低滲透油藏的采油工藝和壓裂工藝分析

薛長榮 張永

延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 延安 717500

伴隨著石油消耗速度的加快，國內(nèi)的各種優(yōu)質(zhì)油藏數(shù)量逐漸減少，已無法滿足人們對石油資源的需求。對此，油氣開發(fā)中心逐步轉(zhuǎn)移至淺層低滲油藏的開采，這類油田占新發(fā)現(xiàn)油藏的一半以上，由于其具有產(chǎn)能低、滲透率低的特點，開采難度相對較大。為穩(wěn)定石油的供應(yīng)，深入探討采油和壓裂工藝顯得尤為重要。現(xiàn)就低滲油藏的采油、壓裂工藝進行如下論述，希望能為這類油田的開發(fā)、利用起到作用[1]。

1 淺層低滲油藏的開發(fā)現(xiàn)狀

通過分析淺層低滲油藏的生產(chǎn)特征、滲透率，可以將其分為3個類型 ：一是一般低滲油田，這種儲層比較接近一般儲層，地層下的水飽和度為25%～50%，具有工業(yè)性的產(chǎn)能。但是對于鉆井、完井作業(yè)而言，極有可能會造成污染，有必要對儲層采取保護措施 ；二是特低滲油田，油田儲層含水飽和度大，這類油田的部分油層有低電阻，從某種程度上加大了測井難度。通常來講，這類儲層無法滿足工業(yè)標準，需要進行壓裂作業(yè)；三是致密低滲儲層，空隙半徑小，油氣的進入有一定難度，和有效儲層下線相似，多沒有自然產(chǎn)能，需要壓裂作業(yè)才能投產(chǎn)。在國外，淺層低滲油藏的開發(fā)已有一段時間，它們始終保持一個觀點，特別是高壓低滲油田，初次開采壓力大，天然氣能量充足，應(yīng)借助自然產(chǎn)能進行開采，可以適當延長低含水期、無水期的時間。借助溶解氣驅(qū)能量、彈性能量進行開采，由于油層產(chǎn)能遞減速率較快，大大降低采收率，一般為10%。進入低產(chǎn)期后，采用注水的方式開采，保持注水能量，此時采收率明顯提高為20%[2]。

2 低滲透油藏的壓裂工藝的優(yōu)化措施

2.1 完善3?″小井眼儲層改造技術(shù)

根據(jù)侏羅系油藏根據(jù)隔夾層發(fā)育狀況、油水接觸關(guān)系細化儲層類型，確定合理射開程度，采取差異化儲層改造技術(shù)對策，以小直徑深穿透射孔、“三小一低”壓裂解堵為主，平均單井日產(chǎn)油2.4t，較去年同期提高0.4t。三疊系油藏針對老區(qū)平面水驅(qū)波及范圍大、縱向多層系發(fā)育的儲層特征，以“提產(chǎn)+控水”一體化為理念，全面推廣縱向多短簇細分層壓裂技術(shù)，平均單井日產(chǎn)油2.0t，效果整體保持穩(wěn)定。

圖1 含層理面射孔孔眼破裂時裂縫演化圖

2.2 優(yōu)化3 寸半可回接懸掛器技術(shù)

針對水驅(qū)狀況復(fù)雜、見水風險高的井，優(yōu)化低含水層段進行改造，在前置液中加入自適應(yīng)多尺度控水劑降低水相滲透率，同時控制壓裂改造規(guī)模，試驗5口，單井日產(chǎn)油1.8t，含水55.8%，較對比井含水↓12個百分點。圍繞超低滲儲層物性差、側(cè)鉆后產(chǎn)量遞減大等問題，在超低滲油藏試驗高導(dǎo)流通道壓裂2口，初期單井日產(chǎn)油2.7t，較對比井提高0.5t。水平井推廣應(yīng)用“油管傳輸射孔+小直徑橋塞分段多簇壓裂”主體工藝，采用可溶橋塞替代可撈式橋塞，平均單井壓裂施工周期縮短4天，壓裂施工效率提高20%；同時，針對常規(guī)分段壓裂施工周期長等難題，研發(fā)配套3寸半可回接懸掛器，套管回接重造井筒形成大通徑管柱，采用“橋射聯(lián)做+分段體積壓裂”工藝技術(shù)模式試驗1口，排量由2.6提高4～6m3/min，水平井單井壓裂周期由15下降到5天[3]。

