姬塬油田高強度壓裂改造工藝技術研究

閆懷榮，蒲三龍，魏江偉，張 倩，李曼平

（中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710200）

姬塬油田高強度壓裂改造工藝技術研究

閆懷榮，蒲三龍，魏江偉，張 倩，李曼平

（中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710200）

隨著油田開發時間的延長，油井產量下降，低產成為制約姬塬油田提高整體產量的最主要因素。目前在三疊系主力油藏中，長2層和長4+5層重復措施井逐年增多，措施效果變差，長6層和長8層油藏埋藏深、物性差，有效驅替系統難以建立，低產低效井多，常規措施效果不明顯。本文通過對姬塬油田儲層物性、地層能量、油水井間連通性及歷年措施改造效果進行研究，充分利用部分油藏天然微裂縫發育的特性，采用“大砂量+大排量+高砂比”的壓裂改造思路，最終形成了以增大裂縫穿透比、擴大油層泄油面積、改善油藏開發效果為目的的高強度壓裂改造技術。2016年該技術現場應用65口井，取得了較好的增產效果。

姬塬油田；低產低效；重復改造；高強度壓裂

1 姬塬油田三疊系油藏開發特征分析

1.1 儲層地質特征

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地北部，地處陜西省定邊縣與寧夏回族自治區鹽池縣境內。勘探面積1 802.1 km，截止2015年底，姬塬油田已探明儲量35 072×104t，主要集中在三疊系長8、長4+5層。油藏類型屬低滲透油藏，區塊微裂縫發育[1，2]。

姬塬長8油藏主要有羅1、黃3、黃57和黃117區塊四個規模開發區塊，儲層埋藏深度2 564 m，平均有效厚度9.4 m，孔隙度10.2%，滲透率為0.44 mD。羅1區長8油層壓力為17.5 MPa，飽和壓力為10.48 MPa。統計姬塬油田長8儲層原始含油飽和度為30%～70%，平均為52.4%。孔隙類型以粒間孔為主，屬于低孔、特低滲儲層。

姬塬地區長4+5儲層孔隙組合類型以粒間孔、粒間孔-溶孔為主，儲層的粒間孔發育，占所有孔隙的58.1%。長4+5層孔隙度平均11.42%；滲透率平均1.44×10-3μm2，屬特低滲儲層。在該區以高角度裂縫及層間微裂縫為主。

1.2 開發現狀及存在的問題

1.2.1 長8、長6油藏 低產低效井現狀:截止2015年底本廠共有低產低效井1 527口，主要集中在長8、長6油藏，其中長8油藏600口，長6油藏387口，占到了低產井的64.6%，統計結果（見圖1）。

圖1 采油五廠2015年油藏低產低效井柱狀圖

低產原因分析:由于儲層物性差（占比38.7%）、注采井組間無法建立有效的驅替系統，是造成油井低產低效的主要原因。其中因骨架井、非主力層井網不完善及油藏邊部物性差等因素造成低產井所占比例高，治理難度大，而常規措施增產效果不明顯，措施效益差。

1.2.2 長4+5、長2油藏 長4+5油藏措施頻次逐年增多（耿117區塊2014-2016年已實施油井措施97口/133井次（區塊正常生產井117口）），措施有效期逐年變短，產能恢復率逐次降低，近三年平均產能恢復率為65.2%，2015年僅為60.3%，常規措施效果逐年變差，統計結果（見圖2）。

圖2 長4+5油藏歷年解堵效果柱狀圖

分析認為長2油藏地層堵塞問題仍然突出，油井堵塞井次呈逐年增多的趨勢，堵塞周期變短，解堵效果逐漸變差，重復解堵措施效果統計（見表1）。

表1 長2油藏解堵措施效果統計表

2 高強度壓裂改造工藝技術研究

2.1 高強度壓裂工藝思路

充分利用部分油藏天然微裂縫發育的特性，進一步加大裂縫穿透比，擴大泄油面積，更大范圍的溝通和開啟天然微裂縫，形成縫網系統，達到提單產和延長措施有效期的目的。

鑒于麥克奎爾-西克拉垂直裂縫增產倍數曲線，高滲儲藏應以增加導流能力為主，低滲油藏應增加裂縫長度比為主。故對于姬塬油田低滲儲層可通過提高裂縫長度（裂縫穿透比）來提高單井產能。

