多层压裂技术在川口油田的应用*

师 剑，姜 兰，邓 强，陈 刚*

（1.延长油田股份有限公司科技部，陕西延安716000；2.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）

多层压裂技术在川口油田的应用*

师 剑1，姜 兰2，邓 强2，陈 刚2*

（1.延长油田股份有限公司科技部，陕西延安716000；2.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）

介绍了多层压裂技术在川口油田的发展历程，在对该油田长6油层进行勘探与开采的过程中，先后采用了多层压裂技术和合层压裂技术，通过对底层地质特征的分析以及压裂效果的对比，说明了多层压裂技术适用于川口油田的油藏条件，能够实现增产的目的。

多层压裂；合层压裂；地质特征；增产

川口油田位于陕西省延安市川口乡，从上而下有长4+5、长6、长7 3套油层，以长6油层为该区主力油层。1985年在该区勘探取得突破后至2006年探明地质储量3×107t。1997年开始建产至今，进行了不同类型的压裂投产试验，经过实践逐步形成了该区较成熟实用的多层压裂技术。一井多层系指在同一层组的地层剖面中存在两层以上的油层或油层组，它们形成于同一地质历史时期，油层特性基本相似，属同一压力系统。在采油过程中把它们等同于1个层对待，即合层采油，这种类型的油层在川口油田长6油层特别典型。在新井压裂投产施工中，一次射开多层，用井下压裂工具，以水力压裂的方法，分别压开各层，合层排液求产，这样的压裂技术称为一井多层压裂技术[1-5]。

1 川口油田储层特性

该区油层具有以下特征：

（1）油层组为一套多旋回沉积组合，属同一压力系统；

（2）区内油层可以对比，砂岩油藏的砂体展布性好，分布范围大，且稳定连片;

（3）油藏类型为砂岩透镜体油藏，砂体近东西走向，无边水存在，且底水不活跃，本油藏油水界面本油藏油水界面较规则，油水过渡带较窄，油气界面不明显，且接触面积小；

（4）油层组总厚度大，有效油层厚度中等，单层厚度小，层段多。平均单层厚度为2.69 m，最薄仅0.7 m。纵向上泥岩或粉砂质泥岩夹层多，且厚度不一；

（5）油层纵向上和横向上渗透率非均质性较强，在（0.1～1.00）×10-3μm2之间；

（6）长6油藏岩石中的粘土矿物含量相对较少，主要以绿泥石为主（含量＜2%），所以无粘土膨润和水敏作用。

2 压裂技术的探索

2.1 勘探阶段的一井多层压裂技术

1997年在该区钻了两口井，均刚达到工业油流标准，1999年又进行钻探，首先在姚6井用一井多层压裂技术，日产油达到10 t/d以上，取得勘探突破性进展，部分压裂效果对比如表1所示。2000年该区继续钻探，除姚14井用清洁压裂液技术外，其余均采用该项技术。

表1 探井一井多层压裂效果对比Table 1 The results of prospecting well andmultiple-layers fracture inone well

2.2 一次射开多段，合层压裂的弊端

2001年该区在开发过程中，逐渐否定了勘探期间的一井多层压裂技术，认为1次射开多段，用大砂量，高排量可以把整个油层组都压开。在这种思想的指导下，在长达1年多的产建过程中，多采用合层大砂量、高排量为主要的压裂施工工艺。但是这种工艺技术通过实践证明主要存在以下不足之处。

2.2.1 合压不能达到压开各小层的目的

合压的设计思想是改造所有的油层，使油层全部发挥产油潜力。实际上，这只是一种主观臆想，从实践的检验中合压是只压开了其中的1个砂层，即使是在排量足够大的情况下，才有可能压开相距近、隔层较薄的两个小层。长6油层各段从压裂施工工艺发现，上下层间破裂压力不同，多数情况下，上部破压低，下部破压高。因此，亦表明不能同时压开多层。例如丛238井长6油层有油层三段，射开534.0～538.0 m及549.0～552.0 m两段合压，加砂35 m3，排量2.0 m3/min，压后排液，日产油5.0 m3，水5.0 m3。分析认为只压开了下段，上段未压开，对上段534.0～538.0 m重新分压，破压26 MPa，加砂25 m3，排量1.8 m3/min，压后合排，日产油10.8 m3，水7.8 m3，油产量翻了一翻。

