滴西18井区石炭系气层压裂改造技术研究

查 阅相 关文 献 、 室 内研 究 ， 总结 得 出以下深 层火 山岩
压 裂改 造配套 工 艺技术 。
３ ． １ 前 置 液 段 塞 技 术
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２～ｉ １—２ ０
作者 简介： 丁 士辉 ， 高级 工程师 ， １ ９ ６ ２年 生 ， 现 主 要 从 事 酸 化 压 裂 作 业 和管 理 工 作 。
通 过 实验 研 究 ， 加 入水 锁 处理 剂 可 以有 效 地降 低进 入地层 液体 的 表界 面 张 力 ， 降低 地 层 的水锁 效 应， 降低对 储层 渗透率 的伤 害 ， 提 高返排 率 。 ＹＬ ＹＪ 一１ ０防水 锁 压 裂 液 体 系 的研 制 ， 很 好 地
解 决 了该 区 块 压 后 水 锁 效 应 的 影 响 ， 同 时 该 压 裂 液
（ ４ ） 石 炭系储 层 微裂缝 发 育 ， 容 易造 成压 裂过程
中形成 多 裂缝 ， 压裂 液滤 失较 大 ， 单 个裂缝 的缝宽非 常窄 ， 容 易造 成砂 堵 。
３ 压 裂 改 造 技 术研 究［ 卜 Ｊ
为 取得 压裂 施工 的顺 利进行 ， 针 对 以上难 点 ， 经
矿物 中 以绿 泥石 、 伊／ 蒙混 层 为 主 ， 其 中绿 泥 石 含 量
其实质 是通 过调 节 角式 节 流 阀来 优 选 产气 量 ， 使 气 井在井 筒 中的天 然气流 速能 达到 连续排液 的临界流
速。
３ ． ６ 防水 锁压 裂液体 系 克拉 美 丽火 山岩气 藏 受 到低 孔 、 特 低渗 储 层 的 影响， 储层 开发 过程 中极易 受到水 锁伤 害 ， 因此气井
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ 文献标识码 ： Ａ
１ 滴西 １ ８井 区储 层 特征
火 山岩 是 克拉 美 丽 气 藏石 炭 系 的 主要 储 集 岩 ， 主要岩 性 为玄武 岩 、 安 山岩 、 流纹 岩 、 花 岗岩 、 凝灰 岩 和 火 山角砾 岩 。物性 较好 的 主要是 流纹 岩 、 安 山岩 、 花 岗岩 和火 山角砾 岩 ， 主要 的储 集 空 间类 型 为裂 缝 和孔 隙 ， 有利 储 层 主 要 发 育在 距 石 炭 系 顶 面 ２ ０ ０ ｍ 的风化 壳层 段 内 ， 孔 隙度 主 要 分布 在 １ ０ ～２ ５ 之
的造 缝空 间 中 ， 缝长 、 缝高 受阻 ， 缝宽有 所增 大 ， 有 利
于后 期加砂 ， 降低 了高砂 比阶段 的施 工风 险 。
３ ． ４ 低砂比、 小 阶梯 砂 比 加 砂 工 艺
体 系具有 良好 的防 膨 、 抗剪 切 、 低摩阻、 耐高 温性 能 。
４ 现 场 应 用
以滴 西 １ ８ ４气 井 ３ ５ ５ １ ． ０ ～３ ５ ６ ７ ． ０ ｍ 井 段 压
体 尽快 返排 出地层 ， 最 大 限度 地 降低 压 裂 液在 地 层 中的滞 留时 间 ， 降低 压裂 液对地 层 的伤害 。
排 液速度 的 大小要 根据排 液过 程 中排 出物 的分 析而定 ， 如发 现砂 子 大 量排 出 ， 就 要 控 制 排液 压 差 ，
一
般应 采取 低 压 差 多 次 关 放 方 式 ， 逐 渐排净残液。
石 ２ ０ １ ３ 年 ５月
油
地
质
与
工
程
Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ Ｅ ＵＭ ＧＥ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ＡＮ Ｄ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
第２ ７ 卷 第 ３期
文章编 号 ： １ ６ ７ ３ —８ ２ １ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３—０ １ ０ ９—０ ３
