低成本特低渗油藏水平井体积压裂实践

王静

中国石油 吐哈油田分公司（新疆 鄯善 838202）

随着油气藏勘探技术的的不断突破，特低渗油气藏成为非常规油气藏开发的主要领域之一。目前三塘湖盆地牛圈湖区块西山窑组砂岩特低渗油藏已成为吐哈油田的主要勘探开发区块。该区块为异常低压油藏，前期采用常规压裂+注水补能驱替方式开发，出现了单井产量递减快、含水率高、采出程度低的问题。根据牛圈湖区块特低渗砂岩油藏压力系数低、物性差、含油饱和度低、天然裂缝发育的特点，通过借鉴国内外特低渗油藏勘探开发技术经验并结合前期地质评价认识，提出了适用于牛圈湖低压特低渗油藏的“水平井+密切割体积压裂”的技术思路[1-2]。该技术能有效扩大缝网体积，扩大水驱渗吸效果，提高单井产量，延长单井稳产时间，从而达到提高特低渗油藏最终采收率的目标。

三塘湖油田牛圈湖区块位于新疆东北部，侏罗系西山窑组（J2x）Ⅱ砂组为主力含油气层，油层埋深在1 500～2 300 m，油层厚度15～30 m。岩心分析平均孔隙度13.7%，天然裂缝发育，平均渗透率2.8×10-3μm2，平均含油饱和度为43.4%。地温梯度2.09℃/100 m，压力系数0.007 5～0.008 5 MPa/m，属于异常低温、异常低压油藏。注水补能助采开发方式，由于注入水沿天然裂缝窜通，导致区块采油井平均含水率高达97.2%，储量未有效动用，面临体积压裂改造的问题。

针对该区块天然裂缝发育、储层能量不足、低孔低渗的特点，兼顾经济效益前提下，提出了水平井体积压裂技术思路：①通过体积压裂方案优化设计，采用高密度布井+密切割压裂的模式，同时为进一步扩大改造体积，增加裂缝复杂性，优化压裂参数长水平段多段多簇，大液量、大排量体积压裂；②优化配套以快钻桥塞分簇射孔分段压裂工艺为主，连续油管底封拖动+环空加砂压裂为辅的体积改造工艺；③考虑经济效益，优化形成滑溜水、低浓度瓜胶复合压裂液体系和石英砂支撑剂。

1 特低渗油藏体积压裂技术关键点

1.1 体积压裂方案优化设计

以油藏地质认识为基础，开发部署、钻完井、压裂工程相结合，通过评价、认识、分析、模拟，形成了地质、开发、工程一体化设计模式[3-5]。通过不断的探索实践，目前形成了以水平井区块整体开发，长水平段多段多簇分压，大液量、大排量低黏液体压裂，高密度布井、密切割体积压裂的开发路线，由井控储量向缝控储量转变（图1）。

图1 特低渗油藏由井控向缝控储量演变示意图

该压裂模式一方面平面上加密井网，缩短井间距，交错布缝，提高井网对油藏的控制程度，动用未动用区域；另一方面单井上增加水平段长度，缩短裂缝间距，用裂缝细化基质单元，提高水平段利用率与单井可动用储量[11-12]。

通过数值模拟技术开展了裂缝半长、导流能力、砂比、施工排量等工艺参数的优化并形成了适用于该区块的主体工艺参数体系（表1）。由于该区块储层微裂缝发育，存在压窜邻井的问题。结合地质资料、测井资料和邻井施工数据判断风险较高的井、段，采用二次加砂，控缝长的同时保证压裂规模，能成功解决压窜问题。

水平段长/m 750～950排距/m 250裂缝半长/m 100～200分段数量4～8段间距/m 30～60簇间距/m 15～25单段液量/m3 500～700单段砂量/m3 50～60平均砂比/%20～25最高砂比/%40石英砂比例/%100单段射孔长度/m 4～5施工排量/(m3·min-1)12～14

