黄陵探区延长组储层压裂改造工艺技术分析

李建明，封银国，林 进，陈瑞生

(延长石油(集团)有限责任公司 油气勘探公司，陕西 延安 716000)

黄陵探区延长组储层压裂改造工艺技术分析

李建明，封银国，林 进，陈瑞生

(延长石油(集团)有限责任公司 油气勘探公司，陕西 延安 716000)

黄陵探区深湖相延长组储层发现规模石油储量，这是延长油田的重大发现。针对黄陵区延长组储层连续性差、含油砂体变化快、非均质性强，具有低孔、低渗、低压、低丰度的特点，在近几年的石油勘探过程中，通过不断研究、试验和现场应用，总结出一套基本适应于该区延长组储层的压裂改造工艺，现场施工后取得了较好的效果。为此，从射孔工艺、加砂压裂工艺特别是压裂液体系、支撑剂、施工主要参数的确定、压裂配套工艺等多个方面进行了阐述，并对现场的施工情况和室内的研究成果加以分析和佐证。最后，对黄陵延长组储层的下一步压裂改造工作提出了建议。

黄陵探区;延长组储层;压裂工艺

黄陵探区位于鄂尔多斯盆地南部，该区的油气勘探经过多年的曲折徘徊历程:上世纪五、六十年代地质部第三普查大队钻探井数十口，均未下油层套管;七十年代长庆油田钻井数百口，未取得实质性突破;八十年代长庆油田钻井虽见到较好的含油气显示，并下了油层套管，但仍未获得工业油流;1995—2003年中原油田钻探100多口井，仅有11口井获少量油气流。其主要不利因素是:该区在长6－8期为深湖、半深湖沉积环境，主要发育水下浊积砂体［1］，属于隐蔽性油藏，储集条件致密，油层变化复杂，开发难度大。

近几年来，延长油田通过在延长组浊积岩油藏开展水力加砂压裂项目研究，在长2和长6段获得高产油流(h3井长6段初周月试油产油量632方，h6井长2段初周月试油产油量90.46方)，显示出较好的压裂改造效果和良好的石油勘探开发前景。

1 储层地质特征

黄陵探区延长组储层为三角洲前缘滑塌浊积岩和坡移浊积岩。坡移浊积扇由三角洲前缘的碎屑流、颗粒流等重力携带的大量碎屑物质向前搬运时，在深湖斜坡区转化为浊流。它在研究区比较发育，分布范围较大，距物源区较远，岩性以粉砂—细纱岩为主。滑塌浊积扇是三角洲前缘松散沉积物在快速沉积不稳定状态下或由某种机制的引发，发生整体滑塌而下形成的［1］。

该区延长组储层主要为长2和长6油层，以细粒－粉砂岩为主，矿物以钾长石、斜长石为主，其次为石英、岩屑、绿泥石等，岩屑中变质岩岩屑含量最高。致密砂岩中微裂缝发育，缝宽0.01～10 mm，呈弯、折不规则状，缝内部分为石膏或方解石充填。岩石颗粒分选中等，储层埋深710～1600 m，温度40～60℃之间，孔隙度 4.5% ～8.5%(平均 7.27%)，渗透率0.1 ～ 3.82 mD(平均 1.17 mD)，含油饱和度2.44% ～51.03%(平均31.86%)，属于低孔、低渗、致密砂岩油藏。储层敏感性特征表现为较弱水敏、弱碱敏、无速敏、弱盐敏、较强酸敏。

2 压裂改造工艺及分析

2.1 射孔工艺

黄陵探区延长组储层具有典型的低渗、低压特点，钻井普遍设计为直井，井身结构采用φ244.5mm表层套管和φ139.7mm油层套管，射孔方式为完井。

(1)射孔方式

本区长2和长6段油层压力系数为0.73～0.97，低于清水静液柱压力，射孔后井口普遍无显示，由于该区储层微裂缝发育，钻井过程中存在泥浆漏失，有污染;因此为了减少油层伤害，射孔后将液面降到350～500 m米形成合理负压，使之吐出部分漏失泥浆，然后采用电缆传输射孔方式。

(2)射孔完井液

本区射孔液基本配方为清水+0.5%油井粘土稳定剂+0.5%油井助排剂。射孔液与储层岩石、流体配伍，对地层伤害小，同时满足射孔施工要求，成本低且配制方便。

(3)主要射孔参数

①射孔位置的确定

本区长2油层，油水分异差，没有明显的底水，同时又表现为上部物性较好，因此对于长2油层，射孔一般选择到油层上部物性较好的部位射孔;对于长6油层，由于该层基本不含水和为层内束缚水，因此在射孔段选择上，一般选择物性好的部位打开，同时兼顾上下砂体的联通，合理打开储层。

