绥靖油田缝内转向重复压裂研究与应用
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近 年 来 ， 油 四厂 绥靖 油 田有些 油 井 油层 物 性 采 好 ， 藏 连 通好 ， 投产 初 期产 量也 较 理 想 ， 经 过 油 且 但 段 时 间的生 产后 ， 地层 能 量仍然 较好 ， 通过 常规 压 裂 、 化解 堵等 工 艺都不 能达 到增 产 的 目的 ， 了恢 酸 为 复 油井 的产能 ， 提高 区块 的综 合采 收率 ， 可对 这些 油 井 采用 缝 内转 向压 裂工 艺进 行增产 。该 工艺 就是 在 施 工 过 程 中实 时地 向地 层 中 加入 控 制剂 ， 循 流 体 遵 向阻 力 最 小方 向流 动 的原 则 ， 向剂 颗 粒 进入 井 筒 转 的炮眼， 部分进入地层中的裂缝或高渗透层 ， 在炮眼 处 和 高 渗透 带形 成 滤 饼 桥 堵 ， 生高 于 裂 缝破 裂 压 产 力的压差值 ， 使后续压裂液不能向原裂缝、 高渗透带 或 较 低 地应 力带 进 入 ， 而 使 压裂 液 进 入 高应 力 区 从 或 新裂 缝层 ， 使新 裂缝 的产 生 。 促 １ 概 述 缝 内转 向压裂工 艺 已在 安塞 、 陇东 、 宁夏 等地 区 的老 井 重复 压 裂 施 工 中应 用 近 １ ０口井 井 产 量 ０ 单 从 压前 的 １ ４ｔｄ增 加到 ４ １ｔｄ 平均 单 井增 加 １ ．３／ ． ３／ ， ． ８／ ， 效率 大 于 ９ ， 施有 效期 大于 ３０天 。但 ｔｄ 有 Ｏ 措 ５ 在 绥靖 油 田大路 沟 二 区长 ６ 层 和 白于 山 区长 ４ 油 ＋５ 油 层 实 施还 是首 次 ， 从缝 内转 向 压裂 工 艺 的特 点 出 发 ， 过对 储层 地质 特点 、 案设计 到 压裂施 工进 行 通 方 分 析 ， 出影响 油井 压裂 效果 的 因素 ， 下一 步提 高 找 为 靖 安油 田重 复 压裂效 果提 供 依据 。 ２ 缝 内转 向压 裂工 艺 的原理 及特 点 缝 内转 向压裂 工 艺 是通 过 缝 内转 向剂 的应用 ， 提 高 人工 裂 缝 内的净 压 力 ， 生 不 同于 初 次裂 缝 方 产 向的 新 裂缝 或 沟通 微 裂 缝 网络 ， 实现 二 次 压裂 裂 缝 转 向 。生产 过程 中 ， 向剂被 油溶 解 ， 裂缝 与原 裂 转 新 缝 同时 生产 ， 善老 井开 发 的渗流 场 ， 到提 高单 井 改 达 产量。 新 缝产 生 的条 件从 机理 方面 主要 依靠岩 石 的物
４ 重复压裂改造难点 ４１ 四 口井均在 ２０ —２ ０ 年 间投产 ， ． ０２ ０４ 生产时 间 短 。投 产后 产量 递减 较快 ， 持续 低产 ， 注水 见效 迹 无
象， 既影响 了重复 压 裂后增 产效 果 ， 又给 重复 压裂 选 井带 来 困难 。
解
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室 内实验 和现 场 试验 表 明 ， 缝 内转 向剂 具 有 该 不粘泵 、 易泵送、 封堵效果好、 易返排无伤害的特点 。 与 常规 压裂 工艺 和高 砂 比缝端 脱砂 压裂工 艺 相 比 ， 内转 向压 裂 工艺 可 有 效 提升 压 裂 裂缝 内的 净 缝 压力 ， 产生不同于初次裂缝方向的新裂缝 ， 有效增加 了 裂 缝 的泄 油 面积 ， 增 加 了注 水 水 线 侧 向油 井 见 也 效范围。 具有现场施工操作简单 ， 施工过程可控性和 操作性较强 ， 工艺设计 思路实现容易， 大大降低了施
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表２
试油及投产概况
