CO2 蓄能壓裂技術在延長油田H 區塊低滲油藏中的應用

杜 敏，王瑤瑤，夏晨丹，魏夢園，李 寧

（陜西延長油田股份有限公司勘探開發技術研究中心，陜西 延安 716000）

0 引言

CO2蓄能壓裂技術應用在油田上已有近40 年，在低壓敏感性油氣藏中有較好的增產效果。因為其不僅具有CO2驅油的效果，同時壓裂可以增加導流裂縫，具有較好的增產效果[1-2]。

X 區塊低滲油藏位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡，地層平均滲透率為0.30 mD，平均孔隙度為6.63%，屬于低孔低滲油藏。原始地層壓力為8.4 MPa，原始含油飽和度為26.53%，周邊井注水開發效果不顯著，平均日產油為0.67 t。延長油田主力產層長6 儲層具有低孔、低滲、低壓、黏土礦物含量高等特點，適合開展CO2蓄能壓裂技術應用。為了提高油井的采收率，采用CO2前置蓄能壓裂技術，分析CO2前置增能壓裂的特點[3]，并對壓裂后的開發效果進行分析。

1 CO2 前置增能壓裂特點

CO2前置增能壓裂和水力壓裂都可以增加地層能量，相較于水力壓裂，CO2蓄能壓裂過程中CO2氣化膨脹，可有效提高地層壓力，同時CO2在原油中的溶解可以有效的降低原油黏度和界面張力，提高流動性[4-7]。CO2增能壓裂具有無水相、無殘渣、易返排的特點，在CO2壓裂過程中，注入液態氣體在進入地層后因為壓裂的變化變成氣態，可以提高壓裂液的返排率，減少壓裂液滯留傷害[8]。因為CO2不含水，注入的CO2與地層水反應生成碳酸，使地層液態環境呈酸性，可抑制黏土膨脹和運移堵塞地層，減少水敏傷害，所以在水敏地層或者水鎖地層能夠應用。由于壓裂液在堿性條件下交聯，酸性環境促進壓裂液的破膠水化，有效的增強壓裂液破膠效果[9-11]。

2 壓裂設計

由于本井區屬于老井井區，為保證施工安全，優化施工排量為1.5 m3/min。排量小，施工簡便。采用“27/8 N80 油管+封隔器”壓裂方式，保護上部套管，保證施工安全。從鄰近3 口井施工數據來看，停泵壓力平均為8.4 MPa，計算裂縫延伸壓力梯度為0.017 MPa/m，各施工排量下井口施工壓力預測結果，如表1 所示。

表1 各施工排量下井口施工壓力預測結果

壓裂層段溫度46.5 ℃左右，采用低溫的壓裂液體系，剪切速率170s-1下，90min 剪切黏度大于120mPa·s?；吼ざ却笥?1 mPa·s；壓后2 h 內破膠，破膠液黏度小于5 mPa·s。裂縫延伸壓裂梯度在0.003 9 MPa/m左右，預測本井閉合壓力為14.6 MPa，采用20/40 目石英砂作為支撐劑。基液為清水+0.35%羥丙基胍膠+0.3%助排劑+0.2%黏土穩定劑+0.2%破乳劑+0.1%殺菌劑+pH 調節劑，交聯液為0.40%有機硼，破膠劑為低溫破膠劑[12-14]（其中數值均為對應物質的質量分數）。在施工排量1.5 m3/min、加砂量15 m3的條件下，模擬裂縫圖如圖1 所示，裂縫參數如表2 所示。

圖1 X-1 井壓裂裂縫模擬圖

表2 裂縫模擬參數數據表

3 CO2 前置增能壓裂現場應用

本次壓裂所用到的設備有2000 型（8 000 水力馬）壓裂泵車、混砂車、儀表車、CO2增壓泵車、CO2槽車、砂罐車、壓裂液罐車。首先對設備進行連接，擺放液罐地面或基礎應能承受液罐及裝滿液體后的重量，保證液罐不發生左右傾斜和向后傾斜。排液管線盡量平直引出，如因地形限制需轉彎時，轉彎處使用鑄（鍛）鋼彎頭，其轉彎夾角不應小于90°，兩套高壓主管線，分別從井口采油樹左右兩翼接出，連接到高低壓分配器。同時管線按照標準配備單流閥和旋塞閥保證施工安全。所有彎頭連接處采取柔性連接方式，彎頭保證落地。設備安裝結束后進行排空試壓，壓裂泵車排空之后對油管及井口試壓35 MPa，對放噴管線試壓15 MPa，30 min 壓力下降小于0.5 MPa 為合格，按照壓裂施工泵注程序進行壓裂施工，最后按照壓裂后放噴排液設計要求進行排液求產。

X-1 井井深1 392 m，長6 地層，測井解釋孔隙度為6.73%，滲透率為0.27 mD，為致密油層的油水同層。2019 年10 月對該井進行CO2蓄能壓裂先導壓裂試驗施工過程順利，該井座封壓力在19 MPa，破裂壓力為21.3 MPa，液態CO2量為50.38 m3，石英砂15 m3，注CO2排量為2.05m3/min，攜砂液的排量為1.75m3/min，砂比22.6%，施工結束2 h 后進行排液，根據油井壓力前后采用了3、5、8 mm 油嘴分級放噴，排液結束，洗井并對采油設備進行安裝，之后進行投產。氣水同出井排液量達到壓入地層壓裂液量80%以上，且Cl-含量在3 d 內波動值小于5%后轉求產，施工曲線如圖2所示。壓裂前日產油量1.14 t，含水（質量分數，下同）27%，日產液量1.56 t。壓裂后初期日產油量3.38 t，含水25%，產液4.51 t，目前日產油2.63 t，日產液3.43 t，含水22%，截止目前日生產情況基本穩定，壓裂前后對比發現，含水穩定，平均含水下降5%，較壓裂前平均產油量增加1.49 t，平均產液量增加1.87 t，生產曲線如圖3 所示，由此可以看出CO2前置增能壓裂效果較好。

圖2 X-1 井生產曲線圖

圖3 X-1 井CO2 蓄能壓裂施工曲線圖

4 結論與建議

1）CO2前置增能壓裂相對于水力壓裂具有無水相、低傷害、易返排、補充地層能量等優點，適合鄂爾多斯的低滲油藏。

2）X-1 井累計加入支撐劑10.5 m3，注入液態二氧化碳50.38 m3。壓裂后含水穩定，較壓裂前平均含水下降5%，平均產油量增加1.49 t，平均產液量增加1.87 t，CO2前置增能壓裂效果較好。

3）該井的試驗效果對鄂爾多斯盆地低滲油藏實行CO2前置增能壓裂的可行性提供了參考。

4）該技術在低滲油藏開發中的有較好的前景，但存在純CO2增黏難度大、成本高等問題。今后可以在如何增加造縫攜砂能力和降低濾失量上做出提升，這個技術就會得到廣泛應用。