海上低滲油藏水平井分段壓裂技術研究

龔 寧，和鵬飛，袁則名

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，天津 300459；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

海上低滲油藏水平井分段壓裂技術研究

龔 寧1，和鵬飛2，袁則名2

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，天津 300459；2.中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

低滲油藏儲量在渤海灣油田所占比例較大，但低滲油藏特點導致原油采出困難，產(chǎn)量較低，造成開發(fā)價值大大降低。壓裂技術是在地層中形成一條或多條高導流能力裂縫，改造地層物性，是低滲油藏開發(fā)的重要手段。水平井完井有利于增大油層暴露面積，提高產(chǎn)能。如果水平井采用分段壓裂技術能夠形成多條裂縫，更大程度釋放產(chǎn)能，為未來渤海油田開發(fā)低滲油藏提供一種新的技術措施。本文以H油田為例，對水平井鉆完井的工藝、施工參數(shù)、規(guī)模等進行研究設計，以指導現(xiàn)場施工作業(yè)。

低滲；水平井；分段壓裂；研究；渤海油田

水平井分段多級壓裂是低滲透油氣藏增產(chǎn)上儲的關鍵措施[1]，已在陸上油田開發(fā)中取得了較好的效果[2，3]。陸上油田進行增產(chǎn)改造時，首先確定開發(fā)儲層地應力方向，以滿足壓裂起裂和裂縫延伸需求，再根據(jù)地應力方向設計井眼軌跡、井身結構和固井方案等[4，5]。由于海上油田開發(fā)特殊性，使得海上壓裂的風險較大，成本較高，導致海上低滲透油田的開發(fā)力度遠遠小于陸上油田，以2008年為例，海上低滲油田產(chǎn)量不足2%，遠低于國內陸地油田平均水平37.6%。因此，海上低滲透油氣田的增產(chǎn)改造還處于起步階段。

1 儲層特征

1.1 儲層基礎參數(shù)

H油田先導試驗井沙二段油藏埋深為3 250 m～3 400 m，油藏溫度120℃～130℃，油藏壓力系數(shù)1.40～1.57，地層壓力42.0 MPa～45.8 MPa；沙三段油藏埋深為3 350 m～3 550 m，溫度130℃～135℃，壓力系數(shù)1.51～1.59，地層壓力49.0 MPa～57.0 MPa。黏土礦物成分分析證實H油田沙河街組儲層黏土礦物中蒙脫石含量少，石英含量較高，儲層脆性較強，因此，從巖石物性上可初步判斷該儲層有利于壓裂裂縫延伸。

對H油田沙河街儲層進行敏感性評價試驗，主要表現(xiàn)為酸敏，敏感性損害程度的大小順序為:酸敏＞速敏＞水敏＞堿敏。

1.2 儲層地應力分析

1.2.1 地應力分布 地應力方向是決定裂縫走向的首要因素。H油田最小主應力方向大致為北東東方向。依據(jù)井壁崩落橢圓測量地應力方向原理，利用H-2及H-5兩口井的地層傾角測井數(shù)據(jù)，確定了井壁崩落橢圓的長軸方向，即最小水平主地應力方向（見圖1、表1）。

圖1 H-2井和H-5井井壁坍塌井眼橢圓長軸頻率圖

表1 渤海地區(qū)地應力方位表

1.2.2 地應力大小 地應力大小是影響壓裂裂縫的起裂與延伸的一個重要參數(shù)。根據(jù)H-4井和H-5測井資料計算出地應力結果（見圖2～圖4）。其中4井區(qū)沙二段儲層閉合應力為56 MPa～57 MPa，隔層應力差1.0 MPa～1.5 MPa；4井區(qū)沙三段儲層閉合應力為61MPa～62MPa，隔層應力差1.0 MPa～1.5 MPa；5井區(qū)沙三段儲層閉合應力為63 MPa～65 MPa，隔層應力差1.5 MPa。

2 壓裂設計

2.1 壓裂方式

水平井分段壓裂技術有很多，包括封隔器+滑套壓裂技術、水力噴砂分段壓裂技術、固井滑套壓裂技術等，其中以封隔器+滑套分段壓裂技術應用范圍最廣，采取一次座封封隔器，分級投球打開滑套壓裂，具有壓裂完井管柱一體化、施工效率高等優(yōu)點。結合國內外開發(fā)低滲透致密砂巖的經(jīng)驗，H油田采用內封隔器+滑套分段壓裂技術。