表 油投概 １试 及 产 况
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① 常 温下 缝 内缝 内转 向剂 为 固体 颗 粒 ， 有 一 具 定 的硬 度 ， 力情 况下 呈现 脆性 破坏 ， 受 不粘 泵 ； ②当温度达到一定值时， 内转向剂颗粒软化 ， 缝 在受 力 时 出现塑性 变 形 ； ③ 随水 力压 裂排 液过 程 ， 原油 作用 下 ， 内缝 在 缝 内转 向剂可 完全 溶化 、 出 。 排
在纵 向 和平 面上开 启新 的 裂缝 。 直 裂缝井 ， 垂 由于初次 人 工裂缝 产生 的诱 导应 力和 油井生 产过 程 中孔 隙
压 力降低 引起 储层 应 力下 降 ， 导致 井 眼处及 近井 眼处应 力方 向发 生 了转 向 ， 在垂 直最 小主 应 力方 向产生
新 裂缝 ， 而沟 通新 的未 被 动 用泄油 区， 从 而老 裂缝 中的控 制 剂在一定 的时 间 内 自动 解 堵 ， 油层 不 产生 对
内 蒙古石 油４ － Ｌｓ
２１ 年第 １ 期 ０１ ６
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Ｐ。 —— 水 力 压裂裂 缝 净压力 ； ａ ｈ —— 储层 最大 水平 主应 力 ； 。— — 储层 最 小水平 主应 力 ； Ｌ ， 岩 石波 桑 比 。 —— 安塞 油 田长 ６油 层裂 缝 开 启 压力 计 算值 为 在 ２ ５ ａ之 间 ， ＭＰ 因此 ， 在重 复 压裂 时通 过 技术 手 段提
高裂缝净压力超过天然微裂缝 中的主应力值时， 可 开 启并 产 生新 的支 裂缝 。 采 用颗 粒 材料 桥堵 原理 为依据 开发 的缝 内转 向 剂材 料 ， 水 力压裂 过程 中加 入后 ， 水力 压裂 主裂 在 在 缝通道 内暂 时形成 桥堵 ， 主裂 缝 内产 生升 压效 应 ， 使 从而 压 开新 的支 裂缝 或 沟 通 更多 微 裂缝 ， 增 大 油 在 层泄 流面 积 的同 时 ， 使压裂 裂缝 向注 水水 线靠 近 ， 促 缩短 注水 见效 时 间 ， 高注 水见 效效果 ， 油井 在增 提 使 产 的同 时能够 保持 稳 产 ， 而提 高采 收率 。 从 缝 内转 向剂是 缝 内转 向压 裂工艺 成功 的一 种必 须 产 品 ， 靠该产 品实现 裂缝 延伸 的暂 时停止 ， 依 达到 在 裂缝 内某 一位 置实 现裂 缝暂 堵 的 目标 。缝 内转 向 剂的应用是实现人工提升裂缝 内压力的主要技术支 持。 在室 内实验和现场试验的基础上， 认为要实现 缝 内转 向 ， 内转 向剂性 能应 满足 以下 要求 ： 缝 ① 缝 内转 向剂 在地 层环 境下 必须具 有一 定变 形 但 变形 后 有一 定强 度 ， 应具有 塑性 特征 ， 能与刚 性 方 支 撑 剂混合 后 发挥 更好 的裂 缝封 堵效果 。 ② 水 力 压 裂 结束 ， 排 液 过程 中缝 内转 向剂 可 在 溶 于 原油 ， 快速 排 出 。 ③ 常 温下 缝 内转 向剂应 具有 一定强 度 ， 不粘 泵 、
污染 ， 到沟通 油流 通道 ， 高剩 余油 产 出程度 。 达 提
关 键词 ： 向压 裂 ； 转 解堵
中图分 类号 ： Ｅ３５ Ｔ ５
