姬塬油田高强度压裂改造工艺技术研究

闫怀荣，蒲三龙，魏江伟，张倩，李曼平

姬塬油田高强度压裂改造工艺技术研究

闫怀荣，蒲三龙，魏江伟，张倩，李曼平

中国石油长庆油田分公司第五采油厂（陕西西安710200）

随着油田开发时间的延长，油井产量下降，低产成为制约姬塬油田提高整体产量的最主要因素。目前在三叠系主力油藏中，C2层和C4+5层重复措施井逐年增多，措施效果变差，C6层和C8层油藏埋藏深、物性差，有效驱替系统难以建立，低产低效井多，常规措施效果不明显。通过对姬塬油田储层物性、地层能量、油水井间连通性及历年措施改造效果进行研究，充分利用部分油藏天然微裂缝发育的特性，采用“大砂量+大排量+高砂比”的压裂改造思路，最终形成了以增大裂缝穿透比、扩大油层泄油面积、改善油藏开发效果为目的的高强度压裂改造技术。2016年该技术现场应用65口井，取得了较好的增产效果。

姬塬油田；低产低效井；重复改造；高强度压裂

中国石油长庆油田分公司姬塬油田（以下简称姬塬油田）位于鄂尔多斯盆地北部，地处陕西省定边县与宁夏回族自治区盐池县境内。勘探面积1 802.1 km2，截至2015年底，姬塬油田已探明储量35 072×104t，主要集中在三叠系C8、C4+5层。油藏类型属低渗透油藏，区块微裂缝发育。

姬塬C8油藏主要有L1、H3、H57和H117区块4个规模开发区块，储层埋藏深度2 564 m，平均有效厚度9.4 m,孔隙度10.2%,渗透率为0.44×10-3μm2。L1区C8油层压力为17.5 MPa，饱和压力为10.48 MPa。统计姬塬油田C8储层原始含油饱和度为30% ～70%，平均为52.4%。孔隙类型以粒间孔为主，属于低孔、特低渗储层。

姬塬地区C4+5储层孔隙组合类型以粒间孔、粒间孔-溶孔为主，储层的粒间孔发育，占所有孔隙的58.1%。C4+5层孔隙度平均11.42%；渗透率平均1.44×10-3μm2，属特低渗储层。在该区以高角度裂缝及层间微裂缝为主。

截至2015年底，姬塬油田共有低产低效井1 527口,主要集中在C8、C6油藏，其中C8油藏600口，C6油藏387口，占到了低产井的64.6%。由于储层物性差（占38.7%）、注采井组间无法建立有效的驱替系统，是造成油井低产低效的主要原因。其中因骨架井、非主力层井网不完善及油藏边部物性差等因素造成低产井所占比例高，治理难度大，而常规措施增产效果不明显，措施效益差。C4+5油藏油藏措施频次逐年增多（G117区块2014年—2016年已实施油井措施97口133井次），措施有效期逐年变短，产能恢复率逐次降低，近3年平均产能恢复率为65.2%，2015年仅为60.3%，常规措施效果逐年变差。分析认为C2油藏地层堵塞问题仍然突出，油井堵塞井次呈逐年增多的趋势，堵塞周期变短，解堵效果逐渐变差，重复解堵措施效果统计如表1所示。

表1 C2油藏解堵措施效果统计表

1 高强度压裂改造工艺技术研究

1.1高强度压裂工艺

充分利用部分油藏天然微裂缝发育的特性，进一步加大裂缝穿透比，扩大泄油面积，更大范围的沟通和开启天然微裂缝，形成缝网系统，达到提单产和延长措施有效期。

丹皮酚对照品（批号：150722，纯度：＞98%）、芍药苷对照品（批号：150819，纯度：＞98%）、没食子酸对照品（批号：150729，纯度：＞98%）、没食子酸甲酯对照品（批号：150903，纯度：＞98%）均购自上海融禾医药科技发展有限公司；氧化芍药苷对照品（批号：YY90574-201703，纯度：＞98%）、苯甲酰氧化芍药苷对照品（批号：BWB51073-201704，纯度：＞98%）均购自中国食品药品检定研究院；丹皮酚原苷对照品（成都普思生物科技有限公司，批号：D-019-150925，纯度：＞99%）；甲醇、乙腈、甲酸均为色谱纯，其余试剂均为分析纯，水为超纯水。

鉴于麦克奎尔-西克拉垂直裂缝增产倍数曲线，高渗储藏应以增加导流能力为主，低渗油藏应增加裂缝长度比为主。故对于姬塬油田低渗储层可通过提高裂缝长度（裂缝穿透比）来提高单井产能。

