微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術：挑戰(zhàn)、策略與應用探索一、引言1.1研究背景與意義在全球能源需求持續(xù)增長的背景下，油氣資源作為重要的能源支柱，其高效開發(fā)對于保障能源安全和推動經濟發(fā)展至關重要。微裂縫發(fā)育儲層在油氣資源領域占據著舉足輕重的地位，這類儲層廣泛分布于世界各地的油氣田中，如美國的Barnett頁巖氣儲層、中國的安棚油田深層系等。然而，微裂縫發(fā)育儲層具有獨特的地質特征，其孔隙度和滲透率較低，這使得油氣在儲層中的流動受到極大阻礙，導致自然產能極低。為了提高微裂縫發(fā)育儲層的油氣開采效率，壓裂技術應運而生，成為了開發(fā)這類儲層的關鍵手段。壓裂技術通過向地層中注入高壓液體，使巖石產生裂縫，從而增加油氣的滲流通道，提高儲層的滲透率，最終實現(xiàn)油氣產量的提升。例如，在美國的Barnett頁巖氣儲層開發(fā)中，通過大規(guī)模應用壓裂技術，頁巖氣產量大幅增加，使得美國在頁巖氣領域取得了顯著的突破，從能源進口國逐漸轉變?yōu)槟茉闯隹趪?。在國內，中原油田的一些區(qū)塊由于地層微裂縫發(fā)育，常規(guī)壓裂技術難以達到預期的增產效果。通過對微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術的研究，優(yōu)選低傷害壓裂液體系，篩選高效降濾失劑并采取合理的降濾措施，有效控制了壓裂液濾失，提高了施工成功率和有效率，現(xiàn)場實踐取得了顯著的經濟社會效益。由此可見，對微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術的研究具有重要的現(xiàn)實意義。從能源安全角度來看，高效的壓裂技術能夠提高微裂縫發(fā)育儲層的油氣產量，增加能源供應，降低對進口能源的依賴，從而保障國家的能源安全。從經濟發(fā)展角度出發(fā)，該研究有助于推動油氣產業(yè)的發(fā)展，帶動相關產業(yè)鏈的繁榮，創(chuàng)造更多的就業(yè)機會和經濟效益。從環(huán)境保護角度而言，合理的壓裂技術可以減少對環(huán)境的影響，實現(xiàn)能源開發(fā)與環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展。1.2國內外研究現(xiàn)狀國外對微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術的研究起步較早，取得了一系列具有開創(chuàng)性的成果。20世紀90年代，美國在Barnett頁巖氣儲層開發(fā)過程中，率先開展了針對微裂縫儲層的壓裂技術研究。通過大量的現(xiàn)場試驗和理論分析，他們發(fā)現(xiàn)微裂縫的存在會顯著影響壓裂液的濾失和裂縫的擴展形態(tài)。例如，微裂縫的高連通性會導致壓裂液快速濾失，使得造縫效率降低，難以形成有效的裂縫網絡。為了解決這一問題，美國的研究團隊研發(fā)了滑溜水壓裂技術，這種壓裂液具有低粘度、高流速的特點，能夠有效減少壓裂液在微裂縫中的濾失，從而提高造縫效率。同時，他們還利用微地震監(jiān)測技術對壓裂過程中的裂縫擴展進行實時監(jiān)測，為壓裂設計提供了重要的數(shù)據支持。在歐洲，挪威等國家針對北海地區(qū)的微裂縫發(fā)育儲層，開展了深入的巖石力學性質研究。他們通過實驗測定了儲層巖石在不同應力條件下的力學參數(shù)，建立了精確的巖石力學模型。這些模型能夠準確預測壓裂過程中裂縫的起裂和擴展方向，為壓裂設計提供了科學依據。此外，挪威還在壓裂液體系方面進行了創(chuàng)新，研發(fā)了一種新型的低傷害壓裂液，這種壓裂液能夠在保證造縫和攜砂能力的同時，最大限度地減少對儲層的傷害。國內對于微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術的研究也在不斷深入，并取得了顯著的成果。中原油田針對其斷塊多、部分區(qū)塊地層微裂縫發(fā)育的特點，進行了大量的研究和實踐。通過優(yōu)選低傷害壓裂液體系，篩選高效降濾失劑及采取合理的降濾措施，有效地控制了壓裂液濾失。同時，應用三維軟件模擬計算來確定合理的設計參數(shù)，通過壓裂診斷識別及時調整施工參數(shù)，提高了微裂縫發(fā)育區(qū)塊的整體成功率和有效率，現(xiàn)場實踐20井次，施工成功率100％，有效率100％，經濟社會效益顯著。長慶油田則在儲層微裂縫識別與預測技術方面取得了重要進展。他們綜合運用地質、地球物理等多學科方法，建立了一套有效的微裂縫識別與預測體系。該體系通過對地震數(shù)據、測井數(shù)據以及巖心分析數(shù)據的綜合處理，能夠準確識別微裂縫的發(fā)育位置和分布特征，為壓裂設計提供了詳細的地質信息。在壓裂工藝方面，長慶油田研發(fā)了適合微裂縫發(fā)育儲層的大規(guī)模體積壓裂技術，通過優(yōu)化壓裂參數(shù)和施工工藝，實現(xiàn)了儲層的大規(guī)模改造，提高了油氣產量。盡管國內外在微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術方面取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。現(xiàn)有研究對于微裂縫的復雜幾何形態(tài)和空間分布特征的描述還不夠精確，導致在建立裂縫擴展模型時存在一定的誤差，影響了對壓裂過程的準確模擬和預測。在壓裂液與微裂縫相互作用機理方面的研究還不夠深入，對于壓裂液在微裂縫中的流動規(guī)律、濾失特性以及對儲層巖石的化學作用等方面的認識還存在欠缺，這限制了壓裂液體系的進一步優(yōu)化和創(chuàng)新。不同類型微裂縫發(fā)育儲層的地質條件差異較大，現(xiàn)有的壓裂技術在適應性方面還存在一定的局限性，難以滿足各種復雜儲層的壓裂需求。針對這些不足，開展更深入的基礎研究，建立更精確的裂縫模型，探索更有效的壓裂液體系和壓裂工藝，將是未來微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術研究的重要方向。1.3研究內容與方法本研究的主要內容涵蓋了多個關鍵方面，旨在全面深入地探索微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術，為實際的油氣開采提供科學依據和技術支持。