低傷害壓裂液體系優(yōu)化應(yīng)用及性能評(píng)價(jià)

殷寄萍

摘要：灘壩砂油藏是勝利油田低滲透未動(dòng)用儲(chǔ)量的主體，由于其為低滲乃至特低滲油藏，均需實(shí)施壓裂改造措施，才能達(dá)到工業(yè)油流。但巖心實(shí)驗(yàn)表明，常用壓裂液體系對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層的傷害率達(dá)70%左右，一些低傷害壓裂液體系傷害率也達(dá)到40%，遠(yuǎn)高于一般低滲透油藏。本文通過(guò)對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層地質(zhì)特征、敏感性特征、壓裂液微觀傷害特征評(píng)價(jià)，分析了灘壩砂壓裂液傷害的主要機(jī)理，優(yōu)化了灘壩砂儲(chǔ)層壓裂液體系及壓裂規(guī)模，降低了壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，提高了灘壩砂儲(chǔ)層壓裂改造效果。

關(guān)鍵詞：勘探開(kāi)發(fā)；低滲透致密油藏；傷害特征；壓裂液體系；性能評(píng)價(jià)

隨著勘探開(kāi)發(fā)的逐步深入，低滲透致密油藏越來(lái)越成為儲(chǔ)量增長(zhǎng)的重要補(bǔ)充。勝利油田深層灘壩砂油藏占低滲透致密油藏57.8%，因此有效開(kāi)發(fā)該類(lèi)儲(chǔ)層，就顯得尤為重要了。灘壩砂儲(chǔ)層一般具有油層多、單層薄，儲(chǔ)層巖性復(fù)雜、物性差、非均質(zhì)性嚴(yán)重、平均孔隙度為13.3%，平均滲透率為5×10-3um2；油藏埋藏深，油藏平均埋深3000m；儲(chǔ)層一般微裂縫發(fā)育等特點(diǎn)，需要壓裂改造才能獲得產(chǎn)能。壓裂液對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層的巖心傷害率大于對(duì)一般儲(chǔ)層的傷害，部分井巖心傷害率高達(dá)72.4%，即使低傷害壓裂液體系對(duì)儲(chǔ)層的傷害率也達(dá)到了40%以上，壓裂液的傷害嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層改造效果。

1灘壩砂儲(chǔ)層壓裂液傷害機(jī)理

1.1 灘壩砂儲(chǔ)層儲(chǔ)集性特征

借助巖石鑄體薄片鑒定、粘土衍射分析、掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)分析，灘壩砂儲(chǔ)層巖性以泥質(zhì)粗粉砂巖、含白云質(zhì)細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、致密砂巖為主，點(diǎn)-線接觸，孔隙膠結(jié)；粘土礦物含量5-38%，礦物組成以伊利石和伊/蒙間層為主；粒間孔不均勻分布，微孔隙較發(fā)育，孔隙度為7.3-11.5%，滲透率0.035-0.325×10-3μm2，孔喉特征粒間孔6-46μm，微孔<4μm。

1.2 灘壩砂儲(chǔ)層壓裂液傷害特征

（1）敏感性特征。無(wú)到中等偏弱速敏、中等偏弱到偏強(qiáng)水敏、無(wú)到弱堿敏、中等偏弱應(yīng)力敏感。（2）粘土吸水膨脹與分散運(yùn)移傷害。水敏性礦物伊/蒙間層粘土礦含量越高的巖心，其滲透率傷害率就越大；巖心絕對(duì)滲透率越低，傷害率越高。（3）水鎖傷害。滯留可動(dòng)水就會(huì)對(duì)油相滲流產(chǎn)生水鎖傷害，且傷害程度大小主要取決于滯留可動(dòng)水飽和度高低。（4）高分子物質(zhì)吸附和固相顆粒堵塞傷害。

2壓裂液體系優(yōu)化及性能評(píng)價(jià)

對(duì)目前應(yīng)用的羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液進(jìn)行降低傷害性能優(yōu)化，引進(jìn)聚合物、表活劑壓裂液體系，優(yōu)選適合灘壩砂儲(chǔ)層壓裂改造三種壓裂液體系。

2.1灘壩砂儲(chǔ)層壓裂液基礎(chǔ)配方。通過(guò)對(duì)各種添加劑性能優(yōu)化，優(yōu)選出了適合灘壩砂儲(chǔ)層的三種壓裂液體系：（1）（0.5-0.6）%HPG+0.3%SL-P +0.3%FP-Ⅱ+（1-2）%KCL+PH調(diào)節(jié)劑+ 0.3%FYC-160；（2）（0.5-0.60% JK-1002+ 0.3%FP-2 +0.3%SL-P +0.6% JK-03+PH調(diào)節(jié)劑+殺菌劑+0.6% JK-02；（3）0.6%疏水締合聚合物+0.6%表面活性劑

