低伤害压裂液体系优化应用及性能评价

殷寄萍

摘要：滩坝砂油藏是胜利油田低渗透未动用储量的主体，由于其为低渗乃至特低渗油藏，均需实施压裂改造措施，才能达到工业油流。但岩心实验表明，常用压裂液体系对滩坝砂储层的伤害率达70%左右，一些低伤害压裂液体系伤害率也达到40%，远高于一般低渗透油藏。本文通过对滩坝砂储层地质特征、敏感性特征、压裂液微观伤害特征评价，分析了滩坝砂压裂液伤害的主要机理，优化了滩坝砂储层压裂液体系及压裂规模，降低了压裂液对储层的伤害，提高了滩坝砂储层压裂改造效果。

关键词：勘探开发；低渗透致密油藏；伤害特征；压裂液体系；性能评价

随着勘探开发的逐步深入，低渗透致密油藏越来越成为储量增长的重要补充。胜利油田深层滩坝砂油藏占低渗透致密油藏57.8%，因此有效开发该类储层，就显得尤为重要了。滩坝砂储层一般具有油层多、单层薄，储层岩性复杂、物性差、非均质性严重、平均孔隙度为13.3%，平均渗透率为5×10-3um2；油藏埋藏深，油藏平均埋深3000m；储层一般微裂缝发育等特点，需要压裂改造才能获得产能。压裂液对滩坝砂储层的岩心伤害率大于对一般储层的伤害，部分井岩心伤害率高达72.4%，即使低伤害压裂液体系对储层的伤害率也达到了40%以上，压裂液的伤害严重影响了储层改造效果。

1滩坝砂储层压裂液伤害机理

1.1 滩坝砂储层储集性特征

借助岩石铸体薄片鉴定、粘土衍射分析、扫描电镜等实验分析，滩坝砂储层岩性以泥质粗粉砂岩、含白云质细粒岩屑长石砂岩、致密砂岩为主，点-线接触，孔隙胶结；粘土矿物含量5-38%，矿物组成以伊利石和伊/蒙间层为主；粒间孔不均匀分布，微孔隙较发育，孔隙度为7.3-11.5%，渗透率0.035-0.325×10-3μm2，孔喉特征粒间孔6-46μm，微孔<4μm。

1.2 滩坝砂储层压裂液伤害特征

（1）敏感性特征。无到中等偏弱速敏、中等偏弱到偏强水敏、无到弱碱敏、中等偏弱应力敏感。（2）粘土吸水膨胀与分散运移伤害。水敏性矿物伊/蒙间层粘土矿含量越高的岩心，其渗透率伤害率就越大；岩心绝对渗透率越低，伤害率越高。（3）水锁伤害。滞留可动水就会对油相渗流产生水锁伤害，且伤害程度大小主要取决于滞留可动水饱和度高低。（4）高分子物质吸附和固相颗粒堵塞伤害。

2压裂液体系优化及性能评价

对目前应用的羟丙基胍胶压裂液、羧甲基羟丙基胍胶压裂液进行降低伤害性能优化，引进聚合物、表活剂压裂液体系，优选适合滩坝砂储层压裂改造三种压裂液体系。

2.1滩坝砂储层压裂液基础配方。通过对各种添加剂性能优化，优选出了适合滩坝砂储层的三种压裂液体系：（1）（0.5-0.6）%HPG+0.3%SL-P +0.3%FP-Ⅱ+（1-2）%KCL+PH调节剂+ 0.3%FYC-160；（2）（0.5-0.60% JK-1002+ 0.3%FP-2 +0.3%SL-P +0.6% JK-03+PH调节剂+杀菌剂+0.6% JK-02；（3）0.6%疏水缔合聚合物+0.6%表面活性剂

2.2压裂液综合性能评价

（1）粘温耐剪切性能。羟丙基胍胶、聚合物能满足130 ℃地层施工的需要，羧甲基羟丙基胍胶能够满足130 ℃以下地层施工的需要，能够满足滩坝砂储层不同井深、井温压裂改造的需要。（2）压裂液岩心伤害性能评价。模拟压裂液在岩心中的正反向流动，评价了三种压裂液对人造岩心伤害，从伤害结果可以看出：聚合物/表活剂压裂液平均伤害率仅21%，羧甲基约30%，羟丙基胍胶约40%，相比优化前压裂液伤害率降低了约20%，有效促进了滩坝砂储层压裂改造效果。

3 压裂规模优化

3.1 射孔参数优化。制定射孔策略的总原则为：①尽量减小孔眼与最佳平面的夹角。②采用大孔径深穿透聚能弹。③选用优质射孔液。针对滩坝砂储层层多而薄的特点，三维压裂软件FracproPT 2011模拟：射孔方位：0°-30°；射孔枪型：127型，全井段射孔；射孔孔密：16孔/m。

3.2 施工排量优化

施工排量主要取决于压裂注入方式、压裂管柱、井口压力及压裂设备功率等因素限制，同时考虑对裂缝高度延伸的限制作用。滩坝砂储层具有薄层、多层特点，在设计时采用变排量方法，初始排量低，随施工进行，排量逐渐提高。其优点是可以形成最终支撑的裂缝高度，实现液体滤失控制，减少早期脱砂的可能性。

3.3 储层携砂液量及加砂量优化。携砂液的作用是将支撑裂缝的支撑剂输送到预定的位置，使裂缝支撑，达到充分充填，形成高的导流能力。所以携砂液量直接影响到裂縫闭合后裂缝支撑的形状，裂缝的最终铺砂浓度，导流能力，最终影响到单井产量。针对滩坝砂储层以平均砂比25-27%为宜。

3.4 前置液的优化。前置液量的设计主要考虑两个因素：①地层高温，需要冷却，并造出一定的缝长；②开辟足够的裂缝宽度，确保高砂比压裂安全施工。设计前置液量的关键参数是前置液比率，即前置液量占施工总液量的百分数。前置液比率直接与液体效率有关，其关系式为：

式中：fpad—前置液比率；η—液体效率。通过压裂规模及施工参数的优化，尽量减少入井压裂液量，减少压裂液对储层的伤害。

实施滩坝砂储层压裂施工井11口，优质9口，砂堵1口，施工成功率90.9%，施工有效率85.7%，施工后取得较好的增产效果。

4 结论

（1）滩坝砂储层存在中等偏弱到中等偏强水敏、无到中等弱速敏、无到弱碱敏、中等偏弱应力敏感。压裂液对其的伤害主要是压裂液滤液引起粘土膨胀、分散、运移伤害、水锁伤害、固体残渣伤害。（2）优选的羟丙基胍胶压裂液、羧甲基羟丙基胍胶压裂液、聚合物/表活剂压裂液极大降低对储层的伤害，提高了储层改造效果。（3）通过对滩坝砂储层不同加砂规模下压裂液用量的优化，减少了进入地层压裂液，降低压裂液对储层的伤害。

参考文献

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（作者单位：胜利油田现河采油厂工艺研究所）