大斜度井壓裂改造的難點(diǎn)與對策

熊金山 曹剛 吉慶劍

摘要：大斜度井開發(fā)方式是低滲透油田開發(fā)的重要手段，此類井的壓裂改造越來越多;但是壓裂改造和直井差異較大：由于井斜不同導(dǎo)致裂縫的形態(tài)有別于直井，在近井筒處出現(xiàn)裂縫彎曲、微裂縫、裂縫窄以及施工壓力異常等現(xiàn)象，影響施工的順利進(jìn)行。文章分析了HQ區(qū)塊壓裂井資料，發(fā)現(xiàn)大斜度井容易出現(xiàn)脫砂的支撐劑濃度，針對井斜對裂縫起裂、裂縫形態(tài)以及施工壓力影響大的等難題，并提出提高施工排量、加入支撐劑段塞、增大前置液量等工藝措施，在現(xiàn)場應(yīng)用中取得良好效果。

關(guān)鍵詞：大斜度井;壓裂;裂縫

1 引言

水力壓裂作為常用的措施改造工藝，在油田特別是低滲透油田上產(chǎn)開發(fā)中做出了重要貢獻(xiàn)，隨著大斜度井?dāng)?shù)量的增多，壓裂措施工藝在這種類型井中的應(yīng)用也會更加普遍和廣泛。和直井壓裂工藝相比，井段斜度大于30°的斜井在進(jìn)行壓裂改造中施工成功率較低。最開始人們對斜井特別是大斜度井沒有獲得正確的壓裂認(rèn)識，也未開展系統(tǒng)性的研究工作，石油工作者一直以為在斜井壓裂中，沿著井筒產(chǎn)生一條裂縫施工與直井比較沒有什么不同。但后來許多實(shí)驗(yàn)室研究揭示出在斜井或水平井井眼的鄰近區(qū)域中有更復(fù)雜的破裂結(jié)構(gòu)，來自現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn)也表明了斜井更易于減少各種施工異常情況[1]。

2大斜度井壓裂與直井壓裂的區(qū)別

2.1 裂縫形態(tài)

在水力壓裂過程中，裂縫一般垂直最小主應(yīng)力方向。在一定深度下地層的最小主應(yīng)力是一水平應(yīng)力，因此壓裂處理所形成的裂縫將在一垂直平面內(nèi)。鑒于大斜度井如果井筒方位與最小水平應(yīng)力方向一致，施工時將形成與井筒方位垂直的多條裂縫;若井筒方位與最小主應(yīng)力垂直，那么將形成與井筒方位平行的裂縫;當(dāng)斜井井筒方位與最大應(yīng)力方位成一定夾角時，壓裂產(chǎn)生的裂縫則相當(dāng)復(fù)雜，不同的井斜角及方位角所產(chǎn)生的裂縫不盡相同，有可能存在近井多裂縫，出現(xiàn)裂縫彎曲等現(xiàn)象。

2.2施工壓力出現(xiàn)異常

在直井壓裂施工時裂縫與最大主應(yīng)力方向一致，而且通常認(rèn)為裂縫較平滑，但在斜井壓裂中在近井地帶存在多條微裂縫，在遠(yuǎn)井處可能合并為一條裂縫或一條裂縫較為發(fā)育。另外，因井斜的影響造成裂縫起裂方向與最大主應(yīng)力方向不一致，而裂縫延伸趨于最大主應(yīng)力方向，這樣造成裂縫在近井地帶產(chǎn)生彎曲，裂縫寬度變窄，增加了近井地帶摩阻，因此，斜井壓裂施工壓力應(yīng)高于直井壓裂，在加砂階段易出現(xiàn)異常現(xiàn)象[2]。

