高導流通道壓裂工藝在延長氣田中的應用

胡賀賀　楊國旗　韓偉　劉欣

摘 要：高導流通道壓裂通過支撐劑之間的通道讓油氣通過，這些開放的流動通道顯著增加了導流能力，減少了裂縫內的壓力損耗，有助于提高排液能力，增加有效裂縫半長和儲層增產體積，從而提高產量。2020年，延長氣田完成施工83口氣井。本文以其中2口井現場壓裂施工為例，探討高導流通道壓裂工藝在延長氣田中的應用。

關鍵詞：高導流通道壓裂工藝;延長氣田;泵注;射孔

中圖分類號：TE357.13文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0065-03

Application of High Conductivity Channel Fracturing

Technology in Yanchang Gas Field

HU Hehe YANG Guoqi HAN Wei LIU Xin

（Shaanxi Yanchang Petroleum （Group） Co.， Ltd. Oil and Gas Exploration Company Yanchang Gas Field No. 1 and No. 3 Gas Production Plant，Yan'an Shaanxi 716000）

Abstract： High conductivity channel fracturing allows oil and gas to pass through the channels between proppants. These open flow channels significantly increase the conductivity， reduce the pressure loss in the fracture， help to improve the drainage capacity， increase the effective fracture half length and reservoir stimulation volume， and thus increase the high yield. In 2020， Yanchang gas field has completed the construction of 83 gas wells. This paper discussed the application of high diversion channel fracturing technology in Yanchang gas field by taking two wells as examples.

Keywords： high conductivity channel fracturing technology;yanchang gas field;pump injection;perforation

1 高導流通道壓裂技術理論研究

1.1 高導流通道壓裂概述

高導流通道壓裂結合了地質力學模型、加有纖維的壓裂液、獨特的泵注程序和射孔方案，在支撐劑充填層形成高導流能力通道，比常規裂縫導流能力高出幾個數量級。高導流通道壓裂通過支撐劑之間的通道讓油氣通過，這些開放的流動通道顯著增加了導流能力，減少了裂縫內的壓力損耗，有助于提高排液能力，增加有效裂縫半長和儲層增產體積，從而提高產量[1]。該技術采用含有網絡通道的非均勻結構來取代均勻的支撐劑充填，裂縫是通過分散的支撐劑團塊（或柱）作支撐，支撐劑團塊之間形成的通道為油藏流體提供了低阻力的流動通道。通道的穩定性是通過地質力學模型的建立、合適的泵注程序和射孔方案、加纖維的壓裂液等一系列綜合措施實現的[2]。

1.2 高導流通道壓裂的實現方法

1.2.1 高導流通道壓裂泵注程序。新技術的泵注程序包括：前置液階段、攜砂液階段、尾注階段。高導流通道的支撐劑是分段加入的，每加入一段支撐劑后，再注入一段沒有支撐劑的壓裂液，如此反復[3]。尾注階段也需要連續加入支撐劑，以確保在高導流通道和井筒之間建立穩定的、均勻的、可靠的連接。

1.2.2 高導流通道壓裂射孔方案。在高導流通道壓裂的工藝中，射孔是非均勻的，包括射孔簇和非射孔段，射孔簇被非射孔段分割成一個個小段[4]。射孔簇的主要性質有射孔長度、方位與密度。高導流通道壓裂采用的射孔方案在裂縫高度方向上的覆蓋面更廣。射孔密度和射孔簇內的相位變動與常規的相同，高導流通道的射孔方案的射孔數量也有所減少。同時，扭曲度等近井效應也有利于在裂縫延伸的方向形成高導流通道。然而，類似這樣的影響很難預測，并且也很難被診斷和量化。因此，非均勻的射孔方案是唯一可靠的方法來將支撐劑分為一個個小段，這樣有利于在裂縫中形成均勻分布的支撐劑柱，同時，支撐劑的脈沖式注入也需要地面攪拌設備具有特殊配置[5]。

2 高導流通道壓裂技術的現場應用

2020年，延長氣田完成施工83口氣井，所實施氣井埋深為3 760～4 100 m，單井施工排量為2.2～3.5 m3/min，最高砂比為28%，壓裂加砂成功率為100%，截至2020年11月，試氣求產井61口，平均返排率70.9%，平均無阻流量3.04×104 m3/d，均高于往年平均，無阻萬方以上42口，占68.8%，整體改造效果很好。現以2口井現場壓裂施工為例，了解高導流通道壓裂現場應用。

2.1 Y1123-1井單井分析

2.1.1 基本概況。Y1123-1井，施工層為山2+山1，井深3 706～3 786 m，滲透率0.22×10-3～0.61×10-3 μm2，孔隙度6.4%～8.8%。