②射孔打开程度的优选

对于长2油层:由于在黄陵探区长2油层一般有效厚度较小，从目前已经钻遇发现的有效含油砂体统计，基本厚度都在5 m以内，因此一般打开程度都比较高，通常打开程度在45% ～85%之间;对于长6油层，由于层内含有夹层和互层，因此一般采用多射孔段或跨层射孔，同时由于长6含油砂体厚度较大，含油饱和度低，因此打开程度较高，一般优化在有效厚度的45% ～80%之间，使油层打开更完善。

(4)射孔枪型弹型的选择

俩人正撕扯着，“哥哥，快帮我包包。”何北捂着流血的额头走了过来，一特打眼的二十出头的女孩还搀着他的胳膊。

在勘探初期一直采取常规SYD－89枪、SYD－89弹、孔密10－16孔/米的常规射孔，随着项目的开展射孔技术引进和理念更新，引进深穿透复合射孔，枪型为TY102、弹型为DT44DX－ZX、孔密为16孔/米。复合射孔是在射孔弹起爆穿孔的同时，压裂火药燃烧产生的高温高压气体通过射孔孔道加载于近井地层，使之产生微裂缝的施工方法［2］。主要优点是横向穿透能力强(1米以上)，孔径大，能在近井地带形成微裂缝，缝宽2～100 mm(打靶试验)，有利于压裂多条裂缝的形成。

2.2 水力加砂压裂工艺

(1)压裂液体系

为了降低压裂产生的油层伤害，根据油层温度、敏感性和X衍射全岩分析数据，提出了低伤害压裂液—低温水基冻胶压裂液破胶体系［3］:“基液:0.35%胍胶+0.3%助排剂+0.3%粘土稳定剂+0.05%杀菌剂 +0.003%pH调节剂(NaOH)+1.0%KCL+0.05%引发剂;交联液:0.35% 硼砂 +0.35%过硫酸铵;交联比:100:8～10”。

压裂液的主要性能为:基液黏度达到36 mPa.s，延迟交联时间60 ～90 s;PH 值9.0 ～11.0，克服了储层的酸敏性;交联比评价挑挂性好，在交联液不加过硫酸铵和活化剂，在 170 S－1、3.5 Mpa，剪切 120 min条件下，评价了体系的耐温耐剪切性能，能够满足40～60℃储层压裂要求;室内测试了其在45℃条件下，静态放置180 min后的粘度为2.89 mPa.s，破胶液残渣含量小于198.91 mg/L，对本区延长组储层的岩心伤害率小于30.0%(见图1所示)。

图1 体系在45℃下的耐温耐剪切性能

(2)支撑剂

本区使用粒径0.52 ～0.85 mm、体积密度 1.70 g/cm3、强度 25 Mpa石英砂，尾追粒径 0.40 ～0.92 mm、体积密度1.72 g/cm3、强度52 Mpa低密度高强度陶粒作为延长组储层压裂用支撑剂。

根据本区长2和长6段3次小型测试压裂的解释结果，本区主力油层的闭合力应在9.61～21.66 Mpa之间。采用API标准，铺砂浓度10 kg/m2，在模拟地层闭合压力(25 Mpa)下［4］，支撑剂在压裂液破胶液介质中的导流能力保持在60 μm2.cm以上。另外，从压裂排液情况看，出砂情况不严重。因此本区选用石英砂尾追陶粒能够满足压裂改造及裂缝导流能力的要求。

(3)多级充填压裂工艺技术

鉴于以往常规压裂时存在的两个问题:一是由于支撑剂沉降，油层上部难以获得有效支撑;二是厚层缝高难以控制，影响裂缝长度。从改变岩石的力学状态及压裂液的流动路径角度出发，采用多级加砂压裂工艺试验，以达到控制裂缝纵向延伸、增加裂缝长度、提高裂缝导流能力的目的。试验h3井一级加砂30 m3(如图2 所示)，排量 1.8 ～2.2 m3/min，施工压力24－35 mpa，二级加砂10(砂)+5(陶粒)m3(如图3 所示)，排量 2.5 m3/min，停泵压力 17.1 Mpa。h3井压后取得初周月试油产油量632方。获得重大发现。

图2 FracproPT拟合h3井第一级加砂裂缝填充剖面

图3 FracproPT拟合h3井第二级加砂裂缝填充剖面

(4)压裂主要施工参数

通过软件模拟，结合现场加砂压裂施工实践，本区延长组储层的压裂施工主要参数总结为:前置液比例在15% ～20%之间，既有利于前期造缝，又不会对低渗延长组储层造成较大的伤害;本区施工排量为1.8 ～2.2 m3·min－1，一方面合理控制支撑裂缝缝高，另一方面确保加砂顺利进行［5］;考虑到增大压裂规模是低渗砂岩油层造长缝的主要措施［5］，又由于本区延长组储层横向的非均质性，砂体变化快，因此加砂强度控制在 2.7 ～3.7 m3·m－1之间，平均砂比控制在27%～31%之间，预防压裂过程中砂堵，降低施工难度。

