試分析大慶油田壓裂裂縫形態與特征

王巖

摘要：三個方向的軸向應力、相應方向上巖石的抗張強度都是影響油田壓裂裂縫的主要因素，水平軸應力、垂直軸應力會同時作用在地下巖石單元上。水平裂縫和垂直裂縫是油田裂縫產生的兩種形式，在進行油田生產作業前，需要明確裂縫形態，然后有針對性的量制定壓裂方案。本文以大慶油田為例，對其將壓裂裂縫進行深入分析，從而對壓力方案加以優化。

大慶油田；壓裂裂縫；裂縫形態

關鍵詞：壓裂裂縫；油田生產；裂縫分析

引言：

對裂縫形態進行深入分析，是提升壓裂工藝的基礎要求。不同油田的地下巖層結構不同，裂縫形態也存在明顯差異，勝利油田就是典型的垂直裂縫，隨著重復壓裂工藝的不斷進行，裂縫形態也隨之發生變化。現階段學術界對裂縫形態的研究還存在爭議，對影響裂縫形態的因素觀點不一，鑒于此本文對業界將基本認可的因素進行探究，同時提出幾種裂縫觀察方式。

一、判斷大慶油田的壓裂裂縫形態

經過詳細的調查研究，并利用先進方法加以驗證，最終得出大慶油田的裂縫形態主要是水平裂縫，下面是主要的判斷依據。

（一）對油層破裂梯度進行分析

破裂梯度指的是破裂油層的壓力與其中部深度的比，即比值將就是破裂梯度，比值能直接將破裂難易情況反映出來。以0.16大氣壓/米時和0.23大氣壓/米時兩各梯度比值為界限，據相關試驗數據可知，垂直裂縫的梯度比值比0.16大氣壓/米時小，水平裂縫的梯度比值比0.23大氣壓/米時大，可見破裂梯度直接決定裂縫形態，兩者關系緊密。通過探測得知，大慶油田的破裂梯度屬于后者，其裂縫形態為水平狀。

（二）觀察產液剖面變化

產液剖面剖面在壓裂作業進行前后，其變化是不同的，因此可通過觀察剖面變化對油田的壓裂裂縫形態作出判斷。支撐劑的分布情況，是判斷裂縫形態的重要依據，若支撐劑呈現出縱向分布情況，且分布并不均勻，這種情況常見于垂直裂縫。支撐劑大多喜歡聚集在裂縫底部，此時裂縫頂端就會極度缺乏支撐劑，若此時向裂縫中加入支撐劑并進行油層成縫操作，在撤除外力后裂縫也會逐漸將閉合。由于支撐劑分布不均，底部會因為填充劑過多而出現考來開裂，上端則處于閉合狀態[1]。根據此判據對大慶油田進行勘察，發現并未出現上述現象，而且在統一油層上，很多剖面的產液量達到超值產液狀態，因此可以排除油田存在垂直裂縫現象，進而確定油田裂縫屬于水平裂縫。

（三）勘察裂縫是否存在方向性見水

若油田屬于垂直裂縫形式，在局部結構上，裂縫走向基本保持一致，此時水平軸應力與裂縫保持垂直狀態，在水平軸應力最大的裂縫斷面處就會出現方向性見水現象，這是垂直裂縫比較直觀的一個特點。在大慶油田進行生產作業前，對裂縫所在的局部結構進行行列注水、面積注水等操作，甚至對油水井進行注水并進行壓裂操作，在裂縫斷面并未觀察到出水現象，由此證明油田裂縫一定不是垂直裂縫形態，所以油田裂縫屬于水平裂縫形式。

二、裂縫形態觀察方法

（一）鉆心取心觀察法

在壓裂井附近找兩處合適位置，向下鉆兩口深度相同的取心井，利用探測儀器深入井下觀察巖層中部面層的具體情況，分析面層結構直接分析裂縫類型。通過觀測結果可知，大慶油田的李裂縫分布比較復雜，其是由多條不規則裂縫組成的，因此稱其為裂縫帶。砂巖中經過探測發現存在垂直裂縫，其對巖石層理進行切割，但探測結果以水平裂縫居多，水平裂縫多存在于不同巖層接縫位置。經過宏觀分析，最終將裂縫形態定性為水平走向，支撐這一結論的論據主要包括：（1）垂直裂縫在巖層中存在較少，且比壓裂分厚度小得多。（2）垂直裂縫雖然在巖層中被發現，但每處裂縫都未形成連續的縱向延伸狀態，同一油層中的裂縫也未出現連續的垂直裂縫形態[2]。（3）在局部垂直裂縫存在的地方，沒有水平裂縫與其交織。

（二）同位素示蹤法

同位素走向能直接反應裂縫形態，利用同位素示蹤技術在地面對裂縫走向進行追蹤，若是水平裂縫，儀器會顯示出尖而窄的曲線走向，而垂直裂縫恰好相反，曲線比較平緩。在兩裂縫的峰值都達到0.5米的情況下，通過曲線很難分辨裂縫形態，若兩裂縫的實際縱向距離保持在0.5米以上，兩裂縫的示蹤曲線就能被清楚將區分，且曲線走向清晰。若兩裂縫處于樹狀交叉狀態，曲線上峰值位置較多，容易出現判斷失誤情況。下面是大慶油田的檢測結果：

通過對大慶油田進行同位素示蹤試驗得出如下測試結果：曲線走向尖而窄，油層厚度比垂直裂縫的厚度大，油層、巖層內部以及變差位都可能在曲線上表現出峰值，將活化砂放在壓裂操作后加入，發現油層的所有不問都呈現出異常情況。綜合上述檢測結果，將油田裂縫定性為水平裂縫[3]。

（三）測量井溫法

若在進行壓裂施工的區域沒有裂縫產生，基于大氣壓差影響，壓裂操作需要吸取壓裂液中的部分溫度，因此壓裂層溫度會呈現出下降趨勢。進液位置就是裂縫所在位置，在大氣壓差的作用下，裂縫也保持在低溫態勢。對油井溫度進行測量，同樣會出現此種情況，對油井溫度測量后，分析相關數據可知溫度正好保持在水平裂縫要求范圍內。

三、結束語

綜上所述，是對裂縫形態的相關介紹，水平裂縫、垂直裂縫的特征存在明顯差異，根據裂縫形態特征可借助同位素示蹤、井溫測量等多種方式進行檢測，再加上新型技術輔助，就能對裂縫形態作出綜合判斷。本文介紹的測量方法和相關判據都傾向于水平裂縫，因此最終判定大慶油田的裂縫屬于水平裂縫。

參考文獻：

[1] 董新紅. 川口油田人工裂縫形態及控制因素分析[J]. 化學工程與裝備，2017（2）：187-189.

[2] 趙向原，曾聯波，靳寶光等. 低滲透油藏注水誘導裂縫特征及形成機理——以鄂爾多斯盆地安塞油田長6油藏為例[J]. 石油與天然氣地質，2018（4）：696-705.

[3] 蘇存娃. 淺析超低滲透油藏水平井壓裂優化及應用[J]. 中國化工貿易，2017（27）：144.

作者簡介：

王巖，男，1990年6月26日，漢，黑龍江省集賢縣，在大慶油田有限責任公司第五采油廠第三油礦技術綜合隊從事三采動態分析工作。