塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏酸压缝开启部位与延伸方向实例分析

＊张振哲 任泓宇 蒋华山

（中石化西北油田分公司 新疆 830011）

引言

裂缝的起裂及延伸是酸压研究最关键的工作。传统观点是以李海涛为代表的广大学者，根据弹性力学理论和岩石破裂准则进行地应力分析，认为裂缝将沿着垂直于最小主应力方向、平行于最大主应力的方向起裂并延伸[1]。董国华等通过建立水力压裂平面模型，证明破裂将沿着垂直于最小主应力的方向扩展[2]。杨焦生等通过煤岩水里裂缝扩展规律指出水力裂缝在多个方向起裂，水力裂缝会主要沿垂直最小水平主应力方向扩展，但延伸产生多裂缝，主要沿天然割理、裂缝方向随机扩展[3]。

目前国内外已经形成和发展了一系列基本能满足不同储层条件和不同施工要求的酸压技术，对酸压人工裂缝的方位和延伸方向进行监测和标定，也取得了一些进展。从20世纪70年代末，美国能源部Sandia实验室应用静态电位法监测技术在测定大型水力压裂裂缝方位及裂缝的不对称性方面进行了大胆的尝试，并在多篇报告中阐述了该方法的有效性及在油田开发中所起的作用[4]。80年代分形理论被引入裂缝分布建模，在裂缝平面分布等研究方面取得了较大进展[5-8]。90年代后，国内外在裂缝的测井识别、地震识别方法上取得了较大进步，使用微地震、电位、放射性同位素、测斜仪、测温等测量技术研究压裂裂缝形态，能够在现场对完整水力压裂过程进行实时监测[9-12]。微地震检测技术早在1962年就已提出，1992年大量使用在压裂诊断中，在国外被称作无源地震方法，在压裂施工中可进行同步裂缝监测，准确测试出压裂裂缝形态、方位和延伸长度，是一种既方便又不影响监测井生产的裂缝监测方法[13]。测井方法除常规测井如深浅电阻率测井（Rd与Rs）曲线和三孔隙度（AC、DEN、CNL），在生产测井，偶极子横波测井，成像测井FMI也取得了较大进展。王修利等人提出应用地球物理方法，即动态（电位）法测定压裂裂缝方位、长度等参数的测试技术，可较成功地用来确定埋藏深度在3000m以内压裂裂缝的主导方位和该基础上所进行的裂缝长度的预测研究[14]。近年来酸压技术广泛应用于致密储层，并在裂缝导流能力、效果评价等方面开展了数值模拟研究[15-19]。

针对塔河油田陶系储层埋藏深，绝大部份井都在5500m以深等特点，前期主要开展了酸压井井底压力温度测量、微差井温测量、压前压后综合测井和井间微地震等酸压监测及压后评估工作[20-21]，对酸压缝针对性研究相对较少。本文通过多种手段的综合应用，对塔河油田的酸压工艺进行系统评价，认为在非致密储层条件下，人工酸压裂缝首先产生于酸压井段原有的裂缝体系，其延伸方向也被原有裂缝体系控制，沿原有裂缝扩展。

1.塔河油田基本地质特征

塔河油田主力层系为奥陶系碳酸盐岩油藏。奥陶系碳酸盐岩储层埋深5400～6600m，地层温度125～150℃，储层埋藏深、地温高。塔河油田碳酸盐岩储层主要为灰岩，储层非均质性极强，油藏在平面上变化较大。主要储集空间由构造裂缝和岩溶缝洞为主，其中岩溶缝洞是主要的储集空间，构造裂缝既是较主要的储集空间也是最主要的连通通道。孔喉配合度低，连通性差。基质渗透率低，油气渗流通道主要为裂缝。近80%的碳酸盐岩储层需要通过酸压等改造才能投产或评价储层潜力。由于塔河油田储层裂缝发育，裂缝分布多变，不同裂缝并存，多种方法进行酸压缝方向监测是标定酸压人工裂缝方位的基础。