在直井壓裂中施工壓力常隨支撐劑濃度增加而下降。在大斜度井壓裂時，可觀察到“異常的”或升高的地面處理壓力，即在加入支撐劑初期，施工壓力下降，而當(dāng)支撐劑濃度增加時，施工壓力開始升高。本文通過統(tǒng)計(jì)分析某油田HQ區(qū)塊數(shù)十口大斜度井的壓裂施工曲線，發(fā)現(xiàn)支撐劑濃度在大于400Kg/m3（25%砂比以上）時易發(fā)生脫砂現(xiàn)象。例如X-6井施工井段為2599--2603m，2546--2549m，7 m /2層，此井第一段施工時，在連續(xù)加砂階段，砂比26%時出現(xiàn)脫砂現(xiàn)象，出現(xiàn)了壓力異常現(xiàn)象，壓力從36.5MPa升高到46.7MPa;之后降低砂比到20%施工獲得成功。

2.3 井斜對壓裂效果的影響

（1）易出現(xiàn)裂縫彎曲，彎曲段裂縫較窄，影響施工規(guī)模及改造效果。

（2）由于裂縫與井筒斜交，壓裂液進(jìn)液孔少，摩阻增大，對壓裂液的剪切力增大，降低了壓裂液性能;生產(chǎn)時液體流出通道少，致使生產(chǎn)壓差增大。

（3）形成多條裂縫，油井生產(chǎn)時由于縫間干擾影響油井產(chǎn)量。

3 斜井壓裂工藝改善措施

3.1提高施工排量，以增加裂縫寬度

提高裂縫寬度的方法是提高施工排量。施工排量提高后，一方面增加了液體對裂縫面的沖刷，另一方面可增加縫內(nèi)凈壓力，促使裂縫增寬。

3.2保證壓裂液粘度，以提高液體效率增大裂縫體積

施工時，液體進(jìn)入地層后，部分液體濾失到地層中，另一部分液體起到撐開裂縫的作用，壓裂液粘度增高則其濾失減小。因此施工時保證液體粘度，對減少濾失、提高液體效率大有幫助。

3.3加入支撐劑段塞，封堵微裂縫，沖蝕裂縫彎曲段

施工時，初期壓力高，常是近井附近存在微裂縫所造成的。微裂縫的存在一方面造成施工壓力高，另一方面致使主裂縫不發(fā)育，從而加砂困難，因此封堵微裂縫促使主裂縫發(fā)育十分重要。主要解決方法是在施工前期加入少量小粒徑支撐劑，當(dāng)支撐劑進(jìn)入地層時封堵在微裂縫內(nèi)，從而促使主裂縫發(fā)育。加入的支撐劑段塞通過磨蝕增加裂縫彎曲段的寬度，有利于施工的順利完成。

3.4加入降濾失劑，減少液體濾失

大斜度井壓裂施工時，一方面井段較長，濾失量大;另一方面多裂縫的存在也增加了液體濾失量，因此施工時加入降濾失劑，可以減少液體濾失，提高液體效率。

3.5增加前置液量，以提高裂縫體積

大斜度井因多裂縫存在，致使裂縫較窄，因此除了提高液體排量、保證液體茹度、添加降濾失劑外，還可以增加前置液量來提高裂縫的寬度和長度。

另外，提高壓裂液的耐剪切性能、根據(jù)壓裂井的具體情況適當(dāng)使用小粒徑范圍的支撐劑，有利于改善施工效果。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)

根據(jù)不同井況分別采取加大施工排量、提高前置液量、加入支撐劑段塞等措施，施工成功率達(dá)到98.5%，取得了較好效果，具體見表1。

5 結(jié)束語

（1）大斜度井壓裂易出現(xiàn)多裂縫、裂縫彎曲，近井摩阻高。本區(qū)塊施工時，砂比超過25%時，容易出現(xiàn)脫砂現(xiàn)象，導(dǎo)致施工壓力異常上升。

（2）大斜度井對壓裂液性能要求高于直井。

（3）大前置液量、提高施工排量、加入支撐劑段塞等措施可有效提高施工成功率。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝桂學(xué).國內(nèi)壓裂酸化軟件的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨向[J].斷塊油氣田，2017，8（3）：45-46.

[2]牛增前，隋向云.大斜度井壓裂工藝研究[J].石油鉆采工藝，2018，6（2）：23-24.