试分析大庆油田压裂裂缝形态与特征

王岩

摘要：三个方向的轴向应力、相应方向上岩石的抗张强度都是影响油田压裂裂缝的主要因素，水平轴应力、垂直轴应力会同时作用在地下岩石单元上。水平裂缝和垂直裂缝是油田裂缝产生的两种形式，在进行油田生产作业前，需要明确裂缝形态，然后有针对性的量制定压裂方案。本文以大庆油田为例，对其将压裂裂缝进行深入分析，从而对压力方案加以优化。

大庆油田；压裂裂缝；裂缝形态

关键词：压裂裂缝；油田生产；裂缝分析

引言：

对裂缝形态进行深入分析，是提升压裂工艺的基础要求。不同油田的地下岩层结构不同，裂缝形态也存在明显差异，胜利油田就是典型的垂直裂缝，随着重复压裂工艺的不断进行，裂缝形态也随之发生变化。现阶段学术界对裂缝形态的研究还存在争议，对影响裂缝形态的因素观点不一，鉴于此本文对业界将基本认可的因素进行探究，同时提出几种裂缝观察方式。

一、判断大庆油田的压裂裂缝形态

经过详细的调查研究，并利用先进方法加以验证，最终得出大庆油田的裂缝形态主要是水平裂缝，下面是主要的判断依据。

（一）对油层破裂梯度进行分析

破裂梯度指的是破裂油层的压力与其中部深度的比，即比值将就是破裂梯度，比值能直接将破裂难易情况反映出来。以0.16大气压/米时和0.23大气压/米时两各梯度比值为界限，据相关试验数据可知，垂直裂缝的梯度比值比0.16大气压/米时小，水平裂缝的梯度比值比0.23大气压/米时大，可见破裂梯度直接决定裂缝形态，两者关系紧密。通过探测得知，大庆油田的破裂梯度属于后者，其裂缝形态为水平状。

（二）观察产液剖面变化

产液剖面剖面在压裂作业进行前后，其变化是不同的，因此可通过观察剖面变化对油田的压裂裂缝形态作出判断。支撑剂的分布情况，是判断裂缝形态的重要依据，若支撑剂呈现出纵向分布情况，且分布并不均匀，这种情况常见于垂直裂缝。支撑剂大多喜欢聚集在裂缝底部，此时裂缝顶端就会极度缺乏支撑剂，若此时向裂缝中加入支撑剂并进行油层成缝操作，在撤除外力后裂缝也会逐渐将闭合。由于支撑剂分布不均，底部会因为填充剂过多而出现考来开裂，上端则处于闭合状态[1]。根据此判据对大庆油田进行勘察，发现并未出现上述现象，而且在统一油层上，很多剖面的产液量达到超值产液状态，因此可以排除油田存在垂直裂缝现象，进而确定油田裂缝属于水平裂缝。

（三）勘察裂缝是否存在方向性见水

若油田属于垂直裂缝形式，在局部结构上，裂缝走向基本保持一致，此时水平轴应力与裂缝保持垂直状态，在水平轴应力最大的裂缝断面处就会出现方向性见水现象，这是垂直裂缝比较直观的一个特点。在大庆油田进行生产作业前，对裂缝所在的局部结构进行行列注水、面积注水等操作，甚至对油水井进行注水并进行压裂操作，在裂缝断面并未观察到出水现象，由此证明油田裂缝一定不是垂直裂缝形态，所以油田裂缝属于水平裂缝形式。

二、裂缝形态观察方法

（一）钻心取心观察法

在压裂井附近找两处合适位置，向下钻两口深度相同的取心井，利用探测仪器深入井下观察岩层中部面层的具体情况，分析面层结构直接分析裂缝类型。通过观测结果可知，大庆油田的李裂缝分布比较复杂，其是由多条不规则裂缝组成的，因此称其为裂缝带。砂岩中经过探测发现存在垂直裂缝，其对岩石层理进行切割，但探测结果以水平裂缝居多，水平裂缝多存在于不同岩层接缝位置。经过宏观分析，最终将裂缝形态定性为水平走向，支撑这一结论的论据主要包括：（1）垂直裂缝在岩层中存在较少，且比压裂分厚度小得多。（2）垂直裂缝虽然在岩层中被发现，但每处裂缝都未形成连续的纵向延伸状态，同一油层中的裂缝也未出现连续的垂直裂缝形态[2]。（3）在局部垂直裂缝存在的地方，没有水平裂缝与其交织。

（二）同位素示踪法

同位素走向能直接反应裂缝形态，利用同位素示踪技术在地面对裂缝走向进行追踪，若是水平裂缝，仪器会显示出尖而窄的曲线走向，而垂直裂缝恰好相反，曲线比较平缓。在两裂缝的峰值都达到0.5米的情况下，通过曲线很难分辨裂缝形态，若两裂缝的实际纵向距离保持在0.5米以上，两裂缝的示踪曲线就能被清楚将区分，且曲线走向清晰。若两裂缝处于树状交叉状态，曲线上峰值位置较多，容易出现判断失误情况。下面是大庆油田的检测结果：

通过对大庆油田进行同位素示踪试验得出如下测试结果：曲线走向尖而窄，油层厚度比垂直裂缝的厚度大，油层、岩层内部以及变差位都可能在曲线上表现出峰值，将活化砂放在压裂操作后加入，发现油层的所有不问都呈现出异常情况。综合上述检测结果，将油田裂缝定性为水平裂缝[3]。

（三）测量井温法

若在进行压裂施工的区域没有裂缝产生，基于大气压差影响，压裂操作需要吸取压裂液中的部分温度，因此压裂层温度会呈现出下降趋势。进液位置就是裂缝所在位置，在大气压差的作用下，裂缝也保持在低温态势。对油井温度进行测量，同样会出现此种情况，对油井温度测量后，分析相关数据可知温度正好保持在水平裂缝要求范围内。

三、结束语

综上所述，是对裂缝形态的相关介绍，水平裂缝、垂直裂缝的特征存在明显差异，根据裂缝形态特征可借助同位素示踪、井温测量等多种方式进行检测，再加上新型技术辅助，就能对裂缝形态作出综合判断。本文介绍的测量方法和相关判据都倾向于水平裂缝，因此最终判定大庆油田的裂缝属于水平裂缝。

参考文献：

[1] 董新红. 川口油田人工裂缝形态及控制因素分析[J]. 化学工程与装备，2017（2）：187-189.

[2] 赵向原，曾联波，靳宝光等. 低渗透油藏注水诱导裂缝特征及形成机理——以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油藏为例[J]. 石油与天然气地质，2018（4）：696-705.

[3] 苏存娃. 浅析超低渗透油藏水平井压裂优化及应用[J]. 中国化工贸易，2017（27）：144.

作者简介：

王巖，男，1990年6月26日，汉，黑龙江省集贤县，在大庆油田有限责任公司第五采油厂第三油矿技术综合队从事三采动态分析工作。