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：Ｏ ６ ９１ ２１ ）６ ０９ Ｏ １Ｏ —７ ８ （０１ １一Ｏ ２一 ５ 理 特点 和水力 压 裂的控 制技 术来 完成 。地 应力 场 的 变 化和反 转可 使储 层在 重复 压裂 时受 地应 力控 制产 生 裂缝 重新定 向而 产生 新 的撑裂 缝系 统 ， 是 ， 但 延长 组储 层 基质渗 透率 低 ， 缝垂 向上 压力 传递 慢 ， 出 裂 采 程 度较 低 ， 应力 场 的变 化 小 ， 能达到 地 应力场 反 地 不 转 的条 件要求 。 因此 ， 岩石 的物理性 质客 观上 难 以改变 ， 应通 过 技术 手段 来 消除水 平地 应力 的差 异对水 力 压裂裂 缝 方 向的控 制 ， 用 水 力 压裂 方 式 在地 层 中 已形 成 的 应 裂缝 周 围首先 产 生不能 向前 、 向上 、 向下扩 展或 延伸 的短期效 应 ， 导致 裂缝 内压力 快速 增长 ， 使入 地液 量 与缝 的 发展不 成 比例 ， 造有 利产 生新 缝条 件 。 条 创 该 件 的产 生是技 术关 键 。 压 裂时 ， 岩石 与压裂 流体 在造 缝 、 定 造缝几 何 确 形 态和 尺 寸方 面 有 复杂 的 相连 关 系 ， 这 些关 系都 而 围绕 着裂 缝 内的净 压力 Ｐ 变 化 ，
易泵 送 。 主要 物理 性 能为 ：
产 效果 明显 ， 明显 提 高 了重 复 压 裂 井 的施 工 效 果 和 稳 产期 。 ３ 储 层地 质及生 产特 点 ２０ ０ ５年在 靖安 油 田进行 了４口井 的缝 内转 向重 复压 裂施 工 ， 中大路 沟二 区长 ６油层 ２口， 其 白于 山 区长 ４ ＋５油 层 ２口。通过 对这 ４口井油 层基 本数 据 （ 附表 １ 及 生产概 况分 析可 以看 出 ， ４口井 具有 见 ） 这 如下共 同特 点 ：
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收稿 日期 ：Ｏ １ ８ ７ ２ ｌ 一Ｏ —１ 作 者简介 ： 黄克军 ，９ ５年毕业于甘肃 宁县长庆 石油学 校， １９ 现为长庆油 田分公 司第四采油厂 井下作业监督科修 井助理工
程 师 ， 事 井 下作 业监 督 工作 。 从
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Ｐ—— 裂缝 内压 力 ； ｆ 最 小就 地地 应力 Ｋ。 包 含 两 种 性 质 （ 性 和 断 裂 性 质 ） 比 —— 弹 的 例 常数 ， 一般 为 １３ ／； 由上覆 重 力而 形成 的垂 向应力 ； Ｐ—— 储层 空 隙压力 ； Ｔ—— 构 造对 岩层 应力 的效 应值 ； 依 据地 质 特 征研 究结果 ， 长组 储 层 存在 有 天 延 然裂 缝 ， 具有微 裂 缝的储 层 压裂 时 ， 实现 天然微 裂 要 缝 的开 启 ， 内净 压 力必 须 超 过天 然 微 裂 缝 中 的主 缝 应力 值 。 ｌ Ｎｏｔ ｅ和Ｓ ｔ 究认为 要使天 然 裂缝 张开 ｍｉ ｈ研 的缝 内静压力 为 ：
２１ 年第 １ 期 ０１ ６
内 蒙古 石 油４ ｒ Ｌ－ － －
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绥 靖油 田缝 内转 向重复压裂研究与应用
黄 克 军
（ 国石 油 长 庆 油 田分 公 司 第 四 采 油 厂 ， 西 靖 边 中 陕 ７８０） １ ５ ０
摘
要 ： 向压 裂技 术就 是 在压 开 地层 ， 转 通过 向原 裂缝 内挤 注 裂缝 延伸 控 制 剂暂 堵老 裂缝 ， 裂 时 压
表１ 缝 内 转 向 剂 性 能 参 数
注 ： 止 ２０ 截 ０ ５年 底 ， 塞 油 田 长 ６油层 共 实 施 缝 内转 向 安
重复压 裂２ ３口井以上 ， ５ ０ 在４ ５天的有效期 内， 平均单井 日增
油达 到 了 １４ ｔｄ 措 施 有 效 率 达 ９ ． 以 上 。 ． ０／ ， ６Ｏ
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表 ３２ Ｏ —２ ０ Ｏ ２ ０ ４年安塞油田重复压裂井基本情况 表
