南翼山V油组水平井体积压裂可行性论证

付颖 张春业 刘永 张勇 张力

摘要：南翼山V油组属于下油砂山组N21油藏，具有构造平缓、油藏浅、小层多、藻灰岩发育、低孔低滲等特征，直井开发效果差，自然产能低，因此，拟通过水平井体积压裂技术研究与应用，提高改造体积、增大泄油面积、降低生产压差，从而实现高效开发。研究表明，南翼山V油组油藏储集层微裂缝发育，岩石具有一定脆性，地应力条件复杂，通过采用大排量、大液量、缝内暂堵的水平井体积压裂技术，形成复杂裂缝系统，实现提高单井产量和改善开发效果的目标。

关键词：南翼山;水平井;体积压裂;可行性

目前，水平井体积压裂技术是非常规油气储集层提高单井产量最有效的方法。研究结果表明，岩石矿物组分、天然裂缝发育状况和岩石力学特征是判断储集层是否具备实施体积压裂改造的三个主要因素。岩性具有显著的脆性特征，是实现体积压裂改造的物质基础;发育良好的天然裂缝和层理，是实现体积改造的前提条件。南翼山V油组油藏储集层埋藏浅、非均质性强、储集空间多样、岩性复杂、加砂量难度大、裂缝形态难以预测、单一工艺无法满足措施改造需求等开发难点，因此，体积压裂和缝网技术是实现南翼山V油组油藏有效改造的发展方向。

1、储集层地质特征

南翼山V油组N21油藏主要是以碳酸盐岩为主的碳酸盐岩与砂岩的混积咸水浅湖相和半深湖相沉积，沉积微相发育有泥坪、颗粒滩、灰坪、云坪等;岩性以碳酸盐岩为主，主要为泥岩、灰（云）岩、藻灰（云）岩和少量粉砂岩四类岩性矿物，成分以碳酸盐矿物（包括方解石、白云石和菱铁矿等）为主，占矿物总量55.5%，而碎屑矿物成分（石英和长石等）仅占矿物总量的19.8%，泥质粘土矿物成分为15.1%。南翼山V油层组储层的储集性能较好，储层孔隙度分布主要集中在8.5-14%，平均孔隙度为11.1%;渗透率整体上分布范围较宽，在0.1-12.8mD区间，平均渗透率为2.43mD。南翼山V油组N21油藏储层的储集空间类型主要包括：①次生溶蚀孔;②原生孔，包括颗粒间孔和藻孢孔;③晶间微孔;④裂缝，包括成岩缝和微裂缝，其中次生溶蚀孔是南翼山最主要的储集空间类型。

2、体积压裂可行性论证

2.1、岩石力学参数

通过对南翼山三轴力学、纵横波测试，确定岩石力学参数，杨氏模量为22.6GPa，泊松比为0.29，并建立波速转换关系指导方案设计。

南翼山V油组三轴压缩测试获得的基岩的应力-应变曲线如图所示，表面岩石具有一定脆性。

2.2、地应力大小及方位

开展声发射、差应变等试验方法确定地应力方位及大小，Ⅴ油组水平应力差在9MPa左右，可通过增加排量和缝内暂堵增大缝内净压力，提高波及宽度，通过大型滑溜水压裂来实现剪切滑移形成复杂缝网，优选Newberry应力模型开展应力剖面计算，为设计及水平井部署提供依据。

通过古地磁岩芯定向试验及压裂监测结果等研究，确定南翼山最大主地应力方位在北偏东35°，指导水平井方位NE120°。

2.3、论证结果

大型水力裂缝扩展物模实验结果表明，水力压裂施工形成的裂缝复杂程度与以下因素有关：

（1）力学控制条件：岩石脆性特征是形成多裂缝的基础，脆性特征采用脆性指数表征，脆性指数越高越有利于储层“打碎”形成缝网。弹性模量越大、泊松比越小，易形成缝网;脆性矿物含量高（硅质、钙质），储层易形成缝网;

（2）结构弱面发育情况：储层中发育良好的结构弱面（通常表现为天然裂缝、节理及层理）或者基质中的薄弱点是实现体积改造的必要条件。天然裂缝越发育越容易形成复杂的缝网。成网的难易程度与天然裂缝和层理的性质密切相关。

（3）水平主应力差：水平主应力差越大，裂缝转向越难，同样施工参数下主裂缝长度越长，宽度越小;水平主应力差越小，裂缝张性破坏减小，而剪切破坏增加，可以形成以剪切破坏为主的网络裂缝。

在此认识的基础上，结合上述储层地质评估及岩石力学地应力研究结果，开展体积压裂可行性论证。

（1）脆性指数

运用矿物成分分析、岩石力学参数计算脆性指数，得出南翼山储层脆性指数40.94%，体现为中等偏高脆性特征，具备形成体积压裂的岩石力学条件。

（2）结构弱面发育情况

成像测井资料表明，南翼山油藏具有一定的裂缝孔隙，裂缝切穿颗粒形成破裂纹，说明发育着一定的天然裂缝;天然裂缝发育有利于形成复杂缝网。

（3）最大最小主应力差及裂缝内净压力

测井解释结果表明南翼山油田Ⅴ油组水平应力差在9.0MPa左右;水平主应力差越大，不利于体积改造，采用有效的工艺调控手段，如大排量、缝内暂堵、多簇射孔等方式，提高缝内净压力，可以确保缝内净压力满足裂缝开启条件，从而提高改造体积，形成复杂缝网。

综上所述，南翼山油田V油组储层脆性指数中等、结构弱面发育、但主应力差较大，裂缝一般，可压性中等，需要在工程技术方面进行攻关，达到在高应力差条件下形成复杂裂缝的目标。

3、压裂工艺优选

针对以往措施效果及取得的认识，结合水平井方案部署，以增大改造体积、提高单井产量、提高开发效果为目标，结合储层适应性，优选水平井体积压裂工艺，在南翼山区块优选“套管桥塞多簇多段”体积压裂工艺。

参考文献：

[1]熊廷松，张成娟，赵恩东，等.英西地区复杂应力条件下油藏体积压裂可行性[J].新疆石油地质，2019，40（5）：579-580.

作者简介：

付颖，女，1984年2月生，2007年毕业于大庆石油学院、学士学位，现工作于青海油田钻采工艺研究院。