在儲層地質特征研究方面，運用巖心觀察、薄片鑒定以及成像測井等技術，對微裂縫發(fā)育儲層的巖石礦物組成、孔隙結構、微裂縫形態(tài)和分布特征進行詳細分析。例如，通過巖心觀察可以直觀地了解微裂縫的走向、密度和連通性等信息；利用薄片鑒定能夠精確分析巖石的礦物成分，確定其對儲層性質的影響；成像測井技術則可以提供高分辨率的地下圖像，幫助識別微裂縫的空間分布情況。通過這些技術的綜合運用，建立準確的儲層地質模型，為后續(xù)的壓裂設計提供堅實的地質基礎。壓裂技術研究是本研究的核心內容之一。通過室內實驗和數(shù)值模擬相結合的方法，深入研究壓裂液在微裂縫中的濾失規(guī)律。具體來說，在室內實驗中，模擬不同的壓裂條件，如不同的壓裂液類型、注液壓差和微裂縫寬度等，測量壓裂液的濾失速率，分析各因素對濾失的影響。在數(shù)值模擬方面，運用專業(yè)的軟件建立壓裂液濾失模型，模擬壓裂液在微裂縫中的流動過程，預測濾失量和濾失分布。根據研究結果，優(yōu)化壓裂液配方，篩選高效降濾失劑，以降低壓裂液的濾失，提高造縫效率。同時，研究裂縫擴展機理，建立裂縫擴展模型，分析裂縫在微裂縫發(fā)育儲層中的擴展方向和形態(tài)，為壓裂施工參數(shù)的優(yōu)化提供理論依據。影響因素分析也是本研究的重要內容。綜合考慮巖石力學性質、地應力分布、微裂縫特征以及壓裂施工參數(shù)等因素對壓裂效果的影響。例如，巖石的彈性模量、泊松比等力學參數(shù)會影響裂縫的起裂和擴展；地應力的大小和方向決定了裂縫的初始擴展方向；微裂縫的密度、長度和連通性會改變壓裂液的濾失和裂縫的擴展路徑；壓裂施工參數(shù)如施工排量、加砂程序等則直接影響壓裂的效果。通過敏感性分析，確定各因素的影響程度，找出關鍵影響因素，為壓裂設計和施工提供針對性的指導。本研究還將開展現(xiàn)場應用研究。選取具有代表性的微裂縫發(fā)育儲層區(qū)塊進行現(xiàn)場壓裂試驗，應用研究成果進行壓裂設計和施工。在現(xiàn)場試驗過程中，實時監(jiān)測壓裂施工參數(shù)和裂縫擴展情況，如壓力、排量、微地震信號等。通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據的分析，評估壓裂技術的實際應用效果，驗證研究成果的可靠性和有效性。根據現(xiàn)場試驗結果，進一步優(yōu)化壓裂技術和施工方案，提高壓裂效果和油氣產量。為了實現(xiàn)上述研究內容，本研究采用了多種研究方法。文獻研究法是基礎，通過廣泛查閱國內外相關文獻，了解微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，收集前人的研究成果和實踐經驗，為本研究提供理論基礎和技術參考。案例分析法也是重要的研究方法之一，對國內外典型的微裂縫發(fā)育儲層壓裂案例進行深入分析，總結成功經驗和失敗教訓，從中獲取啟示，為研究提供實踐依據。實驗模擬法在本研究中起著關鍵作用，通過室內物理模擬實驗，如巖心流動實驗、裂縫擴展實驗等，模擬壓裂過程，研究壓裂液與儲層的相互作用機理，獲取實驗數(shù)據，驗證理論模型。同時，利用數(shù)值模擬軟件，如有限元軟件、離散元軟件等，建立壓裂模型，模擬壓裂過程中的物理現(xiàn)象，預測壓裂效果，為壓裂設計和優(yōu)化提供技術支持。二、微裂縫發(fā)育儲層特點剖析2.1地質特征2.1.1孔隙與滲透率特征微裂縫發(fā)育儲層的孔隙與滲透率特征是影響油氣儲存與滲流的關鍵因素。以安棚油田深層系為例，該儲層埋藏深度在2800-3500m，油層溫度高達110-140℃，儲層平均孔隙度僅為4.57％，平均滲透率為1.09×10?3μm2，呈現(xiàn)出明顯的低孔、低滲特性。這種低孔、低滲的特性使得油氣在儲層中的儲存空間有限，滲流阻力增大，油氣難以自然流出，導致油井沒有自然產能。在低孔、低滲的背景下，微裂縫的存在對儲層的滲流性能產生了重要影響。雖然微裂縫本身的寬度和孔隙度相對較小，但它們相互連通，形成了復雜的網絡結構，為油氣提供了額外的滲流通道。研究表明，微裂縫的滲透率貢獻在某些情況下可以達到總滲透率的98％，極大地改善了儲層的滲流能力。微裂縫的發(fā)育也使得儲層的滲透率分布變得更加復雜，具有較強的非均質性。不同區(qū)域的微裂縫密度、長度和連通性存在差異，導致滲透率在空間上呈現(xiàn)出不均勻分布的特點。這種非均質性增加了油氣開采的難度，需要在開發(fā)過程中進行精細的地質建模和動態(tài)監(jiān)測。2.1.2巖石力學性質巖石力學性質是微裂縫發(fā)育儲層的重要地質特征之一，它對壓裂施工的成敗起著關鍵作用。以安棚油田為例，通過室內巖石力學測定，得到該油田的靜態(tài)彈性模量在40GPa左右，泊松比在0.19-0.30之間，垂向主應力梯度為0.0244MPa/m，水平最大主應力梯度平均為0.0197MPa/m，水平最小主應力梯度平均為0.0160MPa/m，且垂向主應力梯度最大，垂向主應力大于水平最大主應力。彈性模量反映了巖石抵抗彈性變形的能力，彈性模量越大，巖石越不容易發(fā)生變形。在壓裂施工中，較高的彈性模量會使巖石在受到壓裂液壓力作用時，裂縫的擴展難度增加，需要更大的壓力才能使裂縫延伸。泊松比則描述了巖石在橫向應變與縱向應變之間的關系，泊松比的大小會影響裂縫的形態(tài)和擴展方向。當?shù)貞μ荻确植疾痪鶆驎r，會導致裂縫在不同方向上的擴展速度和形態(tài)出現(xiàn)差異。在安棚油田中，垂向主應力大于水平最大主應力，這決定了壓裂時產生的人工裂縫均為垂直裂縫。這些巖石力學參數(shù)對于壓裂施工設計具有重要的指導意義。在確定壓裂施工參數(shù)時，需要考慮巖石的彈性模量和泊松比，以優(yōu)化壓裂液的注入壓力和排量，確保能夠有效地壓開巖石并形成理想的裂縫形態(tài)。地應力梯度的分布情況也會影響裂縫的擴展方向和高度，施工中需要根據實際的地應力情況，合理控制裂縫的延伸，避免裂縫過度延伸到非目的層，造成資源浪費和施工風險。2.1.3微裂縫形態(tài)與分布微裂縫的形態(tài)與分布是微裂縫發(fā)育儲層的另一重要地質特征，它直接影響著儲層的滲流能力和油氣開采效果。通過對安棚油田13口井的巖心觀察，發(fā)現(xiàn)目的層巖心裂縫297條，平均密度0.57條/m，平均長度0.16m，平均裂縫張開度14.67μm，且裂縫多為垂直裂縫。這些微裂縫在儲層中相互交織，形成了復雜的網絡結構。從微裂縫的長度來看，不同的微裂縫長度差異較大，短的微裂縫可能只有幾厘米，而長的微裂縫則可以達到數(shù)米甚至更長。微裂縫的寬度也不盡相同，一般來說，微裂縫的寬度在幾微米到幾十微米之間。微裂縫的密度是指單位體積巖石中微裂縫的數(shù)量，它反映了微裂縫在儲層中的發(fā)育程度。