层间暂堵控流压裂技术在靖边气田的探索性应用

武月荣，王坤，黄永章

（1.川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018）

暂堵压裂技术[1-2]作为油田油井增产改造的一项重要手段，现场应用30 年之久，形成了缝内暂堵、缝口暂堵、层间暂堵、层内暂堵、复合缝网压裂及多缝压裂等系列技术手段[3-7]，措施效果良好。由于储层条件受限，该技术在气井上应用较少，经过国内外学者的不懈努力，近年来也陆续研发出应用于气井的暂堵剂产品[8-9]。

靖边气田自1997 年开始建产，2003 年建成55×108m3/a 生产能力，上古生界主力产气层为山2、山1、盒8 层，下古生界主力产气层为马五1+2 层，目前已稳产近20 年，而靖边气田有93.4%的气井以系统压力生产，老井全面进入递减期，低产井数量增加。截止到2018年10 月31 日，靖边气田1 053 口生产井日均产气1 397.2×104m3，平均单井日产1.32×104m3，低产气井570 口，井均日产气0.4×104m3，占总井数的54%。为保障区域产气量的稳定，配套完善了排水采气、解堵解水锁及查层补孔、重复压裂等技术[10-11]对产能进行挖潜。对靖边气田老井筛查发现，该区有部分气井主力气层发育大段厚砂体，层间遮挡条件差，无法实现有效封隔精细改造。针对此类储层特征井采用层间暂堵控流压裂技术实施精细改造，现场试验效果良好。

1 层间暂堵化学封隔控流压裂技术原理

借鉴暂堵压裂技术思路，以小层精细改造为目标，颗粒紧密堆积理论为指导，利用暂堵剂在层间的一次或多次加入对已改造气层或改造程度较大气层实施全过程封堵，通过人工化学封隔，控制流体在各小层间的合理分配，实现各小层顺利压裂，压后暂堵剂快速降解，实现化学封隔安全解除及压后快速排液要求，实现精细目标储层段的精细改造（图1）。

图1 层间暂堵化学封隔控流压裂技术原理示意图

2 暂堵剂产品性能特点

暂堵剂的优选必须结合施工工艺满足四方面的性能。一是暂堵剂的封堵能力必须满足层间暂堵化学封隔压裂技术需求的时长；二是暂堵剂能够在压裂施工结束后完全降解；三是暂堵剂产品可实现多尺寸生产，能够实现井下自组装填充封堵；四是暂堵剂产品必须满足低温下高强度，高温下具有一定塑性，可实现多尺寸暂堵颗粒在孔眼处堆积封堵孔眼的能力。

优选出一种颗粒，其粒径从小到大有粉末、0.8～1.5 mm、1.5～2.0 mm、2.0～3.0 mm4 种尺寸的自降解暂堵剂产品，温度在90～120 ℃条件下，满足10 h 内降解程度＜10%，48 h 降解程度＞90%，7 d 内100%完全降解，持续封堵时间＞200 min，同时具备低温高强，高温可塑等特点。

3 现场试验

3.1 试验井基本情况

GX 井于1999 年11 月投产，生产层位马五11、马五12、马五13、马五14、马五22、马五41。投产初期日产气量在（8.0～15.0）×104m3，至2015 年7 月产气量降至0.7×104m3/d，生产不稳定，携液困难，泡排、带液措施效果不明显，至2019 年9 月产气量降至0.3×104m3/d，核算动储量采出程度为73.4%，基本实现下古马家沟组马五1 层的产能最大化。经老井普查及测井二次解释计划对该井山1、盒8 层实施补孔压裂，提高单井产能。

3.2 试验井配套压裂工艺

根据测井解释成果（图2）及查层补孔讨论对上古生界盒8（3 054.0～3 058.0 m）、盒8（3 074.3～3 081.0 m）、山1（3 099.0～3 103.9 m）井段分3 层进行改造、合层求产，对应射孔井段盒8（3 055.0～3 057.0 m）、盒8（3 076.0～3 079.0 m）、山1（3 101.0～3 103.0 m）。山1层上下隔层发育条件较好，可通过机械封隔工具开展针对性改造；盒8 层射孔段为两段，上部射孔段底与下部射孔段顶距离19 m，但两层间有近10 m 的砂体，机械工具分层压裂存在一定的困难，选择用暂堵剂化学封隔控流压裂技术，通过人工化学干预，控制流体在各小层间的合理分配，实现各小层的顺序压裂。采用73.02 mm（80S）油管，K344 机械封隔器分压管柱，对上古生界盒8、山1 井段分三层进行分层压裂改造，其中盒8 层采用暂堵压裂改造。

图2 GX 井测井解释成果图

3.3 暂堵材料加注参数

根据工艺需求选取四种不同粒径的暂堵剂为自降解暂堵颗粒，大颗粒暂堵材料对射孔孔眼及近井地带的封堵，多级粒径小颗粒对填充体孔隙进行充填，提高对目的层段的暂堵效果。

3.3.1 暂堵剂材料加量

式中：n-孔眼数；r-孔眼半径，cm；L-孔道长度，m；α-封堵率，%。

将射孔孔道近似为横向圆柱体（图3），暂堵剂的加量除去考虑射孔孔道体积外，还需考虑对于近井地带的填充等，综合考虑，此次层间暂堵设计暂堵剂加量为200 kg。

图3 射孔孔道近似几何尺寸

3.3.2 暂堵剂加入方式 目前国内外暂堵剂加入方式较多，但主流的暂堵剂加入方式为通过技术人员在混砂车搅拌罐加入，能够有效控制暂堵剂的加入速度以及在压裂液中的分散程度。此次暂堵采用混砂车搅拌罐加入，无需增加任何辅助设备。

3.4 现场试验效果评价

GX 井盒8 层分两级压裂施工，在第一段压裂结束后加入60 kg 暂堵剂实施化学封堵，对另一段实施压裂，施工曲线显示两级平均施工压力差近11 MPa，除去液氮伴注3～5 MPa 升压，暂堵剂加入前后两层施工压力差近6 MPa；暂堵剂到达预定位置后总压力升幅为8.01 MPa，且第二级压裂具有一定的地层破裂显示（图4）。措施投产后，产气量由初期的0.34×104m3/d 增加至1.31×104m3/d，措施效果显著。

图4 GX 井施工曲线

4 结论

（1）结合储层特点及精细改造目的，在GX 井探索开展了层间暂堵化学封隔控流压裂技术试验，根据压后分析，层间暂堵取得了一定的效果，实现了针对纵向上不同物性差异的各小层精细改造的目标。

（2）压后分析认为暂堵剂到位后实现了对已改造气层或改造程度较大气层段的持续有效封堵。

（3）GX 井通过层间暂堵化学封隔措施后，产气量由初期的0.34×104m3/d 增加至1.31×104m3/d，措施效果显著。