葡北二矿地区中高含水井压裂浅析

2011-12-01韩刚

中国新技术新产品 2011年18期

韩刚

（大庆油田第七采油厂第二油矿710队，黑龙江大庆 163000）

压裂作为一种主要的增产措施,对油田的稳油控水起到了重要作用。据统计,自1988年葡北油田实施压裂以来,压裂增油量占措施增油量的一半左右。但随着油田的开发,油田综合含水逐渐上升,部分井含水较高或全井出水。目前油田含水超过85%的油井已达503口,占油井总数的60%O按照低含水期压裂的选井选层原则,不仅选井选层困难,而且措施效果也不理想,因此必须摸索出一套适用于高含水井的选层标准,为这些井的压裂提供必要的参考。

1 油井压裂效果因素及中高含水井压裂选井选层应注意的问题

影响油井压裂效果的因素主要有以下五个方面。

1.1 油层的地质条件

油层的地层系数(kh)是压裂选层的前提条件。在地层压力不低于饱和压力的条件下,压裂增油的数学公式为:

式中 ΔQo—压裂增油量;

R—井筒半径;

H—油层压开厚度;

fw—压裂层段含水值;

K1,K2—压裂前后压裂层段渗透率;

Pe1,Pe2—压裂前后距油井 L处的地层压力;

PW1，PW2—压裂前后流动压力。

从式中可以看出,油层压开厚度越大,压裂增油量越高;另外,ΔQo与K2(Pe2-PW2)-K1(Pe1-PW1)成正比,这里面K2与K1的差值越大,则ΔQo越大。假设压裂对地层的改造倍数为n,则有n=K2/K1,得 K2-K1=nKl-K1,则有 K1(n-1)=K2-K1,由于n>1,所以K1值越高,K2-K1就越大,因此要求所选压裂的渗透率要较高。一般来说,要求地层系数要大于1.5×10-4μm2·m,根据葡北油田的实际,要求压裂层厚度在1.5m以上,渗透率在20～60μm2之间,即地层系数在30～90μm2·m之间为好,以保证压裂效果。

1.2 油层的水淹程度和油井的液量含水比

油层的水淹程度和油井的液量含水比是两个不同的概念,前者是指油层的内部潜力,后者是指油井的外部条件。对于大多数油井来说,由于层间非均质性的影响,总是主力层先受效、先见水,油井高含水的实质,往往是主力层高含水。由于主力层的采液程度相对较高,抑制了非主力层的开采,因此对中高含水井来说,我们可以通过找准高含水层,从而在低含水层中找出合适的压裂层。

1.3 压裂油层的油水井注采关系

注水开发的油田,油层压裂以后的效果是要通过注水的作用来体现的。油水井的注采关系好,不仅油层压裂后初期增产油量高,而且稳定的时间也长。由于葡萄花油田属外围低渗透油田,油层渗透率低,压力传导慢,因此,对需要压裂的油层,一定要事先做好连通水井相应层段的注水调整,保证压裂时油层有足够的地层压力。因为油层压开后地层压力将下降,生产压差缩小,如果地层压力低于饱和压力,地层中原油将脱气,使得原油粘度增大,流动系数减小,因此只有通过注水的超前培养,确保较高的地层压力,才能保证较好的压裂效果。在注水井的调整上,应尽量做到多方向均衡注水受效,并注意水量,避免在一口井上注水过多,导致单层突进,影响压裂效果。

1.4 组成压裂层段的油层厚度

评价油层压裂效果的标准是要看压裂层段油层平均每米厚度的增油量。油层在高密度射孔普通压裂的情况下,在同一压裂层段内一般只能形成一组裂缝(一般在同一层内形成)。因为在压裂车组排量限定的条件下,当裂缝首先在油层某一部位形成以后,压裂液基本消耗在首先形成裂缝的局部井段,其他油层实质上并未压开。据有关资料统计,压裂井的平均每米压裂砂岩厚度的增油量随组成压裂层段厚度的减少而增加,组成压裂层段的厚度一般不应超过5m。

1.5 压裂层的缝长、缝高和加砂比

压裂形成的填砂裂缝的导流能力Kfwf直接影响压裂效果。根据增产倍数曲线,在渗透率大于10μm2的地层里,要想获得好的压裂效果主要应提高裂缝的导流能力,在这种地层里片面追求缝长不会得到很好的效果。对外围油田来说,适宜的缝长应在140～180m之间。想获得较好的导流能力,就要提高填砂裂缝的渗透率Kf,而加砂比的高低又是影响裂缝导流能力的主要因素,一般来说,加砂比不应低于20%。

对中高含水井来讲,压裂时还必须控制缝高,以防止压窜高含水层,造成同井纵向引水。影响缝高的因素很多,通常在施工中通过控制泵的排量来控制缝高。缝高与排量有如下关系:

式中H—裂缝高度,m;

Q—泵排量,m3/mim

e—自然对数的底。

从公式(1)中可以看出,泵排量越高,裂缝也越高。根据以往的经验,通常将泵排量控制在3.5m3/min以下,而在中高含水井上,则将泵排量控制在2.0m3/min左右。另外,只要地质条件相似,就可以用测出的裂缝高度作为其他井的裂缝设计高度来指导压裂施工。

2 经济评价

压裂后的经济效益应等于产出与投入的比值,即 N=c’/c，若 N〉1,则表示压裂有效果。

压裂有效期为n天时累积增油量为:

式中C’-产出；

C—投入;

Q—压前日产液;

n—有效天数;

B—压前(压后)含水(假设无变化);

PR—增产倍数;

w—吨油价格。

若 w=980元/t,C=180000元/口,则有:

若N>1,即Qn(1-B)(PR-1)>367,则压裂有经济效益。

统计葡北二矿地区2005年压裂的4口中高含水井,共压开砂岩厚度18.8m,有效厚度11.Om,压后平均单井日增油2.7t,平均动液面上升了105m,综合含水下降了25.1个百分点,已累计增油1254t。吨油价格按1600元/t计,产出为200.64万元。若每口井压裂费用按18万元计,4口井压裂费用为72万元,则利润为128.64万元。