致密砂岩油水平井脆性评价技术研究

李志强

（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆163412）

致密砂岩油是大庆4000×104t稳产后持续稳产的重要组成部分，致密油3大有利靶区面积超万平方公里，致密油资源总量12.7×108t。近几年，为了大幅度提高产油量，致密油储层通常采用水平井分段体积压裂技术工艺，水平井分段体积压裂技术可以大幅度提高油气产量，在对水平井进行分段压裂改造时，水力压裂方案设计非常关键[1]。根据油层的特点，以裂缝扩展规律研究、岩石可压性评价为基础，形成复杂缝网、增大泄油面积，确定压裂工艺，选择射孔位置，优化压裂工艺参数，筛选使用的压裂液体系和支撑及组合。

岩石脆性是表征岩石在外界应力作用下形成缝网能力的一项重要指标，它对前期压裂可行性评估、优选压裂层段、预测压裂效果有着重要意义。脆性矿物的含量是影响基质孔隙和裂缝发育程度、含油气性和压裂改造方式等的重要因素，脆性矿物含量越高，岩石脆性越强，越易形成引导裂缝，从而形成复杂的网络，有利于油气的开发。通常情况下脆性指数越高，裂缝越发育。录井资料可以很好系统反映储层各项特征，目前在进行压裂设计时，可以利用录井资料，实现优化射孔方案、合理压裂单元划分、优化压裂设计参数。

1 录井岩屑脆性参数求取方法

目前，致密油勘探均采用多级分段体积压裂技术，因而储集层脆性应是重要特性之一，岩石的脆性特征可以脆性指数来刻划。关于反映脆性的方法，国内外主要有测井弹性脆性指数和矿物脆性指数2种方法，其中弹性脆性指数分析采用杨氏模量和泊松比计算[5]；而矿物脆性指数则通过计算矿物成分中脆性矿物含量的多少来反映[6]，矿物成分与脆性之间具有很好的相关性。目前，随着录井技术的快速发展，录井已能实现钻井过程中的X射线衍射全岩矿物分析，因而引用国际上通用的脆性指数计算公式[7]，录井也可以求取储集层脆性指数。

BI=Vqa/（Vqa+Vca+Vdo+Vcl）×100

式中：BI——脆性指数，无量纲；

Vqa、Vca、Vdo和Vcl——石英、方解石、白云石和粘土含量，%。

结合国内外储集层脆性评价标准[2]和实际水平井的勘探实践，建立了大庆油田致密油储集层脆性评级标准：脆性指数不小于65为高脆性；脆性指数为40～65表示中等脆性；脆性指数不大于40为低脆性。

2 录井计算岩石脆性指数与体积压裂改造效果的关系研究

体积压裂是以改造出的裂缝体积为目标，微地震技术压裂检测技术已被证实是对裂缝的方位、高度、长度、复杂度等进行检测的有效手段，原理是岩石在压力作用下，局部能量源快速释放而产生微震事件，通过对微震数量、频率、波形、能量等信息的拾取和定位，判别裂缝起裂和延伸。压力改造体积是指微地震波检测到的增产面积与致密油储藏厚度乘积，这些相互连接的裂缝成为天然气的触及空间和渗流通道，根据裂缝监测数据表明，形成的裂缝体积与压后的效果呈明显的正相关性，这也是体积压裂的意义所在。

2.1 脆性指数与压裂岩石改造体积关系

储层改造形成的网络裂缝的波及体积和压裂后的产量具有正相关关系，脆性矿物的含量越高，脆性指数越大，形成裂缝也越发育，所以形成的网络裂缝的波及体积与脆性指数呈现正相关关系。

2.2 脆性指数与压裂岩石裂缝密度关系

压裂液使用量为压裂工程中完成本段压裂所使用的液量，岩石波及体积为微地震监测压裂液所波及的体积，岩石裂缝密度=压裂液使用量/岩石波及体积，当脆性指数越高的时候，压裂后形成岩石裂缝密度也就越大。

3 岩石脆性在体积压裂设计中的应用方法

录井首先根据“五性”评价成果，形成综合解释结果，给出试油层建议，压裂设计人员依据录井水平井段致密油综合解释特性，优化压裂段数；并依据裂缝形态数值模拟技术，通过物性、脆性等参数优化簇数和缝间距，优选射孔位置[3]。

3.1 利用脆性指数指导簇间距的优化

不同压裂裂缝间距对产能有很大的影响，采用大间距布缝，改造不充分，而采用小间距布缝，又可能出现缝间相互干扰，影响改造效果，同时增大压裂施工难度和成本。所以需要合理的缝间距优化，在经济最优化的基础上，完成压裂层段的改造。通过试验区试验井的缝间干扰规律研究，通过不同应力干扰模拟，与不同渗透率下渗流距离研究技术，综合确定最佳裂缝间距，最终确定了不同渗透率下的裂缝干扰界限，形成裂缝间距优化方法，确保储层改造最大化。

缝间距的优化即为簇间距的优化，在压裂设计中，需通过数据模拟确定簇间距，根据簇间距确定分簇数，再根据分簇数确定每段压裂段的长度，进而根据水平段的长度确定压裂的层段。

按照不同区的间距优化图版，应用综合解释结果，按照研究成果，确定：Ⅰ-1类储层，

脆性指数大于46.5，缝间距30～38m；Ⅱ类储层，脆性指数介于39～46.5，缝间距16m。

3.2 利用脆性指数指导射孔点位置

确定完簇间距后，要进行射孔点的位置确定。为了收到更好的压裂效果，射孔点的选择要选择致密油Ⅰ-1层或Ⅰ-2层处，脆性指数比较高，气测、热解、定量荧光参数反映显示好的井段，同时避开套管接箍处。

3.3 压裂层段确定的基本原则

以录井资料为基础的水平井压裂层段优选方法：

（1）同一压裂段内岩性、物性、含油性、脆性指数相近；

（2）各压裂段间固井质量良好。

4 实际应用效果

致密油水平井脆性录井评价方法在三肇、长垣地区实际生产中应用，2016、2017年共解释致密油水平井7口，优选压裂层段88个，试油统计6口井10层，均获得工业油流，解释符合率达到100.0%，应用效果较好。ZP20井录井解释致密油Ⅰ-1类层19层，厚771.2m；致密油Ⅰ-2类层18层，厚238.0m；致密油Ⅱ类层13层，厚198.8m。优选27个层分15段压裂，其中水平段为14段，造斜段为1段；致密油Ⅰ类层，簇间距控制在30～42m之间；在致密油Ⅱ类层中，脆簇间距控制在21m左右；日产油43.39t。

5 结论与建议

（1）本文开展了脆性指数与压裂效果关系研究，建立压裂层段优选、簇间距、射孔位置的应用方法，解决脆性指数应用难题；将录井矿物分析方法计算脆性指数，应用到了压裂设计中，为录井技术介入压裂施工开创新的道路，并在探井取得了很好的效果。

（2）致密油勘探开发还刚刚起步，钻井工艺还在不断变化，脆性指数与压裂参数的相关关系需要进一步深入研究，特别是加强压裂渗流的机理研究，在以后的攻关和实践中，继续完善分析方法。