大慶致密儲層水平井密切割穿層提產增效壓裂試驗

趙 亮

(1．中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院,黑龍江大慶 163000;2．黑龍江省油氣藏增產增注重點實驗室,黑龍江大慶 163000;3．多資源協同陸相頁巖油綠色開采全國重點實驗室,黑龍江大慶 163453)

1 扶余致密油儲層水平井概況

大慶扶余致密油儲層完鉆水平井A井目的層為FI7,砂巖厚度3.2 m,有效厚度2.2 m,儲層平均孔隙度為11.94%,平均滲透率1.51×10-3μm2,為低孔、低滲儲層。完鉆井深2 556 m,水平井在測深1 914 m入靶,水平段長694 m,鉆遇砂巖262 m,含油砂巖108 m,油跡65 m,油斑43 m,砂巖鉆遇率37.8%,油層鉆遇率15.6%[1-3]。

2 設計優化

2.1 簇距優化

A井油層鉆遇率僅為15.6%,鉆遇儲層段為致密油Ⅰ類與Ⅱ類混合,通過Kinetix軟件開展地質工程一體化數值模擬,模擬5～15 m不同簇距組合、施工規模條件下的累計產量,具體方案見表1。

表1 不同簇距組合、施工規模方案參數

模擬結果以方案1、方案2為例,五年累計產量模擬結果,如圖1、圖2所示,綜合考慮施工規模與長期累計產量效果,優選Ⅰ類5～10 m簇距、Ⅱ類15 m簇距,干層段簇距20～24 m布縫[2-5]。

圖2 方案5～方案8壓后五年累計產量

2.2 穿層壓裂優化

2.2.1 布縫優化

A井2 111.9～2 495.1 m為干層段,長度為383.2 m。為降低井筒再次改造損失,節約鉆井成本,提高井筒整體動用程度,該段設計進行穿層壓裂改造,將井軌跡未鉆遇儲層段的井段通過穿層壓裂技術溝通改造本井的目的層段FI7層[6-8]。根據致密油扶余儲層水平井穿層壓裂選井選層標準(表2),優選伽馬值低、儲隔層應力差小、隔層厚度小于3.9 m以及固井質量好的位置進行穿層布縫(穿層段距離儲層厚度為2.3～2.6 m),同時避開接箍位置,優化布縫6段15簇。全井整體設計10段27簇,平均簇間距17 m。

表2 扶余致密油儲層水平井穿層壓裂選井選層標準

2.2.2 酸處理優化

由于A井鉆出層段數較多,達到全井設計的60%,隔層厚度為2.3～2.6 m,儲層壓開難度較大。分析以往施工井顯示,壓前酸化效果明顯,平均壓力下降10 MPa左右,為此優化設計本井單簇注入2～3 m3酸液,提高施工成功率。

2.2.3 現場施工控制優化

A井穿層壓裂段通過壓前升降排量測試,計算停泵壓力梯度、孔縫摩阻,分析參數特征優選處理及控制措施,實時調整砂塞用量、穿層液用量、施工排量等參數,確保穿層壓裂成功。具體控制方法及工藝措施如表3所示[9-12]。

表3 現場控制措施方法及工藝措施

2.3 壓裂液優化

扶余油層地溫資料數據齊全,根據41個溫度資料分析,地溫梯度為4.90～5.33 ℃/100 m,平均為5.07 ℃/100 m,預測本井目的層地層溫度為85.7 ℃左右。參考鄰井,平均泥質含量為6.9%～12.6%,黏土含量較低。室內實驗表明,一體化滑溜水可有效降低壓裂液摩阻(圖3),采用大量滑溜水造縫,滑溜水階段連續加砂模式,具體性能評價結果見表4。

圖3 不同壓裂液降阻率結果

表4 壓裂液性能評價結果

表5 各段酸處理效果統計

表6 壓裂施工規模統計

滑溜水體系可大幅降低對儲層的傷害和施工成本。與胍膠壓裂液相比,成本降低58.8%,固相殘渣降低93.5%,基質傷害率降低68.3%(圖4),保證了基質到裂縫,裂縫到井筒油氣流通全通道的暢通。

圖4 一體化滑溜水與胍膠壓裂液參數對比

圖5 A井全井壓裂施工曲線

本井設計采用90 ℃一體化滑溜水壓裂液進行施工,設計10段27簇,平均簇間距17 m,半縫長400 m,全井設計70～140目、40～70目、20～40目三種粒徑組合石英砂1 180 m3,一體化滑溜水壓裂液8 100 m3。

3 現場試驗

3.1 酸處理效果分析

壓前酸處理效果明顯,各段酸到位后壓力平均下降4.4 MPa。

3.2 穿層效果分析

A井現場施工10段,穿層壓裂6段,均按設計完成加砂,共加入石英砂1 180 m3,加砂符合率100%。

采用現場施工參數反演,以第3段為例,反演結果如圖6所示,穿層裂縫高度16 m,寬度3.9 mm,穿層溝通了FI7號層,達到了施工目的,實現了井筒的立體動用。

圖6 A井第3段穿層段縫高、縫寬反演結果

3.3 實施效果及效益

現場施工10段,穿層壓裂6段,壓后試油日產油16.4 t。預測4年有效期內產油19 680 t,按照最新原油價格3 233.33元/t,噸油成本1 859.9元,則可創經濟效益2 702.9萬元。

4 結論

1)儲層段通過縮短簇間距布縫,由原來的50～100 m縮短到目前的5～15 m,小間距布縫可擴大裂縫波及范圍,縮短基質油氣滲流距離,改造效果好。

2)針對水平井鉆出層段,采用縱向穿層壓裂工藝可溝通非鉆遇段的油層,達到了井筒立體動用,實現產能突破。

3)針對鉆出層或鉆遇物性差的儲層,壓裂前通過適當加入一定量的酸液,可有效減少近井地帶污染及降低近井摩阻,降低儲層巖石破裂壓力,降低壓裂施工難度,提高施工成功率。

4)采用一體化滑溜水加砂模式提高了裂縫有效支撐,降低了儲層傷害。