1.2高强度压裂技术特点

在这种供电方式下，信号源支持直流输入，通过直流电源为信号源供电。 在市电停电情况下，直流电源所带蓄电池为信号源供电。如图4所示。

1.4高强度压裂工艺参数优化

C2油藏为常规压裂措施用砂量的5倍左右，C4+5、C6、C8油藏常规压裂措施用砂量的1.5～2倍左右，高强度压裂与初次改造规模及参数对比如表2所示。通过提高压裂施工排量，可对储层纵向进行充分的改造；同时提高了缝内压力，有利于地层中天然微裂缝的开启，也有利于突破储层内部隔夹层的限制，提高裂缝的导流能力[6-10]。

表2 三叠系油藏施工参数统计表

1.3高强度压裂工艺可行性分析

1.3.1 加大砂量提高裂缝穿透比

总体而言，根据桩基与隧道之间的空间关系，平面净距相对较大，区间左线施工后，隧道两侧0#、1#承台受到的扰动较小，且由于中间桩基的隔断，2#承台受到的扰动可忽略。

通过室内实验模拟发现重复改造中砂比对裂缝长度及导流能力影响较小，但考虑到施工入地液量和施工情况等因素，以降低储层伤害和施工成本为目标，平均砂比控制在30%～35%较好。

1.3.2 多缝形成的机理

图1 不同加砂量形成的裂缝规模对比图

原井及邻井人工裂缝的存在、生产与注入活动等因素都可以导致储层中原地应力场大小和方向的变化，产生应力重定向，因此重复压裂时会诱导定向新裂缝，这也是二次改造增大泄流面积的有利条件。计算表明:经过初次压裂施工后，受人工裂缝诱导应力的影响近井带应力发生变化，最大主应力降低，而最小水平主应力增加。2个水平主应力方向产生的诱导应力在裂缝壁面处最大，随着距裂缝壁面的距离增加诱导应力逐渐降低。随着油井不断生产，受油井生产和水井注水的影响，在离井筒、裂缝越近，孔隙压力和岩石的变形量也就越大，因此应力变化也就越大。因此随着油井生产时间的延长，应力变化量也会越大，这会有利于重复压裂时的应力重定向。1.3.3典型井组的油藏模拟

1.4.4 支撑剂类型优化

由于储层物性差，生产井长期注水不见效，导致压力保持水平整体较低，通过模拟发现，Y100-5井对应8口油井地层压力保持水平较低，尤其是Y100-6井。

图2 H117区块低产低效井组地层压力分布图

使用Rubis软件对H117区块一个典型井组进行油藏模拟，储层物性参数：孔隙度8.1%，渗透率0.17×10-3μm2；油藏参数：油藏温度82.7℃，原始地层压力21.6 MPa；生产参数采用Y100-6井对应的17口井油水井投产至今的生产动态月数据。模拟生产多年后井组地层压力情况如图2所示。

由模拟结果可看出在沿裂缝方向压力较低，而垂直于裂缝方向压力较高，说明垂直于裂缝方向动用程度较低，需要通过特殊工艺手段来提高储层平面动用程度。

目前，国外的很多企业生产的颗粒成型设备技术已经日趋成熟，像德国SALMATEC公司的MAXIMA模块化设计的制粒机，可以适应多种原料，生产率高达30 000kg/h；奥地利ANDRITZ公司生产的Feed & Biofuel系列颗粒机，轧辊可以快速、简单、准确的滚动调整，模孔尺寸通常的范围从1.5～9.5mm，颗粒模具可达到约90mm厚。此外，ANDRITZ公司针对每道工序或完整的工艺生产线采用全自动控制系统，确保成型颗粒质量的同时，符合成本效益。模块化设计的控制系统，范围从业务职能的基本控制到整个工艺生产线，包括先进的电脑控制、秤、粉碎机、搅拌机、挤压机、烘干机、制粒机、冷却器和涂层机等。

1.4.1 加砂强度优化

根据L1区块C8储层初次改造特点，对二次加砂强度进行了室内模拟，结合历年改造效果得出了最优的加砂强度。加砂强度优化结果：侧向井2.5～ 3.6 m3/m；主向井2.0～3.0 m3/m。

1.4.2 重复改造砂比优化

使用软件模拟，对姬塬油田C8低渗透储层不同加砂规模形成的裂缝参数进行计算，随着砂量的增加，裂缝半长和裂缝导流能力都增加较明显，故通过加大砂量来提高裂缝穿透比是一种可行的手段，模拟计算结果如图1所示。

1.4.3 重复改造排量优化

“将军说了，大日本帝国，非常尊重孔子的，孔庙在大日本帝国也有着特殊礼遇。你们，如果要出殡，皇军是同意的，但孔庙里那些国军，要交给皇军处理。”

通过模拟发现重复改造中随着排量的增加，形成的缝长逐渐增大，裂缝导流能力逐渐降低，但排量超过4 m3/min后影响较小，因此为获得较高的裂缝穿透比和增加微裂缝开启的可能，施工排量控制在3.0～3.8 m3/min。

