致密油藏水平井体积压裂效果影响因素分析

王 瑞

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163453)



致密油藏水平井体积压裂效果影响因素分析

王 瑞

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163453)

在致密油藏开发中，影响水平井体积压裂压后效果的因素较多，确定压裂后产能的影响因素对于制订压裂方案，提高压裂工艺适应性具有重要意义。针对某致密油试验区，确定7种影响水平井体积压裂的影响因素，应用灰色关联法，分析了压裂后不同时期各因素对产油量的影响大小和原因，并提出了改进工艺。现场试验结果表明，在不产生严重缝间干扰的前提下，尽可能缩短缝间距、提高布缝密度，加大施工规模，可提高致密油藏水平井体积压裂效果。该分析方法可用于致密油藏储层水平井压裂方案优选及改进，具有推广应用价值。

致密油藏；影响因素；灰色关联分析；压后效果；水平井；体积压裂

引 言

近几年低渗透致密油储层逐渐成为大庆油田产能开发的重点，为探索经济有效开发途径，在大庆某致密油区块开展了超长水平井大规模体积压裂现场试验，随着研究的深入，压裂后的效果分析成为区块储量评价和压裂工艺改进的重点[1-2]。黄志文认为区块压裂效果与单井压裂效果的评价技术在评价方法和资料收集上是不同的[3]。灰色关联法是一种较理想、便捷的分析方法，计算量小，分析结果与定性分析吻合性好。通过灰色关联分析方法计算和分析灰色关联度，能够区分影响因素的主次，有助于针对性地筛选和改进压裂工艺[4-7]。以大庆X区块低渗透致密油藏为主要研究对象，通过统计和分析该油藏近几年实施的水平井体积压裂施工相关数据，对压裂效果的影响因素进行筛选，采用灰色关联分析法分析并确定各因素优先顺序和影响程度大小，为该区块乃至油田内该类油藏的压裂工艺筛选和改进提供有效参考。

1 油藏基本情况

大庆X区块油藏岩性为致密砂岩，岩心平均孔隙度为14.6%，平均渗透率为1.54×10-3μm2，属于低孔、特低渗透储层。储层整体埋深为1 700～2 450 m，地温梯度为0.051 6～0.054 2℃/m，平均为0.053 1℃/m。储层平均压力为16.9 MPa，平均压力系数为0.012 7 MPa/m，整体上属于高地温梯度、高压力系数油藏。地面原油黏度为32.9 mPa·s，凝固点为31.5℃，含蜡量为21.2%。

2 压裂效果影响因素分析

2.1 灰色关联分析理论

灰色关联分析理论于20世纪80年代由邓聚龙教授提出，是灰色系统理论的主要内容之一，即运用特定方法描述信息不完全的系统并进行预测和控制。文献[8-10]对该理论及其算法给予了深入的研究，目前该理论在很多行业都广泛应用，文献[11-16]研究了灰色关联分析在油田增产方面的应用。本文将该方法应用于致密油藏水平井体积压裂效果影响因素分析。

2.2 影响因素确定与分析

影响水平井体积压裂效果的因素很多，可以从地层参数和工程参数两方面考虑。地层因素包括孔隙度、渗透率、含油饱和度、压裂井段厚度、水平段长度等，工程因素即水平井压裂施工参数，包括压裂液用量、支撑剂用量、压裂排量、压裂段数、缝间距等。由于影响因素众多，必须选择对压裂效果有显著影响同时又容易获取和量化的参数。此外，某些影响因素间存在固定的函数关系，需要从其中排除掉关联度最小的影响因素。

基于水平井井型，对X区块致密油储层水平井体积压裂施工资料进行统计分析，在消除水平段长度影响的前提下，选取影响压裂效果的砂岩厚度、伽马值、孔隙度、渗透率、平均注液量(水平段每米压裂液量)、平均加砂量(水平段每米加砂量)和缝间距等7个因素为比较数列；选取初期日产油量、生产1个月后平均日产油量、生产2个月后平均日产油量为参考数列。本文采用极差变换[6]将原始数据进行无量纲化处理，结果见表1。