2.2壓裂液綜合性能評(píng)價(jià)

（1）粘溫耐剪切性能。羥丙基胍膠、聚合物能滿足130 ℃地層施工的需要，羧甲基羥丙基胍膠能夠滿足130 ℃以下地層施工的需要，能夠滿足灘壩砂儲(chǔ)層不同井深、井溫壓裂改造的需要。（2）壓裂液巖心傷害性能評(píng)價(jià)。模擬壓裂液在巖心中的正反向流動(dòng)，評(píng)價(jià)了三種壓裂液對(duì)人造巖心傷害，從傷害結(jié)果可以看出：聚合物/表活劑壓裂液平均傷害率僅21%，羧甲基約30%，羥丙基胍膠約40%，相比優(yōu)化前壓裂液傷害率降低了約20%，有效促進(jìn)了灘壩砂儲(chǔ)層壓裂改造效果。

3 壓裂規(guī)模優(yōu)化

3.1 射孔參數(shù)優(yōu)化。制定射孔策略的總原則為：①盡量減小孔眼與最佳平面的夾角。②采用大孔徑深穿透聚能彈。③選用優(yōu)質(zhì)射孔液。針對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層層多而薄的特點(diǎn)，三維壓裂軟件FracproPT 2011模擬：射孔方位：0°-30°；射孔槍型：127型，全井段射孔；射孔孔密：16孔/m。

3.2 施工排量?jī)?yōu)化

施工排量主要取決于壓裂注入方式、壓裂管柱、井口壓力及壓裂設(shè)備功率等因素限制，同時(shí)考慮對(duì)裂縫高度延伸的限制作用。灘壩砂儲(chǔ)層具有薄層、多層特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用變排量方法，初始排量低，隨施工進(jìn)行，排量逐漸提高。其優(yōu)點(diǎn)是可以形成最終支撐的裂縫高度，實(shí)現(xiàn)液體濾失控制，減少早期脫砂的可能性。

3.3 儲(chǔ)層攜砂液量及加砂量?jī)?yōu)化。攜砂液的作用是將支撐裂縫的支撐劑輸送到預(yù)定的位置，使裂縫支撐，達(dá)到充分充填，形成高的導(dǎo)流能力。所以攜砂液量直接影響到裂縫閉合后裂縫支撐的形狀，裂縫的最終鋪砂濃度，導(dǎo)流能力，最終影響到單井產(chǎn)量。針對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層以平均砂比25-27%為宜。

3.4 前置液的優(yōu)化。前置液量的設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)因素：①地層高溫，需要冷卻，并造出一定的縫長(zhǎng)；②開(kāi)辟足夠的裂縫寬度，確保高砂比壓裂安全施工。設(shè)計(jì)前置液量的關(guān)鍵參數(shù)是前置液比率，即前置液量占施工總液量的百分?jǐn)?shù)。前置液比率直接與液體效率有關(guān)，其關(guān)系式為：

式中：fpad—前置液比率；η—液體效率。通過(guò)壓裂規(guī)模及施工參數(shù)的優(yōu)化，盡量減少入井壓裂液量，減少壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

實(shí)施灘壩砂儲(chǔ)層壓裂施工井11口，優(yōu)質(zhì)9口，砂堵1口，施工成功率90.9%，施工有效率85.7%，施工后取得較好的增產(chǎn)效果。

4 結(jié)論

（1）灘壩砂儲(chǔ)層存在中等偏弱到中等偏強(qiáng)水敏、無(wú)到中等弱速敏、無(wú)到弱堿敏、中等偏弱應(yīng)力敏感。壓裂液對(duì)其的傷害主要是壓裂液濾液引起粘土膨脹、分散、運(yùn)移傷害、水鎖傷害、固體殘?jiān)鼈Α＃?）優(yōu)選的羥丙基胍膠壓裂液、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液、聚合物/表活劑壓裂液極大降低對(duì)儲(chǔ)層的傷害，提高了儲(chǔ)層改造效果。（3）通過(guò)對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層不同加砂規(guī)模下壓裂液用量的優(yōu)化，減少了進(jìn)入地層壓裂液，降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

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（作者單位：勝利油田現(xiàn)河采油廠工藝研究所）