(5)压裂配套工艺

①强制闭合快速返排技术:压裂车停泵后关井30 min后，立即用φ2～5 mm油嘴控制放喷，当井口压力下降至5.00 Mpa后，适当放大油嘴尺寸或用针形阀控制放喷，确保排液连续。在裂缝完全闭合之前，返排液量不超过300 L/min;裂缝闭合后，排量不超过600 L/min。当停止自喷后，及时采用抽吸的方式继续进行诱喷或抽汲排液求产，尽量减少压裂液在储层中的滞留时间。②支撑剂段塞技术:是指在泵注前置液的过程中［6］，以较低砂比的形式泵入一段或几段支撑剂，其目的是打磨裂缝，降低近井筒效应。本区延长组储层压裂施工中，加入0.5～1.0 m3石英砂冲刷孔眼，降低孔眼磨阻。应用支撑剂段塞技术，能够较为有效降低多裂缝等近井筒效应的影响，平滑裂缝，在一定程度上保证了顺利加砂的实现。

3 认识与建议

(1)加砂压裂工艺是黄陵延长组储层改造、增产上储的关键技术。从2008年以来，该区对延长组储层开展了近百次的压裂改造，通过室内研究和现场实践，已形成一套延长组储层压裂改造工艺，该工艺基本能满足黄陵延长组储层低成本勘探开发的战略目标。

(2)通过对压裂液体系的评价和分析，低伤害压裂液—低温水基冻胶压裂液破胶体系能够满足黄陵延长组储层压裂改造的需要，但仍有改进的余地，建议优化压裂液添加剂种类，进一步降低压裂液的残渣含量;建议采用高效助排剂(如氟碳表面活性剂)，进一步降低破胶液的表面张力，提高压裂液的助排性能。

(3)黄陵延长组储层具有低孔、低渗、致密的特点，储层连续性差，非均质性强，建议开展压裂效果和施工参数的类比分析支撑裂缝高度监测等措施，进一步优化压裂施工参数组合，实现施工参数与储层匹配，达到高效开发储层的目的。

［1］陈全红，李文厚等.鄂尔多斯盆地南部延长组浊积岩体系及油气勘探意义［J］.地质学报，2006，80(5):657～661.

［2］李保民等.复合射孔在长庆油田的应用效果［J］.石油勘探与开发，2005，32(1):99 ～101.

［3］任占春，孙慧毅，秦利平.羟丙基瓜尔胶压裂液的研究及应用［J］.石油钻采工艺，1996，18(1):82－88.

［4］D.S.Pope，I.K.Ieung，J.Gulbis.粘滞指进对裂缝导流能力的影响.国外油田工程.1997，12.

［5］刘兆江.低渗致密气藏压裂增产技术［J］.断块油气田，2008，15(5):103 ～105.

［6］沈建国，陆灯云，刘同斌.支撑剂段塞冲刷的水力压裂新工艺［J］.天然气工业，2003，23(Z1):96～98.

Analysis of Fracturing Reform Technology about Yanchang Res Ervoir in Huangling Exploration Area

LI Jian－ming，FENG Yin－guo，LIN JING，CHEN Rui－sheng
(Oil/gas Exploration Co，Yanchang Petroleum(Group)Co.Ltd ，Yan an 716000，China)

The Huangling deep lacustrine Yanchang formation found that large － scale oil reservoirs，which is a major discoveries in Yanchang Oilfields.For the Yanchang reservoirs in Huangling exploration area are characterized by the poor continuity，the rapid change of oil－ bearing sand － bodies，and the strong uneven property，and possess the typical features of low holes，low permeability，low pressure and low degree of richness.In recent years of oil exploration，after the continuous researches，test and field uses，aseries of fracturing reform technologies are summarized，which are adptable to the turbidite oil reservoirs in Huangling region，and thus getting the better effect after the field construction.Therefore，an explanation of fracturing reform technology is conducted from the following aspects like perforation technology，fracturing technology with sand，especially the confirmation of fracturing liquid system，supporting agent and construction main parameters，and fracturing collocation technology.Then，this reform technology has been analyzed and proved by the field construction state and the result of research in the room，some suggestions are presented aiming at the next step of fracturing reform work about the yangchang reservoirs in Huangling exploration area.

Huangling exploration area;Yanchang reservoirs;fracturing technology

TE357

A

1004-602X(2012)02-0055-04

2012-03-16

陕西延长石油(集团)有限责任公司项目(ycsy2009－B－01)

李建明(1975—)，男，陕西延川人，延长石油(集团)有限责任公司工程师。

10.3969/J.ISSN.1004－602X.2012.02.055

［责任编辑 李晓霞］