2.2.2 合压造成单层裂缝突进容易与注入水联通

合压只压开了其中的1层，使裂缝单层突进，当裂缝延伸到注水波及区域，注入水很容易进入裂缝内，而快速突进，水淹油层。即使压裂时还没有沟通注入水波及区，在采油过程中油井见水期必然提前。如丛287井压裂后日喷水56 m3，无油。其原因就是该井附近有注水井丛288井，合压裂缝沟通了注水区所致。

2.2.3 受贾敏效应影响合压排液时间长

只要外来液体进入油层，都存在贾敏效应。合压规模大，入井液量多，影响的范围广，深度大。表现在压后排液时间长于分层压裂。

2.2.4 支撑剂的有效利用率低

合压的设计思想是整个油层组（砂层与夹层）都压开，即使成为现实，在川口油区长6油层这样的地质背景下，将有相当一部分支撑剂被充填在泥质夹层内，而充填在油层部位的支撑剂量就远远低于支撑剂总量，支撑剂的有效利用率很低。由于泥岩段嵌入效应的影响，裂缝闭合时支撑剂嵌入泥岩裂缝壁面，导致在泥岩中的裂缝基本完全闭合，使裂缝上下并不完全连通。

2.2.5 不能有效的避开产水层或油水层

在川口油田长6油层组的众多砂层中，由渗透率的差异，受毛细管力的作用，各层段含油饱和度必然不同，有含水饱和度高的层段存在，合压不能有选择的压开好油层，往往含水较高的层段易被压开，出现压后油水同出或产水较高的现象。

3 一井多层压裂技术的增产原理及实施原则

3.1 增产原理

压裂技术受储层特性的制约，一井多层压裂技术是针对同层组多油层的油井在压裂试油的实践中总结出来的有效的实用技术。对于多段薄油层组的压裂改造必须同时改造多段有效薄油层，使它们都能对油井的产量做出贡献，才能提升整个油层组的开采价值。如果仅改造了某一单层，则因其出油潜力有限，难以达到大幅度增产的效果。只有多个有效薄层同时对产能做出贡献，才能提升压裂增产的效果，得到有效改造的层段愈多增产的幅度愈大。

3.2 实施原则

（1）正确认识油层，选准射孔层段，合理确定分层压裂的层段及压裂层次

油层是基础，只有正确地认识了油层，才能有效的改造油层。分层压裂也不是说每一小层段都要单独压，而是要做到既要增产又要经济，还要满足井下工具的承受程度，对于川口西区一般以沉积旋回为依据分压2次为宜。个别情况下可分压3次。这是1个油层分析对比的过程，以不放过较好的油层，不压开高含水层为准则。以油层厚度、物性、隔层特征为条件，施工参数的合理性为保证，尽可能充分改造油层，一般不超过分压2层次。

（2）科学、合理的施工参数是提高压裂效果的根本保证

施工参数的科学性、合理性是指施工方案中的几项主要指标：砂量、排量、加砂浓度、压裂液的选择，要与被改造的油层相适应。砂量是实际压裂缝有效长度的保证，排量是压裂动力的传递媒介，一方面是要使所改造的缝主要在油层中延伸，另一方面要保证有效缝的动态长度和宽度达到预期的目的。砂浓度要与混砂液的排量相匹配，压裂液要能与地层有相容性，伤害低，满足施工的要求。对不同地区，不同油层，其压裂施工参数是不同的，就是同一地区的同一油层组参数也不尽一样，因此就存在一个参数选择的优选过程。通过对川口油田油井压裂参数的综合优选，压出了一批高产工业油井，如丛624井、丛712井、丛713井。

4 合层压裂井与一井多层压裂井效果对比

4.1 合压井压后排液产量明显低于一井多层压裂井

综合资料分析表明，川口油田的长6油层在物性、厚度方面，开发井明显优于探井。根据油层的地质基础，压裂后的效果应该是合压井好于探井，但结果恰恰相反。据2001年和2002年的统计资料，合压井压后产量低于多层压裂井（如表2、表3所示）。

表2 川口油田2001年前压裂方式产能分布Table 2 The outputof Chuan-kouOil Filedof different fracturing mode before 2001

表3 川口油田2002年压裂方式产能分布Table 3 The outputof Chuan-kouOil Filedof differentfractur ing mode in2002

