缝内转向压裂工艺技术在合水油田应用效果评价

2023-02-24

一、缝内转向压裂新裂缝起裂和延伸机理研究

缝内转向压裂工艺技术机理主要是综合考虑岩石力学性质、地应力分布特征和水力压裂裂缝控制技术来完成。岩石的物理性质客观上难以改变, 缝内转向压裂主要是通过在压裂过程中, 加入转向剂, 利用转向剂在裂缝中的桥堵作用, 在地层中已形成的裂缝周围首先产生不能向前、向上、向下扩展或延伸的短期效应, 导致裂缝内压力快速增长, 使入地液量与缝的发展不成比例, 创造有利产生新缝条件, 达到沟通微裂缝、产生新裂缝的目的, 从而沟通“死油区”, 扩大油井泄油面积。

二、缝内转向压裂微裂缝开启条件研究

缝内转向压裂工艺的目的是沟通微裂缝或造新缝, 为了实现这个目的, 就必须从岩石力学角度出发, 找出岩石内某处发生破裂的临界条件。对于微裂缝比较发育的三叠油藏, 要实现微裂缝开启, 缝内净压力值就必须大于天然微裂缝的主应力值。

三、实现缝内转向压裂的地质条件

1. 合水三叠系延长组低渗透储层微裂缝较为发育, 生产动态、室内实验、岩芯观察、水力压裂动态、试井解释、微地震测试等方面均反应合水三叠系油藏具有微裂缝存在, 天然微裂缝的存在大大增加了在人工裂缝内通过缝内转向造成新裂缝的几率。

2. 合水三叠系储层水平地应力差较小, 仅3-7MPa左右;较小的水平应力差可使在较低的缝内净压力情况下产生新裂缝的开启。

四、缝内转向压裂工艺的改进与完善

1. 缝内转向压裂工艺原理

根据理论研究结果, 水力压裂过程中只要缝内净压力提高到一定值, 就能沟通储层微裂缝或产生新缝。为此, 提出特低渗储层缝内桥堵技术。通过排量控制和压裂液选择, 利用屏蔽转向剂在地层中形成一个缝内屏蔽条件, 选择性控制裂缝的延伸, 在压裂施工中有选择的加入不同类型的转向剂和控制剂, 增加人为控制裂缝形态的能力, 以此达到控制造缝的目的和结果。

2. 缝内转向压裂工艺技术研究和应用

(1) 缝内转向剂的选择

缝内转向剂是决定缝内转向压裂工艺是否成功的关键, 依靠缝内转向剂实现裂缝延伸的暂时停止, 达到在裂缝内某一位置实现裂缝转向的目标, 缝内转向剂性能应满足以下条件:

①缝内转向剂能在一定温度下软化, 在一定压力下易变形。即能与老裂缝中的残留固相、压裂液中的支撑剂一起形成理想封堵。

②要求缝内转向剂有良好的粘弹性, 可溶于原油或地层水, 残余在缝中的转向剂易返排, 保证泄油通道畅通。

(2) 缝内转向压裂施工工艺研究

通过在合水油田缝内转向压裂的应用, 认为转向剂规格为1-3mm中低温油溶性缝内转向剂, 用量每米油层15-25Kg可以满足施工和实现缝内转向的目的。

五、现场实施效果

从缝内转向压裂施工曲线可以看出, 在加砂疏通老裂缝后, 加入转向剂, 施工压力又出现一高点, 说明老裂缝被暂时封堵, 继续加砂, 工作压力明显高于加转向剂前的压力, 并有波动, 表明可能有新的裂缝产生。

统计在2012年实施的9口缝内转向压裂井, 加转向剂前的平均工作压力23.5MPa, 加入转向剂后平均工作压力28.8MPa, 平均压力上升5.3MPa, 达到了理论计算工作压力提高2-7MPa后可产生新缝的条件。原计划单井增油188吨, 通过技术参数、工艺优化后实际单井增油326吨, 超出138吨, 投入产出比达到1:5.2。

六、典型井分析 (庄164-60)

该井2009年10月26日射孔压裂后下泵生产, 初期日产液3.49m3, 日产油2.72t, 含水8.4%。2011年6月产量持续下降, 2012年4月份日产液1.45m3, 日产油1.13t, 含水8.5%。2011年1月份测压为13.52MPa, 地层能量充足。分析认为, 该井主要由于近井地带出现堵塞, 导致产量下降, 为恢复单井产能, 决定对该井实施缝内转向压裂。工艺通过在携砂液加入转向剂, 实现层内转向, 压开新裂缝, 扩大油井泄油面积, 提高裂缝导流能力, 有效地延长压后稳产周期, 提高增产效果。压裂后, 液量有明显上升并见油。

借助于转向剂在原裂缝缝口产生桥堵作用, 使缝口产生升压效应, 从而压开新的支裂缝或沟通更多微裂缝, 扩大油层泄流面积的, 提高采收率。

该井措施后产量明显上升, 该井措施前日产液1.45m3, 日产油1.13t, 含水8.5%, 措施后初期日产液5.65m3, 日产油4.35t, 含水9.5%, 单井日增油3.22t, 累计增油580.88t。

七、认识与建议

缝内转向压裂工艺是合水油田主体应用的增产工艺, 通过参数优化和现场试验达到良好的增产效果, 证明该工艺具有良好的适应性。2012年实施9口井中, 有两口井自喷 (庄162-55、合47-57) , 日增大于2吨的井达6口。缝内转向压裂工艺初步具备了以液体配方、堵剂材料和配套工具为代表的重复压裂技术体系, 具备了推广应用条件, 下步建议继续推广应用。

摘要：合水油田三叠系由于储层物性差, 孔隙度、渗透率低, 油井全部采用压裂投产。开发过程中, 由于注入水与地层水不配伍、高饱和压力、高气油比导致地层结垢、脱气严重, 油层堵塞频繁, 产能下降。缝内转向压裂作为低渗透油藏提高单井产能的一种主要技术手段, 在合水三叠系油藏增产措施中起到了非常重要的作用。常规压裂裂缝闭合后裂缝导流能力小, 泄油半径有限, 油井产量低或措施后产量增幅小。为了提高储层的渗流能力, 增大有效泄流面积, 提高单井产能, 从2010年开始在庄36区长8油藏引进应用缝内转向压裂工艺, 取得了较好的增产效果。

关键词：合水油田,暂堵压裂效果显著