低渗透油藏整体压裂方案设计内容及方法

低渗透油藏整体压裂设计内容和设计方法

摘要在低渗透油田的开发过程中，压裂技术成为低渗透油气田开发的主导工艺，在设计思想上也由单井增产措施的优化向区块压裂方案的优化、整体改造开发方案的优化发展。迄今为止，低渗透油藏压裂技术已伴随着整体压裂技术的发展而进入到一个新的阶段，朝着优化支撑剂、提高压裂液效率、大型整体优化压裂设计的方向发展。本文介绍了整体压裂的基本特征及设计原则，详细介绍了整体压裂设计的内容及方法，并用G43断块油藏的整体压裂研究进行的整体压裂设计内容的说明。

关键字低渗透，整体压裂，水力压裂，优化设计

随着我国石油勘探和开发程度的深入，低渗透油田储量所占比例愈来愈大。低渗透油田的高效开发对迎接石油工业面临着严峻的挑战、缓解石油供需矛盾有着重要的作用。在低渗透油田开发方面，相当多的油井采不出、注入井注不进，形成低产低效的半瘫痪状态。同时相当多的低渗透油田储量仍然难以动用。

油层水力压裂作为低渗透油藏改造的主要措施，随着对压裂技术在认识上的深化，进入八十年代中、后期，在设计思想上有了新的突破：把原来的以单井产量或经济净现值为准则的单井优化设计扩展为以油藏（区块）作为总体单元、以获得最大的油藏经济净现值或采收率（扫油效率和波及系数）为准则的整体压裂优化设计。

油藏整体压裂的工作对象（工作单元）是从全油藏出发，就是将压裂缝长、缝宽、导流能力与一定延伸方位的水力裂缝置于给定的油藏地质条件和注采井网之中，然后反馈到油藏工程和油田开发方案中，从而优化井网、井距、井数及布井方位，以取得好的开发效果和效益。上述研究成果从整体压裂方案的基础上再做单井的优化压裂设计；通过方案设计实施与评价，全面提高油藏的开发水平与经济效益。从这个意义上来说，水力压裂已从一项单纯提高单井产量的战术手段，而发展成为经济有效地开采低渗透油藏不可或缺的战略措施，故整体压裂又称油田开发压裂。制定低渗透油藏整体压裂方案不仅是编制采油工程方案所必需的，也是油田开发（或开发调整）方案的重要组成部分[1]。

1 整体压裂概述

1.1 基本特征

与单井压裂比较，油藏整体压裂具有以下四方面特征：

(1) 它立足于油藏地质、开发现状与开发要求，从宏观上对全油藏压裂作出规划部署，用来指导规范每一单井压裂的优化设计与现场施工；

(2) 它以获得全油藏最大的开发与经济效益为目标，强调水力裂缝必须与注采井网达到最佳的匹配关系，在注水开发条件下提高全油藏的最终采收率。

(3) 它是一项系统工程。需由多学科的渗透融合并与工程上各项配套技术进步相辅相成。

(4) 它由研究、设计、实施与评价四个主要环节组成。四个环节不断循环深化。

1.2 设计基本原则

整体压裂优化设计应满足以下基本原则：

(1) 最大限度地提高单井产量，以达到油田合理开发对产量的要求；

(2) 最大限度地提高水驱油藏波及体积和扫油效率，以达到最高的原油最终采收率；

(3) 合理设置压裂参数、努力节省工程费用，最大限度地增加财务净现值和提高经济效益[2]。

以上三个方面互相密切关联，要综合考虑、统筹安排、合理配置。整体压裂要做多种方案指标的计算，经过综合分析对比，优选出最佳的配置方案和工程参数。在总体压裂优化设计方案的指导下，再编制单井的工程设计方案。整体设计不仅是当前作出裂缝与油藏的最佳配置方案，而且要有压裂后的评估技术，以便对设计是否达到了预期目的和效果进行检验和评价。

1.3 基本内容

油藏整体压裂经十余年的发展应用，至今已经形成了一套较为完善的技术体系。可表述为：(1) 压前油藏综合评价；(2) 压裂材料的评价优选；(3) 整体压裂方案的优化设计；(4) 水力裂缝的测试诊断；(5) 压后的效益评价。

1.4 方案设计报告

完成整体压裂方案设计后，形成一份完整的技术报告，应含有以下主要内容：

(1) 油藏地质、开发、完井与工程条件的详尽描述。该油藏进行整体压裂的必要性与可行性的论证。有利与不利条件的分析，其中的技术关键及其解决途径。

(2) 明确的设计依据与准确的设计参数。

(3) 优选压裂材料性能的评价结果。

(4) 经优化获得的裂缝几何尺寸与施工规模（压裂液与支撑剂用量）。

(5) 优化的泵注参数与压裂方法。

(6) 预期可以实现的开发指标（产量、采油速度、采出程度、扫油效率）。

(7) 预期可望获得的最大经济效益。

(8) 现场实施要点与质量控制要求。

2 整体压裂设计内容

下面就分别介绍一下整体压裂设计的各项内容并用G43区块油藏的压裂实例来进行说明。

2.1 压前油藏综合评价

2.1.1 压前油藏综合评价内容及方法

水力压裂作为一项低渗透油藏改造措施，其直接对象是油藏。因此，整体压裂设计的第一项工作便是全面了解油藏地质特征，建立整体压裂的地质模型，使整体压裂设计建立在较为可靠的地质基础上。通过对油藏地质，就地应力场、开发与完井条件的综合分析研究，为方案设计提供必需的油藏背景材料，采集并确认准确可靠的设计参数，为制定方案做好准备，列出不同参数组合的数组，使其能够覆盖油藏的整体特征。

主要的评价方法有：(1) 常规静态资料分析；(2) 岩心实验室试验；(3) 非常规的专项测试；(4) 现场试井、试油与试采。

2.1.2 实例分析

G43区块为3条断层控制形成的单斜断块，主力产层为沙河街组沙一段下部和沙河街组沙三段，油层中深3100m，岩性以细砂岩为主，平均渗透率63.1×10-3μm2，为中孔、中低渗、中等厚度储层。该区平均地层压力为28.5MPa，地温梯度为3.3℃·hm-1，属正常温度压力系统；饱和压力较低（1.8MPa），溶解气油比低（7.5m3·t），基本不会发生溶解气驱，计算的弹性采收率仅为2.8%。为保持地层能量，采用人工注水开发，井距230m，经注水量调整测试初步确定人工裂缝方向55～60°，注水井井排方向为60°左右。进行室内试验分析[3]。

1) 原油物性

试验分析表明，该区沙一段和沙三段地面原油黏度分别为263.53mPa·s和634.51mPa·s，胶质沥青质质量分数分别高达46.33%和53.32%，易与压裂液发生乳化而