祼孔长水平井苏75－70－6H连续压裂微地震监测

2012-09-21王万迅叶连池王立治段正中

中国工程科学 2012年4期

王万迅，叶连池，王立治，段正中

(1.华北油田公司苏里格项目部，内蒙古乌审旗 017300;2.渤海钻探公司长庆事业部，天津 300270)

1 前言

水平井苏75－70－6H是苏里格气田裸孔完井的大型水平井，水平段南北走向，长度1 200 m，深度3 400 m;采用了国际上最新的水平井完井理论，裸孔完井分10个压裂段。裸孔完井简化了完井施工过程，降低了完井成本;增大了井筒与地层的交换面积，可以提高产量。裸孔完井也增大了风险:没有套管支撑，井壁易塌陷;分段封隔器与地层接触不好，易发生压裂液漏泄，发生段串;压裂在不希望首先压开的井段形成裂缝，阻碍压裂施工的顺利进行。鉴于裸孔完井水平井压裂施工难度较大，通常采用国外的井下器材(包括井下封隔器)、国外的监测技术实施压裂施工与控制。

苏75－70－6H井压裂采用国产井下工具及国内微地震压裂监测技术，是依靠国内技术完成的规模最大的裸孔水平井分段压裂:压裂液4 200 m3，加砂400 m3，连续施工30 h。10个压裂段均压裂成功，实现日产气20万m3，获得了巨大的经济效益。也为国内井下工具及微地震监测技术开拓了一个市场[1]。

来自其他方面的信息表明，初次压裂裂缝发生在水平段根部，根部压裂裂缝阻碍压裂液、加砂液通过，其他水平段已经无法压裂。监测表明，初次压裂裂缝发生在水平段端部，水平井可以依次压裂。结果表明，监测结果是正确的，在监测指导下，苏75－70－6H井顺利完成压裂施工。

2 试压裂及微地震监测

由于该井下完压裂管柱后试压没有达到要求的目标，对国产井下工具泄漏点的位置存在怀疑，为了找出泄漏位置，在正式压裂前进行试压裂，判断初次压裂的人工裂缝位置。如果初次压裂的人工裂缝出现在根部，井下工具失效，只有根部的一段可以压裂投产，其余水平段及井下工具作废;如果初次压裂的人工裂缝出现在端部，可以依次压裂，有希望压裂10段，达到最大开采效率。一些间接证据倾向于初次压裂的人工裂缝出现在根部，进行连续分段压裂已不能提高采气量，而且会形成巨大的施工浪费。微地震监测表明:初次压裂的人工裂缝位于端部设计的压裂段位置;人工裂缝方向近井平行于水平段，远井转向最大水平主应力方向，与理论设计相符;建议连续实施水平井压裂。监测站布站图见图1。

图1中，横轴南北向，灰色线是水平井水平段位置，南部是(左侧)端部，北部(右侧)是水平井起始段——根部;■表示各水力压裂作业段在地面的投影，●、▲及其框图是第一套仪器实施监测时的监测台站位置及控制压裂井段，○、及其框图是第二套仪器监测台站位置及控制压裂井段，试压裂同时使用两套仪器。监测结果表明，试压裂裂缝出现在端部、图1中标号为1的位置上，井下工具工作正常。

图1 苏75－70－6H井微地震监测布站图Fig.1 Geophone distribution of microseismic monitoring for Well Su 75 －70 －6H

从俯视图(见图2)中可以清晰地看到每个震源点的位置，微地震应该沿着裂缝发生，整个震源点分布指明了裂缝扩展的方向，色度表明微地震发生的时间顺序。两条坐标零线的交汇位置是设计第一个压裂段位置，初破裂出现在第一个压裂段中心稍偏南位置，压裂裂缝方向北东东向，是一个油田最期望的裂缝形态。

图2 试压裂微地震监测结果俯视图Fig.2 Plan view of microseismic monitoring

3 压裂施工及微地震监测

依据试压裂微地震实时监测结果，油田排除其他疑问，实施了连续压裂施工。施工过程中进行微地震监测，微地震监测表明上一段压裂成功，且位置在设计的压裂段内，立刻投球，打开下一段的出液孔，压裂下一段。第一段正式压裂实时微地震监测结果俯视图见图3。

图3 第1段压裂监测俯视图Fig.3 Plan view of microseismic monitoring for layer No.1

图2、图3表明:试压裂与正式压裂的人工裂缝趋势相同，由于压裂规模不同，正式压裂的微地震点密度增大;初破裂位于第一压裂段中心;井下工具工作正常。看到这一结果后，立刻按计划实施连续压裂。每段接近压裂结束时，投球封堵该压裂段，打开下一压裂段的出液孔，转入下一压裂段压裂施工。依照上述程序，10段压裂均获得成功，微地震监测结果指导了施工过程，增大了压裂施工成功的几率。

图4是第1段压裂前置液压裂时形成的裂缝及加砂液压裂形成的裂缝。结果表明，加砂液压裂形成的裂缝不比前置液压裂时形成的裂缝短，不能由此划分动态缝、支撑缝。在打入加砂液后，裂缝仍然会出现长度扩展。

图4 第1段压裂前置液、加砂液的压裂裂缝Fig.4 Plan view of before and after sand of microseismic monitoring for layer No.1

图5是10段压裂的综合结果，用不同灰度表明不同段压裂时微地震监测获得的微地震源位置。

图5 苏75－70－6H井压裂裂缝综合图Fig.5 Plan view of microseismic monitoring for Well Su 75－70－6H

由图5可以看出:1段压裂相对中心点略偏南;10段压裂存在可见的北串;4段向3段，6段向7段，7段向8段存在明显的段间干扰。由于第10段漏泄明显，后期加砂出现砂堵，分2段压裂(见表1)。10个水平段的人工裂缝彼此大体平行，这与水平段走向、最大水平主应力方向间的夹角有关[2]。苏75－70－6H井所在地区的最大水平主应力方向约为北东60°，水平段南北走向，二者间的夹角为60°，使各水平段压裂裂缝大体平行[3]。理论上，压裂裂缝在近井与水平段走向垂直，远井转向最大水平主应力方向。水平段走向与最大水平主应力方向的夹角越大，转向趋势越不明显，各水平段压裂裂缝的平行度也越好，但裂缝形态也越简单。表1给出了各段压裂裂缝参数。