转向压裂技术在鄂尔多斯盆地川口油田的应用

刘政帅，黄　博，马洪志

(延长油田股份有限公司川口采油厂,西安延安 716001)



转向压裂技术在鄂尔多斯盆地川口油田的应用

刘政帅，黄博，马洪志

(延长油田股份有限公司川口采油厂,西安延安 716001)

摘要：随着油田开发深入，特低渗老油田增产手段单一的老井逐渐失去产能，部分油井产量递减快的矛盾日益突出，传统的压裂工艺已不能满足该类油藏开发的需求。针对此问题，将解堵工艺、转向压裂工艺、端部脱砂工艺有机结合在一起，形成解堵—加砂—转向—加砂—端部脱砂的转向压裂工艺，最大限度的增加泄油面积、疏通油流通道。同时对转向剂实现转向压裂机理的分析，优选出适合鄂尔多斯盆地川口油田转向压裂的油溶性转向剂，总结了压裂施工的选井选层原则，筛选了合适的压裂施工工艺参数。实现了压裂缝内转向的同时在裂缝末端形成了短宽缝，为老油井、薄隔层或无隔层油井恢复产能提供了新方法。2014年转向压裂技术在川口油田现场应用15口井，取得了较好的增产效果，平均单井日增油0.35t。

关键词：鄂尔多斯盆地；川口油田； 低渗油藏； 转向压裂

川口油田位于鄂尔多斯盆地东部的陕北斜坡带，为西倾单斜构造，地层倾角小于1°；为典型特低渗溶解气驱油藏，具有“低压、低渗、低产”特点，平面上储层连通性差，纵向上油层数量少①吴汉宁，川口油田开发区油藏精细描述，延长油矿川口油田，2004年。。目前单井平均日产油0.176t，主要依靠天然能量开采。随着油田开发深入，老井增产手段单一，单井产量递减快的矛盾日益突出，传统的压裂工艺已不能满足该类油藏开发的需求。本研究通过转向压裂工艺在纵向和平面上开启新层，有效动用之前储层改造形成的裂缝控制区以外的原油，提高原油产量，为油田可持续发展探索新途径。

1 转向压裂现状、设计思路及机理

1.1 转向压裂现状

转向压裂技术在延长油田应用多年，以往转向压裂使用的转向剂为水溶性固体颗粒，外观为黄色球状或黑色六面体块状，在压裂过程中通过井口投加，单井使用量为20～100kg，以清水或活性水为携带液，以压力升高作为转向与否的评定标准。但施工中很多因素会造成压力升高(如喷砂嘴摩阻、炮眼摩阻等)，形成裂缝转向的假象，其实未达到真正意义上的裂缝内转向，未形成新的泄油面，导致许多作业只是重复压裂[1]。

1.2 转向压裂设计思路

本研究的转向压裂是把解堵工艺、转向压裂工艺、端部脱砂工艺耦合在一起，形成解堵—加砂—转向—加砂—端部脱砂工艺，最大限度地增加泄油面积，疏通油流通道。

1.3 转向压裂机理

根据油层物性配置适合的解堵剂，搞清层间关系使转向剂起到暂堵、开新裂缝作用。合理设置压裂参数，在压裂后期进行端部脱砂处理，通过转向造成两条主裂缝，并对老裂缝进行解堵，在新缝末端造成短宽缝，形成高度通畅的裂缝网[2-3]。

1.4 解堵剂机理

川口油田主力油层为三叠系延长组长61和长4+5油层组，具有明显的酸敏性，所以解堵剂必须充分考虑解堵性及解堵液与油层、地层流体之间的配伍性[4]。结合以往经验，选用以有机酸为主体解堵剂的解堵液，添加缓蚀剂、黏土稳定剂及助排剂等添加剂，抑制酸敏及水敏，并通过施工参数设置控制可能出现的速敏问题。

1.5 转向剂选型及机理

油溶性转向剂(FDZX-1)参数与传统转向剂参数对比见表1。

表1　油溶性暂堵剂与传统转向剂参数对比表

油溶性转向剂主要技术指标是软化点、油溶解率和粒径范围。通过比对可以发现，油溶性转向剂粒径分布范围很宽，而传统转向剂只有粒径大于5mm的基本规格； FDZX-1转向剂通过泵注很容易进入油层裂缝内，不会在喷砂嘴和炮眼处形成桥堵或增高摩阻，能够保证转向剂暂堵压力来自裂缝内而非施工假象。这种转向剂在携带液滤失后堆积形成滤饼，在地层温度下滤饼软化胶结形成活塞状塞体，从而封堵老裂缝，压裂完成后通过地层原油使之溶解，解除暂堵[5]。

