内蒙两干地区砂砾岩储层压裂工艺研究与应用

张文豪

【摘 要】本文就内蒙查干凹陷及白银查干凹陷砂砾岩地层的特点进行分析，采用室内实验和现场试验相结合的方法，有针对性采取一系列技术措施，提高了砂砾岩储层压裂施工的成功率。

【关键词】砂砾岩;压裂液;降滤;缝高控制

1、基本概况

内蒙查干凹陷及白银查干凹陷其砾岩、砂砾岩储层分布广泛，其构造类型复杂，具有相变快，岩性、渗透性变化大，孔隙不发育，渗透率低，分选和连通性较差，非均质性和各向异性严重。主要发育辫状河相沉积，河床亚相和泛滥平原亚相发育，垂向上由紫红色泥岩、浅灰色砂砾岩、含砾砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等组成正韵律的多层叠加，表现出下粗上细的正韵律。河床底部发育以薄层细-中砾岩为主的河床滞留沉积，反映其沉积时较强的水动力条件。砂砾岩储层，岩性以砾岩、砂砾岩为主，平均孔隙度13.44%，渗透率33.96×10-3μm2，属中低孔低渗储层。

砂砾岩储层与砂岩储层不同，缝高控制难，油气显示差，物性差，储层有一定的塑性特征。当砂砾岩含砾高、且砾石颗粒较大时，与正常砂岩岩体脆性破裂形态有显著区别，呈现沿轴向破裂形态，且破裂面极不规则，易产生多裂缝，缝高难以控制;多裂缝造成压裂液滤失大，易早期脱砂形成砂堵;施工压力高，成功率低。

2、砂砾岩压裂针对性技术

砂砾岩的颗粒直径大于2.0mm，砂岩的颗粒直径0.05-2.0mm。含砾砂岩中砂岩含量大于或等于50%，砾岩含量在10-25%之间。储层岩行复杂，非均质性严重，造成压裂液滤失严重，裂缝破裂及延伸复杂，通过对储层的研究，形成了一套适合两干地区的压裂工艺技术，主要技术如下：

2.1前置复合降滤技术

与一般油气藏相比，砂砾岩储层在压裂施工过程中易产生多裂缝，缝高难以控制，具有更高的滤失性，影响了裂缝的几何尺寸，而且由于滤液沿着裂缝壁面纵向浸入到地层内部，引起乳化、水堵及粘土的膨胀和运移等伤害更加严重。针对两干地质特征，采用粉陶和新型油溶性降滤失剂组合降滤，起到堵塞多裂缝降低压裂液滤失作用，提高液体效率。从表1看出，复合降滤失剂性能最佳，降滤效果在30%以上。

2.2预前置液技术

分析了砂砾岩储层的损害机理，研究了复合型粘土稳定剂、高活性表面活性剂、防乳破乳剂以及添加剂等组份在保护地层中的作用;提出了防止地层污染的新型低伤害预前置液体系。该体系具有较强的表面活性和破乳能力以及显著的保护地层作用，并能适当降低破裂压力。

2.3缝高控制技术

（1）射孔优化控制缝高。对隔层条件差、不能形成有效遮挡、缝高难控制的井层，采取避射措施，人为增加隔层厚度，控制裂缝纵向延伸。根据目的层段小层纵向分布状况和隔层情况，利用优化射孔技术，采用目的层段上部、下部、上下部、中部避射等方式，进行射孔层段优化，控制裂缝纵向延伸，使支撑剂有效地铺置在产层内，最大限度地避免无效支撑。

（2）人工隔层控制缝高。在水力压裂过程中，可以通过制造人工隔离层，来改变裂缝上下端地应力情况。人工隔层控制裂缝高度技术包括用漂浮转向剂控制裂缝向上延伸，用支撑剂沉降控制裂缝向下延伸和同时使用2种转向剂控制裂缝向上下延伸。

正式压裂之前，用活性水携带注入漂浮转向剂或（和）用原胶携带注入粉砂，漂浮转向剂浮于裂缝顶部，粉砂在重力作用下沉淀于裂缝的底部，从而在裂缝的顶部和底部分别形成一个低渗透或不渗透的人工隔层。它限制了携砂液压力向上部和向下部传递，从而达到了改变缝内垂向上流压的分布，降低了上下层段中缝内流压与地应力之差，也就增加了上下隔层与产油层之间的地应力差，这样一来就控制了缝高的增加。另外它提高了压裂液效率，起到了转向剂的作用，使后来注入的携砂液转为水平流向，从而使缝长增加。

3、典型井例

3.1基本概况

锡40井储层深度1223.8-1249.9m，16.0m/18n，岩性为砂砾岩，砾以石英砾为主，少量长石砾、泥砾，砾径2～90mm，泥质胶结，较疏松;该段地质录井显示灰褐色油斑砂砾岩，抽汲试油，累出水13.03m3，无油花。表現为压裂液体滤失大，保护储层降低伤害。

3.2采取的措施

（1）采用综合降滤措施，采取前置液加粉陶段塞和全程加降滤失剂，适当增加前置液用量。（2）采用预前置液处理技术和高效表面活性剂返排技术，尽可能减小对地层的伤害。

3.3施工情况

该井油管注入、合层压裂，一般排量3.5m3/min，破裂压力30.8MPa，加砂压力25.8MPa，停泵压力12.4MPa，加前置冻胶97m3，携砂液110m3，加中陶30.0m3，前置液段加粉陶段塞3.6m3，平均砂比27.3%，施工顺利。注入压裂液218m3，排液累计156.54方，返排率72%。

压后初期日产液12.2m3，日产油2.9t，截止试油结束，累产液503.91m3。支撑剂段塞进地层后，压力未出现降低，说明采取的降滤措施比较有效;由于砾石粒径较大，压力出现明显的波动。

4、取得的认识

1）砂砾岩储层存在天然裂缝和大粒径砾石，压裂液体既沿裂缝滤失，又沿砾石滤失，具有双重介质滤失特征，液体滤失严重。

2）优选新型油溶性降滤失剂，施工过程中全程加入降滤失剂降低基质滤失和前置液加粉陶段塞降低裂缝滤失，有效降低压裂液滤失。

3）内蒙两干区块砂砾岩储层粘土矿物含量高，优选复合粘土稳定剂和高活性表面活性剂，形成适合内蒙探区的砂砾岩压裂液体系。

4）优化裂缝几何参数和施工参数，形成适合内蒙探区砂砾岩压裂工艺技术，为内蒙复杂岩性油藏勘探开发提供技术支撑。