2.2 高強度壓裂技術特點

充分借鑒“體積壓裂”理念，進一步加大裂縫穿透比，采用大砂量+大排量+高砂比的施工參數，從常規水力壓裂形成裂縫“面”向儲層改造后形成“體”的壓裂特點轉變，實現造新縫，挖掘裂縫側向剩余油的目的。

大砂量:長2油藏為常規壓裂措施用砂量的5倍左右，長4+5、長6、長8油藏常規壓裂措施用砂量的1.5～2倍，高強度壓裂與初次改造規模及參數對比（見表2）。

表2 三疊系油藏施工參數統計表

大排量:通過提高壓裂施工排量，可對儲層縱向進行充分的改造；同時提高了縫內壓力，有利于地層中天然微裂縫的開啟，也有利于突破儲層內部隔夾層的限制，提高裂縫的導流能力[3-7]。

2.3 高強度壓裂工藝可行性分析

2.3.1 通過加大砂量提高裂縫穿透比可行性分析 使用軟件模擬，對姬塬油田長8低滲透儲層不同加砂規模形成的裂縫參數進行計算，隨著砂量的增加裂縫半長和裂縫導流能力都增加較明顯，故通過加大砂量來提高裂縫穿透比是一種可行的手段，模擬計算結果（見圖3）。

2.3.2 多縫形成的機理及可行性分析 原井及鄰井人工裂縫的存在及生產/注入活動等因素都可以導致儲層中原地應力場大小和方向的變化，產生應力重定向，因此重復壓裂時會誘導定向新裂縫，這也是二次改造增大泄流面積的有利條件，理論模型（見圖4）。

圖4 重復壓裂新裂縫延伸理論模型

通過計算表明，經過初次壓裂施工后，受人工裂縫誘導應力的影響近井地應力發生變化，最大主應力降低，而最小水平主應力增加。兩個水平主應力方向產生的誘導應力在裂縫壁面處最大，隨著距裂縫壁面的距離增加誘導應力逐漸降低。隨著油井不斷生產，受油井生產和水井注水的影響，在離井筒、裂縫越近，孔隙壓力和巖石的變形量也就越大，因此應力變化也就越大。因此隨著油井生產時間的延長，應力變化量也會越大，這會有利于重復壓裂時的應力重定向[8-10]。

2.3.3 典型井組的油藏模擬 使用Rubis軟件對黃117區塊一個典型井組進行油藏模擬，儲層物性參數:孔隙度8.1%，滲透率0.17 mD；油藏參數:油藏溫度82.7℃，原始地層壓力21.6 MPa；生產參數采用塬100-6等17口井油水井投產至今的生產動態月數據。

由于儲層物性差，生產井長期注水不見效，導致壓力保持水平整體較低，通過模擬發現，塬100-5井對應8口油井地層壓力保持水平較低，尤其是塬100-6井。

由模擬結果可看出在沿裂縫方向壓力較低，而垂直于裂縫方向壓力較高，說明垂直于裂縫方向動用程度較低，需要通過特殊工藝手段來提高儲層平面動用程度。

2.4 高強度壓裂工藝參數優化

2.4.1 加砂強度優化 根據羅1區塊長8儲層初次改造特點，對二次加砂強度進行了室內模擬，結合歷年改造效果得出了最優的加砂強度。

加砂強度優化結果:側向井2.5 m3/m～3.6 m3/m；主向井2.0 m3/m～3.0 m3/m。

2.4.2 重復改造砂比優化 通過室內試驗模擬發現重復改造中砂比對裂縫長度及導流能力影響較小，但考慮到施工入地液量和施工情況等因素，以降低儲層傷害和施工成本為目標，平均砂比控制在30%～35%較好（見圖5）。

圖5 加砂比與裂縫規模對比圖

圖6 排量與裂縫規模對比圖

2.4.3 重復改造排量優化 通過模擬發現重復改造中隨著排量的增加，形成的縫長逐漸增大，裂縫導流能力逐漸降低，但排量超過4 m3/min后影響較小，因此為獲得較高的裂縫穿透比和增加微裂縫開啟的可能，施工排量控制在3.0 m3/min～3.8 m3/min（見圖6）。