在安棚油田中，微裂縫的平均密度為0.57條/m，這表明該儲層中微裂縫較為發(fā)育。微裂縫的方向也具有一定的規(guī)律性，在安棚油田中，裂縫多為垂直裂縫，這與該地區(qū)的地應力分布密切相關。微裂縫的分布在空間上具有明顯的非均質性。在某些區(qū)域，微裂縫可能較為密集，形成了良好的滲流通道；而在另一些區(qū)域，微裂縫的密度較低，對儲層滲流的貢獻較小。這種非均質性是由多種因素造成的，包括巖石的巖性、構造應力的分布以及成巖作用等。在巖性較脆的巖石中，更容易形成微裂縫；而構造應力集中的區(qū)域，微裂縫的發(fā)育程度也會相對較高。微裂縫的形態(tài)與分布對儲層滲流有著重要的影響。復雜的微裂縫網絡增加了油氣的滲流通道，提高了儲層的滲透率。但同時，微裂縫的非均質性也使得油氣在儲層中的流動變得更加復雜，容易出現(xiàn)局部的滲流差異，影響油氣的開采效率。在壓裂施工中，需要充分考慮微裂縫的形態(tài)與分布特征，優(yōu)化壓裂方案，以實現(xiàn)對儲層的有效改造。2.2儲集與滲流特性2.2.1儲集空間構成微裂縫發(fā)育儲層的儲集空間主要由微裂縫和基質孔隙構成，兩者在儲集能力中發(fā)揮著不同的作用。以安棚油田深層系為例，該儲層平均孔隙度為4.57％，平均滲透率為1.09×10?3μm2，屬于典型的低孔、低滲儲層。在這種低孔、低滲的儲層中，基質孔隙雖然是油氣儲存的基本空間，但由于其孔隙度和滲透率較低，對儲集能力的貢獻相對有限。微裂縫的存在極大地改變了儲層的儲集能力。盡管微裂縫本身的孔隙度相對較小，但其相互連通形成的復雜網絡結構，為油氣提供了額外的儲集空間。通過對安棚油田13口井的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，目的層巖心裂縫297條，平均密度0.57條/m，平均長度0.16m，平均裂縫張開度14.67μm。這些微裂縫的存在增加了儲層的比表面積，使得油氣能夠在微裂縫中儲存和運移。研究表明，在某些微裂縫發(fā)育儲層中，微裂縫對滲透率的貢獻比例可高達98％，這充分說明了微裂縫在增強儲集能力方面的重要意義。微裂縫還能夠改善儲層的連通性，使得原本孤立的基質孔隙能夠相互連通，形成更有效的儲集空間。當微裂縫與基質孔隙相互連通時，油氣可以更容易地在儲層中流動，從而提高了儲層的整體儲集和滲流性能。在壓裂過程中，微裂縫也為壓裂液和支撐劑的注入提供了通道，有助于形成更復雜的裂縫網絡，進一步增強儲層的儲集能力。2.2.2滲流機理探究微裂縫發(fā)育儲層的滲流機理較為復雜，涉及多種滲流方式。在這類儲層中，滲流主要通過基質孔隙和微裂縫共同完成。由于基質孔隙的滲透率較低，油氣在基質孔隙中的滲流速度較慢，屬于低速滲流。在低孔、低滲的安棚油田深層系中，油氣在基質孔隙中的滲流阻力較大，難以實現(xiàn)高效的流動。微裂縫的存在為油氣提供了高速滲流通道。微裂縫的滲透率遠高于基質孔隙，油氣在微裂縫中的滲流速度較快。當微裂縫相互連通形成網絡時，油氣可以在微裂縫網絡中快速流動，從而提高了儲層的整體滲流效率。裂縫的連通性是影響滲流的關鍵因素之一。如果微裂縫之間的連通性良好，油氣可以順利地在裂縫網絡中流動；而當微裂縫連通性較差時，油氣的滲流會受到阻礙，導致滲流效率降低。流體性質也對滲流有著重要影響。不同的流體具有不同的粘度和表面張力，這些性質會影響流體在儲層中的流動阻力。粘度較高的流體在滲流過程中需要克服更大的阻力，從而降低了滲流速度；而表面張力的存在則可能導致流體在孔隙和裂縫中形成液膜，阻礙油氣的流動。地層壓力和溫度也會影響流體的性質和滲流能力。隨著地層壓力的增加，流體的粘度可能會發(fā)生變化，進而影響滲流速度；溫度的變化則可能導致流體的相態(tài)發(fā)生改變，進一步影響滲流機理。2.2.3滲流特征影響因素巖石特性是影響微裂縫發(fā)育儲層滲流特征的重要因素之一。巖石的礦物組成、孔隙結構和巖石力學性質等都會對滲流產生影響。不同的礦物組成具有不同的物理性質，從而影響巖石的孔隙結構和滲透率。富含石英等脆性礦物的巖石，在受力時更容易產生微裂縫，從而增加儲層的滲透率；而富含黏土礦物的巖石，由于黏土礦物的膨脹性和吸水性，可能會導致孔隙堵塞，降低滲透率。巖石的孔隙結構包括孔隙大小、形狀、連通性等，這些因素直接決定了油氣在巖石中的滲流通道和滲流阻力。較小的孔隙和復雜的孔隙結構會增加滲流阻力，降低滲流速度；而孔隙連通性好的巖石，油氣更容易在其中流動，滲流效率更高。微裂縫參數(shù)對滲流特征的影響也不容忽視。微裂縫的密度、長度、寬度和方向等參數(shù)都會影響滲流。微裂縫密度越大，儲層中的滲流通道越多，滲透率越高；微裂縫長度越長，油氣在其中的流動距離越遠，滲流效率可能會受到一定影響；微裂縫寬度越大，油氣的滲流阻力越小，滲流速度越快。微裂縫的方向與地應力方向密切相關，當微裂縫方向與地應力方向一致時，裂縫更容易擴展，滲流能力也會增強；而當微裂縫方向與地應力方向垂直時，裂縫的擴展可能會受到限制，滲流能力相對較弱。流體性質是影響滲流特征的另一關鍵因素。流體的粘度、表面張力和壓縮性等性質都會對滲流產生影響。高粘度流體在滲流過程中需要克服更大的阻力，導致滲流速度降低；表面張力的存在可能會使流體在孔隙和裂縫中形成彎月面，增加滲流阻力；流體的壓縮性則會影響其在不同壓力條件下的體積變化，進而影響滲流。地層溫度和壓力也會對流體性質產生影響，從而間接影響滲流特征。隨著地層溫度的升高，流體的粘度通常會降低，滲流速度可能會增加；而地層壓力的變化會改變流體的壓縮性和相態(tài)，對滲流產生復雜的影響。三、微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術體系3.1常規(guī)壓裂技術3.1.1水力壓裂技術原理與應用水力壓裂技術是一種利用高壓液體傳壓原理，在地面通過高壓大排量的泵，將具有一定粘度的液體以大于油層吸收能力的速度注入油層，使井筒壓力逐漸升高。當壓力超過油層破裂所需壓力時，油層會形成一條或幾條水平或垂直的裂縫。隨著液體的持續(xù)注入，裂縫不斷延伸和擴展，直至液體注入速度與油層吸收速度相等。為保持裂縫張開狀態(tài)，在注入壓裂液的同時混入一定比例、具有較高強度的固體顆粒作為支撐劑，支撐裂縫，從而改變井筒附近地層的導流能力，降低液體從地層流入井筒的阻力。在微裂縫發(fā)育儲層中，水力壓裂技術的應用具有重要意義。以安棚油田為例，該油田深層系是典型的微裂縫發(fā)育砂巖油氣藏，儲層埋藏深，一般在2800-3500m，油層溫度高，在110-140oC，儲層平均孔隙度4.57％，平均滲透率1.09×10?3μm2，呈明顯的低孔、低滲特征，油井無自然產能。