2.3 多短簇細分層壓裂優(yōu)化

侏羅系油藏以挖潛井間剩余油為目標，堅持以小直徑深穿透射孔、控壓酸化、“三小一低”壓裂等小型解堵工藝為主，持續(xù)優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，不斷提高技術(shù)適應(yīng)性，措施有效率90%以上。特低滲～超低滲I類油藏側(cè)鉆定向井以充分動用儲層為目標，堅持“多短縫+控含水”壓裂理念，全面推廣多短簇細分層壓裂主體工藝技術(shù)，單井產(chǎn)量2t以上。開展體積壓裂提產(chǎn)技術(shù)試驗，擴大泄流面積，單井產(chǎn)量由1.0提高到1.8t。

圖3 不同簇誘導(dǎo)應(yīng)力場模擬結(jié)果

2.4 小曲率側(cè)鉆水平井技術(shù)

超低滲II類油藏最大限度利用老套管、縮短靶前距，提高井網(wǎng)內(nèi)水平段長度，試驗小曲率側(cè)鉆水平井技術(shù)，充分發(fā)揮側(cè)鉆水平井“井控+縫控”提產(chǎn)優(yōu)勢，實現(xiàn)超低滲低產(chǎn)井組高效開發(fā)。側(cè)鉆水平井以縮短常規(guī)分段壓裂施工周期、提高段間段內(nèi)壓裂有效性為目標，初期單井產(chǎn)量＞3.5t。水平井持續(xù)推廣應(yīng)用“油管傳輸射孔+小直徑可溶橋塞分段壓裂”主體工藝，通過3寸半套管回接重造井筒，實現(xiàn)井眼全通徑，完善小井眼橋射聯(lián)作高效分段壓裂工藝，單井壓裂周期縮短至5天，單井產(chǎn)量3.2t以上。

3 低滲油藏的壓裂效果分析

壓裂工藝是指采油時借助水力作用，使油層形成裂縫，也稱油層水力壓裂。油層出現(xiàn)裂縫后，加入支撐劑填充裂縫，提高油層滲透能力，增加產(chǎn)油量。該工藝是低滲油藏開發(fā)的有效手段，在多年的發(fā)展中，壓裂工藝在材料性能、設(shè)備等方面取得很大的進步，工藝技術(shù)也越來越成熟。以恢復(fù)裂縫導(dǎo)流能力、挖潛剩余油為目標，逐步形成了以重復(fù)壓裂、酸化解堵、查層補孔三大類主體技術(shù)。近年來為適應(yīng)不同開發(fā)需求，控水增油等新技術(shù)快速發(fā)展，老油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)系列不斷豐富。以長6為代表，已進入“雙高”階段，水驅(qū)矛盾加劇，含水上升快（1.9%），低產(chǎn)井多，占比73%，推廣暫堵壓裂、前置調(diào)堵壓裂等工藝，日增油0.8t左右。

3.1 低滲I/II 類油藏

3.1.1 雙向調(diào)堵技術(shù)

按照“油水井雙向治理”思路，開展中高含水油藏雙向調(diào)堵壓裂實現(xiàn)“控水增油”。計算表明雙向調(diào)堵降低含水率較單一調(diào)剖/堵水降低近10%，采收率可提高至3～5%以上，有效改善滲流場、動用剩余油。2023年實施井組月度階段遞減由1.5下降至-0.8%、月度含水上升速度由0.8下降至-0.3%。

3.1.2 暫堵壓裂

針對特低滲油藏“雙高” 特征，持續(xù)優(yōu)化暫堵壓裂工藝，“層內(nèi)+層間”多級暫堵控制裂縫長度、方向，提高裂縫復(fù)雜程度，暫堵級數(shù)提高到2-3級，單井日增油由0.81提高到0.84t，措施有效率由84.5提高到86.7%。

3.1.3 高含水油井堵水壓裂技術(shù)

針對油水井貫通、井口高壓的裂縫性水淹井，開展復(fù)合功能段塞深部堵水試驗，實現(xiàn)降水增油目的。采用凝膠推水站位+高強固結(jié)封口，堵劑由200提高到600m3，注入排量由0.5提高到1.0m3/min，實現(xiàn)水淹裂縫的深部封堵；研發(fā)了互穿網(wǎng)絡(luò)系列高強封堵劑，地面粘度＜30mpa.s，耐壓＞32MPa，滿足封口/轉(zhuǎn)向壓裂的技術(shù)需求。

