巖石水力擴容技術應用

吳文俊

摘 要：與常規的壓裂相比，巖石水力擴容技術具有較大的優勢，占地面積小，施工簡單，可以取得與壓裂相近的效果。此項技術通過開展砂巖地層巖石力學擴容增注技術試驗，在儲層形成擴容區，改善該井儲層孔滲能力，提高吸水與產液能力，同時通過擴容調整長射孔段吸液剖面及油藏動用均勻性，達到增注、增產目的，提高開發效果，此項技術在潿洲12-2油田首次應用，注水量從350m3/d提升至640m3/d，具有非常重大的意義。

關鍵詞：非均質性;暫堵劑;擴容改造;增產增注

1 前言

目前北部灣油田眾多井面臨著儲層物性差、非均質性強、層間非均質性矛盾突出的問題，導致增產增注困難，采用陸地常用的壓裂酸化等大型增產措施，有著諸多的因素制約，例如甲板空間狹小、平臺承載力有限以及費用太高，為了改善儲層孔滲能力，提高吸水與產液能力，達到與壓裂相近的效果，中海油湛江分公司引進巖石水力擴容技術，這項技術現場實施占地面積小，完全能夠滿足在平臺實施，增產增注的效果較好，首次在海上油田應用并獲得成功，具有重大意義。

2 擴容技術的原理

擴容是指巖體在受剪應力作用下，其總體體積增加的變形現象，此時巖體所受的總應力還是壓應力狀態。體積增加的原因就是因為巖體內部在微觀尺度形成了新的空間，這些新的空間包括新的孔隙和/或新的裂縫?？紫督橘|，即沉積巖，形成新的孔隙和新的裂縫?；◢弾r也能擴容，主要是形成微裂縫;天然裂縫的錯動及其端部的擴展都可以造成擴容。

2.1 擴容增強轉向類型

本工藝目的是實現層間/層內轉向。通過層間轉向逐級封堵儲層優勢通道，盡可能使縱向測井剖面目的段整體都獲得均勻的有效擴容改造，使儲層內部縫網結構更加復雜。

本井采用近井地帶+裂縫遠端型擴容增強轉向劑。它是一種具有自降解功能的擴容增強轉向化學材料，通過不同粒徑的合理組合，可以在已開啟的、較寬的裂縫縫口部位，以及微裂縫端部處形成橋堵，從而起到擴容增強轉向作用。

2.2 暫堵劑選型依據

使用降解型暫堵劑，封堵液流大通道以及儲層微裂縫并迫使施工液體轉向。

用于封堵射孔孔眼實現層間轉向暫堵劑優選結果，性狀：白色粉末，粒徑分布：18-60目;用于封堵儲層微裂縫形成復雜縫網的轉向暫堵劑：性狀：白色粉末，粒徑分布：20-100目。

3 巖石擴容施工參數設計

3.1 儲層改造半徑與注入量設計

結合理論模型、經過檢驗的理論分析、數值模擬工具、分析數據庫，用于本次施工計算得到的改造半徑與注入量的關系如下圖：

根據數模結果，確定該井最合理的總注入量為900方，改造半徑為90m。

3.2 儲層分類與分階段施工壓力

依據本井電測曲線成果：GR測井、密度測井、巖石力學參數，結合注入剖面測試實驗，并應用巖石力學計算經典模型包括黃榮樽法/Anderson/Stephen等，將目的段分4類，且具有不同的破裂巖石梯度0.017MPa/m-0.02MPa/m。

依據熱--流--固耦合模擬計算的控制方程

動量守恒：

物質守恒：

能量守恒：

孔隙壓力變化引起的孔隙彈性應力：

Δσm=ΩpηΔp

溫度變化引起的溫度彈性應力：

在此，P是流體壓力;T-溫度;u-固體變形的位移;σij-應力張量;Δ-對應變量的變化。當溫度變化不大時，熱傳導就可以不考慮。

依據上述模型計算結論，全部施工過程必須在小于儲層破裂壓力下擴容施工，應用暫堵劑需要調整的壓力幅度為5-8MPa。

3.3 井口排量與井口油管施工壓力計算

依據施工不同的壓力梯度，計算井口排量與井口油管壓力數據，下圖為計算關系曲線。

3.4 施工參數匯總

施工最大注入壓力37.2MPa，總注入量512-894m3。

31/2"鉆桿管柱注入，施工參數由現場實時壓力/排量數據監測和分析決定。

4 巖石水力擴容效果

作業前，注水量波動較大，注水不穩定，在井口壓力為11.8-15.7MPa下，注水量在350-450m3/d;作業后，在井口壓力15.4MPa下，注水量提高至640m3/d，

綜上，巖石擴容后，井口壓力一致情況下，初期注水量提高290m3/d（350m3/d-640m3/d），注水量提高。

5 巖石水力擴容意義

①儲層物性差，非均質性強，層間非均質性矛盾突出，這類型低效井在湛江分公司各油氣田中占到20%以上，通過這項技術，可以帶來新的突破，實現產量貢獻，對保障分公司原油穩產有重大意義;②由于海上采油平臺面積狹小，用陸地常用的壓裂酸化等大型增產措施，有著諸多的因素制約，例如甲板空間狹小、平臺承載力有限以及費用太高，選用這項新術現場實施占地面積小，完全能夠滿足在平臺實施，做到簡單實用。

參考文獻：

[1]賀甲元，李小龍.水力擴容技術概述[C].西安石油大學、陜西省石油學會.2019油氣田勘探與開發國際會議論文集.西安石油大學、陜西省石油學會：西安石油大學，2019： 2676-2677.