通過實施水力壓裂技術，在該油田共壓裂施工51口井，施工一次成功率達到88.6％，有效率為78.7%，施工排量4.0-4.5m3/min，施工泵壓50-78MPa，平均砂比約27%，平均單井加砂量22.4m3，平均年增原油1.48×10?t。這表明水力壓裂技術能夠有效改善安棚油田微裂縫發(fā)育儲層的滲流條件，提高油氣產量。在實際應用中，水力壓裂技術也面臨一些挑戰(zhàn)。微裂縫發(fā)育儲層的巖石力學性質復雜，地應力分布不均，這會影響裂縫的起裂和擴展方向，增加了壓裂施工的難度。微裂縫的存在會導致壓裂液濾失嚴重，降低造縫效率，增加施工成本。針對這些問題，需要在施工前對儲層進行詳細的地質評估，結合巖石力學性質和地應力分布情況，優(yōu)化壓裂設計參數(shù)，選擇合適的壓裂液和支撐劑，以提高水力壓裂技術在微裂縫發(fā)育儲層中的應用效果。3.1.2加砂壓裂技術要點與案例加砂壓裂技術是在水力壓裂的基礎上，向地層裂縫中注入支撐劑，如石英砂、陶粒等，以防止裂縫閉合，提高裂縫的導流能力，從而實現(xiàn)增產的目的。在加砂壓裂技術中，支撐劑的選擇至關重要。支撐劑應具備高強度、高導流能力、良好的圓球度和合適的粒度等特性，以確保其在裂縫中能夠有效支撐，促進油氣的流動。以泥灰?guī)r儲層為例，華北油田在冀中南部束鹿凹陷的泥灰?guī)r儲層采用了加砂壓裂技術。該儲層為孔隙-裂縫型特低孔特低滲儲層，微裂縫較發(fā)育，是油氣主要儲集空間，但連通性差。泥灰?guī)r的楊氏模量介于砂巖、灰?guī)r之間，屬于硬巖性，壓裂時的破裂壓力高于砂巖儲層，對壓裂砂支撐性能要求較高。通過開展壓裂設計優(yōu)化研究，采用施工前的壓裂液優(yōu)選、支撐劑優(yōu)選、多級加砂技術、三維裂縫模擬優(yōu)化等一系列先進技術，對泥灰?guī)r低滲儲層實施加砂壓裂措施取得明顯效果。與該地區(qū)以往的酸化、酸壓及多級稠化酸等改造措施相比，加砂壓裂工藝增產效果顯著。在加砂壓裂施工過程中，需要嚴格控制施工參數(shù)。要根據儲層特性和壓裂設計要求，合理調整砂比，逐步增加砂比，避免一次性加入過多砂子造成堵塞。同時，要確保井口壓力在允許范圍內，通過壓力傳感器實時監(jiān)測壓力變化，及時調整壓裂液泵注速度，保持壓力穩(wěn)定。選用優(yōu)質砂子，確保砂子粒度均勻、干凈無雜質，也是提高壓裂效果的關鍵。針對不同地層特性，選擇合適的砂比，能夠達到最佳的壓裂效果。加砂壓裂技術在泥灰?guī)r儲層等微裂縫發(fā)育儲層中展現(xiàn)出了良好的增產效果，但在應用過程中，仍需要不斷優(yōu)化施工參數(shù)和技術措施，以適應不同儲層的地質條件，進一步提高加砂壓裂技術的應用效果和經濟效益。三、微裂縫發(fā)育儲層壓裂技術體系3.2新型壓裂技術3.2.1水平井分段壓裂技術優(yōu)勢與實踐水平井分段壓裂技術是一種將長井段劃分為多個短井段，并對每個短井段進行壓裂的增產措施，它在微裂縫發(fā)育儲層的開發(fā)中展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。與直井相比，水平井井眼能夠更長距離地穿過儲層，這極大地增加了井筒與儲層的接觸面積。通過對某低滲透油藏的研究發(fā)現(xiàn)，水平井的泄油面積是直井的數(shù)倍，能夠更有效地動用儲層中的油氣資源，從而提高儲層采收率。在實際應用中，水平井分段壓裂技術僅需少數(shù)幾口井就能實現(xiàn)最佳采收率，這不僅節(jié)約了施工場地面積，還降低了生產成本，提高了油田開發(fā)的整體效益。在壓力特征方面，水平井與直井存在明顯差異。水平井的壓力降低速度較慢，井底流壓更高。當壓差相同時，水平井的采出量是直井采出量的4-7倍。在開發(fā)邊底水油氣藏時，直井開采初期產量雖高，但后期含水上升速度快，容易出現(xiàn)水錐或氣錐現(xiàn)象，導致油氣采收率降低。而水平井由于泄油面積大，生產壓差小，能夠很好地控制含水上升速度，有效抑制水錐或氣錐的發(fā)生，從而提高油氣采收率。水平井還能夠實現(xiàn)多個薄層的同時開采，提高了儲層的采出程度，充分發(fā)揮了儲層的潛力。北美頁巖氣田是水平井分段壓裂技術的典型應用案例。以美國的Barnett頁巖氣田為例，該氣田通過大規(guī)模應用水平井分段壓裂技術，實現(xiàn)了頁巖氣產量的大幅增長。在該氣田的開發(fā)過程中，將水平井段劃分為多個短井段，每個短井段長度通常在100-300米之間，然后對每個短井段進行壓裂。通過這種方式，在水平井筒內形成了多個裂縫，增加了儲層的通氣面積和產能。采用水平井分段壓裂技術后，Barnett頁巖氣田的單井產量得到了顯著提高，一些井的日產氣量達到了數(shù)萬立方米，使得該氣田成為美國重要的頁巖氣生產基地。在國內，長慶油田蘇里格氣田蘇75區(qū)塊也成功應用了水平井分段壓裂技術。該區(qū)塊采用裸眼水平井封隔器分級壓裂技術，根據儲層的地質特征和地應力分布，合理設計壓裂段數(shù)和壓裂參數(shù)。通過對多個水平井的分段壓裂施工，有效地改善了儲層的滲流條件，提高了單井產量。實踐證明，水平井分段壓裂技術在蘇里格氣田的開發(fā)中取得了良好的效果，為該地區(qū)的天然氣開發(fā)提供了有力的技術支持。3.2.2體積壓裂技術原理與效果分析體積壓裂技術是針對特低滲透油田開發(fā)而發(fā)展起來的一種新型壓裂技術，其核心原理是通過在儲層中形成復雜的裂縫網絡，增加儲層的改造體積，從而提高油氣的滲流能力和采收率。在微裂縫發(fā)育儲層中，體積壓裂技術利用儲層中天然裂縫和巖石的非均質性，通過優(yōu)化壓裂參數(shù)，如壓裂液類型、泵注排量、施工壓力等，使壓裂液在儲層中形成多條相互交錯的裂縫，這些裂縫與天然裂縫相互連通，形成復雜的裂縫網絡。體積壓裂技術能夠形成復雜裂縫網絡的關鍵在于其對巖石力學性質和地應力分布的充分利用。當壓裂液注入儲層時，在高壓作用下，巖石會發(fā)生破裂和變形。由于儲層中存在天然裂縫和巖石的非均質性，壓裂液會優(yōu)先沿著這些薄弱部位擴展，形成多條裂縫。通過調整壓裂參數(shù)，如增加泵注排量，可以提高壓裂液的注入速度，使裂縫能夠更快地擴展和延伸；調整施工壓力，可以控制裂縫的擴展方向和形態(tài)，促進裂縫的相互交錯和連通。以某特低滲透油田為例，該油田采用體積壓裂技術進行儲層改造。在壓裂施工前，通過對儲層的地質特征和巖石力學性質進行詳細分析，確定了合理的壓裂參數(shù)。在施工過程中，采用大排量、高砂比的壓裂方式，注入高強度的支撐劑，以確保裂縫能夠有效支撐。壓裂后，通過微地震監(jiān)測和生產數(shù)據對比分析，發(fā)現(xiàn)儲層中形成了復雜的裂縫網絡，改造體積明顯增大。