YX油田水平井體積壓裂改造工藝技術研究

郭玲玲 馮昕媛 付穎 朱琳 劉歡

摘要：針對以往YX油田措施改造“單井產量提高有限、有效期短”等問題，借鑒國內外非常規油藏體積改造經驗，在YX區塊探索“水平井+體積壓裂”的開發方式。在地質評估基礎上，結合室內實驗，開展YX地區水平井體積壓裂可行性論證、水平井體積壓裂配套技術研究，優選低成本壓裂液和支撐劑體系，形成YX地區水平井體積壓裂工藝配套技術，為YX地區有效開發提供理論和技術指導。

關鍵詞：體積壓裂；改造工藝；方案優化；提高效果；低成本

YX油田是目前柴達木盆地單井產量最高，地質條件最復雜、勘探周期最長、認識程度最模糊，但也是最有希望的勘探領域。主要鉆遇上油砂山組（N22）、下油砂山組（N21）、上干柴溝組（N1）及下干柴溝組上段（E32），研究目的層為下干柴溝組上段（E32），地層厚度1300-2800m。上部主要以泥巖、鹽巖、泥質灰云巖為主，夾少量泥質粉砂巖、膏巖；下部主要以灰色灰質泥巖、泥巖、泥質灰云巖、鹽質泥巖為主，夾有少量的芒硝和膏巖。儲層孔隙度主要分布范圍1.0-15.2%，平均孔隙度為6.2%；滲透率主要分布范圍0.05-40.2mD，平均0.61mD。由于受儲層鹽層間互、斷層和裂縫發育的影響，常規措施改造會破壞鹽層骨架，導致壓后出鹽，因此借鑒國內外致密油體積改造經驗，水平井體積壓裂現場試驗的成功初步確定了“水平井+體積壓裂”的開發模式。

一、水平井體積壓裂可壓性論證

1、脆性指數

根據研究結果，YX儲層脆性指數66%，具備形成體積壓裂的巖石力學條件。

2、最大最小主應力差及裂縫內凈壓力

YX儲層最大最小主應力差為13.6-18.9MPa，采用滑溜水+凍膠復合壓裂工藝技術施工井裂縫內凈壓力可達到10-25MPa，因此儲層也具備形成體積壓裂的應力條件。

3、天然裂縫發育情況

成像測井資料表明，YX儲層發育有天然裂縫，平均裂縫密度4-10條/m。采用合適技術易于形成復雜縫網。

4、逼近角角度

根據成像測井資料表明，YX儲層天然裂縫與水平最大主應力夾角為北偏東80°。

綜上所述，YX儲層可以形成復雜裂縫，具備工廠化體積壓裂的可行性。

二、措施歷史情況分析

2014-2017年借鑒體積壓裂理念，以基質改造為核心，主要開展了壓裂、酸化、酸壓加砂試驗49井次。達到工業油氣流23井次，平均排量為6.5方/分，平均液量為798方，平均砂量為58方，平均日產油12.7噸，但直井壓裂后單井產量低、措施有效期短，不能達到有效開發的目的。

三、水平井體積壓裂提高措施效果主要技術研究

1、水平井分段多簇壓裂應力干擾調控技術

YX深層儲層具有脆性指數高、天然裂縫發育的良好條件，但同時也具有水平主應力差大的不利條件，可通過增加縫內凈壓力和縮小裂縫間距來實現該類儲層提高改造體積的目的，具體在工程上，可采用高滑溜水比例、大排量、大規模施工技術和密切割細分多簇多段壓裂技術。

2、復合壓裂液技術

（1）低黏液體對裂縫擴展的影響

低粘度滑溜水造壁性較差，容易沿著天然裂縫滲透，實驗中形成的裂縫也較復雜。

（2）胍膠壓裂液體系優化

在保證壓裂液耐溫耐剪切性能的基礎上，盡量降低稠化劑用量，減少對地層的傷害，既能滿足壓裂工藝對壓裂液造縫攜砂的性能要求，又能大幅降低對儲層的傷害和壓裂液成本。

3、組合支撐劑技術

由于YX地區深井地層閉合壓力大，所形成的裂縫寬度較窄，在壓裂初期，加入粒徑較小的支撐劑能夠有效地減小地層的濾失。在壓裂中期，前期小粒徑的支撐劑已經降低了液體的濾失，避免了多裂縫的形成以及對壓裂施工的不利影響。可以根據實際施工情況加入中等粒徑的支撐劑對分支小裂縫進行支撐。壓裂后期，為形成具有高導流能力的主裂縫，加入大粒徑的支撐劑對主裂縫進行有效支撐，確保壓裂施工效果。

4、暫堵轉向技術

在施工過程中實時地向地層中加入適量的暫堵劑，該劑為粘彈性的固體小顆粒，遵循流體向阻力最小方向流動的原則，暫堵劑顆粒進入地層中的裂縫或高滲透層，產生濾餅橋堵，可以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，使后續壓裂液不能向裂縫和高滲透帶進入，從而壓裂液進人高應力區或者新裂縫層，促使新縫的產生。

四、水平井體積壓裂提高措施效益主要技術研究

1、滑溜水優選評價

從實驗可知，0.08%-0.1%減阻劑加量下，該配方滑溜水表面張力較大，界面張力較小，防膨效果較好。

2、壓裂液體系優化

通過對基液性能測試，三種配方凍膠液經過80-90℃、100℃、110℃、170-s下剪切1h，粘度在50mPa.s以上。

從實驗可知，YX水平井體系優選結果為：0.25%-0.3%胍膠。

3、支撐劑體系優化

現場取了70/140目、40/70目、30/50目石英砂，和70/140目、40/70目、30/50目陶粒，開展了室內導流能力性能評價實驗。結果如下：

根據支撐劑長期及短期導流能力實驗結果優選采用“組合支撐劑”，70/140目支撐劑可以打磨近井地帶微裂縫，轉角支撐遠端微裂縫，提高遠端支撐；40/70目支撐劑對近井和炮眼打磨，降低施工壓力，支撐主裂縫；30/50目支撐劑支撐近井地帶，增大近井裂縫導流能力。

五、現場試驗概況

YX地區累計施工水平井14井次142段，采用“裸眼封隔器+滑套”改造4井次，“套管多簇多段+可溶橋塞” 改造10井次。

從投產效果來看，初期呈現高產特征，投產30天平均日產量達到55.2噸，是直井的4.5倍，截止目前水平井累計產油39292.3噸，單井累產是直井的16倍。

結論

1、完善配套工藝技術研究，形成了以“提高措施效率、提高改造體積、提高措施效果、降低措施成本”為英西水平井體積壓裂改造技術。

2、YX水平井投產30天平均日產量達到55.2噸，是直井的4.5倍，截止目前水平井累計產油39246.4噸，單井累產是直井的16倍，“水平井+體積壓裂”的開發方式具有較好的推廣潛力。