考虑到通信部分需要使用UART0，本文通过修改运行模式时钟配置寄存器，使用精度更高的外部振荡器作为系统时钟源。外部晶振使用的是6.0 MHz的晶振。

截至2月15日，全国耕地受旱面积1801万亩（120.1万hm2），主要分布在甘肃、河北、云南等省；有313万人因旱饮水困难（多年同期平均值803万人），主要分布在云南、内蒙古等省（自治区）。

充分借鉴“体积压裂”理念，进一步加大裂缝穿透比，采用大砂量、大排量、高砂比的施工参数，从常规水力压裂“面”向储层改造后形成“体”的压裂特点转变，实现造新缝，挖掘裂缝侧向剩余油[1-5]。

姬塬油田C6、C8油藏措施井在初次改造时支撑剂均为陶粒，通过支撑剂短期导流能力室内评价可以看出，二次措施加入支撑剂为石英砂时能够满足裂缝导流能力的需求。为降低措施成本，主体支撑剂为石英砂，然后尾追陶粒。结合近2年压裂类措施比例上升，通过对加砂量与措施效果统计分析及室内模拟，对主力措施区块进行了加砂强度优化。

2 现场应用效果评价

在三叠系C2、C4+5、C6、C8油藏共试验65口，有效57口，目前单井日增油1.0 t。与常规措施相比在，C4+5、C6、C8油藏高强度压裂较常规压裂增油效果好，取得初步成效，C2油藏实施效果较差，下步进行参数优化。

3 结论与认识

1）对三叠系油藏历年措施改造效果和开发现状进行分析，随开发时间延长及储层地质条件影响，近年来呈现出重复措施井逐年增多、措施有效期短和措施有效率逐年降低的问题。

对于一个完善的国际建筑市场，工程索赔是一种正常的现象。但在我国，由于建设工程索赔尚处于起步阶段，合同双方忌讳索赔、索赔意识不强、索赔处理程序不清的现象普遍存在。随着市场经济的不断发展、法律的不断完善以及国际竞争的需要，建设工程施工中的索赔与反索赔问题，已经引起工程管理者的高度重视。

2）为缓解平面矛盾，利用部分油藏天然微裂缝发育特征和通过提高裂缝穿透比的增产改造思路，提出了“大砂量+大排量+高砂比”的高强度压裂工艺技术。

3）结合近2年措施改造参数和效果统计分析，进行室内模拟,得出最优施工排量为3.0～3.8 m3/min,最优砂比30%～35%，并模拟得出不同区块的的最优加砂强度。

周启强认为“信息传递的第一个要求是准确无误，第二个要求是省时省力，合起来称为效率原则。对于语言来说，最理想的效果是在保证准确的情况下，用最经济的手段达到交际的目的”(周启强2001：17-19)。对于新词来讲，应在保持词义明确的情况下，尽量少使用语言符号。日语IT新词中存在大量的英语缩略词表达，如：EDI(Electronic Data Interchange，电子数据交换)、DNS(Domain Name System，域名系统)、HTML(Hypertext Markup Language，超文本链接语言)等。

4）通过不同支撑剂类型的室内评价，C6和C8储层二次措施加入支撑剂为石英砂时能够满足裂缝导流能力的需求，为降低措施成本，选用主体支撑剂为石英砂，然后尾追陶粒。对比体积压裂，采用高强度压裂工艺平均单井节约费用约35.5万元。

5）高强度压裂工艺在三叠系C2、C4+5、C6、C8油藏共试验65口井，有效57口井，目前单井日增油1.0 t/d。与常规措施相比，C4+5、C6、C8油藏高强度压裂较常规压裂增油效果好，取得初步成效，C2油藏实施效果较差，下步将进一步优化施工参数。

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With the extension of Jiyuan oilfield development time,the production of oil wells was decreasing,and the low production became the main factor restricting the improvement of the whole production.In the main reservoirs of Triassic,the repeatedly implementing measures wells in C2 layer and C4+5 layer are increasing year by year,and the effect of the implementing measures becomes poor;the depth of C6 and C8 reservoirs is large,the physical property of them is poor,the establishment of the effective oil displacement system in them is difficult,therefore there are many low-production low-efficiency wells,and the effect of the conventional production simulation measures is not obvious.Based on the study of the reservoir physical property,formation energy,the connectivity between oil and water wells and the effect of the production simulation measures in the past years,a strong fracturing technology is proposed for Jiyuan Oilfield,which can increase the penetration ratio of fractures,expand the oil drainage area of reservoirs and improve the development effect of reservoirs by making full use of the natural microfractures in some reservoirs and using“large sand content+large flow rate+high sand ratio”fracturing way.The technology was applied on 65 oil wells in 2016,and a good stimulation effect was achieved.

Jiyuan Oilfield;low-production low-efficiency well;repeatedly reforming;strong fracturing

尉立岗

2017-03-01

闫怀荣（1972-），男，工程师，现主要从事油田工艺技术工作。