從生產數(shù)據來看，實施體積壓裂技術后，該油田的單井產量得到了顯著提高。在壓裂前，該油田的單井日產油量僅為幾噸，而壓裂后，單井日產油量達到了幾十噸，增產效果十分顯著。體積壓裂技術還提高了油氣的采收率。通過對該油田的長期生產數(shù)據跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)采用體積壓裂技術后，油氣采收率比傳統(tǒng)壓裂技術提高了10%-20%。這表明體積壓裂技術能夠有效地改善儲層的滲流條件，提高油氣的流動能力，從而提高采收率。3.3壓裂液與支撐劑選擇3.3.1壓裂液性能要求與類型在微裂縫發(fā)育儲層的壓裂作業(yè)中，壓裂液的性能起著至關重要的作用，其性能要求涵蓋多個關鍵方面。由于微裂縫發(fā)育儲層的地質條件復雜，地應力分布不均，巖石力學性質多樣，這就要求壓裂液具備良好的耐溫性能，能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的流變性能。在安棚油田深層系，油層溫度高達110-140℃，如果壓裂液的耐溫性能不佳，在高溫作用下，其粘度會迅速下降，導致攜砂能力降低，無法將支撐劑有效地輸送到裂縫中，從而影響壓裂效果。耐剪切性能也是壓裂液的重要性能指標之一。在壓裂過程中，壓裂液需要通過井筒、射孔孔眼等狹窄通道，會受到高速剪切作用。如果壓裂液的耐剪切性能差，在剪切作用下，其分子結構會被破壞，粘度急劇降低，同樣會影響攜砂能力和造縫效率。低濾失性能對于微裂縫發(fā)育儲層尤為關鍵。微裂縫的存在使得儲層的滲透性增強，壓裂液容易通過微裂縫濾失到地層中。這不僅會造成壓裂液的浪費，增加施工成本，還會導致裂縫內的壓裂液量不足，無法形成有效的裂縫擴展和支撐劑鋪置，降低壓裂效果。為了降低壓裂液的濾失，通常會在壓裂液中添加降濾失劑，如油溶性降濾劑等。目前，常用的壓裂液類型包括水基壓裂液、油基壓裂液和泡沫壓裂液等。水基壓裂液以水為基液，具有成本低、來源廣、配制簡單等優(yōu)點，是應用最為廣泛的壓裂液類型。在安棚油田裂縫性儲層壓裂中，考慮到中-高溫條件以及儲層的低孔低滲特征、孔喉特征和潤濕性，選用的水基壓裂液通過優(yōu)選添加劑，具備良好的耐溫、耐剪切和低摩阻特性，同時具有較低的表、界面張力和低傷害特性，且破膠迅速徹底以利于返排。油基壓裂液以油為基液，具有濾失量小、對儲層傷害小等優(yōu)點，但成本較高，且存在環(huán)保問題，主要應用于水敏性儲層。泡沫壓裂液則是由氣體和液體混合而成，具有密度低、濾失量小、返排容易等特點，適用于低壓、低滲儲層。3.3.2支撐劑特性與選擇依據支撐劑的特性對壓裂效果有著決定性的影響，其強度、粒徑、導流能力等特性是選擇支撐劑時需要重點考慮的因素。支撐劑的強度是其關鍵特性之一。在壓裂后，支撐劑需要承受地層的閉合壓力，保持裂縫的張開狀態(tài)。如果支撐劑的強度不足，在高閉合壓力下會發(fā)生破碎，導致裂縫導流能力下降，影響油氣的滲流。對于安棚地區(qū)儲層，其最小水平主應力為45-56MPa，在選取支撐劑時，需按50MPa的承壓進行評價和篩選。粒徑也是支撐劑的重要特性。不同粒徑的支撐劑具有不同的導流能力和填充效果。粒徑較大的支撐劑，其導流能力較強，但在裂縫中的填充密度較低；粒徑較小的支撐劑，填充密度較高，但導流能力相對較弱。在實際應用中，需要根據儲層的裂縫寬度、滲透率等條件，選擇合適粒徑的支撐劑，以達到最佳的導流效果。導流能力是衡量支撐劑性能的綜合指標，它反映了支撐劑在裂縫中允許流體通過的能力。導流能力與支撐劑的強度、粒徑、圓球度等因素密切相關。強度高、粒徑均勻、圓球度好的支撐劑，其導流能力通常較強。根據儲層條件選擇支撐劑時，需要綜合考慮多個因素。地層閉合壓力是選擇支撐劑的重要依據之一。對于閉合壓力較低的儲層，可以選擇成本較低的天然石英砂作為支撐劑，天然石英砂在1500m以下的淺井被廣泛使用，其導流能力好，價格便宜，資源來源相對較廣。而對于閉合壓力較高的儲層，如安棚油田等中深層儲層，則需要選擇強度較高的陶粒支撐劑。陶粒支撐劑由含鋁礦物、工業(yè)廢棄物添加一些輔助配料加工而成，具有耐高溫、耐高壓的特點，在遇到較大的裂縫壓力時，自身的抗破碎性能比石英砂支撐劑更好。儲層的滲透率也會影響支撐劑的選擇。對于滲透率較低的儲層，需要選擇導流能力強的支撐劑，以提高裂縫的導流能力，改善油氣的滲流條件；而對于滲透率較高的儲層，對支撐劑導流能力的要求相對較低，可以根據其他因素進行選擇。四、微裂縫對壓裂的多重影響4.1對壓裂造縫的影響4.1.1裂縫起裂與擴展機制在微裂縫發(fā)育儲層中，主裂縫的起裂與擴展機制極為復雜，受到多種因素的交互影響。從巖石力學角度來看，微裂縫的存在改變了儲層巖石的應力分布狀態(tài)。在壓裂過程中，當注入壓裂液使井筒壓力升高時，巖石內部的應力場發(fā)生變化。微裂縫周圍會產生應力集中現(xiàn)象，使得這些部位更容易達到巖石的破裂強度，從而成為主裂縫起裂的優(yōu)先位置。裂縫的擴展方向也受到微裂縫的顯著影響。在均質巖石中，裂縫通常沿著最大主應力方向擴展。但在微裂縫發(fā)育儲層中，微裂縫的方向和分布會干擾裂縫的擴展路徑。當主裂縫遇到微裂縫時，可能會發(fā)生轉向、分叉或合并等現(xiàn)象。如果微裂縫與主裂縫的夾角較小，主裂縫可能會沿著微裂縫的方向繼續(xù)擴展；當夾角較大時，主裂縫可能會在微裂縫處發(fā)生分叉，形成多條次生裂縫。裂縫的形態(tài)變化也是微裂縫影響下的一個重要特征。在常規(guī)儲層中，裂縫形態(tài)相對規(guī)則，通常為雙翼對稱的形態(tài)。而在微裂縫發(fā)育儲層中，由于微裂縫的不規(guī)則分布和相互作用，裂縫形態(tài)變得復雜多樣。可能會出現(xiàn)彎曲、鋸齒狀的裂縫形態(tài)，甚至形成復雜的裂縫網絡。這些裂縫起裂與擴展機制的變化，給壓裂施工帶來了諸多挑戰(zhàn)。裂縫的起裂位置難以準確預測，增加了壓裂設計的難度。如果起裂位置不理想，可能導致裂縫無法有效延伸到目標儲層區(qū)域，影響壓裂效果。裂縫擴展方向和形態(tài)的不確定性，使得壓裂液和支撐劑的分布難以控制，容易造成裂縫的不均勻擴展和支撐劑的不合理鋪置，降低裂縫的導流能力。在實際施工中，需要更加精確地掌握儲層的微裂縫特征，結合先進的監(jiān)測技術，實時調整壓裂參數(shù)，以應對這些挑戰(zhàn)。4.1.2多裂縫形成與控制在微裂縫發(fā)育儲層的壓裂過程中，多裂縫的形成是一個常見且復雜的現(xiàn)象，其形成受到多種條件的綜合影響。地層應力狀態(tài)是多裂縫形成的關鍵因素之一。