1.2 体积压裂工艺优选

以国内外7种主流水平井分段压裂改造技术分别开展试验，对各项技术优缺点、适应性进行现场验证，分析得出了不同水平井分段压裂技术的关键缺点[6-10]：①水力喷射压裂技术排量受限，多段压裂管柱风险高[1]；②裸眼封隔器压裂技术管柱和滑套风险高，后期作业难；③双封拖动压裂技术对固井质量要求较高，且排量不高，效率低；④套内封隔器压裂技术排量受限，多段压裂管柱风险高；⑤固井滑套压裂技术滑套打开风险高，施工压力高，压后泄油通道少；⑥连续油管底封拖动压裂技术工具设备性能要求高，费用高，分簇难度大。

最后根据现场适应性验证，选择速钻桥塞分段技术作为主要压裂工艺（表2）。速钻桥塞采用套管注入排量提升空间大，液量、砂量不受工具限制，能够实现分段分簇压裂，桥塞与射孔联作效率高，单次下入工具少，风险低，能够满足体积压裂要求且理论上不限段、不限簇，目前在该区块应用比例达95.2%，工具成功率98%，单个桥塞钻磨时间由3～5 h降低至18 min。

表2 速钻桥塞分段技术工艺参数

1.3 低成本压裂液体系

随着油田公司扩大经营自主权改革的进一步推进，油田逐步向低成本高效勘探开发转型。如何在保持压裂效果的同时，降低压裂成本成为特低渗油藏体积压裂的新难点。

通过不断的探索和现场试验，为实现大排量、大液量造复杂裂缝，研发形成复合压裂液体系配方：0.05%胍胶+0.5%KCl+0.15%～0.2%胍胶+交联促进剂+杀菌剂+交联剂+破胶剂。对比不同压裂液配方黏温性能检测曲线（图2）可以看出，复合压裂液体系性能与原压裂液体系基本一致，满足现场体积压裂要求，同时能有效节约成本。加入0.03%APS的复合压裂液。

图2 不同压裂液配方黏温性能检测（170s-1）

为进一步提高支撑剂输送距离，降低压裂成本，采用石英砂逐步替换陶粒。通室内实验发现石英砂相对于陶粒有以下优点：①石英砂较陶粒沉降速率更慢，以砂堤形式逐级铺置；②石英砂密度低，粒径越小，滑溜水携带石英砂的能力比陶粒提高38.5%；③采用石英砂有利于远距离输送，能达到裂缝深部；④石英砂的降本效果显著。

2017年—2018年吐哈油田全面推广石英砂，目前三塘湖3个主力区块均采用石英砂加砂，累计使用石英砂26 807 m3，单方成本降低44.5%，累计节约费用3 345万元。

2 现场应用

截至目前三塘湖牛圈湖低压特低渗砂岩储层成功开展水平井体积压裂27井次，平均压裂段数5.8段，平均每段液量600 m3，平均每段砂量59 m3，施工排量12～14 m3/min。其中快钻桥塞分簇分段体积压裂共实施22井次，平均单井日增液20.4 m3，日增油10.0 t，累计增油约22 000 t。连续油管水力喷射、底封拖动环空加砂压裂实施5井次，施工效率达到5段/天，压后平均单井日增液17.1 m3，日增油7.1 t，累计增油约3 600 t（表3）。

通过水平井、密切割体积压裂模式，降低了单井含水率，延长了稳产时间，有效动用了储层，在牛圈湖区块新建产能11.8×104t，实现了该区块效益建产。

表3 牛圈湖区块水平井体积压裂措施井效果

3 结论

1）低压特低渗油藏采用高密度布井+密切割压裂模式，长水平段多段多簇分压，大液量、大排量低黏液体积压裂，可有效提高井网对油藏的控制程度和单井可动用储量。

2）快钻桥塞分簇射孔分段压裂技术，桥塞与射孔联作效率高，单个桥塞钻磨时间短，极大地提高了多段多孔井的压裂施工效率，降低施工成本。

3）滑溜水、低浓度瓜胶复合压裂液体系和石英砂支撑剂满足特低渗油藏压裂开发需求，相较于原高浓度瓜胶压裂液、陶粒支撑剂体系单方成本降低44.5%，降本增效效果显著。