2.塔河酸压井实例分析

通过对塔河油田酸压井压前压后测井、试井、生产测井、成像测井以及重复酸压资料的分析，认为缝洞型碳酸盐岩油藏酸压裂缝主要受原有裂缝的影响，酸压缝只是在原有裂缝的基础上溶蚀扩大。

(1)酸压前后测井资料对比

通过对比酸压前后测井资料的变化，以获得酸压裂缝的相关信息。通过压前、压后测井可定性评价储层改造程度，其原理在于酸压注入过程中酸液与地层的反应将使近井地带地层物性发生变化，其深浅电阻率（Rd与Rs）曲线和三孔隙度（AC、DEN、CNL）曲线发生变化，根据压后曲线产生变化的范围和程度，就可以认识酸压改造储层程度和裂缝上下扩展情况，以确定裂缝延伸方向。

TK719井酸压前测井解释裂缝欠发育，其中5814-5816m段原有裂缝相对发育（图1左），右图为酸压后测井曲线，显示RD和RS明显降低并出现正异常，且DEN明显的减小，可以判断出裂缝主要位于5805-5850m，说明酸压裂缝为原有裂缝的延伸。

图1 TK719井酸压前后测井曲线对比

因此在地层破碎条件下，酸压主要是在原有缝洞发育的基础上进一步溶蚀扩大，形成的人工酸压缝的走向主要取决于原有裂缝的发育方向。

(2)酸压后生产测井及成像测井曲线分析

越来越多的生产测井工作资料有力的证实了在储层缝洞发育段，酸蚀缝只能在原生裂缝中溶蚀扩大，未能沿最大主应力方向形成新的有效缝洞。

①井温测井曲线分析

井温测井曲线通常被应用在确定压裂裂缝缝高，结合常规测井曲线即可确定裂缝产生的部位及延伸方向。

从井温测井曲线可以看出：TK421井在5437.00m-5451.00m井段上，均有地层压开与地层进液的反应。在5451.00m以下2m处，有一个明显的温度陡升，这说明在5453.00m处以下，裂缝不再向下延伸。对比右侧深浅电阻率测井曲线，出现正异常，说明裂缝出现在5437.00m-5453.00m井段，酸压裂缝为原有射孔裂缝的延伸。

图2 TK421井温测井曲线

②产液剖面测井分析

产液剖面测井结论可以判断油井的出液层位，一般而言，我们可以定性的认为对于酸压改造过的油井，其产液层位就是人工酸压裂缝方位。

对比产液剖面测井结果与测井解释，分析原有裂缝的部位与酸压裂缝的关系，如表1所示。

表1 塔河酸压井测井解释与产液剖面对比

从以上测试结果可以看出：以TK711井为例。TK711井酸压前裂缝较发育段为5625-5629m，酸压后产液段5621.3-5635.1m，即酸压人工裂缝位于5621.3-5635.1m。说明酸压没有造新缝沟通新的缝洞体，只是在原有缝基础上进行溶蚀扩大延伸酸压生产层段和测井解释储层发育程度不完全吻合，测井解释的裂缝发育程度，并不能代表储层纵向地应力分布大小。

整体来看，产液剖面监测表明产液层段与射孔段及测井解释的最好储层不是一一对应，在10口井21个射孔段中，有5段无任何油气贡献（即没沿诱导缝延伸和溶蚀），有贡献和无贡献的段多在同一口井出现，在产液井段中有7段并没有通过射孔诱导，并且生产测井结果显示产量贡献比射孔段普遍高，这些情况产生的原因将成为我们今后研究工作的方向

(3)成像测井图像分析

成像测井多用来提取裂缝参数以便更好地描述裂缝，利用成像测井识别裂缝更加方便、直观，可直接用肉眼识别。以TP740为例。从酸压后成像测井图像可以清晰直观的看到在6299m处，酸蚀裂缝明显（图4右）。对比图3，裂缝在6250-6280m处发育，说明酸蚀裂缝为原有裂缝的延伸，未造新缝。

