海上低渗油藏水平井分段压裂技术研究
2017-05-09和鹏飞袁则名
龚 宁，和鹏飞，袁则名
（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司海洋石油高效开发国家重点实验室，天津 300459；2.中海石油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）
海上低渗油藏水平井分段压裂技术研究
龚 宁1，和鹏飞2，袁则名2
（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司海洋石油高效开发国家重点实验室，天津 300459；2.中海石油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）
低渗油藏储量在渤海湾油田所占比例较大，但低渗油藏特点导致原油采出困难，产量较低，造成开发价值大大降低。压裂技术是在地层中形成一条或多条高导流能力裂缝，改造地层物性，是低渗油藏开发的重要手段。水平井完井有利于增大油层暴露面积，提高产能。如果水平井采用分段压裂技术能够形成多条裂缝，更大程度释放产能，为未来渤海油田开发低渗油藏提供一种新的技术措施。本文以H油田为例，对水平井钻完井的工艺、施工参数、规模等进行研究设计，以指导现场施工作业。
低渗；水平井；分段压裂；研究；渤海油田
水平井分段多级压裂是低渗透油气藏增产上储的关键措施[1]，已在陆上油田开发中取得了较好的效果[2，3]。陆上油田进行增产改造时，首先确定开发储层地应力方向，以满足压裂起裂和裂缝延伸需求，再根据地应力方向设计井眼轨迹、井身结构和固井方案等[4，5]。由于海上油田开发特殊性，使得海上压裂的风险较大，成本较高，导致海上低渗透油田的开发力度远远小于陆上油田，以2008年为例，海上低渗油田产量不足2%，远低于国内陆地油田平均水平37.6%。因此，海上低渗透油气田的增产改造还处于起步阶段。
1 储层特征
1.1 储层基础参数
H油田先导试验井沙二段油藏埋深为3 250 m～3 400 m，油藏温度120℃～130℃，油藏压力系数1.40～1.57，地层压力42.0 MPa～45.8 MPa；沙三段油藏埋深为3 350 m～3 550 m，温度130℃～135℃，压力系数1.51～1.59，地层压力49.0 MPa～57.0 MPa。黏土矿物成分分析证实H油田沙河街组储层黏土矿物中蒙脱石含量少，石英含量较高，储层脆性较强，因此，从岩石物性上可初步判断该储层有利于压裂裂缝延伸。
对H油田沙河街储层进行敏感性评价试验，主要表现为酸敏，敏感性损害程度的大小顺序为:酸敏＞速敏＞水敏＞碱敏。
1.2 储层地应力分析
1.2.1 地应力分布 地应力方向是决定裂缝走向的首要因素。H油田最小主应力方向大致为北东东方向。依据井壁崩落椭圆测量地应力方向原理，利用H-2及H-5两口井的地层倾角测井数据，确定了井壁崩落椭圆的长轴方向，即最小水平主地应力方向（见图1、表1）。
图1 H-2井和H-5井井壁坍塌井眼椭圆长轴频率图
表1 渤海地区地应力方位表
1.2.2 地应力大小 地应力大小是影响压裂裂缝的起裂与延伸的一个重要参数。根据H-4井和H-5测井资料计算出地应力结果（见图2～图4）。其中4井区沙二段储层闭合应力为56 MPa～57 MPa，隔层应力差1.0 MPa～1.5 MPa；4井区沙三段储层闭合应力为61MPa～62MPa，隔层应力差1.0 MPa～1.5 MPa；5井区沙三段储层闭合应力为63 MPa～65 MPa，隔层应力差1.5 MPa。
2 压裂设计
2.1 压裂方式
水平井分段压裂技术有很多，包括封隔器+滑套压裂技术、水力喷砂分段压裂技术、固井滑套压裂技术等，其中以封隔器+滑套分段压裂技术应用范围最广，采取一次座封封隔器，分级投球打开滑套压裂，具有压裂完井管柱一体化、施工效率高等优点。结合国内外开发低渗透致密砂岩的经验，H油田采用内封隔器+滑套分段压裂技术。
2.2 压裂级数
水平井压裂级数需要考虑沿井筒储层物性分布、闭合应力、黏土矿物成分、固井质量等多方面因素。本次试验井水平段长度在400 m左右，推荐水平井压裂4级。
图2 H油田4井区沙二段应力剖面图
图3 H油田4井区沙三段应力剖面图
图4 H油田5井区沙三段应力剖面图
2.3 软件模拟
针对H油田的实际情况，采用FracproPT软件对实际施工过程进行模拟，实际计算结果（见图5～图7）。由图5～图7可知，A37井在实际施工过程中可能会沟通水层，在实际的施工过程中可将油藏靶点上移，采用多裂缝压裂、同时添加控缝高的材料、减小实际压裂规模、在施工时降低泵入排量。考虑到海上作业的特殊性及工期和成本费用问题，建议在实施作业中，根据测井资料，优化压裂设计规模，以有效规避压开水层的风险。
图5 A34井沙二段压裂形态模拟图
图6 A34井沙三段压裂形态模拟图
图7 A37H井沙三段压裂形态模拟图
表2 压裂规模和压裂形态表
2.4 施工规模
