多裂缝压裂工艺在超低渗储层中的应用

张富金　丁恺

摘要：受超低渗原油储层特点决定，超低渗油层开采难度较高，作为石油资源开采末期阶段的接替类型储层，超低渗油层开采工作成果对我国经济发展以及石油行业可持续发展有重要意义。课题基于超低渗油层应力差值较低，各项异性异性弱、微裂缝发育、多期河道砂体等特点，分析探讨最佳化的压裂工艺。

关键词：超低渗;多裂缝;压裂工艺

超低渗油层在我国分布较为广泛，近年来伴随石油资源的日渐匮乏，超低渗油田的开采价值逐渐提高，业内也加强了对超低渗油田各类采油工艺的研究。超低渗油田在开采中存在低渗、低压、低产等开采障碍，传统压裂工艺效果有限，文章提出了多裂缝压裂工艺技术，并以长庆油田为研究研究案例，进行现场实验研究。

一、超低渗储层开发难点及改造新思路

（一）超低渗储层特点

超低渗储层物理特性较为特殊，岩石较为粉碎，物性差，原油具有较大的渗透阻力，如长庆油田超低渗储层平均厚度为10-40m，油层深度为2000-2300m。储层岩石多为砂岩石，石英以及长石含量较高。根据对应的渗透率以及物理特性分析，该油层符合低渗透油层各项参数范围，属于低渗透油层。西峰油田油层平均厚度为25m，平均深度为2100m。油层岩石结构多由粒径小于0.1mm的细小黑色岩石颗粒组成，平均孔隙度为10.9%，也符合超低渗油层特征。

（二）开发难点

首先，超低渗油层具有明显的非达西渗流特征，岩石粒径较小导致其出现多孔隙介质特征，流体此类岩层中流动状态较为特殊，无法向常规油层一样建立高效驱替压力系统 流体渗透困難，对启动压力梯度要求较为苛刻。需要有针对性的开采以及压裂手段。其次，低渗透油田产量波动较大，不够稳定。油井产量受渗透率影响上下浮动，但普遍较低，投产初期平均产量约为2t，随后普遍发生递减现象，中后期产量较低，原油含水量较高。

（二）储层改造新思路

压裂施工主要是针对油藏的岩石储层结构进行压裂改良，让岩石结构特点符合开采需求。超低渗油层岩石物理渗透性较差，平面非均质性较强的特点。应通过压裂工艺，制造多个大小不一的岩层裂缝，形成主裂缝与次裂缝结合的岩层结构，从而打破流体渗透的岩层结构阻力，扩大油井的泄流面积，提高流体的综合通过度，实现提产稳产的压裂目的。

二、形成多裂缝的地质条件分析

（一）水平向地应力差值小，向异性弱

基于研究内容以及研究需求，对长庆油田15口油井分批进行了不同内容的测试实验，其中对开发骨架上分布的6口油井进行了5700测试;对油藏评价井中选择3口井进行5700测试，对中采区域内的6口井进行了进行了正交偶极列阵声波测井。详细结果如下。

如表1所示，对上述9口油井进行5700测试后，发现地层各项异性模糊较弱，甚至五各项异性。表面在该地层结构中，水平应力几乎不存在差值，处于平衡状态。其中最大水平应力和最小水平应力几乎一致，该地层在压裂工艺下，极易产生裂缝。

（二）定向井压裂过程中易产生多裂缝

受长庆油田地层结构特点决定，现阶段长庆油田投产油井多为定向井，在定向井的压裂施工时，主要压裂作用力与井筒出现方向偏差时，岩石受到压裂应力后出现的缝隙在延伸过程中会发生对应的扭曲。一般位置偏差大于15^o时现象逐渐明显。

（三）储层微裂缝发育

长庆油田所处区域地质结构为盆地，地势整体海拔较低同时较为平缓。改地质环境下储层岩石不具备裂缝的自然发育条件，但伴随对该地区的进一步地质测试的研究结果如，岩心观察测试、成像测井、生产资料分析等。发现该地区存在不同程度地发育裂缝，裂缝普遍角度较大。此类天然裂缝的存在无疑对多裂缝压裂工艺的顺利实施有良好的促进作用。

（四）砂体为多期河道的叠加

长庆油田储层结构符合三角洲盆地的多项特征，砂体均为河道砂体互相切割形成，砂层厚度较高。在该地质结构中，岩层裂缝的延伸方向与河道水流方向存在一定关联。同时长庆油田在开采初期多使用多段射孔作为主要的开采手段，更易于多裂缝压裂工艺的施展。

三、多裂缝压裂工艺

（一）多裂缝压裂工艺机理

多裂缝压力工艺是基于超低渗油层特点以及实际的开采障碍，基于传统压裂工艺以及桥堵原理研发出的全新压裂工艺。在原有压裂工艺的基础上添加暂堵剂，以及支撑剂，从而提升压裂注入流体的刚性，提高水利压裂裂缝的压力，从而加速压裂施工时天然裂缝的延伸速度以及新裂缝的产生速度，达成多裂缝的压裂结果。

（二）裂缝检测结果

为了验证多裂缝压力工艺的实际效果，在实验井区进行压裂施工后，通过地层实时检测技术对岩层压裂效果进行检测，根据检测结果与传统压力技术相比，添加提高流体刚性的支撑剂以及暂堵剂的多裂缝压裂工艺，压裂后在裂缝的延伸速度、产生速度以及裂缝形态上都有着较大的改变，采用多裂缝压裂工艺的井裂缝形态基本形成了主裂缝与次裂缝相结合的岩层形态，有效的降低了油层流体的渗透阻力，提高了低渗透油层产量。

四、现场应用成果

为了进一步验证多裂缝压裂工艺对于低渗透油层的实际产能提升效果，对长庆油田超低渗油层60投产井进行了大面的度裂缝压裂时候，压裂结束后严密检测其产量变化，并与压裂前产量进行对比，得出结论。经过多裂缝压裂施工后，单井平均提产30%以上，经过压裂前90天至压裂后90天的产量数据对比结果，多裂缝压裂施工后油井日产量是压裂前的1.46倍，具有显著的提产效果，同时对压裂成本以及提产效果的综合计算，多裂缝压裂工艺具有经济可行性;多裂缝压裂工艺是以传统压裂工艺作为基础，添加对应的刚性材料而形成全新技术，其设备使用以及工艺技术与传统压裂工艺相同，暂凝剂和支撑剂我国具有成熟的生产工业环境，具有技术可行性符合大面积推广使用的基本要求。

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