2.1.2 壓裂施工過程分析。按照壓裂施工設計，對Y1123-1井進行壓裂施工。整個施工過程基本按照壓裂設計進行。山2下層（3 783～3 786 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～3.0 m3/min。從施工情況來看，施工壓力整體穩定，裂縫延伸初期未加砂階段，出現壓力過高的現象，說明裂縫延伸壓力高，但由于高導流通道具有攜砂能力強和裂縫凈壓力低的特征，施工壓力有波動，整體加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為51.4～59.6 MPa，平均壓力為54.2 MPa。山2上層（3 762～3764m）也采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～3.0 m3/min。從施工情況來看，施工壓力較低，加砂階段壓力平穩，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為49.2～53.8 MPa，平均壓力為51.4 MPa。山1下層（3 714～3 716 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～3.0 m3/min。從施工情況來看，施工壓力較低，且施工過程中壓力有明顯下降，表明裂縫在延伸過程中溝通較好的儲集空間，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為47.3～56.7 MPa，平均壓力為50.2 MPa。山1上層（3 706～3 708 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～3.0 m3/min。從施工情況來看，施工壓力較低，施工過程壓力平穩，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為47.3～56.7MPa，平均壓力為50.4 MPa。

2.1.3 與鄰井對比分析。鄰井氣層綜合數據對比如表1所示。從表1可以看出，與鄰井相比，Y1123-1井砂體厚度處于2口鄰井之間，電阻率較高，孔隙度和滲透率相當。

鄰井施工排量和施工壓力如表2所示。

從表2可知，3口井各項參數基本一致。Y1123-1井施工壓力穩定，鄰井Y1076-2井砂堵，Y884井壓力波動大;Y1123-1井施工壓力低，可以提高排量，提高攜砂能力，利于造長縫。整體來看，高導流壓裂可明顯降低施工壓力和降低施工風險。

2.2 Y1122-4井分析

2.2.1 基本數據。Y1122-4井，施工層為盒層，井深3 850～3 878 m，滲透率0.89×10-3～2.19×10-3 μm2，孔隙度7.7%～9.4%，其氣層數據見表3。

2.2.2 壓裂施工過程分析。按照壓裂施工設計對Y1122-4井進行壓裂施工。整個施工過程基本按照壓裂設計進行，盒8下層（3 876～3 878 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～2.8 m3/min。從施工情況來看，施工壓力較高，該層薄，物性差，裂縫延伸困難，加砂難度較大，通過高導流通道施工，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為5～63.4 MPa，平均壓力為61.3 MPa。盒8中下層（3 869～3 872 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5～3.0 m3/min。從施工情況來看，施工壓力平穩，施工后期有明顯下降，表明裂縫在延伸過程中溝通較好的儲集空間，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為63.6～72.4 MPa，平均壓力為69.7 MPa。盒8中上層（3 862～3 864 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5 m3/min。從施工情況來看，施工壓力平穩，加砂比較順利，加砂12.3 m3，纖維136.5 kg，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為55.4～58.7 MPa，平均壓力為50.2 MPa。盒8上層（3 850～3 852 m）采用高導流通道壓裂，施工排量為2.5 m3/min。從施工情況來看，施工壓力平穩，加砂9.5 m3，纖維124.1 kg，加砂比較順利，加砂量達到設計要求。該層施工壓力為59.2～61.3 MPa，平均壓力為60.8 MPa。

2.2.3 壓裂施工曲線分析。Y1122-4井采用4層分段壓裂施工，現場施工壓裂平穩，整個加砂過程很順利，體現出了高導流通道壓裂的優勢。纖維壓裂液具有更強的攜砂能力，并且裂縫中攜砂液流動阻力小，更利于造長縫。施工風險低，4層施工中均無砂堵跡象，可見該工藝可減少砂堵事故的發生，降低施工風險。

綜上，從83口井的施工情況來看，高導流通道加砂會導致一些層段的施工壓力波動較大，甚至會造成砂堵，在一些薄層、致密層中體現的較為明顯。

3 結論及建議

通過對延長氣田83口井進行現場試驗，形成了適合延長氣田儲層的高導流通道壓裂工藝參數，現場設備操作簡單，能滿足現場壓裂施工要求。截至2020年11月25日，試氣求產結束61口井，無阻萬方以上42口，占68.8%，平均無阻3.04萬方/天，取得了較好的增產效果。纖維的加入會導致一些薄的致密儲層的施工壓力波動較大，甚至會造成砂堵。今后的選層盡量避開本溪組及薄的致密儲層。特殊的纖維壓裂液和獨特的泵注程序，使普通支撐劑顆粒固結成團，從而在支撐劑充填層內形成高導流能力通道。針對支撐劑用量比常規壓裂工藝降低10%～20%的情況，應借鑒已施工井經驗，進一步優化施工方案，減小壓裂材料用量，降低施工成本。

參考文獻：

[1]劉向軍.高速通道壓裂在低滲透油藏的應用[J].油氣地質與采收率，2015（2）：122-126.

[2]張威，姚彬，袁慧芹.壓裂新工藝的技術分析[J].化工管理，2021（7）：166-167.

[3]延長石油CO2壓裂技術及在非常規油氣應用實踐[J].非常規油氣，2021（2）：87.

[4]佚名.延長石油集團研究院十大工程工藝技術[J].非常規油氣，2021（2）：127.

[5]宋攀，許瑩，趙國立，等.石油壓裂支撐劑的研究進展[J].石油石化綠色低碳，2021（1）：37-44.