二次加砂压裂技术在东胜气田的应用

二次加砂压裂技术在东胜气田的应用

东胜气田储层总体表现为低孔、低渗、气水关系复杂。单井自然产能较低或无自然产能，建产率低，开发难度大，需要经过压裂改造才能达到经济开发的效果。为解决该储层改造难题，在现场实施二次加砂压裂储层改造技术。二次加砂工艺技术是把一次加砂变为分段加砂，目的是充分造缝，建立高导流能力的裂缝。二次加砂压裂得到的裂缝相对较短，裂缝宽度相对增大，缝内铺砂量增多。二次加砂压裂在需要控制裂缝高度、提高裂缝导流能力的储集层压裂中具有明显优势，并可降低砂堵风险。

标签：东胜气田；二次加砂；压裂；低渗透

1 储层特征及压裂改造难点

中国石化东胜气田，又名杭锦旗气田，位于鄂尔多斯盆地北部的杭锦旗及杭锦旗西区块，是华北分公司面积最大的天然气区块。区内构造为一向西南倾斜的单斜构造，受古地貌的影响，披覆构造较为发育，但面积较小。北部至东北部是什股壕鼻隆发育地带，多处发育北东—南西方向延伸的小型鼻状构造。气田主要含气層包括盒1、盒2、盒3以及山1等，埋深在2000～2300 m。储层物性差异较大，但总体表现为低孔、低渗、非均质性较强的储层。单井自然产能较低或无自然产能，建产率低，开发难度大，需要经过压裂改造才能达到经济开发的效果。

2 二级加砂压裂技术

二级加砂压裂是对同一井层段进行两次重复压裂，也就是将压裂施工分为两次主压裂作业程序进行加砂，第一次主压裂作业程序完成以后，关井，使入井液体充分扩散，再视井口压力情况决定是否放喷，然后进行第二次压裂作业程序。每次加砂结束前，要求在混砂车按设计要求加入过硫酸铵。压裂结束后，关井进行压力扩散，再采用井口控制返排措施强制裂缝闭合。二级加砂压裂的目的是在第一次压裂形成主裂缝并充分造缝延伸以后，停泵，让裂缝内混砂液体滤失扩散，使裂缝闭合，然后用比第一次压裂作业更高的排量进行第二次压裂施工程序，使裂缝重新开启，向更宽更高的方向发展，最后取得更好的改造效果。

3 二次加砂压裂工艺

3.1 选井原则

①具有一定可采储量、注采对应关系好、地层能量较充足、含水较低且需要严格控制缝长的储层；②厚度小、地应力高以及裂缝性储层、施工成功率低的井层；③隔层条件差或储层疏松，支撑剂潜入严重的储层。

3.2 砂量和加砂方式的合理确定

隔层条件较好的单层或合层，主要以提高缝内铺砂浓度和控制缝长为目标，加砂方式采用梯型与梯型加砂方式，初次加砂比例为总砂量的40%～60%；隔层条件差且储层疏松或距离水层很近的储层，主要以提高缝内铺砂浓度和严格控制缝高为目标，加砂方式采用长段塞与梯型加砂方式，初次加砂比例为总砂量的15%～40%。

3.3 压裂液优选

针对J58P13H井施工时间长和储层温度高等特点，优选适用于该井的低伤害低摩阻延迟交联复合压裂液体系。其基液由质量分数为0.45%的羟丙基瓜胶、1%的氯化钾、0.2%的碳酸钠、0.5%的助排剂、0.5%的起泡剂、0.1%的杀菌剂组成，交联剂为BCL-61，破胶剂采用高温胶囊破胶剂与过硫酸铵的双元破胶剂体系。优选的压裂液体系基液粘度54mPa.s，基液pH值为9-10；加入质量分数为0.3%的BCL-61交联剂反应1.5-2min 后，在剪切速率为170s-1、形成冻胶具可挑性，温度为90℃的条件下，剪切120min后，粘度仍可达120mPa.s，说明该压裂液体系具有很好的剪切稳定性，在高温、高剪切速率的环境下能够长时间保持较高粘度，能够满足施工要求。

3.4 施工排量的优化

对于薄层压裂，由于孔眼数量小，压裂剪切速率大，控制适当的施工排量，有利于提高压裂液黏度和携砂性能，优化结果为厚度在1～3m储层，施工排量控制为2.5～3.0m?/min，对于厚度3～5m 储层，施工排量控制为3.0～3.5m?/min。对于疏松储层和隔层条件较差的储层，控制适当施工排量可以延缓缝高延伸速度，优化施工排量为2.5～3.5m?/min。隔层条件较好、厚度在5m 以上储层，通过提高施工排量来提高造缝效率，排量为4～5 m?/min。

3.5 顶替液量的设计

对存在层间应力差异的合层进行二次加砂压裂，初次压裂顶替液量按顶替到初次压裂储层的炮眼处计算，有利于将储层堵塞和提高缝口铺砂浓度，二次压裂顶替液量按顶替到压裂储层的顶部计算，有利于提高缝口铺砂浓度。对在原缝基础上进行的二次加砂压裂，加大初次压裂顶替液量，初次压裂顶替液量按顶替到初次压裂储层的炮眼以远处计算，可避免将储层堵塞后给二次加砂压裂带来困难。二次压裂顶替液量按顶替到压裂储层的顶部计算，利于提高缝口铺砂浓度。

3.6 停泵时间的优化

第1次压裂施工结束以后，裂缝闭合时间决定了支撑剂在裂缝中的沉降和滤饼形成的时间，最终影响第2次加砂形成的裂缝形态和支撑剂的铺置，因此，中途停泵时间应以裂缝闭合时间为下限，使支撑剂有充足的时间在裂缝中沉降并形成滤饼，但中途停泵时间过长又会导致压裂液在地层中滞留时间过长，增加压裂液对储层的伤害。根据锦58井区块前期压裂井的裂缝闭合时间和压裂液对地层的伤害，确定二次加砂压裂中途停泵时间为20min。

4 结语

通过在东胜气田实践二次加砂压裂工艺技术，从压后增产效果来看，大幅度提高了生产井的增产效果，具有广阔的推广前景。

参考文献：

[1]王周红.东胜气田储层特征研究[J].天然气，2014（05）：9-12.