王起龙 (中石油大庆油田有限责任公司第九采油厂敖古拉作业区,黑龙江大庆 163853)

测试压裂技术在复杂压裂井的应用

王起龙 (中石油大庆油田有限责任公司第九采油厂敖古拉作业区,黑龙江大庆 163853)

测试压裂分析包括排量阶梯降测试分析、压降分析等。以敖南油田南238-平294井和齐家北油田古72-36-斜74井为例,阐述了测试压裂技术在复杂压裂井中的应用。研究表明,利用测试压裂技术可以分析措施目的层物性参数、地层破裂压力和闭合压力、射孔及近井筒摩阻、压裂液摩阻、滤失情况,设计合理的泵注程序和总压裂液体积,指导现场施工。测试压裂分析为 “一井一策”的个性化压裂方案设计提供了系统的依据和指导。

测试压裂技术;压降曲线;摩阻;排量;破裂压力;裂缝延伸压力;闭合压力

随着大庆油田第九采油厂生产规模的不断扩大,压裂技术已经成为该厂实现原油稳产上产,提高单井产量的关键手段,各项技术逐渐成熟,施工工艺不断细化,形成了具有该厂特色的 “一井一策”压裂模式。测试压裂技术就是其中一项技术。

1 测试压裂技术

测试压裂一般包括以下程序:

1)将压裂液按阶梯式升排量或者阶梯式降排量泵入油层,测取排量与压力的关系,拟合摩阻和排量的函数关系式ΔP=F(Q)[1]。

2)停泵,测压降曲线,拟合霍纳曲线、ISIP曲线;双对数曲线、平方根曲线和G-函数曲线等[2]。

3)对上述曲线进行分析,获取地层的破裂压力、裂缝延伸压力、闭合压力、地层中压裂液的滤失性等。图1是典型的压裂测试施工曲线[3]。

图1 压裂测试施工曲线

2 应用

2.1 在水平井重复压裂中的应用

南238-平294井位于敖南油田东北部,主要产层为葡萄花油层,平均空气渗透率3.3×10-3μm2,平均孔隙度17.1%,储层物性较差。2055～2065m井段属于PⅠ2-3层,距离上隔层75m,需要重复压裂。压裂目的是扩大原有裂缝规模并压开一条新裂缝。

该井重复压裂的施工设计难点是不能判定该层段原有裂缝是否失效,无法确定施工排量。因此,对该水平井进行了测试压裂,确定地层的滤失性,进而优选施工排量。通过压降曲线 (见图2),可以拟合出霍纳曲线、双对数曲线、G函数等,进而解释出压裂液效率、滤失系数等。

对比南238-平294井的2次测试压裂发现:①测试压裂的压裂液效率很低,仅为14.1%,也说明压裂液滤失严重,造缝效率较低,说明裂缝仍有一定的导流能力,正式压裂时需选择大排量施工;②从压裂液效率解释来看,原有裂缝仍未失效,测试压裂过程中泵入84%的液体滤失进入地层 (相当于高压注水)而没有造缝。为达到扩大原有裂缝规模目的,施工时起车排量应该大于2.4m3/min(该次测试压裂最高排量),施工过程中如压力降落继续加大排量。

按照以上原则,2011年9月,南238-P294井2055～2065m段重复压裂情况如下:按照测试压裂的分析认识,以排量2.4m3/min起车压裂,随着施工进行,压力下降,逐渐增加排量2.4、2.8、3.0、3.5m3/min,共加砂12m3,压裂液95m3,达到设计要求,该层重复压裂顺利结束。

图2 南238-P294井2055～2065m井段测试压裂施工曲线

2.2 在水平井泥岩穿层沟通砂岩压裂中的应用

南238-平294井1977～1980m钻遇泥岩井段,因开发需要压穿泥岩沟通砂岩获得油流。施工难点是如何突破泥岩沟通砂岩,并在砂岩中形成一定规模的人工裂缝。

受测试压裂启发,首先通过阶梯升排量方式摸索压开泥岩沟通砂岩,砂岩内造缝阶段以脉冲加砂试探压力变化,确定造缝阶段的砂液比。

对该层进行了测试压裂,压裂示意图如图3所示:压裂时,以1.8、2.0、2.3、2.5、2.7m3/min升排量压裂,以7%砂比脉冲式试探加砂,压力上升,超压停泵,说明泥岩段裂缝对此砂比仍不适应,需继续扩大泥岩段裂缝宽度,重新起车渐提排量1.8、2.0、2.1、2.3m3/min,期间2次以5%脉冲加砂,压力波动不大,稳在2.3m3/min、5%砂比施工,至70min压力从44MPa突降至26MPa,判断裂缝已经延伸至砂岩,提排量至3.5m3/min,渐提砂比15%～32%,压力稳定在40MPa,共加入支撑剂8m3,完成了该层泥岩段沟通砂岩压裂,并在砂岩内形成了一定规模的人工裂缝。

图3 泥岩穿层沟通砂岩压裂示意图

2.3 在微孔诱导压裂中的应用

古72-36-斜74井是齐家北油田的一口注水井,为增加该井吸水能力,对该井进行水力深穿透射孔,利用形成的超长孔眼诱导形成复杂形态的人工裂缝。施工难点是这口井为清水压裂施工,滤失大,管程摩阻高,压裂层段内水力深穿透射孔形成的6个水平井眼吸液量大,要压开地层,需要优选大排量施工。

因此,在主压裂前,分别使用清水和低浓度胍胶作为压裂液进行测试压裂。①根据压降曲线解释,比较清水和低浓度胍胶的滤失性,优选压裂液;②通过降排量测试,分别确定清水和低浓度胍胶的管程摩阻,优选出施工排量。通过测试压裂拟合出管程摩阻的计算公式并计算出压裂液效率。

通过测试压裂 (见图4)可知,低浓度胍胶的摩阻低、滤失小,因此选择胍胶作为压裂液进行主压裂,同时通过阶梯降排量测试压裂,优选出施工排量3.5～4.5m3/min。施工时,以排量3.9m3/min起车压裂,裂缝延伸顺利,27min压力下降,提排量至4.3m3/min,该层压裂顺利结束。

3 结论

1)测试压裂通过分析压力和排量数据,能获取地层的破裂压力、裂缝延伸压力、地层的压裂液滤失系数、裂缝的闭合时间、闭合压力等参数,这些参数为压裂设计核心数据的提供、指导压裂设计和方案编制发挥了较大作用。

2)测试压裂分析为实现“一井一策”的个性化单井压裂方案设计和编制整体压裂方案提供了重要根据和指导。

图4 古72-36-斜74 FⅠ6层压裂施工曲线

[1]杨丹,郭大立,屈怀林,等.水力压裂实时解释的最优化模型及数值计算方法[J].断块油气田,2008,15(1):86-88.

[2]张旭东,陈勉,张国强,等.小型压裂压降分析新方法及其应用[J].江汉石油学院学报,2002,24(4):90-91.

[3]王晓泉,王振铎,雷群,等.小型压裂与主压裂对比分析及对裂缝垂向延伸规律研究[J].钻井工程,2004,24(4):36-37.

[编辑] 洪云飞

TE357.1

A

1673-1409(2014)20-0105-03

2014-03-12

王起龙(1985-),男,助理工程师,现主要从事油田开发方面的研究工作。