低傷害壓裂液及風險識別防控，系統總結了海上壓裂加砂優化、壓裂液優選及組織運行方面的有效做法，提出了海上壓裂安全風險防控的原則，取得了海上油田大規模壓裂的良好效果。

灘海；儲層改造；工藝優化；風險防控

1 壓裂工藝優化

為保證施工效果，利用XMAC測井數據及區域經驗公式校正得到措施井段泊松比、楊氏模量，計算目的層段及上下層段應力情況，從而制定合理施工泵注程序，保證目的層得到有效改造，結合措施井油層物性及地層壓力等資料，利用軟件預測不同加砂強度壓后產能。如CH36井目的層下部隔層應力較高，上部相對較純的厚層泥巖（3826-3832m）對控制縫高較為有利；根據壓后產量模擬，施工規模在2.5m3/m以后產量增長率減緩，增產倍數5倍左右，加砂強度在2.2-2.5m3/m可以達到儲層改造的需要。

選擇適當的加砂時機（即選擇合理前置液量）是確保施工成功及獲得良好的壓裂改造效果的重要條件。依據軟件模擬了不同加砂時機下前置液量與動態縫寬及支撐縫寬的關系。通過壓裂軟件對不同前置液量的模擬結果，綜合壓裂目的層儲層特征分析后，確定100m3前置液量為最優設計。

針對海上壓裂特點，優化管柱結構，采用壓裂四聯作技術，有效縮短了試油周期，降低作業成本；合理設計管柱下入深度，既保護套管，又要保證施工壓力在安全范圍內。同時，針對不同排量下裂縫形態及對施工壓力的影響，優選合適的施工排量。如CH36井結合儲層壓裂改造要求最終優選4.5m3/min排量，井身結構選擇壓裂管柱如下：P110φ89mm加厚油管+φ89mm內滑套防垢水力泵(內徑Ф64mm)+托砂皮碗（內徑48mm）+φ73mm油管短節2m +單向閥座+RTTS封隔器（內徑45mm，耐溫150℃）×3560m±0.5m（避開套管接箍位置）+φ73mm油管1根+φ62mm喇叭口。

2 海上低傷害壓裂液體系

針對海上施工特點，開展低傷害壓裂液體系優選，依據實驗結果，5#增稠劑配制壓裂液具有溶脹速度快、流動性好、增稠劑用量低、耐溫性能好、殘渣含量低等優點，滿足海水壓裂液配制要求。研究了新型高效助排劑，無需加入甲醇等、無需液氮助排，有效提高海水壓裂液返排性能和環保性能。壓裂液破膠數據可知，表面張力為23.3mN/m（SY/T 6376-2008行業標準為≤28.0mN/m），界面張力為0.21mN/m（SY/T 6376-2008行業標準為≤2mN/m），新型助排劑大幅度降低壓裂液破膠液的表界面張力，界面張力僅為行業標準的9.6%，性能優良。

研究了新型非有機金屬離子高溫交聯劑，即安全環保又解決了有機金屬離子交聯壓裂液破膠難的問題，大幅度提高了施工的安全性；與常規壓裂液相比，新型壓裂液延遲交聯時間延長了46%，有效降低了管線和井筒中的摩阻，與清水相比,降阻率超過67%,達到降低施工泵壓的目的。在剪切速率為170s-1下進行150℃的耐溫耐剪切實驗，結果顯示完全滿足壓裂施工對壓裂液粘度的要求（按照行業標準《SY/T 6376-2008壓裂液通用技術條件》要求壓裂液粘度≥50mPa.s）。對壓裂液進行破膠性能實驗，結果表明海水壓裂液殘渣含量僅為行業標準的十分之一，具有較高的清潔程度。

3 海上壓裂施工風險識別

海上壓裂施工技術要求高、作業環節多，極易發生生產事故。為順利完成作業、保障人員安全且避免污染海洋環境，應加強防范，做好防護措施。為保障壓裂施工的順利進行，施工前建立完善防控預案，明確責任分工，實現技術交底及安全動員，實現人員高效配合。通過多次實踐，逐步研究形成了海上壓裂安全措施：有序存放使用各類化學品；壓裂船實行二次供液、高低壓分區、安裝單流閥等安全防護措施；采用首部帶纜、尾部拋錨方式將工程船固定在平臺一側。為預防風險，實現安全施工，應選擇海況和氣象條件較好情況下完成施工作業，同時探索建立了海上壓裂HSE主要防范措施。

4 現場實施應用情況

針對壓裂目的層儲層物性差異大的特點，工藝上還通過優選支撐劑組合確保壓裂效果：如ZH27-29H井位于埕海二區張海501斷塊，該斷塊上報探明地質儲量116.2萬噸，目的層Es2x1。該井水平段長420米，油層厚度12m，采用不動管柱水力噴射分段壓裂工藝，有效縮短施工周期，減小地層傷害，施工注入總液量253.64m3，加入0.3-0.6mm陶粒25.66m3，平均泵壓43.4MPa。投產后日產油39.9t，日產氣6719m3，含水27.5%，壓裂效果顯著。規模應用海上大型壓裂技術，為埕北低斷階海域地區實現規模效益勘探開發提供有力技術支撐；累計實施14井次，平均增產16.9倍。取得了海上油田大規模壓裂的良好效果。

5 結語

海上壓裂作為一項嚴謹的系統工程，技術含量高且施工難度大，必須做好工藝優化及安全防控。充分利用各類資料，做好加砂規模及加砂時機優化，優選合適的排量及管柱是實現高效壓裂的基礎。優選的低傷害壓裂液，在耐溫性能、殘渣含量等指標能夠有效保證作業高效實施。還應嚴格按照操作規程、落實安全預案及HSE規范，確保安全施工。

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[1]陳紫薇，張勝傳，隋向云,等.埕海低斷階海上壓裂工藝技術研究與應用[J].油氣藏改造壓裂酸化技術研討會會刊,2014.

[2]大港油田科技叢書編委會.壓裂與酸化工藝技術[M].石油工業出版社,1999.

[3]宋毅.壓裂風險分析與風險控制研究及實踐[D].成都理工大學,2009.