2.4.4 支撐劑類型優化 姬塬油田長6、長8油藏措施井在初次改造時支撐劑均為陶粒，通過支撐劑短期導流能力室內評價可以看出，二次措施加入支撐劑為石英砂時能夠滿足裂縫導流能力的需求，為降低措施成本，主體支撐劑為石英砂，然后尾追陶粒（見表3）。

表3 不同支撐劑導流能力對比

結合近兩年壓裂類措施比例上升，通過對加砂量與措施效果統計分析及室內模擬，對主力措施區塊進行了加砂強度優化（見表4）。

3 現場應用效果評價

在三疊系長2、長4+5、長6、長8油藏共試驗65口，有效57口，目前單井日增油1.0 t，措施效果統計（見圖7）。與常規措施相比，長4+5、長6、長8油藏高強度壓裂較常規壓裂增油效果好，取得初步成效，長2油藏實施效果較差，下步進行參數優化。

圖7 姬塬油田低產低效井增產改造現場試驗措施效果圖

表4 三疊系油藏施工參數優化表

4 結論與認識

（1）對三疊系油藏歷年措施改造效果和開發現狀進行分析，隨開發時間延長及儲層地質條件影響，近年來呈現出重復措施井逐年增多、措施有效期短和措施有效率逐年降低的問題。

（2）為緩解平面矛盾，充分借鑒“體積壓裂”思路，利用部分油藏天然微裂縫發育特征和通過提高裂縫穿透比的增產改造思路，提出了“大砂量+大排量+高砂比”的高強度壓裂工藝技術。

（3）結合近兩年措施改造參數和效果統計分析，進行室內模擬，得出最優施工排量為3.0 m3/min～3.8 m3/min，最優砂比30%～35%，并模擬得出不同區塊的最優加砂強度。

（4）通過不同支撐劑類型的室內評價，長6和長8儲層二次措施加入支撐劑為石英砂時能夠滿足裂縫導流能力的需求，為降低措施成本，選用主體支撐劑為石英砂，然后尾追陶粒。對比體積壓裂，采用高強度壓裂工藝平均單井節約費用約35.5萬元。

（5）高強度壓裂工藝在三疊系長2、長4+5、長6、長8油藏共試驗65口井，有效57口井，目前單井日增油1.0 t。與常規措施相比，長4+5、長6、長8油藏高強度壓裂較常規壓裂增油效果好，取得初步成效，長2油藏實施效果較差，將進一步優化施工參數。

［1］李道品.低滲透油田開發［M］.北京:石油工業出版社，1999.

［2］楊華.低滲透油氣田研究與實踐［M］.北京:石油工業出版社，1998.

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［7］宋萬超.高含水期油田開發技術和方法［M］.北京:地質出版社，2003.

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［10］Mckiney R M.Wellbore Tansmissibility From Afterflow Dominated Pressure Buildup data［C］.J.Pet，1971.863－872.

Study on high strength fracturing technology in Jiyuan oilfield

YAN Huairong，PU Sanlong，WEI Jiangwei，ZHANG Qian，LI Manping
（Oil Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710200，China）

With the development of the oilfield,oil production decline,low yield becomes the main factor of Jiyuan oilfield to improve overall yield.The main reservoir in Chang 2 layer and Chang 4+5 layer repeated measures wells increasing year by year,measures the effect of variation in Chang 6 layer and Chang 8 layer of deeply buried reservoirs,poor physical property,it is difficult to establish effective displacement system,low yield wells, conventional measures of the effect is not obvious.This article through to the Jiyuan oilfield reservoir,formation energy,oil-water inter well connectivity and over the effects of reform measures,make full use of the characteristics of reservoir natural part of the micro crack growth,the large amount of sand,highvolume and high sand ratio fracturing ideas, eventually formed to increase the fracture penetration ratio high strength,expand the oil discharge fracturing technology in oil area,for the purpose of improving the development effect of the reservoir.In 2016,65 wells were applied in Jiyuan oilfield,and the results were satisfactory.

Jiyuan oilfield；low efficiency；repeated measures；high strength fracturing

TE357.14

A

1673-5285（2017）04-0084-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.022

2017－02-27