當儲層的水平最大主應力與最小主應力差值較小時，地層在各個方向上的受力相對均衡，這使得在井筒周圍的不同方向上都有可能產生裂縫并延伸。在這種情況下，如果在井筒的多個方向上同時進行射孔且受力，就容易形成多條裂縫。井身方向、射孔數(shù)目及位置也對多裂縫的形成有著重要影響。不同的井身方向會導致井筒與地層應力方向的夾角不同，從而影響裂縫的起裂和擴展。射孔數(shù)目較多且分布不均勻時，會增加裂縫起裂的位置，提高多裂縫形成的概率。射孔位置如果位于微裂縫發(fā)育區(qū)域或地層應力變化較大的區(qū)域，也容易引發(fā)多裂縫的產生。多裂縫的存在對壓裂施工和壓后產能有著顯著的影響。在施工方面，多裂縫會導致壓裂液的分流，使得每條裂縫分配到的流量減少。這可能會降低裂縫的擴展速度和寬度，影響造縫效果。過多的裂縫還會增加施工難度和成本，因為需要更高的壓力和更多的壓裂液來維持裂縫的擴展。在壓后產能方面，多裂縫雖然在一定程度上增加了儲層的滲流通道，但如果裂縫分布不合理，也可能導致裂縫之間的干擾，降低整體的導流能力。一些小裂縫可能無法有效連通儲層，或者在壓后容易閉合，無法對產能提升起到積極作用。為了控制多裂縫的形成，需要采取一系列有效的方法。優(yōu)化壓裂參數(shù)是關鍵措施之一。通過調整施工排量和液體黏度，可以改變壓裂液在井筒和地層中的流動狀態(tài)，從而影響裂縫的起裂和擴展。適當提高施工排量，可以使壓裂液在井筒中形成較大的壓力梯度，促使裂縫朝著預期的方向擴展，減少多裂縫的產生。增加液體黏度，可以提高壓裂液的攜砂能力和造縫效率，同時也有助于控制裂縫的擴展方向。采用轉向劑也是控制多裂縫的有效手段。轉向劑可以在裂縫擴展過程中，根據裂縫的壓力和流動狀態(tài)，自動聚集在裂縫的尖端或高滲透區(qū)域，形成堵塞，迫使壓裂液轉向，從而控制裂縫的擴展方向，減少多裂縫的形成。在實際應用中，還可以結合地質導向技術，實時監(jiān)測裂縫的擴展情況，根據監(jiān)測結果調整壓裂參數(shù)和施工工藝，以實現(xiàn)對多裂縫的有效控制。4.2對壓裂液濾失的影響4.2.1濾失機理與過程分析在微裂縫發(fā)育儲層中，壓裂液的濾失機理與常規(guī)儲層存在顯著差異。以砂礫巖儲層為例，這類儲層中天然微裂縫和礫緣縫發(fā)育，在壓裂過程中，這些微裂縫張開，使得壓裂液濾失過程變得復雜。壓裂液主要通過基質孔隙、微裂縫和礫緣縫向地層濾失，濾失系數(shù)較大，這常常是導致施工失敗的重要原因。從濾失過程來看，可將其分為濾餅區(qū)、侵入區(qū)和雙重濾失區(qū)。在濾餅區(qū)，壓裂液中的固相顆粒在縫壁面逐漸堆積，形成濾餅，這在一定程度上能夠降低壓裂液的濾失速率。但在微裂縫發(fā)育儲層中，由于微裂縫的存在，濾餅的形成和穩(wěn)定性受到影響，難以有效地阻止壓裂液的濾失。在侵入區(qū)，壓裂液在壓力作用下，通過微裂縫和基質孔隙侵入地層。由于微裂縫的連通性和滲透率較高，壓裂液在微裂縫中的侵入速度較快，容易導致大量壓裂液濾失到地層中。雙重濾失區(qū)則是指壓裂液同時通過微裂縫和基質孔隙進行濾失的區(qū)域，這種雙重濾失作用進一步加劇了壓裂液的濾失程度。壓裂液濾失對施工的危害是多方面的。大量壓裂液濾失會導致造縫效率降低。壓裂液是造縫的關鍵因素，過多的濾失使得縫內的壓裂液量不足，無法提供足夠的壓力來維持裂縫的擴展，從而導致裂縫寬度減小，長度縮短，影響造縫效果。濾失還會增加施工成本。為了彌補壓裂液的濾失，需要額外注入更多的壓裂液，這不僅增加了壓裂液的采購成本，還增加了施工設備的運行成本和施工時間。壓裂液濾失到地層中，還可能對儲層造成傷害，影響油氣的開采效率。壓裂液中的化學物質可能與儲層巖石和流體發(fā)生化學反應，導致儲層孔隙堵塞，滲透率降低。4.2.2影響濾失的因素與應對策略微裂縫發(fā)育程度是影響壓裂液濾失的關鍵因素之一。微裂縫的密度、長度、寬度和連通性等參數(shù)都會對濾失產生重要影響。微裂縫密度越大，儲層中可供壓裂液濾失的通道就越多，濾失量也就越大；微裂縫長度越長，壓裂液在微裂縫中的流動距離增加，濾失的可能性也相應增大；微裂縫寬度越大，壓裂液的濾失阻力越小，濾失速度會加快。微裂縫的連通性良好時，壓裂液能夠更容易地在微裂縫網絡中流動，從而加劇濾失現(xiàn)象。壓裂液性質也對濾失有著顯著影響。壓裂液的黏度是影響濾失的重要參數(shù)，黏度較高的壓裂液，其分子間作用力較大，流動阻力增加，濾失速度相對較慢。在實際應用中，通過調整壓裂液的配方，增加其黏度，可以有效降低濾失。壓裂液的造壁性能也會影響濾失。具有良好造壁性能的壓裂液，能夠在縫壁面形成致密的濾餅，阻止壓裂液的進一步濾失。地層壓力與壓裂液注入壓力之間的壓差是影響濾失的另一個重要因素。壓差越大，壓裂液濾失的驅動力就越大，濾失速度和濾失量也會相應增加。在壓裂施工中，需要合理控制注入壓力，減小與地層壓力的壓差，以降低壓裂液的濾失。為了控制壓裂液濾失，可以采取一系列有效的措施。增加壓裂液的造壁性能是關鍵措施之一。通過添加合適的降濾失劑，如油溶性降濾劑等，可以提高壓裂液在縫壁面形成濾餅的能力，從而減少濾失。優(yōu)化壓裂液配方，提高其黏度，也能夠降低濾失速度。在選擇壓裂液時，應根據儲層的地質特征和微裂縫發(fā)育情況，選擇合適的壓裂液類型和配方，以滿足降低濾失的要求。還可以采用一些特殊的工藝技術，如在壓裂前對儲層進行預處理，封堵部分微裂縫，減少濾失通道；在壓裂過程中，采用分段注入、變排量注入等方式，控制壓裂液的濾失速度和濾失量。4.3對支撐劑運移與鋪置的影響4.3.1支撐劑在裂縫中的運移規(guī)律在微裂縫發(fā)育儲層中，支撐劑的運移規(guī)律受到多種因素的綜合影響，呈現(xiàn)出復雜的特性。從流體力學角度來看，壓裂液的流速是影響支撐劑運移的關鍵因素之一。較高的壓裂液流速能夠提供更大的攜帶力，使支撐劑更容易在裂縫中運移，減少其沉降速度。當壓裂液流速為5m/s時，支撐劑在裂縫中的沉降速度明顯低于流速為2m/s時的情況，能夠更有效地被輸送到裂縫深處。壓裂液的黏度也對支撐劑運移起著重要作用。黏度較高的壓裂液具有更強的懸浮能力，能夠更好地攜帶支撐劑，防止其過早沉降。在實驗中，將壓裂液黏度從50mPa?s提高到100mPa?s，支撐劑在相同時間內的運移距離增加了30%，這表明較高的黏度有助于支撐劑在裂縫中的長距離運移。支撐劑自身的性質，如粒徑和密度，也會影響其運移規(guī)律。粒徑較小的支撐劑在壓裂液中受到的阻力相對較小，更容易被攜帶運移；而密度較低的支撐劑則具有更好的懸浮性，不易沉降。對比實驗發(fā)現(xiàn)，粒徑為0.4-0.6mm的支撐劑比粒徑為0.8-1.0mm的支撐劑在相同條件下的運移距離更遠，密度為2.5g/cm3的支撐劑比密度為3.0g/cm3的支撐劑沉降速度更慢。