自然选择甜点暂堵体积重复压裂在新疆油田的成功应用

    曾斌 李文洪

    

    

    

    摘 ?????要： 水力压裂作为各大油田老井增产的主要手段之一，能够达到一定的增产目的，但随着油田开发步入中后期，初次压裂失效，采取常规的重复压裂技术存在压裂改造波及体积小、有效期短、效果差等问题，围绕新疆油田开发中后期剩余油分布，针对不同类型储層改造难点，开展自然选择甜点暂堵体积压裂技术研究与运用，利用其压裂液自动选择地质甜点的特性，配合使用高强度暂堵剂，达到有效层断层内、层间多次转向，形成复杂体积缝网，提高水力压裂效果，提升经济效益。有效解决了老井压裂存在的技术问题，为老井措施增产稳产提供了可靠的技术支持。

    关 ?键 ?词：老井重复压裂; 自然选择甜点暂堵体积压裂; 新疆油田; 高强度暂堵剂; 水力压裂

    中图分类号：TQ031.3 ??????文献标识码： A ??????文章编号： 1671-0460（2019）01-0130-05

    Abstract： Hydraulic fracturing， as one of the main means of increasing production of old wells in major oilfields， can achieve a certain increase in production. However， as the oilfield development enters the middle and late stages， when the initial fracturing fails， the conventional re-fracturing technology has some shortcomings， such as small swept volume， short validity period， poor effect and so on. Based on the distribution of remaining oil in the middle and late stages of Xinjiang oilfield development， for the difficulty of different types of reservoir reconstruction， research and application of temporary selection volume fracturing technology for natural selection of desserts were carried out. Using the characteristics of automatically selecting geological desserts of fracturing fluid， combined with the use of high-strength temporary plugging agents， effective multiple steering in layers was achieved， complex volume joint nets were formed to improve hydraulic fracturing effect and economic benefits. It can effectively solve the technical problems existing in the old well fracturing and provides reliable technical support for increasing production and stabilizing production of the old wells.

    Key words： Old well repeated fracturing; Naturally selected dessert temporarily blocked volume fracturing; Patented technology; Xinjiang oilfield; Temporary blocking agent; Hydraulic fracturing

    重复压裂措施是提高老井产量，提高老区采收率的重要方式。据统计，美国压裂井的近1/3为重复压裂井[1]，而国内大多数主力油田步入中后期，初次压裂已失效，采取重复压裂是老井挖潜的重要手段。目前常规重复压裂一般往往通过开启老裂缝，并延伸老裂缝来获得增产效果，因未打开或形成新的储层，导致重复压裂改造波及体积小，效果不理想，如何发挥更大的作用是我们需要面临的重大问题，为此提出了一种新的重复压裂技术，即自然选择甜点暂堵体积压裂技术。

    自然选择甜点暂堵体积压裂技术应用在老井压裂中，主要体现在堵老缝、压新缝，能否实现堵老缝压新缝，通过研究认为：初次压裂后，随着油气井开采，压裂井中的支撑裂缝也会改变井眼附近的地应力分布，其结果可能改变主应力的相对大小而引起裂缝转[2，3]，美国多井重复压裂实验已经证实了这一结论;Chevron石油技术公司在美国Lost Hill油田的重复压裂裂缝方位[4]与初次裂缝方位相差约30°，也证实了重复压裂形成新裂缝的可能性。

    1自然选择甜点暂堵体积压裂增产机理

    自然选择甜点暂堵体积压裂（酸压）技术，就是水力压裂（酸压）时，首先自然选择物性最好（孔隙或者微裂缝发育等）的油气富集区，压开第一条缝，然后向井筒中加入暂堵剂，暂堵剂进入第一条裂缝，产生滤饼桥堵，可以形成高于裂缝破裂压力的压差值，遵循流体向阻力最小方向流动的原则，迫使后续工作液不能向第一条裂缝进入，从而压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新缝的产生。产生桥堵的暂堵剂在施工完成后溶于地层水或压裂液，不会对地层产生污染（图1-3）。

    1.1 ?多级缝口暂堵转向压裂技术

    该技术是一种可以代替机械封隔器，同时可以处理大跨度薄互层发育以及存在层间应力差异储层的有效措施。通过这种方式可以更加合理地分配各段进液效率，提高孔眼效率，减少死油区。首先根据储层地质情况进行分段，开始压裂施工后，压裂液自動寻找每段物性最好的甜点区，压开第一条裂缝。这条缝一般都是这一段中物性最好（孔隙或者微裂缝发育等）、最容易压开的储层，即为“甜点”储层（此即自然选择甜点的含义），压开第一条缝并改造后，投入特有的高强度水溶性暂堵剂，暂时封堵第一裂缝缝口。继续泵入液体，在物性次一级的甜点位置，压开第二条裂缝。同理，可以压开第三条缝、第四条缝等多条缝，实现自然选择甜点的多裂缝压裂（图4）。

