特高含水期油井精细挖潜方法研究

2013-12-01侯书扬中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂黑龙江大庆163414

长江大学学报(自科版) 2013年16期

侯书扬（中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江大庆163414）

水力压裂是目前油田广泛应用的改造油层、提高油井单井日产水平、减缓油田产量递减速度的主要措施之一。“十一五”以来，萨南开发区全面进入特高含水开发阶段，油井压裂挖潜难度不断加大：①油井压前含水不断升高，2010年压前含水达到86.7%，与 “十五”末期相比压前含水上升了7%，特高含水井压裂比例逐年增加，2010年压前含水不小于90%的井35口，占压裂井数50.7%，比2005年增加了41.5%；②压裂井、层条件日益变差，“十一五”期间压裂油井以南四－八区的三次加密调整井、二次加密调整井网的重复压裂井以及高台子多次重复压裂井为主，压裂目的层由主体砂逐渐转为非主体砂及表外储层，2010年压裂薄差油层以及表外层层段所占比例已达到70.3%，较2005年增加40.2%；③重复压裂比例逐年升高，2010年重复压裂井所占比例达到73.9%，其中压前已压裂两次以上的井所占比例达到33.3%，较2005年分别增加了15.86%和9.3%；④措施中套损井所占比例逐年增大，2010年套损井压裂14口，占压裂井总数的20.2%，较2005年增加了14.8%。下面，笔者主要探讨如何利用现有各项资料及成熟的压裂技术优化方案设计，提高特高含水期油井压裂的针对性，改善压裂效果，最大限度的挖掘剩余油潜力，为今后油井精细挖潜提供有利的研究方法和技术途径。

1 深化潜力分析，拓宽选井选层条件

2006年年初，萨南开发区水驱区块综合含水已达到90.01%，其中含水不小于90%的特高含水井数比例达到51.56%，油井压裂比例达到83.7%，随着井网的不断加密调整，各类油层动用状况均有不同程度的提高，一半以上的油层以中水淹为主，剩余油分布更加零散。针对以往压裂选井、选层标准适用性变差的实际，结合对特高含水期剩余油分布规律的深入研究，开展单井潜力的地质调查与分析，采取多种技术资料综合分析判断的方法［1］，努力提高剩余油分析精度，找准措施挖潜对象，提高压裂增油效果。

1.1 突破以往技术界限，补充完善特高含水期选井标准

1）突破压前含水界限，在高含水井中挖掘剩余油以往压裂井要求压前含水小于90%，目前通过剩余油精细分析，重点对层间动用差异大的特高含水井加大了压裂挖潜力度，“十一五”期间，特高含水井压裂比例逐年升高，2010年压前含水不小于90%的井占当年压裂井数的50.7%，比2005年提高了41.5%。

2）突破隔层技术界限，在高含水层段中挖掘剩余油在以往工作中，受压裂工艺技术的限制，与高含水层相隔小于1.6m的剩余油富集层挖潜难度较大，后期随着薄隔层压裂技术的不断发展，隔层最小达到0.4m，使这部分层潜力得到有效发挥。“十一五”期间应用薄隔层压裂技术104口井113个层段，小隔层平均厚度1.1m，其中隔层厚度小于1m的井实施21口，最小隔层0.5m，压裂成功率100%。该技术释放潜力层砂岩厚度415.4m，有效厚度145.6m，平均单井压后日增油5.8t。

3）突破压裂厚度界限，在薄差层中挖掘剩余油以往油井压裂段有效厚度之和一般大于1.5m；目前为了挖掘油层条件差、厚度小的井以及重复压裂井潜力，加大了薄差层压裂挖潜力度。“十一五”期间，压裂有效厚度不大于1m的井31口，72个层段，平均单井日增油4.9t。

4）突破井况条件，在套损井中挖掘剩余油以往套损井由于井况复杂、治理难度大而不具备施工条件；目前随着压裂及大修工艺技术水平的不断提高，套损井成为特高含水期压裂挖潜的主要对象之一。“十一五”期间，套损井根据井况不同采取小直径压裂、燃爆压裂、大修后压裂等方式实施压裂130口，占压裂总井数的16.4%，压裂有效率100%，平均单井压后日增油5.5t，套损井压裂占当年压裂比例由2005年的5.4%增加到2010年的20.2%。

5）在不断拓宽特高含水期压裂选井选层条件的同时，还需要坚持2个原则一是坚持目的层注采关系完善原则。为了保证压裂井具有充足的供液来源，以往要求压裂井注采关系完善，至少有2个方向以上的连通注水井；目前随着精细地质研究的不断深入，潜力层的分析已细化到沉积单元，对井区注采关系完善的要求也随之细化到单砂体，平面上驱油方向保证2个以上［2］。2010年压裂井目的层连通水井个数达到2.7个。

二是坚持潜力层供液能力充足的原则。以往油井压前应保持较高的地层压力，总压差一般达到2MPa以上，目前对压裂目的层要求供液能力充足，注水井对应层位具有较强的吸水能力。针对部分低压、低效井，在连通注水井实施方案调整、措施增注、注水状况明显改善、油层地层压力得到有效弥补后，方可实施压裂挖潜［3］。

