河南油田安棚区块压裂技术研究

2022-09-11

一、安棚区块储层特征

安棚油田位于泌阳凹陷东南部赵凹—安棚鼻状构造, 油气藏埋深大于2300m。该地区的储层具有特低孔特低特征。粘土矿物主要为伊利石、绿泥石, 不含高岭石。

二、压裂设计优化

1. 准确求取地层破裂压力梯度

不同大小的地面施工泵压可能产生较大差异的裂缝形态, 因此有必要对每口井的破裂压裂进行优化。

第一种方法:公式:P地面施工=P地层破裂压力×1.2=β×H中部×1.2 (1) 。 (1) 式中:P地面施工为地面施工压力MPa;P地层破裂压力为地层破裂压力MPa;1.2为系数;β为地层破裂压力梯度MPa/m;

由公式 (1) 可知, 直接影响地面施工压力的主要因素是地层破裂压力梯度, 因此运用现场资料求取压力梯度方法有两种:第一种:运用施工曲线图中的套压、停泵压力等参数计算地层破裂压力梯度。当施工开始后, 套压曲线上存在一个明显最高套压值, 该值即为最高套压, 即可算出破裂压力梯度。β=P破裂、/H中深= (P套压+P液柱) ÷H中深 (2) 。

公式 (2) P破裂为地层破裂压力MPa;H中深为目的层中部深度m;P套压为施工初期最高套压MPa;P液柱为井筒内液柱压力MPa。当探井压裂因为存在钻井液污染、储层自身条件不确定等原因, 造成施工曲线套压异常高, 则可以用停泵的瞬间压力计算闭合压力梯度。β=P破裂、/H中深= (P停泵+P液柱) ÷H中深 (3) 。公式 (3) 中P破裂为地层破裂压力MPa;H中深为目的层中部深度m;P停泵为施工停泵瞬时压力MPa;P液柱为井筒内液柱压力MPa。

第二种方法:在喇叭口上方安装压力计托桶, 通过软件设置桶内压力计参数, 记录施工过程中每秒钟井底压力值。该压力计托桶压力量程为0~100MPa, 工作温度为0°~130°, 精度±0.4%。

2. 优化排量

设计排量时要考虑该井的裂缝延伸高度、支撑剂导流情况、地层虑失性、井口最高施工压力[1]。

以微裂缝张开临界压力值为目标函数, 根据天然裂缝滤失模型:安棚区块的岩石力学参数: (4)

最高地应力σH, max=0.0216MPa/m;最高地应力σH, min=0.0175MPa/m;系数ν=0.0173m。把参数σH, max、σH, min、ν代入公式 (4) 内得:地应力梯度Pnet, fo=0.004247MPa/m

在2500m以上的井的裂缝临界张开压力为:Pnet=Pnet, fo×H, 经计算得到安棚地区裂缝临界张开压力为Pnet=10.6MPa, 一般情况下, 根据微裂缝控制原理:当裂缝净压力<裂缝临界张开压力时, 以微裂缝张开临界压力值为目标函数, 最优排量:3.5~4.2m3/min。

3. 优化加砂工艺

以安3003井为例, 目的层测井解释段3329.4m-3334.8m和3341.0m-3343.6m, 射孔段分别为4.2m和2.2m, 测井解释为差气层。该地区岩石弹性模量高, 但缝宽较窄, 采用斜线加砂工艺。加砂时使用斜线式加砂方式, 降低了携砂液阶段砂比间隔, 增大携砂液阶段, 控制施工净压力快速上升并使支撑剂在地层的充填更加饱满。第一级和第二级施工的携砂液阶段排量为4.5m3/min, 砂液比都以6%起步, 以每个携砂液阶段砂液比都以1%增长, 第一级砂液比以26%、第二级砂液比以28%结束。

4. 优化施工规模

以安3003井为例, 目的层厚度共计8m, 平均渗透率1md。由于加砂次数是由油层厚度、渗透率、地应力等因素决定的。采用两次加砂, 其原理是将设计总加砂量以合理的泵注次数加入地层, 当第一次压裂施工停泵待井口压力降低到地层闭合压力后, 再重新起泵开始第二次压裂。设计时第一次施工规模大于第二次施工规模达到控制裂缝高度以及提高支撑剂导流能力目的。

三、室内压裂液配方优化

1. 稠化剂优选

根据石油天然行业SY/T5764——2007《压裂用植物胶通用技术要求》对:GJ-1、GJ-2、GJ-N三种胍胶粉检测。优选出GJ-1, 含水率11%, 表观粘度93 MPa.s, 水不溶物6.9%。

2. 破乳助排剂优化

安棚地区地层属于低孔低渗地层, 在压裂施工中大量压裂液进入目的层导致油水接触角度改变, 压裂液返排时毛管阻力增大, 减少液体返排量。根据中石化企业标准Q/SH0054——2007《压裂酸化用助排剂技术要求》通过对比研究, 优选出价格低廉的助排剂ZP-1, 外观:浅黄色透明液体, PH值为7.0, 溶解性为溶于水, 表面张力 (0.3%水溶液) 为24.28m N/m。