间， 随着 距 离火 山岩 顶面 的深 度加 深 ， 火 山 岩 的 孔 隙
２ 压 裂 难 点 分 析
根据滴 西 １ ８井 区气 藏 的地质描 述 ， 该 区储 层具 有裂缝 和 孔隙 双重 介 质 特 征 ， 分 析认 为 压 裂 改 造 难
点在 于 ： 埋 藏深 、 储层 物性 差 、 地层温 度 高 、 火 成岩地
较高（ ８ ０ ％左右 ） ， 伊／ 蒙 混层 比高（ ５ ０ ％～７ ０ ％） 。储 层 的敏感 性评 价表 现 出了强 水敏 （ 水 敏指 数＞ ７ ０ ）
和强 酸敏 （ 酸敏 指 数 ＞ ３ ５ ） 的特征； 岩 心 吸 附 能 力 强， 在 测 试 时 间 内岩 心 吸 附 量 为 ０ ． ３ ０ ３ ３ －０ ． ３ ５ ６ ９ ｇ ，
失 系数等 ， 最终 确定前 置 液体 积 分数 在 ４ ０ ～５ ０
之间。 ３ ． ３ 排 量 优 化
压 裂的关 键就是 选用 适合 气层压 裂 的压裂 液体 系 。
在压 裂 或 酸化 过 程 中 ， 大 量 的压 裂 液 或酸 液沿
施 工排 量 是压 裂 设计 的关键 参 数 ， 它 会 影 响施
育， 且孔 、 缝 相连 。
须 经过 储层 改造 才 能 取 得 良好 的产 能 效果 ， 而 且该
储 层具 有 强水 敏性 和 较 强 的亲 水 性 特 征 ， 水 基压 裂 极 易造 成水 锁效 应 ， 造成气 藏 的二次 污染 。 （ ３ ） 地 层温 度 高 ， 压 裂 液破 胶 速 度 快 ， 容 易 造成 脱砂、 砂堵 。
克 拉美 丽气 田石 炭系 火成 岩储 层埋 藏深 度 约为
３ ５ ０ ０ ～３ ８ ０ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 地层 温度 １ １ ０ ～１ １ ４℃ ， 地 层 压 力
４ １ －４ ８ ＭＰ ａ ， 该 气藏 圈 闭类 型为 受 断裂 、 岩性 、 地 层 等控 制 形成 的多 个次 级 圈闭 ； 滴西 ｌ ８井 区岩 性 以酸 性 花 岗斑岩 、 二长玢岩 为主， 储 集 空 间 类 型 为 晶 问 孔、 长 石 斑 晶溶 孔 、 构造缝 、 微 裂缝 ， 储 层 孔 隙 度 在 ５ ～１ ５ 之 间， 渗透 率 约 （ ０ ． ０ １ ～１ ． Ｏ ０ ）× １ ０ ｍ 。岩 心的 全 矿 物 分 析 表 明 ， 岩 石 以酸 反 应 矿 物 长石 为 主 ， 粘 土 矿 物 含 量 集 中在 ｌ ｌ ～１ ４ ， 粘 土
同时 采 用变 排量 工 艺 技术 ， 能 够 起 到一 定 的控 高作用 。首 先采 用较 低 排 量 压 开地 层 ， 仅 有 部 分微 裂缝 张开 ， 而在前 期支 撑剂进 入地 层 以后 ， 均 被压 裂 液送 至裂缝 端部 ， 此 时提高排 量后 ， 前期 的支 撑剂 形 成 的砂桥 能够起 到一 定 的降滤失 、 遮挡 作用 ， 在一 定
表 现 了较 强 的气 藏 亲水性 特 征 。
・
１ １ ０・
石
油
地
质
与
工
程
２ ０ １ ３年
第 ３期
对于 多裂缝 发育 、 近井 裂缝 复杂 的储层 ， 前 置液
段塞 技术 是最 经 济 、 最 有 效 的 处 理 方 法 。 前 置 液 段
３ ． ５ 快 速 返 排 技 术
气 井 的压 后 管理 是 气井 压 裂成 功 的 重要 保证 ， 这 是 由于气井 对外 界流体 的敏感 性决 定 的 。快速 返 排 技术 就是通 过控 制 压 裂 液 的破 胶 时 间 ， 使 人 井 流
滴西 １ ８井 区 石 炭 系气 层 压 裂 改 造 技 术 研 究
丁 士辉 ， 苑 新 红 ， 鱼 文 军 ， 冉 照 辉。
（ １ ． 中国石油西部钻探井下作业公 司， 新疆鄯善 ８ ３ ８ ２ ０ ０ ； ２ ． 中 国石 油 西部 钻 探 工 程 有 限公 司 ）
