缝内多级暂堵压裂工艺技术在油田的应用_李朝.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 118 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 缝内多级暂堵压裂工艺技术在油田的应用缝内多级暂堵压裂工艺技术在油田的应用 李 朝（大庆油田有限责任公司第十采油厂，黑龙江 大庆 166405）摘摘 要要：针对某油田油井重复压裂井数及次数不断增多、压裂效果逐渐变差问题，试验了缝内多级暂堵压裂工艺技术，形成了缝内多级暂堵转向压裂、缝口与缝内暂堵相结合等工艺技术，拓宽了油井重复压裂技术界限，提高了多次重复压裂改造效果。文章通过研究缝内多级暂堵压裂分支缝延伸机理，进行了高强度暂堵剂的评价与优选，确定了暂堵剂的用量，形成了缝口暂堵与缝内暂堵相结合压裂施工工艺。在该油田某试验区块试验 16 口，平均单井初期日增油 2.0t，比同区块同期常规转向压裂高 0.3t/d；单井累计增油440t，比同区块同期常规转向压裂多增油 88t，试验见到了较好的应用效果。关键词：关键词：低孔低渗；重复压裂；缝内多级暂堵 某油田属于外围典型的低渗-特低渗透油田，裂缝形态主要为垂直缝，具有孔隙度低、渗透率低、单井自然产能低的特点，采取压裂方式进行投产。油井重复压裂技术也是该油田最重要的增产技术手段。十一五以来，累计实施重复压裂 1500 余井次，增油 55 万吨；年均实施近百口井，当年增油近 2 万吨，措施增油量对产量平均贡献率达 2.6%。目前该油田重复压裂井比例已达 57.3%，压裂三次以上井占压裂井数的 35.1%。随着重复压裂次数的增加，措施效果也逐渐变差。为提高多次重复压裂井压裂效果，开展了缝内多级暂堵压裂工艺技术试验，拓宽油井重复压裂技术界限。1 1 缝内缝内多级暂堵压裂技术思路多级暂堵压裂技术思路 压裂施工过程中，压开裂缝后向地层中投入多段暂堵剂并分别加砂支撑。流体遵循向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂进入裂缝后封堵裂缝端部，提升裂缝内净压力，促使新裂缝的产生。通过多级暂堵转向，达到以下效果：一是开启原先净压力难以开启的微裂缝；二是在原裂缝两侧形成微裂缝和新分支缝。微裂缝、新分支缝和主裂缝一起形成复杂的网格裂缝，增大泄油面积1-2，沟通剩余油富集区，从而扩大储层动用面积，提高单井产量。1.1 分支缝的延伸机理 分支缝的延伸过程为：（1）分支缝先在应力转向区内垂直于初始裂缝缝长方向延伸至应力各向同性点；（2）超过应力转向区后，分支缝将逐渐转向到垂直于最小水平主应力延伸；（3）分支缝转向到垂直于最小水平主应力方向上的稳定延伸；裂缝的起裂延伸方式取决于水平应力差系数：hh=H 式中：为水平力差系数；H 为最大水平应力；h 为最小水平应力。水平应力差系数为 0-0.1 时，水力裂缝表现为多方向多条裂缝同时起裂延伸；水平应力差系数为 0.1-0.3 时，地应力的控制作用逐渐增强，多裂缝现象减弱，裂缝在延伸过程中可能出现分叉延伸现象；水平应力差系数大于 0.3 时，裂缝沿垂直最小水平主应力方向延伸，水力压裂形成单一裂缝。1.2 暂堵剂优选和评价 通过室内实验，优选了颗粒型（0.8-2mm）和粉末型（20-100 目）两种聚酯类高分子聚合物暂堵剂，评价结果满足施工要求：（1）承压强度大于 40MPa；（2）封堵率达 99.5%以上；（3）60下 3h 完全溶解，对储层无伤害。1.3 暂堵剂用量的确定 依据储层厚度、裂缝规模、裂缝形态及滤饼厚度等，结合以往经验设计标准（经验系数取 0.5-1.0），进行单次用量优化设计，见公式：其中 ：滤饼的高度，l：缝长，r：滤饼厚度，：密度，K：经验系数 根据计算结果结合现场施工数据，形成了每段暂堵剂用量经验模板。DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.053 李 朝：缝内多级暂堵压裂工艺技术在油田的应用 119 表表 1 1 暂堵剂用量经验图版暂堵剂用量经验图版 裂缝形态 水平应力差（m）储层厚度（m）不同压裂规模暂堵剂用量(kg)裂缝规模 80m 100m 120m 140m 多裂缝 2-5 6 150 180 210 240 网络缝 0-2 6 180 210 240 270 1.4 缝口暂堵与缝内暂堵相结合压裂工艺 为充分改造厚油层，实现缝控储量最大化，通过优化泵注程序，试验了缝口暂堵与缝内暂堵结合压裂工艺，泵注前置液压开老缝，投送粉末型缝内暂堵剂实施缝内暂堵，压开缝内分支缝；再投送颗粒型暂堵剂封堵老缝炮眼后压开转向缝，再次实施缝内暂堵压裂，形成复杂裂缝体系，提高厚油层压裂效果。图图 1 1 缝口与缝内暂堵相结合压裂示意图缝口与缝内暂堵相结合压裂示意图 2 2 现场试验效果及评价现场试验效果及评价 截至目前，在该油田共应用缝内多级暂堵压裂工艺 16口，压裂 43 层、暂堵 71 次，平均单井初期日增油 2.0t，单井累计增油 440t。2.1 试验实现了缝内多级暂堵 16 口试验井暂堵前后对比，平均施工压力由 26.3MPa上升至 31.4MPa，上升了 5.1MPa，分析认为实现了缝内暂堵。A 井为第 3 次重复压裂，a1 层压裂施工第一次暂堵后，压力上涨 7.2MPa，第二次暂堵后压力上涨 6.1MPa，措施后初期日增油 4.9t，累计增油 1191t。图图 2 2 A A 井井 a1a1 层压裂施工曲线层压裂施工曲线 2.2 数据分析表明开启了分支缝、微裂缝 B 井在压裂中进行了地层应力测试和微地震监测，地应力测试结果表明该井水平应力差系数介于 0.22-0.29 之间（0.3），满足分支缝延伸条件；微地震监测结果表明，缝120 李 朝：缝内多级暂堵压裂工艺技术在油田的应用 内暂堵转向压裂开启了新的分支缝、微裂缝。图图 3 3 B B 井压裂施工曲线井压裂施工曲线 图图 4 4 B B 井井下微地震监测结果井井下微地震监测结果 （1）暂堵前裂缝方位 NE51（2）第一次暂堵，压力抬升 4.6MPa，裂缝方位转向为NE76（3）第二次暂堵，压力抬升 4.7MPa，裂缝方位转向为NE30 2.3 缝内多级暂堵压裂取得了较好的增油效果（1）对比常规压裂，增油效果明显 16 口试验井，平均单井初期日增油 2.0t、对比同期常规转向压裂高 0.3t/d，单井累计增油 440t、对比同期常规转向压裂多增油 88t。（2）多次重复压裂井效果提升 16 口试验井，与常规转向压裂相比，多次重复压裂改造效果优势明显，尤其适合改造次数 3 次以上的油井重复改造。2.4 缝口转向与缝内转向相结合可有效实现厚油层改造 C 井只发育 1 个层，有效厚度 4.8m，应用缝内转向与缝口转向相结合压裂工艺施工，初期日增油 2.4t，阶段增油591t，增油强度达 0.5t/(dm)。应用缝口转向与缝内转向相结合压裂工艺 14 口井，平均单井初期日增油 2.1t，有效期内累计增油 416t。3 3 结结 论论 （1）选取的聚酯类高分子聚合物暂堵剂可以实现缝内暂堵；（2）缝内多级暂堵压裂工艺可以开启新的分支缝、微裂缝；（3）对比常规转向压裂，缝内多级暂堵压裂工艺具有更好的增油效果，尤其适合 3 次以上重复压裂井改造；（4）缝口转向与缝内转向相结合可有效实现对厚油层的改造。参考文献参考文献 1 才博,丁云宏,卢拥军,等.提高改造体积的新裂缝转向压裂技术及其应用J.油气地质与采收率,2012,19(5):108-110.2 杜宗和,李佳琦,聂洪力.缝内二次转向压裂技术探索J.新疆石油地质,2013,34(3):349-353.