该区长6油层组具备多层分压改造的地质条件。姚6井油层有效总厚度15.9 m，单层最厚9.7 m，经分压两层后日产油10.37 t，采用一井多层压裂技术，成为该区第一口突破10 t/d的工业油流井。姚7、姚8、姚9，采用一井多层压裂技术压裂后，试油产量分别为18.02，11.14，10.37 t/d。尤其姚10井，油层有效厚度15.7 m，单层最厚仅3.9 m，分3层次压裂，共加砂34 m3，尾追陶粒10 m3，试油产量达到20.66 t/d。2002年川口油田不完全统计合压井8口，平均排液产量12.68 t/d。分压井21口，平均排液产量19.99 t/d。

4.2 多层压裂井排液的速度快

据压后排液曲线表明，多层压裂井在压裂后产油量迅速上升，达到稳定后，基本不下降。合压井压裂后产油量上升较缓慢，达到稳定需要的时间长，产油量波动幅度大。

4.3 采油期间效果对比

一井多层压裂井投产后日产油量较合压井高，据川口油田一井多层压裂井15口的资料，平均单井产油量为3.95 t/d。合压井7口，平均单井产油量1.78 t/d，平均单井产量多层压裂井高2.17 t/d。

4.4 用一井多层压裂技术压出了一批高产井

一井多层压裂技术虽然在勘探阶段产生并得到肯定，但对川口油田长6油层组内的多个小层如何分压，并没有从理论上和具体操作上形成一套成熟的技术，因此，很容易被否定。通过产建的压裂实践，总结出了以沉积旋回为分层组压裂的操作性强的分层压裂方式，使这项技术更加完善成熟。增强了实用性和经济性，也表现出该项技术的科学性。

在川口油田用一井多层压裂技术压出了一批高产井，还出现自喷井。以丛713井为例：该井电测解释油层8段，按沉积旋回可分为3组，但上两个旋回相距较近，合为1组，按2组考虑分层压裂方案，每组射开2段，各加砂25 m3，压后合排，自喷求产，日产油43 m3，无水。

5 结论

（1）长6油层组是典型的多油层层组，经过从勘探到开发建产的较长时间的实践，尤其是2002年以来的压裂实践表明：一井多层压裂技术使油层层组提高单井产能的适用技术。

（2）大砂量高排量压裂技术通过实践检验证明不能达到一次压开多层、充分改造油层的愿望，不宜在该油田继续应用。

（3）根据沉积旋回，合理组合分压层段的做法，使一井多层压裂技术在该区的压裂施工中不但能有效充分的改造油层，而且体现出了技术的科学性和经济性。按照沉积旋回组合法，该区可划分为2-3个组合，单井分压2-3次，多数情况下分压2次即可。

（4）用一井多层压裂技术压裂，可有效的避免压开高含水层或水层。

（5）一井多层压裂技术与裂缝有效支撑技术结合应用效果会更好，在该区的探井中已得到一定的证实，建议在生产井中推广应用。

[1]侯洪涛，邹群，段志刚，等.先进的多层压裂技术[J].国外油田工程，2007，23（2）：7-10.

[2]胡永全，林辉，赵金洲，等.重复压裂技术研究[J].天然气工业，2004（3）：72-74.

[3]蒋延学.重复压裂选井选层的模糊识别方法[J].石油钻采工艺，1997，19（3）：60-62.

[4]王风江，丁方宏，路勇.低渗透油田重复压裂技术研究[J].石油勘探与开发，1999，26（1）：71-73.

[5]D.G.诺尔蒂.油藏增产措施[M].康德泉，译.北京：石油工业出版社，1991.

Application of the Multiple Layers Fracture Technology in Chuankou Oil Field

SHIJian1，JIANGLan2，DENGQiang2，CHEN Gang2
（1.Science andTechnology departmentof Yanchang Oil FieldCo.Ltd.，Shanxi Yan’an717111，China；2.College of Chemistry andChemical Engineering，Xi’anShiyouUniversity，Shanxi Xi’an710065，China）

Application of the multiple layers fracture technology in Chuankou oil field was introduced.During exploitation in Chang 6 oil layer of this oil field，multiple-layers fracture and full-zone fracture technology were applied successively.Combined with the analysis of geological characteristics and the fracture result，it was found that multiple layers fracture technology is suitable forproductionof this field,anditcanimprove outputsuccessfully.

Multiple-layers fracture；Full-zone fracture；Geological characteristics；Stimulation

TE357.1+3

A

1671-0460（2010）04-0416-04

2010-04-07

师 剑（1971-），男，工程师，2008年毕业于西安石油大学石油工程专业，主要从事复杂油藏的开采研究。

陈 刚，E-mail：gangchen@xsyu.edu.cn。