图3 T740酸压前成像测井成果图

图4 T740酸压后成像测井成果图

(4)酸压前后试井曲线对比

试井资料测量了井底压力随时间的变化，反映的是关井或稳定生产过程中压力变化的过程，通过对压力变化的分析，可以研究储层中流体的流动特征，进而可以反演出储层的一些静态特征，因此可以通过酸压前后的试井资料来认识酸压前后储层的变化，进而研究酸压人工缝的延伸。

S74井酸压前后试井曲线如下：

由图5，酸压前S74井DST结果显示早期段时间长，反映了地层的供液能力不足，地层具有致密均质特点，曲线形态一般不完整，少出现径向流，边界响应较早，反映了井筒控制范围较小，储层控制范围较小。酸压后试井双对数曲线（图6）显示压后早期段时间短，反映了地层的双重孔隙介质，酸压人工缝沟通明显。压后参数解释（表2）酸压后解释的封闭边界距离达到420m，比酸压前解释距离远。对比酸压前后试井资料解释结果看以看出，酸压只是在射孔形成主裂缝的基础上溶蚀扩大沟通了原有的溶洞储集体。

图5 S74井压前双对数曲线

图6 S74压后双对数曲线

表2 S74井酸压前后试井解释参数对比表

(5)重复酸压井分析

塔河地区部分井受储集空间与裂缝延伸方向、距离等因素的影响，经过一次酸压未获得工业油气流或仅获较低产能。另外，部分井投产后不久由于裂缝导流能力失效，产量下降较快。因此，对这些油井需要采取重复酸压，以保证油气藏的稳产、增产。

图7 TP2井第一次酸压曲线

2006年2月15日对TP2井6835.57-6925m井段进行了第一次酸压施工，最高泵压90.1MPa，最高5.2m3/min，停泵压降6.5↓1.9MPa。整个施工过程油压较高，地层致密，压降较小，未见明显沟通储集体显示，储层裂缝欠发育。

TP2井测井显示储层致密，6885.30-6893.15m井段裂缝发育，因此2006年12月3日对TP2井同一井段进行了第二次酸压施工。

从酸压曲线来看，冻胶阶段后期形成憋压，裂缝在原裂缝基础上得到了不断扩展，达到了预期裂缝进一步延伸的效果，整个施工过程表明施工井段储集体较致密，裂缝在施工过程得到了进一步的延伸，但未能遇到较大的缝洞储集空间。

图8 TP2测井曲线

图9 TP2第二次酸压曲线

通过两次酸压对比第一次酸压最大排量5.2m3/min，最大泵压90.1MPa，未能压开地层，重复酸压提高最大排量至6.9m3/min，最大泵压88.4MPa，重复酸压井段一致，说明原有裂缝欠发育，重复酸压采取了合适的施工参数达到压裂裂缝目的，说明酸压人工缝为原有裂缝的扩展延伸。

3.结论

塔河油田裂缝、溶洞较发育，在空间分布上具有强烈的非均质性，主要通过酸压手段改造储层。分析认为在地层破碎条件下，酸压人工缝主要是在原有缝洞发育的基础上进一步的溶蚀扩大，其形成的人工酸压缝的走向主要取决于原有缝洞体的发育方向，为原有裂缝方向的扩展延伸，并未产生新缝。

而实际过程中，对于致密地层，由于酸压施工短时间内地层承受压力大，可能造成裂缝延伸方位与储集体所在方位不一致，形成的裂缝与原有裂缝有差异，或由于储集体离井筒较远，酸压裂缝长度有限，导致未能沟通有效储集体，这些都需要对酸压人工裂缝与原有裂缝的关系进一步研究得出结论。其次，对于合适的酸压施工参数对裂缝方位及延伸的影响也将是下步研究的方向。