海拉尔油田缝网压裂技术研究与应用

邓贤文

（中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆 163453）

1 区块概况

海拉尔盆地布达特群裂缝型储层是海拉尔油田实现增产上储的层系。储层平均孔隙度为7.8%，平均渗透率为0.15×10－3μm2，储层厚度较大，基质致密且裂缝发育。在以往压裂改造过程中，由于储层天然微裂缝发育、人工裂缝形态复杂，加之储层上下没有应力遮挡，人工裂缝沿天然裂缝延伸时形成多支缝，同时人工裂缝在高度上过度延伸，导致缝内净压力低、主裂缝形成困难、压裂施工成功率低。为提高施工成功率，采用缝网压裂技术，可提高布达特群裂缝型储层压裂井的改造效果，保证压裂形成的裂缝形态为网状裂缝。

2 缝网压裂地质及工艺条件［1－2］

缝网压裂适用于裂缝型脆性储层，储层脆性越大，越能提高剪切缝形成的概率，且有利于形成网状裂缝。水力压裂理论研究表明，人工裂缝和天然裂缝的夹角越小，天然裂缝张开的可能性越大，其缝网形成的越充分。但在高应力差的情况下，天然裂缝将不会张开，且人工裂缝会直接穿过天然裂缝向前延伸，形不成缝网的条件［3－5］。因此，在实际压裂作业过程中，决定水力裂缝形态的最主要因素是目标层的地应力特征和天然裂缝发育特征；次要因素是压裂施工中的排量和压裂液粘度的大小，它们能够决定水力裂缝是否沟通附近闭合的天然裂缝，压裂排量和压裂液粘度它们可以人为控制。

2.1 天然裂缝发育状况

布达特群储层储集空间以裂缝、孔洞为主，储层天然裂缝发育，其中，以构造裂缝最为发育，而构造裂缝以张裂缝为主。张裂缝在张应力的作用下形成，在岩心上表现为裂缝面粗糙不平整、尾端多呈树枝状分叉，且裂缝倾角大，裂缝宽度大，主要在0.1～1 mm之间，由于溶蚀作用，最大缝宽可达10 mm，并具有剪切性质；裂缝密度的变化范围为1.24～43.55条／m之间，平均裂缝发育频率3.43条／m。该储层天然裂缝发育，能满足缝网压裂的基本地质条件。

2.2 储层人工裂缝方位与天然裂缝夹角

采用多种测试方法分析了区块地应力方向，用古地磁岩心定向法测试了储层水平最大主应力方向为北东83°～95°，平均为北东89°；用井筒崩落法计算了储层水平最大主应力方向为北东85°～134°，平均为北东101°；用滞弹性应变恢复法测试了储层水平最大主应力方向为北东84°～107°，平均为北东98°。经综合分析，区块的最大主应力方位应是北东89°～101°。布达特群储层成像资料表明区块天然裂缝走向一般在北西65°～北东85°之间，储层人工裂缝方位的天然裂缝夹角为4°～36°，有利于天然裂缝的开启和缝网形成［6－7］。

2.3 储层水平应力差异

结合油田实际情况，根据储层水平应力差异系数来判断改造储层能否形成缝网。当储层水平应力差异系数为0～0.3时，水力压裂能够形成充分的裂缝网状；当水平应力差异系数为0.3～0.5时，水力压裂在高的净压力时，能够形成较为充分的裂缝网状；当水平应力差异系数大于0.5时，水力压裂不能形成裂缝网状。

式中：Kh——水平应力差异系数；σmax——最大水平主应力，MPa；σmin——最小水平主应力，MPa。

当布达特群储层平均水平应力差异系数为0.18（表1），具备缝网形成的条件，在裂缝性储层水力压裂过程中，通过变液性、变排量提高裂缝内净压力值，使裂缝延伸过程具备偏转条件。当主裂缝延伸遇阻，缝内净压力逐渐增高，达到一定程度时，也可改变原有裂缝方向，并产生剪切裂缝。

表1 布达特储层缝网压裂施工压力情况

3 缝网压裂改造技术

3.1 缝网压裂工艺

布达特群组储层缝网压裂过程中，采用交替注入无降阻滑溜水和降阻滑溜水变排量施工方式。为提高井底净压力，施工过程中采用大排量施工，以提高形成分支缝概率。整个工艺过程分为三个阶段。阶段一：施工初期。随着裂缝延伸，采用降阻滑溜水大排量施工，沟通部分天然裂缝，并形成一定程度的分支缝。如果两向应力差异较大，形成裂缝形态以对称双翼缝为主。阶段二：变排量压裂。施工中期在低排量注入无降阻滑溜水沟通部分主缝后，再高排量注入降阻滑溜水，利用无降阻滑溜水在裂缝中摩阻高的特点，提高近井净压力，而储层深部是无降阻滑溜水，由于摩阻较低，因此，能保持相对较高的净压力，促使分支缝形成。施工过程中根据压力变化特征，进行交替施工，进一步促使分支缝充分形成。阶段三：交联冻胶携砂压裂。施工后期，为保证裂缝具有较高的导流能力，采用交联冻胶携砂填充裂缝，由于网状裂缝已形成，压裂液滤失面积大，裂缝宽度较窄，因此，采用小粒径支撑剂充填裂缝，以降低砂堵风险。

贝38－B61－41井BI层在施工过程中，净压力一直上升，通过井底压力及净压力分析，产生了4组分支裂缝，形成了以主缝和分支裂缝组合的网状裂缝（图1）。

图1 贝38－B61－41井压裂施工曲线及微地震监测示意

3.2 缝网压裂液体系

缝网压裂液主要用滑溜水，滑溜水可采用阴离子聚合物，也可用低浓度线性胶。根据实验室50 mm连续油管摩阻测试对比实验结果，优选降摩阻剂体积分数为0.2%，其降阻效果明显（图2）。

最后携砂压裂阶段采用适合布达特群组岩性的常规交联冻胶压裂液即能满足要求。

3.3 现场应用

缝网压裂技术在海拉尔油田布达特群裂缝性储层现场应用4口井，压前单井平均日产液1.0t，日产油0.6 t，压后单井平均日产液9.4 t，日产油5.1 t，单井平均生产9个月后，仍保持较好的产量，增产效果明显（表2）。

图2 清水与滑溜水50mm连续油管摩阻效果对比

表2 布达特储层缝网压裂效果

在压裂施工过程中，采取裂缝监测技术对裂缝形态进行监测（图3）。监测结果表明大规模缝网压裂主裂缝长度平均296.1 m，波及的裂缝宽度平均207.5 m，裂缝高度平均27.2 m，已形成了较大波及面积的网状裂缝系统（表3）。

4 结论及认识

（1）缝网压裂技术对海拉尔油田布达特群组低渗透裂缝性储层增产效果显著。

（2）通过初步评价储层裂缝结果与水平应力差异系数可以判断所改造的储层能否形成缝网。

图3 压裂施工裂缝监测图

表3 布达特群组储层缝网压裂裂缝形态统计

（3）在较高应力差不易形成的缝网地层中，采用大排量、变液性和变排量施工情况下，当净压力超过两相应力差时，网状裂缝的形成将更为明显。

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