低密度支撐劑在垂直裂縫儲層應用的適應性分析

牟佳（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

目前應用的石英砂、陶粒視密度較大(石英砂為2.56～2.65 g/cm3，陶粒3.0～3.35 g/cm3，覆膜砂和覆膜陶粒約為2.0 g/cm3)，在垂直裂縫施工中沉降速度快，往往出現裂縫底部鋪砂濃度高，頂部無支撐情況，為保證對高密度支撐劑的攜砂能力，壓裂液采用攜砂液黏度較高(胍膠120～180 MPa·s、締合液60 MPa·s)的凍膠體系，壓后破膠殘渣影響裂縫滲流效果，為此提出采用低密度支撐劑，提高壓裂措施改造效果，提升經濟效益[1-2]。

1 低密度支撐劑性能評價

影響壓裂支撐劑效果的主要因素有：支撐劑的沉降速和壓裂液的攜砂速度。為此，開展室內實驗研究，對支撐劑沉降速度和壓裂液攜砂速度進行對比分析，評價低密度支撐劑的性能，為工藝技術及施工參數優化提供依據[3]。

1.1 沉降速度實驗

本次實驗針對壓裂常用支撐劑陶粒、石英砂和低密度支撐劑進行評價分析，對比不同類型支撐劑在相同壓裂液體系中沉降速度（主要考慮不同類型支撐劑的效果，而壓裂液為定值，不作為實驗變量的參考因素）[4]。

實驗方案：選取相對密度為1.0，黏度為1～3 cps MPa·s 的滑溜水作為壓裂液，壓裂液的相對密度黏度作為定值，而支撐劑的參數為變量。通過實驗對比，20/40陶粒的沉降速度約為5.7m/min，20/40石英砂的沉降速度約為5m/min，20/40低密度支撐劑的沉降速度1m/min。不同類型的支撐劑在壓裂液中的沉降速度見表1[5-8]。

表1 不同類型的支撐劑在壓裂液中的沉降速度對比

實驗表明在相同條件下，低密支撐劑的沉降速度低于石英砂和陶粒。在裂縫中，由于低密度支撐劑沉降速度慢，可以提高裂縫遠端及上部支撐效果。另外，還可采用滑溜水、清水等低黏度壓裂液，減少入井液殘渣傷害，提高儲層的動用程度和導流能力[9]。

1.2 攜砂速度分析

通過上述對不同密度的支撐劑在滑溜水壓裂液中的沉降速度研究實驗，進一步確定出有效攜帶不同類型支撐劑的流體的速度，即為攜砂速度。不同類型支撐劑滑溜水壓裂液中的攜砂速度見圖1。其中：20/40 石英砂為2.4m3/min，20/40 陶粒為2.0m3/min，20/40低密度支撐劑為0.5m3/min。在相同條件下，由于低密度支撐劑所需攜砂速度低，易于被攜帶到裂縫的最遠端，對裂縫支撐效果更好。

表2 兩種壓裂方式效果對比

圖1 攜砂速度對比

2 現場實驗評價

以A 井為例，該井共發育6 個小層，2 個厚油層，全井射開厚度7.6m，有效厚度4.6m，措施前日產液1.5 t，日產油0.3 t，含水78.2%，沉沒度170m，且長期處于較低水平，累計產油0.11×104t，采出程度低，具有一定改造潛力。

工藝設計：根據儲層物性分析，全井劃分3 個卡段，壓裂液采用滑溜水+締合壓裂液，施工排量3.0～3.5m3/min，4個薄油層采用普通壓裂分，選擇低密度支撐劑、滑溜水攜砂；2 個厚油層，采用多級加砂工藝，分兩段施工，為提高裂縫遠端支撐體積，采用段塞加入方式，在攜砂液低砂比階段加入低密度支撐劑段塞，保證垂直縫遠端得到有效支撐，近端為提高縫內鋪砂濃度，采用石英砂支撐劑、締合壓裂液[10]。

施工效果分析：從壓裂施工過程來看，整個施工過程無異常，低密度支撐劑在造縫初期加入，保證低密度支撐劑在裂縫前端，減緩沉降速度，采用滑溜水攜砂，施工排量3.0m3/min；近井地帶中、高砂比階段采用石英砂支撐劑、締合液攜砂，利用高砂比方式確保縫內鋪砂濃度。該井壓后初期日增液12.2 t，日增油1.8 t，目前日增油1.1 t，，對比144天，累計增油156 t。

試驗應用低密度支撐劑壓裂4 口井，與常規支撐劑壓裂5 口井對表見表2。平均單井壓裂砂巖厚度6.2m，有效厚度3.2m，壓裂后初期平均單井日增液4.1 t，日增油1.3 t，綜合含水下降2.1%，相比于儲層條件相似的常規支撐劑壓裂井平均初期增油提高0.4 t，平均日增液強度提高0.1 t/m，同期對比152 天，平均單井累計多增油28.2 t，按照油價3 147 t/元計算，單井投入產出提高約8%，單井創經濟效益8.8萬元。

3 幾點認識

1）室內實驗及現場試驗表明，低密度支撐劑具備提高垂直縫儲層的裂縫遠端支撐效果，與同區塊儲層相似壓裂井進行同期對比，產液強度有一定程度提高。

2）在現場施工上可采用清水、滑溜水等低黏度壓裂液攜砂，降低壓裂液對儲層的傷害及壓裂液配制難度[11]。

3） 該技術能夠解決壓裂用支撐劑在垂直裂縫中沉降速度快的問題，從增油效果來看，具有一定經濟效益。