裂縫的幾何形狀和粗糙度也會對支撐劑運移產生影響。裂縫的寬度和高度決定了支撐劑的運移空間，較寬和較高的裂縫能夠提供更順暢的運移通道。裂縫壁面的粗糙度會增加支撐劑與壁面的摩擦力，影響其運移速度和軌跡。在粗糙的裂縫壁面條件下，支撐劑的運移速度可能會降低20%-30%，并且容易出現(xiàn)局部堆積現(xiàn)象。微裂縫的存在使得支撐劑的運移軌跡更加復雜。當支撐劑遇到微裂縫時，可能會發(fā)生分流、堵塞或轉向等情況。如果微裂縫的寬度小于支撐劑粒徑，支撐劑可能會在微裂縫入口處發(fā)生堵塞，導致壓裂液和支撐劑的流動受阻；而當微裂縫與主裂縫的連通性較好時，支撐劑可能會分流進入微裂縫，改變其在主裂縫中的分布狀態(tài)。4.3.2支撐劑鋪置效果對裂縫導流能力的影響支撐劑鋪置效果對裂縫導流能力有著決定性的影響，其不均勻性會導致裂縫導流能力的顯著下降。在實際的壓裂過程中，由于多種因素的影響，支撐劑在裂縫中的鋪置往往難以達到理想的均勻狀態(tài)。以某低滲透油田的壓裂施工為例，通過巖心模擬實驗和數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，當支撐劑鋪置不均勻時，裂縫導流能力會大幅降低。從實驗數(shù)據來看，在均勻鋪置支撐劑的情況下，裂縫的導流能力可以達到100D?cm以上，能夠有效地促進油氣的滲流。但當支撐劑鋪置不均勻，出現(xiàn)局部堆積或稀疏的情況時，裂縫導流能力會急劇下降。在支撐劑堆積區(qū)域，雖然裂縫的孔隙度較大，但由于支撐劑的無序排列，會形成較多的死端孔隙，阻礙油氣的流動；而在支撐劑稀疏區(qū)域，裂縫的有效支撐不足，容易發(fā)生閉合，進一步降低導流能力。當支撐劑鋪置不均勻度達到30%時，裂縫導流能力下降至50D?cm以下，僅為均勻鋪置時的一半左右。為了改善支撐劑鋪置效果，提高裂縫導流能力，可以采取一系列針對性的措施。優(yōu)化施工參數(shù)是關鍵步驟之一。合理調整施工排量和砂比，可以控制支撐劑在裂縫中的運移速度和分布狀態(tài)。適當增加施工排量，能夠使支撐劑更均勻地分布在裂縫中；而合理控制砂比，避免砂比過高導致支撐劑堆積，可以提高鋪置效果。采用合適的支撐劑類型和粒徑組合也非常重要。不同類型和粒徑的支撐劑具有不同的特性，通過合理搭配，可以充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，提高鋪置效果。在裂縫較寬的區(qū)域，可以使用粒徑較大的支撐劑，以提高導流能力；而在裂縫較窄的區(qū)域，則使用粒徑較小的支撐劑，以保證支撐劑能夠順利進入并均勻鋪置。在施工過程中，還可以采用一些輔助技術，如脈沖加砂、變排量注入等，來改善支撐劑的鋪置效果。脈沖加砂可以使支撐劑在裂縫中形成周期性的堆積和分散，減少局部堆積現(xiàn)象；變排量注入則可以根據裂縫的擴展情況和支撐劑的運移狀態(tài)，實時調整注入速度，優(yōu)化支撐劑的分布。五、壓裂技術現(xiàn)場應用案例5.1安棚油田深層系壓裂實踐5.1.1油田地質概況與壓裂難點安棚油田深層系是一個微裂縫比較發(fā)育的砂巖油氣藏，其地質特征呈現(xiàn)出獨特的復雜性。儲層埋藏深，一般在2800-3500m，這使得開采難度大幅增加，需要更先進的技術和設備來應對深層的地質條件。油層溫度高，一般在110-140oC，高溫環(huán)境對壓裂液的性能提出了極高的要求，壓裂液必須具備良好的耐高溫性能，以確保在高溫下仍能保持穩(wěn)定的物理和化學性質，從而有效地實現(xiàn)壓裂作業(yè)。儲層平均孔隙度僅為4.57％，平均滲透率為1.09×10?3μm2，碳酸鹽巖含量平均12.08％，呈現(xiàn)出明顯的低孔、低滲特征，這導致油井沒有自然產能。低孔、低滲的儲層條件使得油氣在儲層中的流動受到極大阻礙，難以實現(xiàn)經濟有效的開采。通過對安棚油田13口井的巖心觀察，發(fā)現(xiàn)目的層巖心裂縫297條，平均密度0.57條/m，平均長度0.16m，平均裂縫張開度14.67μm，且裂縫多為垂直裂縫。這些微裂縫的存在雖然在一定程度上增加了儲層的滲流通道，但也帶來了諸多壓裂難點。安棚深層系的地質特點對壓裂液性能要求極高。壓裂液必須具備摩阻低的特性，以減少在井筒和裂縫中流動時的能量損失，確保能夠順利地將支撐劑輸送到裂縫深處。良好的耐高溫、耐剪切性能也是必不可少的，在高溫和高剪切力的作用下，壓裂液要保持穩(wěn)定的粘度和結構，不發(fā)生降解或失效。壓裂液還應具有較低的界面張力，以便更好地與巖石表面接觸，提高壓裂效果，并且要易破膠，在壓裂完成后能夠迅速破膠，便于返排，減少對儲層的傷害。儲層特征限制了高砂比和裂縫寬度。安棚地區(qū)平均水平最小主應力在45-56MPa之間，巖石彈性模量達40GPa左右。在這樣的應力和彈性模量條件下，壓開裂縫的寬度受到限制，不利于高砂比施工。高砂比施工需要較大的裂縫寬度來容納支撐劑，而狹窄的裂縫寬度容易導致支撐劑堆積，影響壓裂效果。儲層微裂縫發(fā)育使得壓裂造縫難。微裂縫的存在會導致壓裂液濾失嚴重，大量的壓裂液濾失到地層中，使得縫內的壓裂液量不足，無法提供足夠的壓力來維持裂縫的擴展，從而增加了造縫的難度。微裂縫還會使裂縫的擴展方向難以控制，容易形成復雜的裂縫網絡，不利于形成有效的主裂縫。5.1.2壓裂技術方案與實施過程針對安棚油田深層系的地質特點和壓裂難點，制定了一系列針對性的壓裂技術方案，并嚴格按照實施過程進行操作，以確保壓裂作業(yè)的成功。在壓裂液選擇方面，評選出了耐高溫90-140C的改性腫爾膠十有機硼劑十膠囊破膠劑低傷害壓裂液配方體系。100C壓裂液體系適用于90-120oC的溫度范圍，其配方為0.5%Gki＋1%KCL＋0.1%HCHO＋0.12%NazCQ＋0.2%DL－8；130C壓裂液體系適用于120-140t的溫度范圍，配方為0.55%GRJ＋1%KCL＋0.1%HCHO＋0.12%N82CQ＋0.2%DL—8＋0.2%TA—6＋(0.03%-0.05%)NaOH。該壓裂液基液性能良好，粘度為75rnPa?s，pH值為10-12，交聯(lián)時間為2-4min，具有耐高溫耐剪切能力強、延遲交聯(lián)時間可控、破膠迅速徹底、與地層配伍性好等優(yōu)點，能夠完全滿足安棚油田高溫深層系井壓裂施工攜砂的需要。在造縫降濾措施方面，考慮到安棚深層系微裂縫比較發(fā)育，壓裂施工在剛進入低砂比階段就容易出現(xiàn)砂堵的問題，采取了有效的應對措施。在泵注前置液過程中，分段加入3%左右的低砂比粉陶和油溶性降濾劑進行微裂縫充填。低砂比粉陶可以填充微裂縫，增加裂縫的粗糙度，降低壓裂液的濾失速度；油溶性降濾劑則能夠在微裂縫表面形成一層保護膜，進一步阻止壓裂液的濾失。