表1 各因素无量纲化结果

根据灰色关联分析计算方法，得出不同阶段压裂后日产油量与各影响因素之间的灰色关联度(表2)。将灰色关联度进行排列比较，确定各因素的重要程度。关联度越大，该影响因素对参考序列的影响程度越大；关联度越小，该影响因素对参考序列的影响程度越小。

表2 各影响因素关联系数

压裂后初期，缝间距、储层厚度和孔隙度的影响程度较大，这与压裂后初期近井区域致密储层砂岩孔隙得到较好沟通、产油能力增加相符。生产1个月后，平均加砂量、砂岩厚度、缝间距、平均注液量成为主要影响因素。此时，近井区域供油能力逐渐减弱，产油量开始由远距离渗流供给，裂缝填砂所增强的裂缝导流能力作用进一步体现，平均加砂量的影响能力增加。生产2个月后，伽马值、砂岩厚度、缝间距成为主要影响因素。伽马值反映了储层砂岩含量，在一定范围内伽马值越低，说明含泥越少，砂岩含量越高。砂岩厚度、缝间距的影响分别反映了地质和工程的双重作用。综上所述，随着生产的进行，压裂后产能的主要影响因素由缝间距逐渐转变为储层物性。由于X井区为致密油藏，所以原始渗透率对产能的贡献较为有限，与灰色关联分析的结果相吻合。

通过以上分析可知，对于该区块致密储层的特点，在相同的地质条件下，为进一步提高水平井体积压裂投产效果，设计布缝方案时，在不产生缝间严重干扰的前提下，应尽可能提缩短缝间距、增加施工规模，提高人工裂缝的波及范围。

3 现场应用

原方案施工的9口井，缝间距平均为80 m，平均加砂量为0.75 m3/m，平均注液量为7.4 m3/m，压裂后初期日产油量为20.6～37.8 t/d，生产2个月后日产油量为6.2～12.9 t/d。根据灰色关联法分析结果，针对该区块致密油储层，可以通过控制缝间距、加砂量和注液量提高水平井压后产量。将分析结果应用于该区块其他2口水平井压裂施工设计中，将原设计加砂量提高10%，缝间距减少25%，平均注液量提高15%，压裂后初期日产油量分别为36.5、40.2 t/d，生产2个月后日产油量分别为12.1、14.9 t/d。现场试验结果表明，缩短缝间距、增加加砂量及注液量，可提高致密油藏水平井体积压裂效果。

4 结论和建议

(1) 根据水平井体积压裂施工特点，结合地质参数和工程参数，分析确定了7种影响致密油藏大规模水平井体积压裂后效果的影响因素：砂岩厚度、伽马值、孔隙度、渗透率、平均注液量、平均加砂量和缝间距。

(2) 利用灰色关联度分析方法，计算了各影响因素对不同阶段生产能力的影响排序。通过分析，计算结果与水平井不同生产阶段供油机理相符。得出了影响该区块致密油储层水平井体积压裂投产效果的主要因素，设计布缝方案时，在不产生缝间严重干扰的前提下，应尽可能提缩短缝间距、增加施工规模，提高人工裂缝的波及范围。

(3) 现场试验结果表明，缩短缝间距、增加加砂规模及注液量，可提高致密油藏水平井体积压裂效果。灰色关联分析方法简单、合理，可用于该区块致密油储层水平井压裂方案优选及改进，具有推广应用价值。

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编辑 刘 巍

20141105；改回日期：20150205

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“大庆探区非常规油气勘探开发关键技术研究与现场试验”(2012E-2603)

王瑞(1982-)，女，工程师，2004年毕业于东北石油大学应用化学专业，2007年毕业于该校应用化学专业，获硕士学位，现从事油气藏改造方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.032

TE357

A

1006-6535(2015)02-0126-03