①油层厚度厚度大（ 均￣２ｒ）平均渗透率在 ３ Ｏ ， ｅ ４ Ｏ ， ×１ 一３ｍ。油层 物性 明显 好于 安塞 油 田长 ６ 油 层 。见表 ２和表 ３ 。 ②投 产 压裂施 工加 砂规 模 均大 于 ３ ０方 ， 量 为 排 １８ ／ ； ．方 分 ⑧ 四 口井 均在 ２ ０ —２０ ０２ ０ ４年 间投 产 ， 生产 时 间 短 。投产 后产 量递 减较 快 ， 续 低产 ， 持 无注 水 见效 迹 象。 ④ 油井 除投产 压 裂外至 今未 实施 过增 产 措施 。 ⑤ 目前 四 口井均 低产低 效 。
近 年 来 ， 油 四厂 绥靖 油 田有些 油 井 油层 物 性 采 好 ， 藏 连 通好 ， 投产 初 期产 量也 较 理 想 ， 经 过 油 且 但 段 时 间的生 产后 ， 地层 能 量仍然 较好 ， 通过 常规 压 裂 、 化解 堵等 工 艺都不 能达 到增 产 的 目的 ， 了恢 酸 为 复 油井 的产能 ， 提高 区块 的综 合采 收率 ， 可对 这些 油 井 采用 缝 内转 向压 裂工 艺进 行增产 。该 工艺 就是 在 施 工 过 程 中实 时地 向地 层 中 加入 控 制剂 ， 循 流 体 遵 向阻 力 最 小方 向流 动 的原 则 ， 向剂 颗 粒 进入 井 筒 转 的炮眼， 部分进入地层中的裂缝或高渗透层 ， 在炮眼 处 和 高 渗透 带形 成 滤 饼 桥 堵 ， 生高 于 裂 缝破 裂 压 产 力的压差值 ， 使后续压裂液不能向原裂缝、 高渗透带 或 较 低 地应 力带 进 入 ， 而 使 压裂 液 进 入 高应 力 区 从 或 新裂 缝层 ， 使新 裂缝 的产 生 。 促 １ 概 述 缝 内转 向压裂工 艺 已在 安塞 、 陇东 、 宁夏 等地 区 的老 井 重复 压 裂 施 工 中应 用 近 １ ０口井 井 产 量 ０ 单 从 压前 的 １ ４ｔｄ增 加到 ４ １ｔｄ 平均 单 井增 加 １ ．３／ ． ３／ ， ． ８／ ， 效率 大 于 ９ ， 施有 效期 大于 ３０天 。但 ｔｄ 有 Ｏ 措 ５ 在 绥靖 油 田大路 沟 二 区长 ６ 层 和 白于 山 区长 ４ 油 ＋５ 油 层 实 施还 是首 次 ， 从缝 内转 向 压裂 工 艺 的特 点 出 发 ， 过对 储层 地质 特点 、 案设计 到 压裂施 工进 行 通 方 分 析 ， 出影响 油井 压裂 效果 的 因素 ， 下一 步提 高 找 为 靖 安油 田重 复 压裂效 果提 供 依据 。 ２ 缝 内转 向压 裂工 艺 的原理 及特 点 缝 内转 向压裂 工 艺 是通 过 缝 内转 向剂 的应用 ， 提 高 人工 裂 缝 内的净 压 力 ， 生 不 同于 初 次裂 缝 方 产 向的 新 裂缝 或 沟通 微 裂 缝 网络 ， 实现 二 次 压裂 裂 缝 转 向 。生产 过程 中 ， 向剂被 油溶 解 ， 裂缝 与原 裂 转 新 缝 同时 生产 ， 善老 井开 发 的渗流 场 ， 到提 高单 井 改 达 产量。 新 缝产 生 的条 件从 机理 方面 主要 依靠岩 石 的物
４ 重复压裂改造难点 ４１ 四 口井均在 ２０ —２ ０ 年 间投产 ， ． ０２ ０４ 生产时 间 短 。投 产后 产量 递减 较快 ， 持续 低产 ， 注水 见效 迹 无
象， 既影响 了重复 压 裂后增 产效 果 ， 又给 重复 压裂 选 井带 来 困难 。
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室 内实验 和现 场 试验 表 明 ， 缝 内转 向剂 具 有 该 不粘泵 、 易泵送、 封堵效果好、 易返排无伤害的特点 。 与 常规 压裂 工艺 和高 砂 比缝端 脱砂 压裂工 艺 相 比 ， 内转 向压 裂 工艺 可 有 效 提升 压 裂 裂缝 内的 净 缝 压力 ， 产生不同于初次裂缝方向的新裂缝 ， 有效增加 了 裂 缝 的泄 油 面积 ， 增 加 了注 水 水 线 侧 向油 井 见 也 效范围。 具有现场施工操作简单 ， 施工过程可控性和 操作性较强 ， 工艺设计 思路实现容易， 大大降低了施
