安HF1井分段压裂工艺设计9段7.26(审批稿)-1

泌阳凹陷安棚深层系安HF1井分段压裂工艺设计中石化河南油田分公司石油工程技术研究院二○一二年七月泌阳凹陷安棚深层系安HF1井分段压裂工艺设计编写人：许连洁蒋尔梁初审人：复审人：审定人：批准人：中石化河南油田分公司石油工程技术研究院2012年7月初审人意见:签名年月日复审人意见:签名年月日审定人意见:签名年月日批准人意见:签名年月日目录1基本情况 (1)1.1钻井基本情况 (1)1.2井身结构 (2)1.3钻遇地层及地层特征 (3)1.4储层物性特征 (4)1.5岩石学特征 (4)1.6岩石力学和地应力 (6)1.7天然裂缝特征 (8)1.8流体性质、压力及温度 (9)1.9压裂条件分析 (11)2分段压裂优化设计 (14)2.1压裂目的 (14)2.2压裂层段 (15)2.3设计原则与思路 (15)2.4分段压裂完井系统 (16)2.5压裂液与支撑剂优化 (18)2.6小型压裂测试 (20)2.7泵注程序设计 (22)2.8压力及产量预测 (31)3施工准备 (32)3.1液体材料准备 (32)3.2支撑剂准备 (33)3.3现场配液要求 (34)3.4压裂设备准备 (34)3.5井口准备 (35)3.6施工场地准备 (35)3.7地面流程准备 (36)4施工方案 (36)4.1施工步骤及工序 (36)4.2液体返排工艺及要求 (37)5应急预案及措施 (37)5.1压裂施工应急预案 (37)5.2发现H2S应急预案 (39)5.3其它紧急情况处理及应急措施 (39)6 QHSE管理要求 (40)6.1质量要求 (40)6.2安全要求 (40)6.3环保要求 (45)6.4井控要求 (46)附件：安HF1井分段压裂工艺设计执行标准 (47)1基本情况安HF1井是中石化股份公司部署在南襄盆地泌阳凹陷安棚深层系的一口以主探致密砂岩油气为目的的水平预探井（表1-1），地理位置位于河南省桐柏县安棚乡（图1-1）。

构造位置位于南襄盆地泌阳凹陷安棚-赵凹鼻状构造，目的层为古近系核桃园组核三段Ⅸ油组14小层。

2011年10月10日开钻，2012年6月12日完钻，完钻井深4674m（斜深）、水平段长1096m。

表1-1 安HF1井基本数据表图1-1 安HF1井地理位置图1.1钻井基本情况结合安HF1井邻井资料和实际的安HF1井油气藏剖面示意图（图1-2），安HF1井水平Ⅸ142小层钻进，达到设计要求。

段一直于目的层H3图1-2安HF1井油气藏剖面示意图安HF1井实钻水平段沿着H3Ⅸ油组14小层由北向南钻进，初步预计通过优化压裂参数，压裂缝高可延伸至H3Ⅸ油组13和H3Ⅸ油组15小层。

1.2井身结构安HF1井2011年10月10日开钻；2011年10月24日二开，2012年1月17日中完，中完井深3565.22m，井斜87°，技术套管下深3560.01m；2012年2月5日三开水平段钻进；6月13日完钻，完钻井深4674m，水平段长1096m, A靶点垂深3415m，B靶垂深3583.46m。

表1-3 安HF1井井身结构数据表图1-3 安HF1井井身结构示意图1.3钻遇地层及地层特征根据泌阳凹陷赵凹-安棚地区地震资料，结合该区邻井泌265井地质分层及安HF1井地层剖面（表1-4），本井自上而下钻遇平原组、凤凰镇组、廖庄组、核桃园组。

