自然選擇甜點暫堵體積重復壓裂在新疆油田的成功應用

曾斌 李文洪

摘 ?????要： 水力壓裂作為各大油田老井增產的主要手段之一，能夠達到一定的增產目的，但隨著油田開發步入中后期，初次壓裂失效，采取常規的重復壓裂技術存在壓裂改造波及體積小、有效期短、效果差等問題，圍繞新疆油田開發中后期剩余油分布，針對不同類型儲層改造難點，開展自然選擇甜點暫堵體積壓裂技術研究與運用，利用其壓裂液自動選擇地質甜點的特性，配合使用高強度暫堵劑，達到有效層斷層內、層間多次轉向，形成復雜體積縫網，提高水力壓裂效果，提升經濟效益。有效解決了老井壓裂存在的技術問題，為老井措施增產穩產提供了可靠的技術支持。

關 ?鍵 ?詞：老井重復壓裂; 自然選擇甜點暫堵體積壓裂; 新疆油田; 高強度暫堵劑; 水力壓裂

中圖分類號：TQ031.3 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）01-0130-05

Abstract： Hydraulic fracturing， as one of the main means of increasing production of old wells in major oilfields， can achieve a certain increase in production. However， as the oilfield development enters the middle and late stages， when the initial fracturing fails， the conventional re-fracturing technology has some shortcomings， such as small swept volume， short validity period， poor effect and so on. Based on the distribution of remaining oil in the middle and late stages of Xinjiang oilfield development， for the difficulty of different types of reservoir reconstruction， research and application of temporary selection volume fracturing technology for natural selection of desserts were carried out. Using the characteristics of automatically selecting geological desserts of fracturing fluid， combined with the use of high-strength temporary plugging agents， effective multiple steering in layers was achieved， complex volume joint nets were formed to improve hydraulic fracturing effect and economic benefits. It can effectively solve the technical problems existing in the old well fracturing and provides reliable technical support for increasing production and stabilizing production of the old wells.

Key words： Old well repeated fracturing; Naturally selected dessert temporarily blocked volume fracturing; Patented technology; Xinjiang oilfield; Temporary blocking agent; Hydraulic fracturing

重復壓裂措施是提高老井產量，提高老區采收率的重要方式。據統計，美國壓裂井的近1/3為重復壓裂井[1]，而國內大多數主力油田步入中后期，初次壓裂已失效，采取重復壓裂是老井挖潛的重要手段。目前常規重復壓裂一般往往通過開啟老裂縫，并延伸老裂縫來獲得增產效果，因未打開或形成新的儲層，導致重復壓裂改造波及體積小，效果不理想，如何發揮更大的作用是我們需要面臨的重大問題，為此提出了一種新的重復壓裂技術，即自然選擇甜點暫堵體積壓裂技術。

自然選擇甜點暫堵體積壓裂技術應用在老井壓裂中，主要體現在堵老縫、壓新縫，能否實現堵老縫壓新縫，通過研究認為：初次壓裂后，隨著油氣井開采，壓裂井中的支撐裂縫也會改變井眼附近的地應力分布，其結果可能改變主應力的相對大小而引起裂縫轉[2，3]，美國多井重復壓裂實驗已經證實了這一結論;Chevron石油技術公司在美國Lost Hill油田的重復壓裂裂縫方位[4]與初次裂縫方位相差約30°，也證實了重復壓裂形成新裂縫的可能性。

1自然選擇甜點暫堵體積壓裂增產機理

自然選擇甜點暫堵體積壓裂（酸壓）技術，就是水力壓裂（酸壓）時，首先自然選擇物性最好（孔隙或者微裂縫發育等）的油氣富集區，壓開第一條縫，然后向井筒中加入暫堵劑，暫堵劑進入第一條裂縫，產生濾餅橋堵，可以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，遵循流體向阻力最小方向流動的原則，迫使后續工作液不能向第一條裂縫進入，從而壓裂液進入高應力區或新裂縫層，促使新縫的產生。產生橋堵的暫堵劑在施工完成后溶于地層水或壓裂液，不會對地層產生污染（圖1-3）。

1.1 ?多級縫口暫堵轉向壓裂技術

該技術是一種可以代替機械封隔器，同時可以處理大跨度薄互層發育以及存在層間應力差異儲層的有效措施。通過這種方式可以更加合理地分配各段進液效率，提高孔眼效率，減少死油區。首先根據儲層地質情況進行分段，開始壓裂施工后，壓裂液自動尋找每段物性最好的甜點區，壓開第一條裂縫。這條縫一般都是這一段中物性最好（孔隙或者微裂縫發育等）、最容易壓開的儲層，即為“甜點”儲層（此即自然選擇甜點的含義），壓開第一條縫并改造后，投入特有的高強度水溶性暫堵劑，暫時封堵第一裂縫縫口。繼續泵入液體，在物性次一級的甜點位置，壓開第二條裂縫。同理，可以壓開第三條縫、第四條縫等多條縫，實現自然選擇甜點的多裂縫壓裂（圖4）。