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表２
试油及投产概况
表 油投概 １试 及 产 况
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① 常 温下 缝 内缝 内转 向剂 为 固体 颗 粒 ， 有 一 具 定 的硬 度 ， 力情 况下 呈现 脆性 破坏 ， 受 不粘 泵 ； ②当温度达到一定值时， 内转向剂颗粒软化 ， 缝 在受 力 时 出现塑性 变 形 ； ③ 随水 力压 裂排 液过 程 ， 原油 作用 下 ， 内缝 在 缝 内转 向剂可 完全 溶化 、 出 。 排
在纵 向 和平 面上开 启新 的 裂缝 。 直 裂缝井 ， 垂 由于初次 人 工裂缝 产生 的诱 导应 力和 油井生 产过 程 中孔 隙
压 力降低 引起 储层 应 力下 降 ， 导致 井 眼处及 近井 眼处应 力方 向发 生 了转 向 ， 在垂 直最 小主 应 力方 向产生
新 裂缝 ， 而沟 通新 的未 被 动 用泄油 区， 从 而老 裂缝 中的控 制 剂在一定 的时 间 内 自动 解 堵 ， 油层 不 产生 对
内 蒙古石 油４ － Ｌｓ
２１ 年第 １ 期 ０１ ６
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Ｐ。 —— 水 力 压裂裂 缝 净压力 ； ａ ｈ —— 储层 最大 水平 主应 力 ； 。— — 储层 最 小水平 主应 力 ； Ｌ ， 岩 石波 桑 比 。 —— 安塞 油 田长 ６油 层裂 缝 开 启 压力 计 算值 为 在 ２ ５ ａ之 间 ， ＭＰ 因此 ， 在重 复 压裂 时通 过 技术 手 段提
高裂缝净压力超过天然微裂缝 中的主应力值时， 可 开 启并 产 生新 的支 裂缝 。 采 用颗 粒 材料 桥堵 原理 为依据 开发 的缝 内转 向 剂材 料 ， 水 力压裂 过程 中加 入后 ， 水力 压裂 主裂 在 在 缝通道 内暂 时形成 桥堵 ， 主裂 缝 内产 生升 压效 应 ， 使 从而 压 开新 的支 裂缝 或 沟 通 更多 微 裂缝 ， 增 大 油 在 层泄 流面 积 的同 时 ， 使压裂 裂缝 向注 水水 线靠 近 ， 促 缩短 注水 见效 时 间 ， 高注 水见 效效果 ， 油井 在增 提 使 产 的同 时能够 保持 稳 产 ， 而提 高采 收率 。 从 缝 内转 向剂是 缝 内转 向压 裂工艺 成功 的一 种必 须 产 品 ， 靠该产 品实现 裂缝 延伸 的暂 时停止 ， 依 达到 在 裂缝 内某 一位 置实 现裂 缝暂 堵 的 目标 。缝 内转 向 剂的应用是实现人工提升裂缝 内压力的主要技术支 持。 在室 内实验和现场试验的基础上， 认为要实现 缝 内转 向 ， 内转 向剂性 能应 满足 以下 要求 ： 缝 ① 缝 内转 向剂 在地 层环 境下 必须具 有一 定变 形 但 变形 后 有一 定强 度 ， 应具有 塑性 特征 ， 能与刚 性 方 支 撑 剂混合 后 发挥 更好 的裂 缝封 堵效果 。 ② 水 力 压 裂 结束 ， 排 液 过程 中缝 内转 向剂 可 在 溶 于 原油 ， 快速 排 出 。 ③ 常 温下 缝 内转 向剂应 具有 一定强 度 ， 不粘 泵 、
污染 ， 到沟通 油流 通道 ， 高剩 余油 产 出程度 。 达 提
关 键词 ： 向压 裂 ； 转 解堵
中图分 类号 ： Ｅ３５ Ｔ ５
