小型压裂技术在压裂防砂中的作用及应用

2014-07-13夏伯儒贾维霞赵益忠郭黎明

中国石油大学胜利学院学报 2014年2期

夏伯儒，贾维霞，梁伟，赵益忠，郭黎明，陈雪

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580；2.中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

压裂防砂可以解除近井地层堵塞，改变流体流动形态，并形成高强度的挡砂屏障，具有增产防砂的双重优势，在中高渗出砂油藏中应用越来越广泛。压裂防砂由于砂比较高（可达100%），施工过程中易形成砂堵，为了防止砂堵，实现短宽缝，保证压裂防砂成功实施，需要在主压裂防砂之前进行小型压裂测试，取得地层实际参数，从而优化压裂防砂设计。

1 小型压裂技术

小型压裂是指实施主压裂之前，以设计排量将压裂液泵入地层，然后停泵、记录地层压力的变化情况，使用软件对地层压力进行分析，得到滤失系数、井筒摩阻、裂缝延伸压力等参数，在此基础上对主压裂泵注程序进行调整。对于储层特性认识较差的区块，需要通过小型压裂对地层进行初步认识，及时调整施工参数，保证压裂防砂的顺利进行［1］。

2 小型压裂分析方法及取得的主要参数

2.1 获取的主要参数

（1）闭合压力。裂缝闭合压力是指裂缝闭合点的压力，一般等于最小水平主应力。闭合压力是一个重要的参数，可用来计算裂缝净压力。

（2）压裂液效率。压裂液效率为裂缝体积与注入砂浆体积的比值。压裂液效率与压裂液和地层的滤失性有关。

（3）总滤失系数。总滤失系数包括受压裂液黏度和相对渗透率影响的滤失系数、受地层流体黏度和压缩影响的滤失系数及造壁系数。

（4）近井地带摩阻。近井地带摩阻包括孔眼摩阻和近井筒摩阻，近井地带摩阻产生主要是由于射孔孔眼相位、裂缝弯曲及多裂缝导致的。

2.2 小型压裂分析方法

2.2.1 升阶梯排量法

升阶梯排量法可以计算裂缝的延伸压力。该方法以排量逐渐递增的方式将清水泵入地层，每个阶梯持续至压力稳定后，进行下一个阶梯，同时记录地层压力变化情况。然后绘制压力和排量随时间变化的关系曲线，在曲线上选取每个阶梯压力和排量点绘制压力随排量变化的诊断曲线（图1），并确定曲线拐点，拐点处即为裂缝开始延伸处，此点对应的压力即为裂缝的延伸压力，即闭合压力的上界。

2.2.2 降阶梯排量法

降阶梯排量法可以计算孔眼摩阻和近井筒摩阻，该方法和升阶梯排量法正好相反，是以排量递减的方式注入流体，随排量递减，压力递减，记录地层压力和排量随时间的变化，通过递归分析得出不同排量对应的孔眼摩阻和近井筒摩阻（图2）。

图1 升阶梯排量法诊断曲线

图2 降阶梯排量法诊断曲线

2.2.3 递归分析法

递归分析法采用导数方法，通过对不同时间函数对应的压力变化曲线进行拟合，来确定裂缝闭合点，并计算裂缝闭合时间、闭合压力、裂缝净压力和压裂液效率等参数。通过选取4个点，确定两条直线，两条直线的交点即为闭合压力点（图3）。

图3 递归分析诊断曲线

3 现场实例分析

以老168－斜18压裂防砂井为实例，使用Meyer软件分析小型压裂的具体应用步骤并对主压裂防砂泵注程序进行调整［2］。

3.1 设计及施工概况

老168－斜18井位于馆陶组，射孔厚度7.0m，渗透率5 135.8×10μm，所处区块为中高渗疏松砂岩油藏。该井设计砂量17m3，排量2.2m3/min，砂比10%～70%，主压裂施工之前先进行阶梯排量测试和小型压裂测试。

3.2 阶梯排量和小型压裂

3.2.1 阶梯排量

现场以0.5～2.6m3/min的阶梯排量，注入活性水15m3，分析排量与压力数据，当排量为0.8 m3/min时开始形成裂缝，裂缝的井底延伸压力为26.03MPa，即井底最大闭合压力为26.03MPa。

3.2.2 小型压裂

小型压裂施工排量为2.6m3/min，注入交联压裂液15.7m3，顶替11.4m3不交联压裂液，之后停泵15min。对取得的压力数据进行分析，调整施工参数。递归分析结果表明，裂缝在16.2min内闭合，压力梯度为13.2kPa/m，井底闭合压力为20.26MPa，压裂液效率为0.32。

3.3 施工参数调整

把小型压裂的模型导入MFrac，通过调整压裂液滤失系数和应力对压裂液效率进行拟合。拟合后对部分施工参数进行了调整，由于压裂液滤失较大，排量由设计的2.2m3/min提高到2.6m3/min，前置液增加到29m3。经过对施工参数进行调整，该井主压裂防砂过程中排量为2.6～2.7m3/min，实际加砂17.39m3，砂比10%～70%。压裂防砂后效果显著，平均日产液11.9m3，日产油6.3t。