英臺致密氣藏改造體積最大化壓裂技術

王倩

（吉林油田公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

引言

英臺致密氣藏儲層埋深3500～4500米，克氏滲透率主要分布在0.01mD以下，孔隙度分布在0.67%-5.91%之間，平均值2.27%，巖相復雜、巖性致密，儲層連通性差，導致自然產能低，壓裂難度大，常規巖壓裂無法實現經濟有效動用。針對上述問題，本文從基礎理論研究入手，通過室內巖芯實驗，對儲層改造潛力進行研究，根據凈壓力建立條件，優化縫網壓裂技術模式，使單井縫控儲量最大化，從而實現英臺致密氣藏效益開發。

1 儲層改造潛力研究

1.1 波速應力敏感性

儲層的應力敏感性系數是指儲層內部天然裂隙及軟物質等對應力的響應，代表了巖石內部微裂隙的發育程度。通過巖芯實驗得出英臺地區波速應力敏感系數為10-12（圖1），說明巖心內部裂隙發育程度較強。

圖1 P波波速隨應力變化曲線

1.2 可壓性

利用模量法和礦物成分法對英臺區塊巖心樣品的脆性進行計算，得出的脆性系數有很大差別，如表1所示，這是由于礦物成分法沒有考慮裂隙的作用。

表1 英臺區塊巖芯脆性指數計算表

綜合考慮儲層礦物脆性與裂縫發育程度的新脆性指數計算方法如式（1）：

式中，K1是基質巖石礦物成分脆性系數；K2，裂縫影響系數；a1，a2分別為基質和裂縫影響的權重因子；E1、 E2分別是基質和實測模量；Ev是理想彈性模量。

應力敏感系數表征裂隙發育程度，因此用應力敏感系數選取權重系數，見表2。

表2 權重系數選取表

利用新方法計算得出英深303-7井可壓性高于其他井，其中3號巖芯最高，因為其裂隙相對更發育，說明了裂隙對可壓性有一定的影響。

1.3 聲發射b值

b值是Gutenberg et al.，在研究全球地震時提出的表征地震等級和活度之間的關系，如式3。

式中，Adb是以分貝表示的聲發射事件最大振幅；Amax是以微伏表示的聲發射事件最大振幅。

本文通過聲發射監測實驗得出，巖心破裂后產生裂隙越多，其對應的聲發射率和b值越高，因此，通過b值可以分析巖心破裂產生裂隙的復雜程度。英深303-7井b值為1.213，較高，說明裂縫復雜程度較高。

2 縫網壓裂模式研究

凈壓力是壓裂時能否形成縫網的關鍵指標，建立凈壓力越高，越容易實現轉向，形成復雜縫網。根據凈壓力理論公式，提高施工凈壓力的方法一是提排量，二是延長縫長，三是控縫高。

式中，P是裂縫凈壓力；E是巖石的彈性模量；Ua是流體黏度；Q是泵注排量；L是裂縫長度；hf是裂縫高度。

本文提出精細分層、高密度多簇射孔、暫堵轉向、先成縫后成網大規模縫網壓裂于一體的縫控儲量最大化壓裂模式，整體打碎儲層，實現全井段有效支撐，最大限度提高改造體積。

（1）精細分層：把儲層性質和位置接近的小層作為一段，盡量把好層分到不同的層段，使全井段得到有效改造。

（2）高密度多簇射孔：根據地應力、鉆時、氣測和綜合測井關系曲線，優化射孔井段，進行多簇短距離射孔，利用多簇限流方式提高縱向改造程度，使全井段得到有效改造。

（3）暫堵轉向：依據所分層段簇間的地應力差值進行壓裂分段設計，一般地應力差在1MPa以內作為一段，依次確定分層次數，施工時投入較大粒徑的堵球，暫堵分層，增加不同井段裂縫的復雜性。

（4）先成縫后成網大規模縫網壓裂： 先常規排量造長縫溝通遠井端，再大排量、變排量建立高凈壓力造復雜縫網，最后中等排量對主裂縫進行支撐，見圖2。

圖2 先成縫后網三段式壓裂示意圖

3 現場實驗

2017～2018年，暫堵轉向+先成縫后成網壓裂技術在英臺區塊現場應用4口井14層，施工排量6-18-8方，平均單井液量4210方，砂量236方，壓后單井平均日產氣3.7萬方。其中壓裂效果最好的英深303-7井壓后試氣油壓10.4MPa，日產氣6.5萬方，計算無阻流量20萬方。

為了驗證暫堵+先成縫后成網壓裂改造效果，利用井下微地震裂縫監測技術，選擇1口井進行了裂縫監測。監測結果顯示單層裂縫網絡長843m，寬175m，加暫堵劑后東翼裂縫網絡產生變化，裂縫網絡方向相差5度，監測改造體積820萬方，為傳統縫網壓裂井2倍，常規壓裂井6倍，使儲層得到了全面改造。

4 結論

（1）通過波速應力敏感性、可壓性和聲發射b值三個方面，對英臺區塊改造潛力進行評價，認為英臺地區儲層巖石內部裂隙發育程度較好，儲層可壓性較強，且壓后形成縫網復雜程度較高。

（2）根據凈壓力建立條件，對英臺地區縫網壓裂模式進行研究，建立暫堵轉向+先成縫后成網三段式壓裂技術模式，追求縫控儲量最大化，提高單井產量。

（3）2017～2018年在英臺區塊現場應用4口井14層，最高日產氣6.5萬方，通過井下微地震裂縫監測，單層改造體積達到820萬方，為傳統縫網壓裂井2倍，常規壓裂井6倍。