1、第四系平原组+新近系凤凰镇组：粘土与浅棕黄色砂砾岩互层，夹少量粉砂岩，地层疏松。

2、廖庄组：主要为砾状砂岩与泥岩呈不等厚互层，夹少量粉砂岩，地层疏松。

3、核桃园组：①核一段：以深灰色、灰绿色泥岩、页岩与灰白色砾状砂岩呈不等厚互层为主，夹薄层浅灰色细砂岩。

②核二段：以深灰色、灰褐色白云质泥岩、页岩与灰白色砾状砂岩、浅灰色细砂岩、细砂岩呈不等厚互层为主。

③核三段：上段岩性以深灰色、灰褐色泥岩、页岩、深灰色白云质泥岩与浅灰色细砂岩、砾状砂岩呈不等厚互层，泥质岩类多以深灰色泥岩为主、且含白云质和灰质；下段以深灰色泥岩、页岩、白云质泥岩与浅灰色细砂岩、浅灰色砾状砂岩、砂砾岩呈近等厚互层。

核三段Ⅸ油组14小层：岩性主要为灰白色含砾不等粒砂岩、砾状砂岩、砂砾岩、浅灰色细砂岩、灰色粉砂岩。

表1-4 安HF1井地质分层数据表1.4储层物性特征安棚深层系Ⅸ油组岩心测试的孔隙度和渗透率，按层系平均分别为4.16%和2.82mD，属于特低孔特低渗致密砂岩储层。

总体上随埋深增加，储层物性变差。

渗透率非均质性较弱，属较均质储层。

1.5岩石学特征通过普通薄片、铸体薄片的镜下观察，该区主要为岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石砂岩及少量的石英砂岩。

储集岩的成分和结构成熟度均较低。

石英含量较低，长石含量较高，以正长石为主，次为斜长石；岩屑成分复杂，以变质岩为主，其次为火成岩，而沉积岩岩屑较为少见；碎屑磨圆度较差，以棱角状和次棱角状为主，分选较差。

不同粒径的砾、砂、粉砂在岩石中均有发育，但以含砾砂岩和砾岩为主；填隙物以碳酸盐岩为主，泥质含量普遍较低。

1.5.1岩石组分（1）碎屑颗粒：该区碎屑颗粒的成分在不同砂岩类型中其含量有一定的差异，但主要以石英（37.93%~79.07%）、岩屑（5.98%~46.64%）和长石（12.84%~27.79%）为主，云母（2%）及重矿物（0.1%）含量较低。

（2）填隙物：填隙物按成因可分为基质和胶结物两类。

粘土矿物含量平均为1.81%。

常见的粘土矿物胶结物有伊利石、绿泥石、绿/蒙混层。

伊利石含量在39.18%，呈片状或丝状分布于粒间或粒表；绿泥石含量在46.30%，呈绒球状或絮状物分布于粒间孔；绿/蒙混层含量在14.52%，呈片状或针叶状分布于孔隙中；混层比为29.30%，充填粒间（表1-6）。

表1-6 安棚深层系粘土矿物统计表粘土矿物具有三个特点：①不含有高岭石和蒙脱石；②绿/蒙混层属于膨胀性粘土之一，含量为14.52%，混层比为30%左右；③伊利石含量较高，含量为39.18%，与不配伍的外来流体相互作用脱K+发生蚀变，导致片状和短丝状的伊利石松散脱落而发生微粒运移，从而造成储层伤害。

（3）储层敏感性：①速敏为弱~中速敏，临界流速为0.1～0.5ml/min；②盐敏为弱~中盐敏，临界盐度为10000~15000mg/l；③水敏为中等偏弱水敏；④碱敏为弱偏中等碱敏，临界PH值为9；⑤酸敏为弱偏中等酸敏。

所选18块样品应力敏感试验结果表明，当有效应力由1.4MPa上升到10MPa时，伤害率21～93%，存在明显的压力敏感，总体上表现为中等和强压敏。

粒内缝和粒缘缝是沟通机制粒间孔和粒内溶孔的重要通道，使储层孔隙的连通性变好，有利于特低孔特低渗储层开发。

通过对该区泌212井和泌195井目的层的铸体薄片分析表明：穿粒缝延伸长，开度主要为10-20µm，溶蚀以后的裂缝开度可大于40µm；粒内缝开度一般小于10µm，主要发育在点会线接触的粗颗粒中，与成岩压实和构造挤压作用相关；粒缘缝开度一般小于10µm（少数可到20µm）（图1-4和图1-5）。

