川西致密气藏水平井分段压裂的优化方法

万旸璐 常菁铉 郭妍

1成都理工大学能源学院 2中国石油玉门油田分公司酒东油田作业区

1 模拟软件选择

川西中浅层气藏总体属于近致密—超致密、非均质性强、砂体规模小，连片性差的复杂构造—岩性气藏。采用斯伦贝谢公司研发的EcliPse油藏数值模拟软件，对考虑影响压裂水平井的地层因素及裂缝参数进行模拟，并采用了局部网格加密（REFINE）方法有效地模拟了裂缝形态[1-2]，致密气藏水平井压裂的产能受裂缝参数和地层因素的综合影响。根据裂缝参数优选结果，应用FracPT裂缝延伸模拟软件，对砂量、液量、排量等加砂压裂施工参数进行优选，形成了新场沙溪庙组水平井分段压裂的优化施工参数。

2 优化压裂施工参数

（1）对施工规模进行优化。根据新场沙溪庙储层水平井分段压裂裂缝参数优化结果，最佳裂缝半长为120~140m，外部的裂缝长度大，内部的裂缝长度小。按有效缝长占支撑缝长的85%计算，水平井分段压裂支撑缝长应达到140~160m以上。以此为优化目标，在其他施工参数一定情况下，对不同施工规模下的压裂裂缝支撑缝长进行了模拟计算。从模拟结果可以看出，随着加砂规模的增大，压裂支撑缝长与动态缝长都增加。当加砂规模达到40m3时，支撑缝长达到140m；当加砂规模达到50m3时，支撑缝长达到160m。因此，优选新场沙溪庙组水平井分段压裂外侧裂缝加砂规模为50m3；内侧裂缝加砂规模为40m3，可满足水平井分段压裂优化裂缝长度的要求[3]。

（2）对前置液量进行优化。压裂优化设计的前置液确定原则：在保证施工正常进行的前提下，应尽量缩小前置液的百分数。最优前置液百分数应当是最后一批砂子进入时，前置液正好滤失完。为保险起见，要求支撑半长与造缝半长比值为80%~85%，以此来确定前置液的百分数，考虑到水平井压裂往往存在多裂缝的风险，取下限80%左右[4]。图1是在施工中其他参数确定的条件下，对不同前置液百分比的模拟结果。从模拟结果可以看出，随着前置液百分比的增大，支撑缝长与动态缝长的百分比趋于减小，当前置液百分比增大到35%时，支撑缝长与动态缝长的百分比减小至80%以下。因此，选取水平井分段压裂前置百分比>35%。

图1 不同前置液百分比的模拟结果

（3）对平均砂比进行优化。根据新场沙溪庙储层水平井分段压裂裂缝参数优化结果，最佳裂缝导流能力为30~40μm2·cm。以此为优化目标，在确定了施工规模和其他参数的前提条件下，对不同的施工砂比进行了模拟计算[5]。根据模拟结果可以看出，压裂裂缝的导流能力随着平均砂比的增大而增大。当平均砂比增大至21%以上时，导流能力大于30μm2·cm，满足水平井分段压裂优化裂缝导流能力要求。因此，选取水平井分段压裂平均砂比为21%~25%。

（4）对施工排量进行优化。综合考虑到由于产生多裂缝（提高排量即增加缝内净压力，从而减少多裂缝，相应增加单缝长和单缝宽），以及固井质量较差等原因，水平井压裂施工难度比直井大，因此设计采用较高施工排量（4.5~5.0m3/min），以降低施工风险。

3 结语

（1）压后的评估结果表明，新沙X井水平井分段压裂工艺进行了4段共计145m3的加砂压裂施工，4段加砂规模分别为35、19、41和50m3。压后累计排液量593m3，返排率53.35%，测试求产获无阻流量6.3372×104m3/d，是压前射孔后产能（0.8×104m3/d）的7.9倍，是邻井直井单层压后平均产能（2.08×104m3/d）的3.05倍。

（2）通过对裂缝参数的优化以及施工参数的优化，对新场沙溪庙组气藏成功进行了水平井的分段加砂压裂设计和施工，取得了良好效果。压后累计排液液量大，返排率高，测试求产获无阻流量较压前射孔后产能增量明显，与邻井直井单层压后平均产能相比增产明显，从而形成了气藏压裂水平井优化设计方法。

[1]张学文，方宏长，裘怿楠，等．低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素[J]．石油学报，1999，20（4）：51-54.

[2]单娴，姚军．压裂水平井生产效果影响因素分析[J]．油气田地面工程，2011，30（2）：74-76.

[3]乔廷立，李健萍，朱凤阁，等．卫42块整体压裂改造方案研究[J]．钻采工艺，2005，28（2）：35-39.

[4]冯玉．辽河油田水平井产量影响因素分析[J]．油气田地面工程，2009，28（7）：14-15.

[5]王栋．特低渗透砂岩油藏定向压裂完井技术[J]．油气田地面工程，2013，32（7）：11-13.