变排量技术在苏里格的应用

孟翠茹 李健伟

【摘 要】苏里格气田储层物性差、非均质性强，施工过程中出现砂堵，施工困难。针对这些问题采用梯度变排量施工技术，达到改善裂缝倒流能力的目的，并提高该区块的压裂成功率。

【关键词】气田；变排量施工

文章编号：ISSN1006—656X（2013）09 -0225-01

一、前言

压裂是低渗透油气田提高采收率和日产水平的有效方法，是挖掘油气井产能的重要手段。苏里格气田在压裂过程中经常出现异常现象，虽然压裂设计人员优化设计，但由于经验不足或工艺参数不当，时常出现砂堵、加砂困难、施工失败或压裂后无效等问题。针对这一问题，本文对此进行了探讨，提出了一种变排量压裂技术，在控制裂缝向下延伸的同时，可增长支撑缝长，增加裂缝内支撑剂铺置浓度，从而有效地提高增产效果，以求减少或避免砂堵，保证压裂成功和压后有效。

二、压裂过程中变排量压裂技术施工工艺对压裂改造的影响

在气层中，当上下隔层地应力差值小的薄气层压裂时，裂缝容易使上下层沟通，加入支撑剂会沉在下部隔层中，造成气层无支撑剂支撑而闭合。为控制以上气藏的裂缝高度过度延伸，目前的通行方法是控制排量，采用低粘度的压裂液施工，但会造成支撑缝长有限，且支撑剂铺置浓度低，裂缝导流能力差，增产幅度小。

（一）理论依据

巴布库克方法和正交试验设计的方法

（二）变排量压裂技术施工工艺

低排量泵注前置液及一部分低粘混砂液，然后瞬间提高泵注排量（根据油层情况，可一次或多次地进行排量跃变），同时在保证不发生砂堵的前提下，尽可能快的逐次提高砂比，直至施工结束。

（1）低排量泵注前置液

低排量泵注时，在近井裂缝内形成砂堤。Ⅰ区域的砂堤沉降，在裂缝的底界面桥架成一个低渗透或不渗透的人工隔层，可控制裂缝向下延伸。人工隔层有两种作用：第一，在之后的携砂液进入裂缝时，它将限制或阻止高压流体的高压向下部传递，从而改变缝内垂直方向上流压的分布，降低了缝内流压与地应力之间的差值，其作用相当于增加了下部隔层与生产层与生产层之间的地应力差，第二，它还起转向剂的作用，使后来注入的携砂液转为水平方向上流动，将支撑剂尽可能地带入地层深处，增加有效支撑缝长。

（2）瞬间提高排量

瞬间提高排量后，高浓度的Ⅰ、Ⅱ区将变薄，悬浮区Ⅲ变厚，可将更多的支撑剂带入裂缝深处。由于滤失、摩阻损失等原因，砂堤在较远处又会形成如图所示的动平衡，将支撑剂推向更远处。

（3）提高砂液比砂比

后期快速提高携砂液砂比，既可提高裂缝内的铺置浓度，又可在缝口形成楔形砂堤。实现缝口的有效支撑。

以上几方面联合作用，可在控制裂缝向下延伸的同时将支撑剂尽可能地输送到裂缝深处，增大支撑缝长，并可在缝口形成楔形砂堤，降低气体流量的压降损失，从而提高整个裂缝的导流能力。

排量的跃变幅度可根据目的层的情况分别对待。若目的层薄或底水靠近，可进行小幅度排量跃变。

（三）大排量施工

提高卡段内炮眼摩阻，是处理压裂层段内更多炮眼的必要条件。炮眼摩阻的大小，主要取决于施工排量和卡段内的炮眼数量及炮眼直径。通过计算，在同一卡段内，提供5～6 MPa的炮眼摩阻，就可使该卡段内的每个射孔炮眼都得到处理。在压裂液性能一定，且隔层厚度和设备能力满足的条件下，依据炮眼数量计算出合理的施工排量，是实施大排量施工的技术关键。根据具体射孔枪型、孔径，通过实验可测得单孔炮眼摩阻与单孔施工排量的关系，按炮眼数量进行单孔排量迭加，得到所需施工排量。