软化点是转向剂的一个重要技术指标，必须与油层温度相吻合。软化点过高，则转向剂颗粒不能有效胶结形成封堵；过低，则形成的滤饼过软也不能封堵老裂缝；因此，经研究后选用软化点在30℃左右的转向剂。

1.6 端部脱砂机理

端部脱砂是为了在新裂缝末端形成一个短宽缝，该工艺靠压裂参数的调整来实现。设定平均砂比大于30%，在压裂最后阶段，通过提高砂比来实现端部脱砂，增加裂缝末端铺砂浓度[6]。

2 转向压裂(联作)选井及施工参数优化

2.1 选井原则

老井老层：原产层目前尚有潜力的老油井；历史压裂规模过小或压裂参数设置不合理的老油井；历史压裂压裂液为清水或活性水的老油井；压裂投产后尚未进行技术改造或技术改造失败而油层还有潜力的老油井；处于非注水区域而含水上升的老油井；处于注水区域，但未见明显水突的老油井[7]。

老井新层：油层上下间隔大于5m的老油井。

2.2 解堵剂单井用量

考虑川口油田油层物性，解堵剂单井使用量为300kg，现场配液3m3，处理半径大于1m。

2.3 转向剂

转向剂用混砂车连续混加；携带液为基液或冻胶；单井设计用量为300kg，实际用量根据现场暂堵情况确定；转向剂投加排量为1.0m3/min。

2.4 排量、砂比及压裂规模

(1)考虑到经非基质酸化的性质，以及可能产生的速敏影响，确定试验排量为1.0m3/min。

(2)考虑到层内、层间关系及二次破压等因素，压裂阶段排量最高为1.8m3/min，因为排量过高易窜层，且暂堵剂塞体来不及形成，或形成的塞体太薄容易被击穿造成转向失败[8]。

(3)设计平均砂比不低于30%，端部脱砂阶段，砂比大于45%，支撑剂为8～20m3。压裂规模根据油层物性、历史压裂规模、是否在注水区等因素综合确定。

3 油层物性及项目实施情况

3.1 油层物性

试验共选取15口井，承压段砂体有效厚度为3.93~14.47m，孔隙度为5.59%~13.2%，渗透率为0.42~2.14mD，含油饱和度为31.07%~66.2%[9]。

除1口井(3050井)为原射孔段重复压裂外，其余14口井均为同层补孔压裂(表2)。

表2　新旧承压段关系表

3.2 现场施工情况

从2014年6月13日至10月27日完成15口井的转向压裂任务。长4+5油层组压裂3口，长61亚油组压裂12口；泵注排量为1.0～1.8m3/min；总加砂量为198m3(单井加砂量为8～20m3)，平均砂比为36.03%；入井解堵剂总量为45m3(平均单井为3m3)，入井转向剂总量为5590kg(单井为230～500kg)，各井压裂参数见表3。

表3　转向压裂井压裂参数表

续表

注：破压、工作压力均为二次破压后参数；解堵剂用量为3m3。

从现场施工参数看，各井二次破压明显；解堵剂单井用量达到设计要求；单井转向剂入井量为230～500kg，起到暂堵、转向作用；单井加砂量达到设计要求；平均砂比高于30%，端部脱砂阶段砂比大于45%，达到设计形成短宽缝的目的。参数显示，15口井(转向压裂联作)施工达标。

3.3 压裂后增产情况

15口油井压裂后累计采油天数1384天，平均单井采油天数为92.3天；累计产油688.76t，累计增油545.01t，平均单井增油36.33t，平均单井日增油0.35t(表4)。

表4　转向压裂井单井累计产量及增产情况表

注：统计数据截止2014年12月31日。

3.3.1 典型井3050井分析

3050井是实施转向压裂的第一口油井，措施前，测日产液0.2m3，含水100%。通过对该井所处区域(注水区)其他油井资料分析，认为其极具潜力，可以进行施工。2014年6月13日对该井实施转向压裂作业，投产3天后见油花，随后产液量一路攀升，最高日产液3.75m3，日产油0.46t。目前该井日产液0.39m3，日产油0.32t(该井所处区域单井平均日产油0.03～0.07t)。

