大斜度井压裂改造的难点与对策

熊金山 曹刚 吉庆剑

摘要：大斜度井开发方式是低渗透油田开发的重要手段，此类井的压裂改造越来越多;但是压裂改造和直井差异较大：由于井斜不同导致裂缝的形态有别于直井，在近井筒处出现裂缝弯曲、微裂缝、裂缝窄以及施工压力异常等现象，影响施工的顺利进行。文章分析了HQ区块压裂井资料，发现大斜度井容易出现脱砂的支撑剂浓度，针对井斜对裂缝起裂、裂缝形态以及施工压力影响大的等难题，并提出提高施工排量、加入支撑剂段塞、增大前置液量等工艺措施，在现场应用中取得良好效果。

关键词：大斜度井;压裂;裂缝

1 引言

水力压裂作为常用的措施改造工艺，在油田特别是低渗透油田上产开发中做出了重要贡献，随着大斜度井数量的增多，压裂措施工艺在这种类型井中的应用也会更加普遍和广泛。和直井压裂工艺相比，井段斜度大于30°的斜井在进行压裂改造中施工成功率较低。最开始人们对斜井特别是大斜度井没有获得正确的压裂認识，也未开展系统性的研究工作，石油工作者一直以为在斜井压裂中，沿着井筒产生一条裂缝施工与直井比较没有什么不同。但后来许多实验室研究揭示出在斜井或水平井井眼的邻近区域中有更复杂的破裂结构，来自现场的经验也表明了斜井更易于减少各种施工异常情况[1]。

2大斜度井压裂与直井压裂的区别

2.1 裂缝形态

在水力压裂过程中，裂缝一般垂直最小主应力方向。在一定深度下地层的最小主应力是一水平应力，因此压裂处理所形成的裂缝将在一垂直平面内。鉴于大斜度井如果井筒方位与最小水平应力方向一致，施工时将形成与井筒方位垂直的多条裂缝;若井筒方位与最小主应力垂直，那么将形成与井筒方位平行的裂缝;当斜井井筒方位与最大应力方位成一定夹角时，压裂产生的裂缝则相当复杂，不同的井斜角及方位角所产生的裂缝不尽相同，有可能存在近井多裂缝，出现裂缝弯曲等现象。

2.2施工压力出现异常

在直井压裂施工时裂缝与最大主应力方向一致，而且通常认为裂缝较平滑，但在斜井压裂中在近井地带存在多条微裂缝，在远井处可能合并为一条裂缝或一条裂缝较为发育。另外，因井斜的影响造成裂缝起裂方向与最大主应力方向不一致，而裂缝延伸趋于最大主应力方向，这样造成裂缝在近井地带产生弯曲，裂缝宽度变窄，增加了近井地带摩阻，因此，斜井压裂施工压力应高于直井压裂，在加砂阶段易出现异常现象[2]。

在直井压裂中施工压力常随支撑剂浓度增加而下降。在大斜度井压裂时，可观察到“异常的”或升高的地面处理压力，即在加入支撑剂初期，施工压力下降，而当支撑剂浓度增加时，施工压力开始升高。本文通过统计分析某油田HQ区块数十口大斜度井的压裂施工曲线，发现支撑剂浓度在大于400Kg/m3（25%砂比以上）时易发生脱砂现象。例如X-6井施工井段为2599--2603m，2546--2549m，7 m /2层，此井第一段施工时，在连续加砂阶段，砂比26%时出现脱砂现象，出现了压力异常现象，压力从36.5MPa升高到46.7MPa;之后降低砂比到20%施工获得成功。

2.3 井斜对压裂效果的影响

（1）易出现裂缝弯曲，弯曲段裂缝较窄，影响施工规模及改造效果。

（2）由于裂缝与井筒斜交，压裂液进液孔少，摩阻增大，对压裂液的剪切力增大，降低了压裂液性能;生产时液体流出通道少，致使生产压差增大。

（3）形成多条裂缝，油井生产时由于缝间干扰影响油井产量。

3 斜井压裂工艺改善措施

3.1提高施工排量，以增加裂缝宽度

提高裂缝宽度的方法是提高施工排量。施工排量提高后，一方面增加了液体对裂缝面的冲刷，另一方面可增加缝内净压力，促使裂缝增宽。

3.2保证压裂液粘度，以提高液体效率增大裂缝体积

施工时，液体进入地层后，部分液体滤失到地层中，另一部分液体起到撑开裂缝的作用，压裂液粘度增高则其滤失减小。因此施工时保证液体粘度，对减少滤失、提高液体效率大有帮助。

3.3加入支撑剂段塞，封堵微裂缝，冲蚀裂缝弯曲段

施工时，初期压力高，常是近井附近存在微裂缝所造成的。微裂缝的存在一方面造成施工压力高，另一方面致使主裂缝不发育，从而加砂困难，因此封堵微裂缝促使主裂缝发育十分重要。主要解决方法是在施工前期加入少量小粒径支撑剂，当支撑剂进入地层时封堵在微裂缝内，从而促使主裂缝发育。加入的支撑剂段塞通过磨蚀增加裂缝弯曲段的宽度，有利于施工的顺利完成。

3.4加入降滤失剂，减少液体滤失

大斜度井压裂施工时，一方面井段较长，滤失量大;另一方面多裂缝的存在也增加了液体滤失量，因此施工时加入降滤失剂，可以减少液体滤失，提高液体效率。

3.5增加前置液量，以提高裂缝体积

大斜度井因多裂缝存在，致使裂缝较窄，因此除了提高液体排量、保证液体茹度、添加降滤失剂外，还可以增加前置液量来提高裂缝的宽度和长度。

另外，提高压裂液的耐剪切性能、根据压裂井的具体情况适当使用小粒径范围的支撑剂，有利于改善施工效果。

4 现场试验

根据不同井况分别采取加大施工排量、提高前置液量、加入支撑剂段塞等措施，施工成功率达到98.5%，取得了较好效果，具体见表1。

5 结束语

（1）大斜度井压裂易出现多裂缝、裂缝弯曲，近井摩阻高。本区块施工时，砂比超过25%时，容易出现脱砂现象，导致施工压力异常上升。

（2）大斜度井对压裂液性能要求高于直井。

（3）大前置液量、提高施工排量、加入支撑剂段塞等措施可有效提高施工成功率。

参考文献：

[1]谢桂学.国内压裂酸化软件的开发现状及发展趋向[J].断块油气田，2017，8（3）：45-46.

[2]牛增前，隋向云.大斜度井压裂工艺研究[J].石油钻采工艺，2018，6（2）：23-24.