为使预压裂层段达到细分改造的目的，确定的技术思路：① 在不改变压裂目的层前提下，细分原压裂层段；② 应用精细地质研究成果，明确预压裂目的层纵向沉积情况及射孔炮眼数量；③在设备能力允许条件下，采用大排量施工，实现一次加砂处理多个目的层。可以使施工排量略大于通过压裂施工设计计算得出的设计排量进行施工压裂。

三、梯度变排量施工的优点

在施工过程中，压裂曲线是的形式的多种多样的。但是，在众多的施工压力曲线中，尽管形式有所差异，但一般可以归纳为四种典型情况是正斜率很小的线段，与PKN模型一致，表示裂缝在高度方向延伸受阻，这是正常的施工曲线；ⅱ斜率为0的线段，对应的压力为地层压力容量，表示缝高稳定增长到应力遮挡层内，还可能是地层内天然微裂缝的张开，使得滤失量和注入量持平；ⅲ失斜率成30°角的曲线，表示裂缝端部受到阻力，缝内压力急剧上升，如果斜率大于30°角，则表示裂缝内发生堵塞，在这种情况下，必须采取合理的措施控制施工砂比和排量，以保证施工的顺利进行。而对于缝端脱砂压裂施工，则希望支撑剂在一定缝长时形成砂堵，然后通过控制排量和砂比，使裂缝完全填满。对于常规压裂，出现斜率成30°时，应立即采取措施，以免井筒内发生砂卡。ⅳ为负斜率30°，表示裂缝穿过低应力层，缝高发展部稳定增长，直到遇到高应力或加入支撑剂之后压力曲线才变缓，另外一种可能是沟通了天然裂缝，失滤失量大大增加，此时结果会导致裂缝内砂堵，压力又将很宽上升，即出现ⅳ。

在以上施工工程，在打携砂液时，采用设计排量固定施工，产生砂堵。在前置液阶段，施工排量满足条件时，压力曲线呈现0斜率状态，在压裂过程中，如果压力出现小斜率上升，这是正常的情况，如果形成大于30°这时发生缝内砂堵，这时可以采用降砂比来缓解砂堵。这时如果采用提排量的办法，可以使缝高增大，从而缓解砂堵矛盾。如果形成了负斜率大于30°，这时，可能出现两种情况：第一，压裂液穿过低应力地层；第二，沟通了天然裂缝。这两种情况都可以通过梯度提排量解决。

对于压裂施工压力的分析，需要了解压裂层段于相邻层的底应力大小分布，以及改造层的物性参数等，在压力曲线分析时，一般对0斜率的出现比较关注，因为它说明裂缝的延伸速度将下降，随后有可能出现砂堵，在出现下降时，通过梯度提排量缓解矛盾。

四、现场应用效果分析

变排量技术在长庆油田苏10区块、苏14区块、苏东区块的不同层位应用4井次，施工成功率100%，有效4井次，有效率100%。分别在变排量压裂井旁取1口最近的物性相同的常规压裂井进行统计比较：4口变排量压裂井累计增加无阻流量18.34×104m3/d，平均单井增加无阻流量4.59×104m3/d.可见变排量压裂技术实现了大幅度增气。

五、结论

（1）通过排量的瞬间跃变，可在控制压裂裂缝缝口高度向下延伸的同时将支撑剂输送至裂缝更深处，增大支撑缝长，从而提高裂缝的导流能力。

（2）施工后期快速提高的砂比会在缝口形成楔形砂堤，增大近井裂缝支撑宽度，可以降低近井压降损失。

（3）对变排量压裂技术的应用条件进行了探讨，可以初步指导现场施工。

（4）长庆油田不同气藏、不同地层的4口井的变排量压裂实践证明：变排量压裂技术可以大幅度地提高产气量，也可有效地控制底水上窜，是生产层与上下隔层间地应力差值小的薄气层的有效增产措施。

参考文献：

[1]魏斌等.变排量压裂技术及其现场应用.石油钻采工艺.2000（6）