该井处于注水区域，分析认为油层水淹，通过转向压裂作业，油溶性转向剂封堵了出水通道，在原射孔段上不同于原裂缝的方位又打开了一条新的泄油通道，达到增产目的。

3.3.2 典型井丛108-7井分析

丛108-7井早先在770～781m段和817～838m段进行了常规压裂作业，由于采油时间过长，该井产能严重下降，转向压裂作业前产油量仅为0.07t/d。通过分析确定785～795.8m段为本次转向压裂的目的层。但第一次压裂的770～781m段与本次压裂目的层段间隔仅4m，且处于同一砂体，极易压穿。考虑到上下层的关联，本次压裂在不压穿上下层的前提下进行小规模压裂，加砂8m3，排量为1.6～1.8m3/min，旨在产生新的不同方位的泄油通道。

压裂投产后，该井产量一度达到了日产油2.53t的良好效果，日产1.2t以上持续21天，目前日产油0.47t(该井所在区域单井平均日产油0.05～0.31t)。

该井的成功压裂体现在4个方面：①砂量小；②前置解堵剂起到了解堵作用，同时降低了地应力，抑制了垂向裂缝延伸；③转向剂改变了裂缝方向；④端部脱砂在水平方向造成了短宽缝。这4个因素使本次压裂裂缝走向与以前压裂裂缝走向互不影响，压裂获得了工艺上的成功。丛108-7井的成功，既成了薄隔层(无隔层)压裂成功的案例，又为本区块裂缝走向的研究提出了新的课题。

4 几点经验

(1)地质选层、选段、压裂规模由各级技术人员共同讨论确定，保证压裂设计的科学合理。

(2)建立网络平台，实现信息快速传递、数据共享，及时掌握压裂施工情况。

(3)加强压裂后管理，提高生产效率。对每一口压裂油井实施专人测量产量，单独储存，专车运输，保证油井压裂后产量计量准确，为效果评价和后续压裂调整提供依据。

(4)定期召开转向压裂工作对接会，总结经验，反馈问题，落实解决方案，提出工作思路，保证转向压裂工作有序开展。

5 结论及建议

(1)转向压裂实现了解堵预处理，保证缝内转向而形成短宽缝，同层压裂取得成功。

(2)本次转向压裂将解堵工艺、转向压裂工艺和端部脱砂工艺有机结合起来，为油田增产及低成本运行提供了新思路。

(3)转向压裂的成功实施为水淹油井及薄隔层或者无隔层油井恢复产能提供了技术支持。

参考文献

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[2]范振忠,刘振华,高立峰. 低渗透裂缝性油藏封堵裂缝后转向压裂工艺[J]. 科学技术与工程，2009，9(1)：113-115.

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[9]李文厚,柳益群,冯乔. 川口油田长6段油层组储集层特征与油气富集规律[J]. 岩石学报，1998,14 (1):117-127.

Application of Turnaround Fracturing Technology in Chuankou Oilfield, Ordos Basin

Liu Zhengshuai, Huang Bo, Ma Hongzhi

(ChuankouOilProductionPlant,YanchangOilfiledCo.,Ltd,Yan’an,Shaanxi716000,China)

Abstract:With further oilfield development, the old wells with single stimulation means in old oilfields of ultra-low permeability are losing capacity, and fast production decline of some oil wells becomes increasingly urgent. As a result, traditional fracturing technology could not meet the development requirement of such reservoirs. For this, we integrated plugging-removal technology, turnaround fracturing technology, and tip screen-out technology, and developed the turnaround fracturing technology of removing plugging, sanding up, turning around, sanding up and screening out at tip, which increased drainage area and cleaned the flow channel at the most. Meanwhile, we analyzed the mechanism that diversion agent realized turnaround fracturing, optimized the oil soluble diversion agent applicable for turnaround fracturing in Chuankou Oilfield, summed up the principle of selecting wells and horizons for fracturing, selected technological parameters suitable for fracturing, and formed short and wide seams at the end of fractures while fulfilling turnaround in cracks, providing a new method for restoring productivity of old oil wells and the wells in thin interlayers or without interlayers. In 2014, the turnaround fracturing technology was applied to 15 wells and achieved good stimulation results, with daily oil production of single wells rising by 0.35t on average.

Key words:Ordos Basin; Chuankou Oilfield; low-permeability oil reservoir; turnaround fracturing

中图分类号：TE358

文献标识码:A

作者简介：第一刘政帅 (1969年生)，男,高级工程师，现主要从事油田开发工作。邮箱:chuankou-2008@163.com。