2.2 壓裂級數(shù)

水平井壓裂級數(shù)需要考慮沿井筒儲層物性分布、閉合應力、黏土礦物成分、固井質量等多方面因素。本次試驗井水平段長度在400 m左右，推薦水平井壓裂4級。

圖2 H油田4井區(qū)沙二段應力剖面圖

圖3 H油田4井區(qū)沙三段應力剖面圖

圖4 H油田5井區(qū)沙三段應力剖面圖

2.3 軟件模擬

針對H油田的實際情況，采用FracproPT軟件對實際施工過程進行模擬，實際計算結果（見圖5～圖7）。由圖5～圖7可知，A37井在實際施工過程中可能會溝通水層，在實際的施工過程中可將油藏靶點上移，采用多裂縫壓裂、同時添加控縫高的材料、減小實際壓裂規(guī)模、在施工時降低泵入排量。考慮到海上作業(yè)的特殊性及工期和成本費用問題，建議在實施作業(yè)中，根據(jù)測井資料，優(yōu)化壓裂設計規(guī)模，以有效規(guī)避壓開水層的風險。

圖5 A34井沙二段壓裂形態(tài)模擬圖

圖6 A34井沙三段壓裂形態(tài)模擬圖

圖7 A37H井沙三段壓裂形態(tài)模擬圖

表2 壓裂規(guī)模和壓裂形態(tài)表

2.4 施工規(guī)模

壓裂規(guī)模（見表2），砂液用量（見表3）。

表3 壓裂砂液量預測表

3 結論與建議

（1）水平井多級壓裂技術已經(jīng)成為開發(fā)低滲油田的有效手段，作為技術思路，首先要確定地應力方向，再去設計井眼軌跡。

（2）對于像4井區(qū)A37H井壓開水層風險較大，盡可能避免壓開水層的風險，可以優(yōu)化油藏靶點，采用多裂縫壓裂，降低壓裂規(guī)模等手段。

（3）為了降低成本，提高經(jīng)濟效益，采用一趟管柱多級壓裂技術，并且采用修井機+壓裂船的壓裂方式，壓裂后及時返排，提高單井產(chǎn)能，實現(xiàn)降本增效的目的。

［1］陳作，王振鐸，曾華國.水平井分段壓裂工藝技術現(xiàn)狀及展望［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（9）:78-80.

［2］曾凡輝，郭建春，徐嚴波，等.壓裂水平井產(chǎn)能影響因素［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（4）:474-477.

［3］姜晶，李春蘭，楊敏.低滲透油藏壓裂水平井裂縫優(yōu)化研究［J］.石油鉆采工藝，2008，30（4）:52-54.

［4］劉振宇，劉洋，賀麗艷，等.人工壓裂水平井研究綜述［J］.大慶石油學院學報，2002，26（4）:96-99.

［5］萬仁溥，羅英俊，俞紹誠，等.采油技術手冊（第九分冊）［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2002.

Study on fracturing technology of horizontal wells in offshore low permeability reservoir

GONG Ning1，HE Pengfei2，YUAN Zeming2
（1.State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation，CNOOC China Limited，Tianjin Branch，Tianjin 300459，China；2.CNOOC EnerTech-Drilling&Production Co.，Tianjin 300452，China）

The reserves of low permeability reservoirs in Bohai Bay oilfield are larger,but the characteristics of low permeability reservoirs lead to the difficulty of crude oil production and low production,which greatly reduces the development value.Fracturing technique is one of the most important methods for the development of low permeability reservoirs in the formation of one or more high conductivity fractures.Horizontal well completion is beneficial to increase the exposed area and improve productivity.If the horizontal well is divided into multiple fractures by using the fracturing technology,the production capacity can be released to a greater extent,which provides a new technical measure for the development of low permeability reservoirs in Bohai oilfield in the future.In this paper,taking H oilfield as an example,this paper studies the design,construction parameters and scale of horizontal well drilling and completion in order to guide the field construction operation.

low permeability reservoir；horizontal wells；staged fracturing；study；Bohai oilfield

TE357.13

A

1673-5285（2017）04-0010-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.003

2017－03-13

“十三五”國家重大科技專項“渤海油田高效開發(fā)示范工程”，項目編號:2016ZX05058。

龔寧（1983－），完井工程師，主要從事海上油氣井完井技術研究與設計工作，郵箱:gongning@cnooc.com.cn。