近年累計試驗井措施有效率78.8%，措施有效期達到386天，平均單井日增油1.03t，含水降低27.9%，與前期試驗對比，措施有效率由67.8提高到78.8%，平均單井日增油由0.49提高到1.03t，含水降幅由11.4%提高到27.9%。

3.2 超低滲I/II 類油藏

針對超低滲I/II類油藏，儲層物性差、有效驅(qū)替系統(tǒng)難建立，采油速度低。以高注采比、低采出開發(fā)特征為主。定向井主要通過提高重復(fù)壓裂措施比例（35.1%提高到44.6%），改善水驅(qū)效果，持續(xù)優(yōu)化選井選層，單井日增油保持穩(wěn)定，措施有效率由89.1提高到90.9%[4]。

（1）重復(fù)壓裂。以暫堵壓裂、寬帶壓裂等工藝為主，促進有效驅(qū)替系統(tǒng)建立。實施井有效率92.2%，平均單井日增油0.88t/d，歷年跟蹤表明，有效期內(nèi)單井增油量453t，措施后含水上升幅度5.8%，適應(yīng)性較好。

（2）補孔壓裂。基于單砂體精細刻畫，以實現(xiàn)注采關(guān)系動用、充分挖潛縱向剩余油為目標，針對縱向潛力層實施補孔壓裂井，有效率89.6%，平均單井日增油0.83t/d，長期有效率89.1%，平均單井日增油0.91t，工藝適應(yīng)性較好。

（3）井組整體寬帶壓裂技術(shù)。針對井組驅(qū)替系統(tǒng)難建立的“雙低”油藏，通過井組“三場”變化規(guī)律研究，明確井組挖潛的方向，采用整體二次構(gòu)建井網(wǎng)地下裂縫系統(tǒng)與注驅(qū)采滲流場，促使驅(qū)替系統(tǒng)有效建立，改善低產(chǎn)區(qū)開發(fā)效果。綜合裂縫-油藏-應(yīng)力模擬技術(shù)，建立地質(zhì)工程一體化模擬工作流程，開展精細油藏模擬，研究開發(fā)全過程“三場”變化規(guī)律，明確井組整體增產(chǎn)挖潛的潛力與方向，形成“增、擴、轉(zhuǎn)、擾、驅(qū)”為核心的井組整體壓裂技術(shù)。通過補能增加兩向應(yīng)力差1～2MPa，改變應(yīng)力場有利于裂縫有效擴展；建立了壓前補能液量與地層壓力變化方程和關(guān)系圖版，指導(dǎo)補能方案優(yōu)化，形成了壓裂驅(qū)油補能數(shù)值模型，建立補能圖版。以重建注驅(qū)采滲流場為目標，形成了“增、擴、轉(zhuǎn)、擾、驅(qū)”為核心的井組整體壓裂技術(shù)，配套研發(fā)了高效驅(qū)油型補能劑CQH-1，在油藏規(guī)模應(yīng)用，措施后單井日增油由0.8提高到1.7t/d。以重建注驅(qū)采滲流場為目標，在低產(chǎn)區(qū)開展“增、擴、轉(zhuǎn)、擾、驅(qū)”為核心的井組結(jié)構(gòu)化改造，井組日產(chǎn)油由149.8提高到392.5噸，采油速度由0.18提高到0.44%；支撐區(qū)塊純老井日產(chǎn)油穩(wěn)產(chǎn)800t，實現(xiàn)區(qū)塊“硬”穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)束語

石油資源經(jīng)過多年的開采，其品質(zhì)逐漸降低，低滲油藏數(shù)量增多，加強對這類油井采油、壓裂工藝的研究，對穩(wěn)定原油產(chǎn)量具有重要意義。由于采油工藝、壓裂工藝比較多，而且每種工藝技術(shù)的特點不同，給石油企業(yè)工作的開展帶來難度。基于此，石油企業(yè)應(yīng)結(jié)合油井特征、生產(chǎn)需求，科學(xué)地選擇工藝技術(shù)，以滿足生產(chǎn)需求，提高原油利用率。