1.2 根据特高含水期剩余油分布特征，把握潜力层优选方向

基于对特高含水期剩余油分布规律的再认识［4］，压裂潜力层的优选把握3个主要方向：

1）在原注采完善井区寻找潜力层单井剩余油潜力的地质调查与分析结果表明，在注采完善井区剩余油主要有3种类型，针对剩余油成因不同采取相应的治理对策：一是针对高含水井中由于层间或平面干扰形成的剩余油，通过注水井控注或油井堵水等措施，有效遏制特高含水层产液量后，对含水相对较低的潜力层实施压裂挖潜；二是针对由于连通注水井吸水状况差形成的剩余油，在水井实施细分调整、措施改造注水状况明显改善后，对原来由于注水井吸水能力差形成的潜力层实施压裂挖潜；三是针对以往压裂效果差的井、层，在认真开展低效原因及剩余油潜力分析的基础上，对增液幅度小的潜力层利用优化施工参数、扩大压裂改造规模等手段，再次实施压裂挖潜［5］。

2）在新增井、层中寻找潜力层在新投井或补空层中，由于油层开发时间短，采出程度低，剩余油相对较为富集。2009年以来针对上年新投井压裂32口，占同期压裂井数的14.6%，平均单井压后日增油5.5t；针对近期补孔井压裂21口，占同期压裂井数的9.6%，平均单井压后日增油4.6t。

3）在注采关系调整井区寻找潜力层在井网加密、注采系统调整、更新等措施井区，由于原井网注采不完善，剩余油相对富集［6］。2年来，此类采油井压裂32口，平均单井日增油5.1t。

2 优化压裂设计，最大限度的释放各单元潜力

2.1 压裂层段的优化组合

1）细化压裂目的层，增加压裂层段数针对现阶段压裂目的层多且薄、剩余油规模小的实际，结合油层沉积特征，细化压裂层段，优选压裂工艺，加大改造规模，实施配套挖潜［7］。2010年，采油井压裂76口，采油井平均单井压裂3.2个层段，另外还有10口配套采用了多裂缝压裂工艺，与2005年对比，分别增加1.2%和73.3%，单井日增油保持在5.1t。

2）普通射孔的重复压裂井对普通射孔的重复压裂井，采取 “同井不同段、同段不同层、同层不同规模”的方式进行层段组合。①针对纵向上潜力层多的井，在满足隔层条件情况下，实施同井不同段的普通压裂。“十一五”期间此类井实施210口，平均单井日增油5.6t。②针对以往压裂层段内的潜力层，在分析压开层位的前提下，通过优化压裂工艺，采取细分薄隔层、选择性压裂等技术，实施同段不同层压裂。“十一五”期间此类井实施261口，平均单井日增油5.7t。③针对以往压裂增液幅度小的井，在重新开展剩余油分析的基础上［8］，通过加大砂量扩大压裂规模，增加渗流面积，提高压裂效果。“十一五”期间此类井实施2口，平均单井日增油7.8t。

3）限流法完井的潜力井对限流法完井的潜力井，采取 “重组层段，加大规模，控制段内孔密”的方式进行层段组合。针对限流法完井的采油井实施重复限流挖潜时，首先要搞清各小层动用状况，然后按着层段相邻、性质相近的油层组合为一段，并且单段孔眼数控制在4～7个的原则进行层段组合。“十一五”期间此类井实施71口，平均单井日增油7.0t。平均单井压裂层段3.0个，全井加砂28.9m3，单层加砂达到8.9m3，层段内孔眼数平均5.8个。

2.2 压裂工艺的优化设计

1）压裂方式的优化在开展个性化方案设计过程中，充分利用现有成熟技术，针对不同类型的剩余油，进行工艺配套组合。①针对层段内局部水淹或重复压裂层，采用选择性压裂方式。“十一五”期间此类井压裂196口，其中重复压裂井170口279井次，重复压裂比例86.7%，平均单井压后日增油5.5t；②针对与高含水层隔层小的层段，应用薄隔层压裂技术。“十一五”期间此类井对比79口，最小隔层控制到0.5m，平均单井压后日增油5.8t。③针对油层薄、层数多的潜力段，采用多裂缝压裂方式。“十一五”期间此类井对比126口，平均单井压后日增油6.2t。④对于套损井，依据井深状况，采取不同压裂工艺：针对套管弯曲变形或多处轻微变形井实施燃爆压裂技术；针对套管变形1～2处，变形处最小直径大于108mm的井采用大修后压裂。“十一五”期间套损井压裂130口，平均单井压后日增油5.5t。

2）压裂施工参数的优化 ①针对目的层砂体发育薄且差的井层采用大排量大砂量施工。此类井实施165口井，单层施工排量4.3m3／min，比普通压裂大1.9m3／min，单井压裂砂岩9.6m，有效3.1m，其中146口配套使用大砂量工艺，单层加砂量8.9m3，压后平均单井日增油6.5t。②针对过渡带、高台子油层埋深大、油层破裂压力高的特点，采取抗高压压裂管柱施工。采用55MPa管柱92口，单段破裂压力最高达52MPa，平均单井层段破裂压力达到37.5MPa，比普通管柱高4.1MPa，压后平均单井日增油6.0t。

3 搞好压前培养和压后补给，保证压裂效果

为保证采油井压裂效果，延长措施有效期，从注入端入手，始终坚持做好压前注水 “培养”和压后跟踪 “补给”工作，保证压裂油井具备充足的供液能力［9］。“十一五”期间，针对压裂油井井区连通的注水井分别采取了压前压后方案调整或措施增注的方式提高水井吸水能力（见表1），统计注水井提水669口，日配注增加10260m3，日实注水量增加13919m3，井区连通的495口采油井压裂有效期达到553d。