英台致密气藏改造体积最大化压裂技术

王倩

（吉林油田公司油气工程研究院 吉林松原 138000）

引言

英台致密气藏储层埋深3500～4500米，克氏渗透率主要分布在0.01mD以下，孔隙度分布在0.67%-5.91%之间，平均值2.27%，岩相复杂、岩性致密，储层连通性差，导致自然产能低，压裂难度大，常规岩压裂无法实现经济有效动用。针对上述问题，本文从基础理论研究入手，通过室内岩芯实验，对储层改造潜力进行研究，根据净压力建立条件，优化缝网压裂技术模式，使单井缝控储量最大化，从而实现英台致密气藏效益开发。

1 储层改造潜力研究

1.1 波速应力敏感性

储层的应力敏感性系数是指储层内部天然裂隙及软物质等对应力的响应，代表了岩石内部微裂隙的发育程度。通过岩芯实验得出英台地区波速应力敏感系数为10-12（图1），说明岩心内部裂隙发育程度较强。

图1 P波波速随应力变化曲线

1.2 可压性

利用模量法和矿物成分法对英台区块岩心样品的脆性进行计算，得出的脆性系数有很大差别，如表1所示，这是由于矿物成分法没有考虑裂隙的作用。

表1 英台区块岩芯脆性指数计算表

综合考虑储层矿物脆性与裂缝发育程度的新脆性指数计算方法如式（1）：

式中，K1是基质岩石矿物成分脆性系数；K2，裂缝影响系数；a1，a2分别为基质和裂缝影响的权重因子；E1、 E2分别是基质和实测模量；Ev是理想弹性模量。

应力敏感系数表征裂隙发育程度，因此用应力敏感系数选取权重系数，见表2。

表2 权重系数选取表

利用新方法计算得出英深303-7井可压性高于其他井，其中3号岩芯最高，因为其裂隙相对更发育，说明了裂隙对可压性有一定的影响。

1.3 声发射b值

b值是Gutenberg et al.，在研究全球地震时提出的表征地震等级和活度之间的关系，如式3。

式中，Adb是以分贝表示的声发射事件最大振幅；Amax是以微伏表示的声发射事件最大振幅。

本文通过声发射监测实验得出，岩心破裂后产生裂隙越多，其对应的声发射率和b值越高，因此，通过b值可以分析岩心破裂产生裂隙的复杂程度。英深303-7井b值为1.213，较高，说明裂缝复杂程度较高。

2 缝网压裂模式研究

净压力是压裂时能否形成缝网的关键指标，建立净压力越高，越容易实现转向，形成复杂缝网。根据净压力理论公式，提高施工净压力的方法一是提排量，二是延长缝长，三是控缝高。

式中，P是裂缝净压力；E是岩石的弹性模量；Ua是流体黏度；Q是泵注排量；L是裂缝长度；hf是裂缝高度。

本文提出精细分层、高密度多簇射孔、暂堵转向、先成缝后成网大规模缝网压裂于一体的缝控储量最大化压裂模式，整体打碎储层，实现全井段有效支撑，最大限度提高改造体积。

（1）精细分层：把储层性质和位置接近的小层作为一段，尽量把好层分到不同的层段，使全井段得到有效改造。

（2）高密度多簇射孔：根据地应力、钻时、气测和综合测井关系曲线，优化射孔井段，进行多簇短距离射孔，利用多簇限流方式提高纵向改造程度，使全井段得到有效改造。

（3）暂堵转向：依据所分层段簇间的地应力差值进行压裂分段设计，一般地应力差在1MPa以内作为一段，依次确定分层次数，施工时投入较大粒径的堵球，暂堵分层，增加不同井段裂缝的复杂性。

（4）先成缝后成网大规模缝网压裂： 先常规排量造长缝沟通远井端，再大排量、变排量建立高净压力造复杂缝网，最后中等排量对主裂缝进行支撑，见图2。

图2 先成缝后网三段式压裂示意图

3 现场实验

2017～2018年，暂堵转向+先成缝后成网压裂技术在英台区块现场应用4口井14层，施工排量6-18-8方，平均单井液量4210方，砂量236方，压后单井平均日产气3.7万方。其中压裂效果最好的英深303-7井压后试气油压10.4MPa，日产气6.5万方，计算无阻流量20万方。

为了验证暂堵+先成缝后成网压裂改造效果，利用井下微地震裂缝监测技术，选择1口井进行了裂缝监测。监测结果显示单层裂缝网络长843m，宽175m，加暂堵剂后东翼裂缝网络产生变化，裂缝网络方向相差5度，监测改造体积820万方，为传统缝网压裂井2倍，常规压裂井6倍，使储层得到了全面改造。

4 结论

（1）通过波速应力敏感性、可压性和声发射b值三个方面，对英台区块改造潜力进行评价，认为英台地区储层岩石内部裂隙发育程度较好，储层可压性较强，且压后形成缝网复杂程度较高。

（2）根据净压力建立条件，对英台地区缝网压裂模式进行研究，建立暂堵转向+先成缝后成网三段式压裂技术模式，追求缝控储量最大化，提高单井产量。

（3）2017～2018年在英台区块现场应用4口井14层，最高日产气6.5万方，通过井下微地震裂缝监测，单层改造体积达到820万方，为传统缝网压裂井2倍，常规压裂井6倍。