图1-4 泌212井3408.5m铸体薄片图1-5 泌195井3505.2m铸体薄片1.6岩石力学和地应力1.6.1岩石力学特征通过泌252井、泌239井岩心测试结果表明：在围压为50MPa下，杨氏模量3-4.52×104MPa，泊松比在0.2-0.26之间（表1-7）。

表1-7 安棚区块单轴、三轴试验结果对该区泌239井和泌252井岩心采用体密度法进行岩石密度测试，岩石密度值2.41-2.64g/cm3之间（表1-8），同时测试的岩心抗张强度值6.33-7.99MPa之间（表1-9）。

表1-8 安棚区块岩石密度试验结果表1-9 安棚区块岩石抗张强度试验结果根据邻井泌212井和泌246井的井筒崩落分析，结果表明：安棚深层系水平最大主应力方向在北东81度至97度之间，为近东西向（表1-10）。

邻井粘滞剩磁测量结果表明：最大主应力方向在北东85度到95度之间，与井筒崩落分析的方向吻合。

表1-10 邻井井筒崩落测试地应力方向统计表井号：B212井段：3500~3550σmax 96.61︒σmin 6.61︒井号：B246井段：3340~3380σmax 80.70︒σmin 170.70︒图1-6 B212井井筒崩落特征 图1-7 B246井井筒崩落特征通过差应变分析测试结果表明：安棚地区垂向主应力梯度0.0244MPa/m ，水平最小主应力梯度0.015-0.0175MPa/m ，平均0.016MPa/m ，水平最大主应力梯度0.0179-0.02MPa/m ，平均0.0197MPa/m ，三个主应力梯度中垂向主应力梯度最大。

1.7天然裂缝特征通过对安棚地区13口井的岩心观察：安棚深层系天然裂缝较发育，裂缝走向为近东西向，且以高角度裂缝为主。

裂缝多发育在粒度较细的岩石中，如中细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩；在粒度较粗的砾岩、砂砾岩中也有发育，但量较少。

有部分裂缝存在穿层现象，砂岩中发育的裂缝穿层进入邻井的泥岩或砂砾岩中，在所观察的裂缝中，有部分裂缝被方解石充填。

从区域上看，裂缝主要分布在安2020、泌252、泌246等井中，呈带状分布，鼻状构造主体部位较发育，因此预测安HF1目的层裂缝也较发育。

分析的13口井目的层段的岩心共有裂缝297条，平均密度为0.57条/m ，平均长度为0.16m ，其中11口井测井解释结果表明该区平均裂缝张开度为14.67µm 。

图1-8 泌252垂直裂缝(3158.0-3163.8m) 图1-9 安3006井天然裂缝(有溶蚀现象,3200.5m)图1-10 安2028井发育的高角度裂缝和水平裂缝(3245.2m)图1-11 泌252井FMI成像测井图(3090-3094m)1.8流体性质、压力及温度1.8.1流体性质（1）原油：邻井泌185井Ⅷ11-12为凝析气，地下原油密度0.453t/m3。

地面原油性质具低密度、低粘度、低胶质沥青质、低凝固点、中含蜡量特点。

（2）地层水：Ⅶ-Ⅸ地层水属NaHCO3型，平均矿化度22373.53mg/l，PH值8.13，Ca2+离子含量763.823mg/l。

Ⅸ油组矿化度达45023.14mg/l。

（3）天然气：天然气类型以溶解气和凝析气为主，组份中甲烷含量最高，占86.544%，其次乙烷占6.165%，氮气占4.087%。

气体相对密度平均为0.636。

1.8.2地层压力根据安HF1井邻井初始试油时的实测原始压力资料来看（表1-11），本井区原始压力梯度在0.00805-0.01064MPa/m之间，实测资料压力与深度回归求得初始油层压力P与深度H关系：P=1.221+0.009089H，压力梯度为0.009089MPa/m（图1-12）。