1.2 ?多級縫內暫堵轉向壓裂技術

該技術是一種可以屏蔽天然裂縫、斷層、衰竭區牽引、克服高應力差，從而改善裂縫形態，讓裂縫更加復雜化的有效措施。在地層中壓開裂縫后，加入粉末暫堵劑在裂縫中形成瞬時暫堵，提升裂縫內凈壓，可以達到兩個效果：一是開啟原來凈壓力難以開啟的微裂縫;二是可以形成新的分支裂縫。在主裂縫周邊，產生大量的微裂縫和分支縫，從而形成復雜的網格裂縫，實現體積改造的目的。微地震監測表明，縫內暫堵能大幅提升壓裂波及體積（圖5）。

2 ?暫堵劑的實驗評價研究

高強度水溶性暫堵劑是實現自然選擇甜點暫堵體積壓裂技術的關鍵材料;很多暫堵劑的最大缺陷是抗壓強度不夠，難以形成新的裂縫;同時溶解性較差，對裂縫的堵塞比較厲害，形成嚴重的二次傷害[5];為提高自然選擇甜點暫堵體積壓裂效果，針對新疆油田儲層特征，研發了新型高強度暫堵劑。

新型高強度暫堵劑材料由可溶性惰性材料構成，一是承壓差能力高，遠遠高于普通井下暫堵劑材料的承壓能力，其中粉劑型材料承壓差﹥50 MPa，顆粒型材料承壓差﹥40 MPa，在地層可以形成濾餅，封堵率高，封堵效果好。二是內含表面活性劑，隨溫度升高降解后有利于助排，不會對裂縫造成堵塞和傷害（圖6-7）。

3 ?儲層特征及常規壓裂效果

儲集層為陸源粗碎屑沉積，巖性以砂質礫巖、礫狀砂巖為主，克上組礫徑一般為2～5 mm，克下組2～10 mm，礫石呈棱角狀，分選差-中等。屬近物源低成熟度沉積物，沉積物中常見塊狀層理、交錯層理、波狀層理和沖刷面，膠結物主要為泥質，膠結程度中等。儲層為低孔、特低滲的儲集層。1層組油層孔隙度平均12.2%，滲透率平均0.81 mD，2層組油層孔隙度平均12.01%，滲透率平均0.93 mD。

通過對目的層巖石進行室內力學試驗可知：油層巖石普遍偏塑性，1層組比2層組水平主應力差更小（表1、表2）。采用常規壓裂，壓后初期平均日產油2.97 t/d，壓裂效果不理想（表3）。

4 ?現場實施效果

2015-2016年在新疆油田實施了4井次自然選擇甜點暫堵體積壓裂技術現場試驗，實施后重復壓裂增產效果顯著。與本區塊常規壓裂工藝方式日產油僅2.97 t/d對比，自然選擇甜點暫堵體積重復壓裂技術在增油方面更具優勢。

XX1井現場施工曲線反應，第一次壓裂完畢后投入顆粒暫堵劑，在施工排量相近情況下，施工壓力、破裂壓力和延伸壓力都增大，是在兩條不同裂縫中延伸，表明形成了新的人工裂縫;第二次壓裂投入粉末暫堵劑，達到地層后凈壓力上升8 MPa，有利于形成分支縫和微裂縫。通過該井的微地震監測解釋結果也能發現：XX1井第一次壓裂和第二次壓裂，形成夾角50°的兩條裂縫;第二次壓裂形成四條次級分支裂縫，造縫充分，裂縫復雜度與泄油面積遠遠高于常規壓裂（圖8-10）。

XX2井現場施工曲線反應，投入顆粒暫堵劑后施工壓力和延伸壓力都增大，表明形成了新的裂縫。投入粉末暫堵劑達到地層后，地面壓力上升6～7 MPa，排量和液體性能不變則裂縫凈壓力增加6～7 MPa，有利于形成分支縫和微裂縫。通過該井的微地震監測解釋結果也能發現：XX2井第一次壓裂和第二次壓裂，形成夾角44°的兩條裂縫;第一次壓裂、第二次壓裂均形成分支裂縫，造縫充分，裂縫復雜度與泄油面積遠遠高于常規壓裂（圖11-13）。

5 ?結 論

（1）四口井皆為低效或停產老井，且采出程度較高，壓裂前后效果分析，可以看出自然選擇甜點暫堵體積重復壓裂改造效果明顯，技術可靠性高;

（2）微地震測試表明暫堵劑在重復壓裂過程中，能夠按要求封堵裂縫，能夠壓開新裂縫;

（3）現場施工曲線分析，暫堵劑性能可靠、封堵壓力高，能夠滿足重復壓裂提升地層凈壓力的需求;

（4）自然選擇甜點暫堵體積壓裂專利技術，能夠解決老井重復壓裂的技術難題，可有效增加裂縫復雜程度（由于兩向應力差大造成）。

參考文獻：

[1]趙穎， 楊頔. 暫堵壓裂工藝在姬塬油田L27區的應用和認識[J]. 工業，2016，6（12）：15-17.

[2]向洪. 三塘湖盆地馬56區塊致密油重復壓裂實踐[J]. 特種油氣藏， 2017，3（6）：157-160.

[3]楊金香. 水平井暫堵轉向重復壓裂技術在低滲透竄槽井的應用[J]. 化學工程與裝備， 2018，12（5）：12-23.

[4]Wrig ht C A，Stew ard D W.Reo rientio n o f propped refracture treatments in the lost hill field[ C] .SPE 27896.

[5]姜偉， 管保山， 李陽，等. 新型水溶性暫堵劑在重復壓裂中的暫堵轉向效果[J]. 鉆井液與完井液， 2017， 34（6）：100-104.