压裂规模（见表2），砂液用量（见表3）。
表3 压裂砂液量预测表
3 结论与建议
（1）水平井多级压裂技术已经成为开发低渗油田的有效手段，作为技术思路，首先要确定地应力方向，再去设计井眼轨迹。
（2）对于像4井区A37H井压开水层风险较大，尽可能避免压开水层的风险，可以优化油藏靶点，采用多裂缝压裂，降低压裂规模等手段。
（3）为了降低成本，提高经济效益，采用一趟管柱多级压裂技术，并且采用修井机+压裂船的压裂方式，压裂后及时返排，提高单井产能，实现降本增效的目的。
［1］陈作，王振铎，曾华国.水平井分段压裂工艺技术现状及展望［J］.天然气工业，2007，27（9）:78-80.
［2］曾凡辉，郭建春，徐严波，等.压裂水平井产能影响因素［J］.石油勘探与开发，2007，34（4）:474-477.
［3］姜晶，李春兰，杨敏.低渗透油藏压裂水平井裂缝优化研究［J］.石油钻采工艺，2008，30（4）:52-54.
［4］刘振宇，刘洋，贺丽艳，等.人工压裂水平井研究综述［J］.大庆石油学院学报，2002，26（4）:96-99.
［5］万仁溥，罗英俊，俞绍诚，等.采油技术手册（第九分册）［M］.北京:石油工业出版社，2002.
Study on fracturing technology of horizontal wells in offshore low permeability reservoir
GONG Ning1，HE Pengfei2，YUAN Zeming2
（1.State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation，CNOOC China Limited，Tianjin Branch，Tianjin 300459，China；2.CNOOC EnerTech-Drilling&Production Co.，Tianjin 300452，China）
The reserves of low permeability reservoirs in Bohai Bay oilfield are larger,but the characteristics of low permeability reservoirs lead to the difficulty of crude oil production and low production,which greatly reduces the development value.Fracturing technique is one of the most important methods for the development of low permeability reservoirs in the formation of one or more high conductivity fractures.Horizontal well completion is beneficial to increase the exposed area and improve productivity.If the horizontal well is divided into multiple fractures by using the fracturing technology,the production capacity can be released to a greater extent,which provides a new technical measure for the development of low permeability reservoirs in Bohai oilfield in the future.In this paper,taking H oilfield as an example,this paper studies the design,construction parameters and scale of horizontal well drilling and completion in order to guide the field construction operation.
low permeability reservoir；horizontal wells；staged fracturing；study；Bohai oilfield
TE357.13
A
1673-5285（2017）04-0010-05
10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.003
2017－03-13
“十三五”国家重大科技专项“渤海油田高效开发示范工程”，项目编号:2016ZX05058。
龚宁（1983－），完井工程师，主要从事海上油气井完井技术研究与设计工作，邮箱:gongning@cnooc.com.cn。