摘要 ： 分 析 了克 拉 美丽 气藏 滴 西 １ ８井 区的 储 层 特 征 ， 通 过 对 石 炭 系 气藏 压 裂 的 难 点 分 析 ， 探 讨 了前 置 液 段 塞 技 术 、 提 高前 置 液 比例 、 采 用 较 大 的施 工排 量 、 变排 量 工 艺 、 小 阶梯 砂 比 加 砂 工 艺 等 压 裂 改 造 技 术 ， 同 时研 制 出适 合 低 渗 致 密气藏压裂改造的防水锁压裂液体 系， 这 些 技 术 的 应 用保 证 了 滴 西 １ ８ ４井压 裂 改造 的成 功 实施 。 关键词 ： 克 拉 美丽 气藏 ； 压裂技术 ； 滴西 １ ８井 区
工 泵压 和裂缝 的几 何尺 寸 。对 于天然 裂缝 发育 的地
层， 如果 采用小 排量 施工 ， 压 裂 液 主 要 沿 天 然 裂 隙 流
缝 壁渗 滤到储层 中 ， 使储层 的原 始含水 饱和 度增加 ，
流动阻 力加 大 。如 果储集 层压力 不 能克服 升高 的毛 细 管力 ， 则会 出现 严 重 而持 久 的水锁 效 应 。对 于 低 渗 透气 藏 ， 气、 水及 少 量 的 油赖 以流 动 的通 道 很 窄 ， 渗 流 阻力很 大 ， 液、 固界 面及 液 、 气 界 面 的 相互 作 用 力很大 ， 水锁 效应 相对更 为严 重 ， 而 且储层 孔 隙度和 渗透率 越低 ， 储层 孔喉越 小 ， 水锁效 应就越 严重 。
塞技 术不 仅可 以打磨 孔 眼 、 弯 曲裂缝 和人 工裂缝 面 ，
有效 地降 低近井 摩 阻 ， 而且 同时也能 堵塞 次裂缝 ， 控 制 裂缝参 数 ， 使 主 裂缝能 够更好 地延 伸 ， 同时 能够 降 低 压裂液 的滤 失 ， 降低脱砂 的风险 。
３ ． ２ 提 高前 置液 比例技 术 石 炭系 火 山岩 天然 裂缝 发育 ， 压 裂液 滤失 增大 ， 造 成压裂 液造 缝效 率大 大降低 。为 达到充 分造 缝 的 目的 ， 需 适 当提高 压裂 液 比例 。理 想情况 下 ， 施 工泵 注程序 完毕 时 ， 支 撑缝 长 略 小 于 （ 或 基 本等 于 ） 动 态 缝长 ， 此时 压裂液 用量 最少 ， 对地层 伤 害小 。但为 了 保证 火成 岩多裂 缝 储层 压 裂 施 工 的顺 利 进 行 ， 在设 计 中主要 考虑到 地层 物性 、 裂缝 发育情 况 、 压 裂液 滤
度 逐渐 降低 。通 过岩 心 的详 细观察 并结 合研 究 区成 像 测井 手段 分析 认 为 ， 火 山岩 发 育 的 空 间类 型有 角 砾 间孑 Ｌ 、 裂缝 、 原生气孔、 次 生 溶蚀 空洞 以及 孔 一缝 组合 。石炭 系火 山 岩 的产 气 层 段 裂 缝 都 较 发 育 ， 高 角度 缝 占统 计总 数 的 ６ ５ 以上 ， 溶蚀孑 Ｌ 洞也 十分 发
对 于低 渗 透地 层 ， 压 裂 增产 的原 理 主要 在 于造
长缝 ， 扩 大渗 滤面积 ， 改善 井筒 与储层 的沟通 。针对
火 山岩 气藏 的情况 ， 不需 要较 高 的裂缝 导流能 力 ， 并 且 高砂 比会 导致砂堵 ， 故 确 定平 均 砂 比介 于 １ ５ ～
动； 采用 大排 量进行 压裂 时 ， 能够形 成宏 观裂缝 。根 据 各种 压裂模 型 的计算 公式 ， 施工 排量越 大 ， 形 成 的 裂 缝宽 度 、 长 度都有 所增 加 ， 有 利 于后期 加砂 。综合
考虑 ， 选用 ３ ． ０ ～４ ． ０ ｍ。 ／ ｍｉ ｎ的 施 工 排 量 。
层微 裂缝 发育 等 。
（ １ ） 该 区气 藏埋 藏较 深 ， 导 致该 区压 裂施 工存在
以下难 点 ： ①破 裂 压 力 高 、 施工泵压高 ， 对 压 裂设 备 提 出了更 高 的要 求 ； ②施 工 管 柱 长 ， 摩阻高， 对 管 柱 强度要 求 高 ， 同时管 柱对 压裂 液剪切 作用 强 ， 存 在脱 砂、 砂 堵 的风 险 ； ③ 深 层 火 山岩 地 层 杨 氏模 量 大 ， 形 成 的人工 裂缝较 窄 ， 不宜 高砂 比加砂 。 （ ２ ） 该 区火 山 岩储 层 属 于 低 孔 、 特 低渗 储 层 ， 必