    1.2 ?多级缝内暂堵转向压裂技术

    该技术是一种可以屏蔽天然裂缝、断层、衰竭区牵引、克服高应力差，从而改善裂缝形态，让裂缝更加复杂化的有效措施。在地层中压开裂缝后，加入粉末暂堵剂在裂缝中形成瞬时暂堵，提升裂缝内净压，可以达到两个效果：一是开启原来净压力难以开启的微裂缝;二是可以形成新的分支裂缝。在主裂缝周边，产生大量的微裂缝和分支缝，从而形成复杂的网格裂缝，实现体积改造的目的。微地震监测表明，缝内暂堵能大幅提升压裂波及体积（图5）。

    2 ?暂堵剂的实验评价研究

    高强度水溶性暂堵剂是实现自然选择甜点暂堵体积压裂技术的关键材料;很多暂堵剂的最大缺陷是抗压强度不够，难以形成新的裂缝;同时溶解性较差，对裂缝的堵塞比较厉害，形成严重的二次伤害[5];为提高自然选择甜点暂堵体积压裂效果，针对新疆油田储层特征，研发了新型高强度暂堵剂。

    新型高强度暂堵剂材料由可溶性惰性材料构成，一是承压差能力高，远远高于普通井下暂堵剂材料的承压能力，其中粉剂型材料承压差﹥50 MPa，颗粒型材料承压差﹥40 MPa，在地层可以形成滤饼，封堵率高，封堵效果好。二是内含表面活性剂，随温度升高降解后有利于助排，不会对裂缝造成堵塞和伤害（图6-7）。

    3 ?储层特征及常规压裂效果

    储集层为陆源粗碎屑沉积，岩性以砂质砾岩、砾状砂岩为主，克上组砾径一般为2～5 mm，克下组2～10 mm，砾石呈棱角状，分选差-中等。属近物源低成熟度沉积物，沉积物中常见块状层理、交错层理、波状层理和冲刷面，胶结物主要为泥质，胶结程度中等。储层为低孔、特低渗的储集层。1层组油层孔隙度平均12.2%，渗透率平均0.81 mD，2层组油层孔隙度平均12.01%，渗透率平均0.93 mD。

    通过对目的层岩石进行室内力学试验可知：油层岩石普遍偏塑性，1层组比2层组水平主应力差更小（表1、表2）。采用常规压裂，压后初期平均日产油2.97 t/d，压裂效果不理想（表3）。

    4 ?现场实施效果

    2015-2016年在新疆油田实施了4井次自然选择甜点暂堵体积压裂技术现场试验，实施后重复压裂增产效果显著。与本区块常规压裂工艺方式日产油仅2.97 t/d对比，自然选择甜点暂堵体积重复压裂技术在增油方面更具优势。

    XX1井现场施工曲线反应，第一次压裂完毕后投入颗粒暂堵剂，在施工排量相近情况下，施工压力、破裂压力和延伸压力都增大，是在两条不同裂缝中延伸，表明形成了新的人工裂缝;第二次压裂投入粉末暂堵剂，达到地层后净压力上升8 MPa，有利于形成分支缝和微裂缝。通过该井的微地震监测解释结果也能发现：XX1井第一次压裂和第二次压裂，形成夹角50°的两条裂缝;第二次压裂形成四条次级分支裂缝，造缝充分，裂缝复杂度与泄油面积远远高于常规压裂（图8-10）。

    XX2井现场施工曲线反应，投入颗粒暂堵剂后施工压力和延伸压力都增大，表明形成了新的裂缝。投入粉末暂堵剂达到地层后，地面压力上升6～7 MPa，排量和液体性能不变则裂缝净压力增加6～7 MPa，有利于形成分支缝和微裂缝。通过该井的微地震监测解释结果也能发现：XX2井第一次压裂和第二次压裂，形成夹角44°的两条裂缝;第一次压裂、第二次压裂均形成分支裂缝，造缝充分，裂缝复杂度与泄油面积远远高于常规压裂（图11-13）。

    5 ?结 论

    （1）四口井皆为低效或停产老井，且采出程度较高，压裂前后效果分析，可以看出自然选择甜点暂堵体积重复压裂改造效果明显，技术可靠性高;

    （2）微地震测试表明暂堵剂在重复压裂过程中，能够按要求封堵裂缝，能够压开新裂缝;

    （3）现场施工曲线分析，暂堵剂性能可靠、封堵压力高，能够满足重复压裂提升地层净压力的需求;

    （4）自然选择甜点暂堵体积压裂专利技术，能够解决老井重复压裂的技术难题，可有效增加裂缝复杂程度（由于两向应力差大造成）。

    参考文献：

    [1]赵颖， 杨頔. 暂堵压裂工艺在姬塬油田L27区的应用和认识[J]. 工业，2016，6（12）：15-17.

    [2]向洪. 三塘湖盆地马56区块致密油重复压裂实践[J]. 特种油气藏， 2017，3（6）：157-160.

    [3]杨金香. 水平井暂堵转向重复压裂技术在低渗透窜槽井的应用[J]. 化学工程与装备， 2018，12（5）：12-23.

    [4]Wrig ht C A，Stew ard D W.Reo rientio n o f propped refracture treatments in the lost hill field[ C] .SPE 27896.

    [5]姜伟， 管保山， 李阳，等. 新型水溶性暂堵剂在重复压裂中的暂堵转向效果[J]. 钻井液与完井液， 2017， 34（6）：100-104.