大牛地致密低渗气田水平井压裂穿层可行性分析

2015-07-02陈付虎张永春李月丽余学忠

石油地质与工程 2015年4期

关键词：大牛直井杨氏模量

刘威，何青，陈付虎，张永春，李月丽，余学忠

(1.中国石化华北分公司工程技术研究院，河南郑州 450006；2.中国石化中原油田分公司采油三厂)

大牛地致密低渗气田水平井压裂穿层可行性分析

刘威1，何青1，陈付虎1，张永春1，李月丽1，余学忠2

(1.中国石化华北分公司工程技术研究院，河南郑州 450006；2.中国石化中原油田分公司采油三厂)

大牛地气田纵向上发育七套气层，目前成熟的水平井压裂工艺技术仅能满足单层开发，如何在不改变现有工艺技术条件下，实现两层同时动用成为一个开发难点。通过数值模拟，对水平井人工裂缝穿层影响因素进行分析，明确了地质因素穿层界限；对施工参数进行优化，确定了一套适合穿层井的最优参数。现场试验表明：水平井压裂过程中人工裂缝能够实现有效穿层，达到了提高单井产量的同时也降低开发成本的目的。

大牛地气田；致密砂岩气藏；水平井；压裂穿层；可行性分析

1 问题的提出

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部，上古生界自下而上发育了太1、太2、山1、山2、盒1、盒2、盒3七套气层，气藏纵向上交错叠合发育、且产层跨距较大，平面上分片展布、储层非均质性较强、物性差，气藏内部差别较大，各套气层纵向上交错叠合。经过前期的水平井开发试验成功后，2012年大牛地气田的开发方式由前期的直井开发转变为水平井规模开发，并顺利实现了9亿方产能建设。目前大牛地气田采用水平井分段压裂工艺技术存在一定的局限性，仅实现了单层动用。针对距离较近的储层，如何通过一口水平井实现一缝压两层、上下层均动用，成为工程工艺攻关的目标。

水平井产能建设区中盒1储层的有效砂体发育稳定，且部分区域内盒1层位与下部山2储层之间的泥岩隔层较薄(小于6 m)。盒1气层全区发育，连续性好，厚度相对大，可做主力气层，同时兼顾山2储层的特点，选择盒1和山2气层作为论证的对象。

2 直井穿层分析

通过对直井的穿层情况进行分析，判断出裂缝压开隔层的厚度，进而为下一步水平井穿层分析奠定基础。主要研究思路是以井温测井的井为研究对象，结合常规测井资料，对比分析隔层的压开情况，初步划分直井实现穿层的最小隔层厚度。

目前共对大牛地气田10口(11层次)直井进行井温测井，通过对比分析其中有4井次的隔层被压开，7井次未被压开(表1)。初步认为，当隔层厚度大于7 m之后，隔层很难被压开。

3 水平井穿层影响因素分析[1-4]

人工裂缝延伸影响因素主要分为可控和不可控因素，其中地质因素是影响裂缝高度的不可控因素，施工参数和压裂液性能是可控因素(表2)。通过软件模拟，对水平井人工裂缝穿层影响地质因素进行分析，确定压裂技术界限。

上古生界砂岩储层最小水平主应力为38.38～48.40 MPa，泥岩最小水平主应力为43.34～52.22 MPa；砂泥岩应力差3.66～10.90 MPa，砂泥岩地应力差值较大。山西组和石盒子组静态杨氏模量为18.29～19.37 GPa；遮挡层的静态杨氏模量为21.91～27.32 GPa，总体趋势为随深度的增加储隔层杨氏模量差增加。

3.1 储隔层应力差对裂缝穿层的影响

研究结果表明(图1)：①隔层地应力大，人工裂缝在隔层中的张开程度小于储层，在储隔层界面上裂缝宽度产生突变；②储隔层地应力差增大会限制裂缝高度的延伸，当储隔层地应力差增大到一定程度时，将导致裂缝无法穿透隔层。

3.2 隔层厚度对裂缝穿层的影响

研究结果表明(图2)：①隔层厚度增大会限制裂缝高度的延伸，当隔层厚度增大到一定程度时，将导致裂缝无法穿透隔层；②在储隔层地应力差为6 MPa左右时，5～6 m隔层能有效阻止人工裂缝穿层延伸。