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：Ｏ ６ ９１ ２１ ）６ ０９ Ｏ １Ｏ —７ ８ （０１ １一Ｏ ２一 ５ 理 特点 和水力 压 裂的控 制技 术来 完成 。地 应力 场 的 变 化和反 转可 使储 层在 重复 压裂 时受 地应 力控 制产 生 裂缝 重新定 向而 产生 新 的撑裂 缝系 统 ， 是 ， 但 延长 组储 层 基质渗 透率 低 ， 缝垂 向上 压力 传递 慢 ， 出 裂 采 程 度较 低 ， 应力 场 的变 化 小 ， 能达到 地 应力场 反 地 不 转 的条 件要求 。 因此 ， 岩石 的物理性 质客 观上 难 以改变 ， 应通 过 技术 手段 来 消除水 平地 应力 的差 异对水 力 压裂裂 缝 方 向的控 制 ， 用 水 力 压裂 方 式 在地 层 中 已形 成 的 应 裂缝 周 围首先 产 生不能 向前 、 向上 、 向下扩 展或 延伸 的短期效 应 ， 导致 裂缝 内压力 快速 增长 ， 使入 地液 量 与缝 的 发展不 成 比例 ， 造有 利产 生新 缝条 件 。 条 创 该 件 的产 生是技 术关 键 。 压 裂时 ， 岩石 与压裂 流体 在造 缝 、 定 造缝几 何 确 形 态和 尺 寸方 面 有 复杂 的 相连 关 系 ， 这 些关 系都 而 围绕 着裂 缝 内的净 压力 Ｐ 变 化 ，
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产 效果 明显 ， 明显 提 高 了重 复 压 裂 井 的施 工 效 果 和 稳 产期 。 ３ 储 层地 质及生 产特 点 ２０ ０ ５年在 靖安 油 田进行 了４口井 的缝 内转 向重 复压 裂施 工 ， 中大路 沟二 区长 ６油层 ２口， 其 白于 山 区长 ４ ＋５油 层 ２口。通过 对这 ４口井油 层基 本数 据 （ 附表 １ 及 生产概 况分 析可 以看 出 ， ４口井 具有 见 ） 这 如下共 同特 点 ：
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２１ 年第 １ 期 ０１ ６
内 蒙古 石 油４ ｒ Ｌ－ － －
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绥 靖油 田缝 内转 向重复压裂研究与应用
黄 克 军
（ 国石 油 长 庆 油 田分 公 司 第 四 采 油 厂 ， 西 靖 边 中 陕 ７８０） １ ５ ０
摘
要 ： 向压 裂技 术就 是 在压 开 地层 ， 转 通过 向原 裂缝 内挤 注 裂缝 延伸 控 制 剂暂 堵老 裂缝 ， 裂 时 压
表１ 缝 内 转 向 剂 性 能 参 数
注 ： 止 ２０ 截 ０ ５年 底 ， 塞 油 田 长 ６油层 共 实 施 缝 内转 向 安
重复压 裂２ ３口井以上 ， ５ ０ 在４ ５天的有效期 内， 平均单井 日增
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表 ３２ Ｏ —２ ０ Ｏ ２ ０ ４年安塞油田重复压裂井基本情况 表
①油层厚度厚度大（ 均￣２ｒ）平均渗透率在 ３ Ｏ ， ｅ ４ Ｏ ， ×１ 一３ｍ。油层 物性 明显 好于 安塞 油 田长 ６ 油 层 。见表 ２和表 ３ 。 ②投 产 压裂施 工加 砂规 模 均大 于 ３ ０方 ， 量 为 排 １８ ／ ； ．方 分 ⑧ 四 口井 均在 ２ ０ —２０ ０２ ０ ４年 间投 产 ， 生产 时 间 短 。投产 后产 量递 减较 快 ， 续 低产 ， 持 无注 水 见效 迹 象。 ④ 油井 除投产 压 裂外至 今未 实施 过增 产 措施 。 ⑤ 目前 四 口井均 低产低 效 。