通過這種方式，堵塞阻止次裂縫的形成，有效壓開主裂縫，保證壓裂施工的一次成功。在壓裂設計優(yōu)化方面，采用三維水力裂縫模擬軟件(nD)，精心優(yōu)化了安棚深層系裂縫型油氣藏壓裂工藝技術參數(shù)。確定井口破裂壓力為50-60MPa，排量3500-4500L/min，前置液百分比為40%-50%，加砂量20-30m3，砂比平均22%-30%。通過精確的模擬和優(yōu)化，確保壓裂施工能夠在安全的壓力范圍內進行，同時實現(xiàn)最佳的裂縫擴展和支撐劑鋪置效果。在實施過程中，嚴格按照設計方案進行操作。首先，進行壓裂液的配制和準備工作，確保壓裂液的性能符合要求。然后，將壓裂液通過高壓泵注入井筒，逐漸增加壓力，使地層破裂并形成裂縫。在注入壓裂液的過程中，按照設計的分段加砂方案，逐漸加入支撐劑，確保支撐劑能夠均勻地分布在裂縫中。在施工過程中，實時監(jiān)測壓力、排量等參數(shù)，根據實際情況進行調整，以保證施工的順利進行。5.1.3壓裂效果評價與經驗總結通過對安棚油田深層系壓裂施工后的產量、壓力等數(shù)據進行分析，對壓裂效果進行了全面評價，并總結了成功經驗與改進方向。從產量數(shù)據來看，兩年來，在安棚油田共壓裂施工51口井，施工一次成功率達到88.6％，有效率為78.7%，平均年增原油1.48×10?t。這表明壓裂技術在安棚油田深層系取得了顯著的增產效果，有效地提高了油井的產能。在壓力方面，施工泵壓控制在50-78MPa，符合設計要求，說明壓裂施工過程中的壓力控制較為成功。施工排量為4.0-4.5m3/min，平均砂比約27%，平均單井加砂量22.4m3，這些參數(shù)的合理控制為壓裂效果的實現(xiàn)提供了保障。通過對壓裂效果的評價，總結出了以下成功經驗。針對安棚油田深層系的地質特點，選擇合適的壓裂液和支撐劑是關鍵。耐高溫、耐剪切、低傷害的壓裂液和高強度、高導流能力的支撐劑，能夠滿足儲層的特殊要求，提高壓裂效果。采用有效的造縫降濾措施，如分段加入低砂比粉陶和油溶性降濾劑進行微裂縫充填，能夠有效解決微裂縫發(fā)育帶來的砂堵問題，保證壓裂施工的順利進行。利用三維水力裂縫模擬軟件進行壓裂設計優(yōu)化，能夠準確預測裂縫的擴展和延伸，為施工提供科學依據，提高壓裂施工的成功率。也認識到了一些需要改進的方向。雖然壓裂施工取得了較好的效果，但仍有部分井的壓裂效果不理想，需要進一步分析原因，優(yōu)化壓裂設計和施工參數(shù)。在壓裂液的返排方面，還存在一些問題，需要研究更加有效的返排技術，減少壓裂液對儲層的傷害。隨著油田的開發(fā)，儲層的地質條件可能會發(fā)生變化，需要不斷地對壓裂技術進行調整和優(yōu)化，以適應新的地質條件。5.2濱南油田濱660塊整體壓裂開發(fā)5.2.1薄互層油藏特征與開發(fā)需求濱南油田濱660塊構造位置獨特，處于東營凹陷西北邊緣，濱南——利津二級斷裂帶西段，濱649滾動背斜北臺階。其北部隔單家寺油田與濱縣凸起相望，東北部隔利津油田毗鄰陳家莊凸起，東南方向則臨利津洼陷。該區(qū)塊主要含油層系為沙四上，埋深在2863-3096米之間，含油面積達1.99km2，地質儲量235萬噸，平均單井有效厚度18m。從地質特征來看，濱660塊具有顯著的薄互層油藏特點。其層多且單層厚度薄，平面上廣泛分布。沙四段屬扇三角洲前緣亞相沉積，縱向上含油井段長，油層數(shù)量眾多，然而單層厚度卻較小。沙四上被劃分為2個砂組，含油的1、2砂組又被精細劃分為6個小層。在100m的含油井段內，視分層系數(shù)最多可達16層/井，最少為6層/井，平均9層/井。這種層多、單層薄的特征使得油藏的開采難度增大，常規(guī)的開采方式難以有效動用這些薄層中的油氣資源。巖性復雜和儲層物性差也是該區(qū)塊的重要特征。沙四段巖性主要由淺灰色泥巖、白云質泥巖、劣質油頁巖與粉細砂巖組成，這種復雜的巖性導致儲層物性較差。儲層的孔隙度和滲透率較低，油氣在儲層中的流動受到較大阻礙，自然產能低下。微裂縫發(fā)育是濱660塊的另一關鍵特征。微裂縫在儲層中廣泛分布，它們相互連通，形成了復雜的網絡結構。這些微裂縫雖然在一定程度上增加了儲層的滲流通道，但也帶來了一系列問題。微裂縫的存在使得壓裂液的濾失量增加，導致壓裂施工過程中容易出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象，增加了施工難度和成本。微裂縫還會影響裂縫的擴展方向和形態(tài)，使得人工裂縫的形成和控制變得更加困難。由于上述復雜的油藏特征，濱660塊面臨著嚴峻的開發(fā)挑戰(zhàn)，迫切需要一種有效的開發(fā)技術來提高油氣采收率。整體壓裂開發(fā)技術成為了解決這些問題的關鍵，通過對整個區(qū)塊進行統(tǒng)一規(guī)劃和壓裂改造，能夠充分利用儲層的潛力，改善油氣的滲流條件，提高油井的產量和區(qū)塊的整體開發(fā)效果。5.2.2整體壓裂技術策略與實施情況針對濱南油田濱660塊的地質特征和開發(fā)需求，制定了一系列科學合理的整體壓裂技術策略，并嚴格按照實施情況進行操作。在進行整體壓裂開發(fā)之前，對該區(qū)塊的地應力與人工裂縫擴展進行了深入研究。通過地應力測試技術，準確獲取了該區(qū)塊的地應力大小和方向分布。研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊的地應力分布存在一定的差異，不同區(qū)域的地應力大小和方向有所不同。這一結果為后續(xù)的壓裂設計提供了重要依據，使得在壓裂施工中能夠根據不同區(qū)域的地應力情況，合理控制裂縫的擴展方向，確保裂縫能夠有效地延伸到油氣富集區(qū)域。在壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化方面，運用先進的數(shù)值模擬技術，對不同的裂縫長度、寬度、導流能力等參數(shù)進行了模擬分析。通過模擬不同參數(shù)組合下的油氣滲流情況，確定了適合該區(qū)塊的最佳裂縫參數(shù)。在某區(qū)域的模擬中，當裂縫長度為100m，寬度為5mm，導流能力為10D?cm時，油氣的采收率達到了最高值。這些優(yōu)化后的裂縫參數(shù)能夠有效地提高油氣的滲流效率，增加油井的產量。壓裂工藝技術優(yōu)化也是整體壓裂技術策略的重要內容。根據該區(qū)塊的地質特點，選擇了合適的壓裂液和支撐劑。針對儲層的高溫、高壓和低滲透特性，研發(fā)了一種耐高溫、耐剪切、低濾失的壓裂液體系。這種壓裂液體系在高溫下能夠保持穩(wěn)定的粘度，有效地攜帶支撐劑進入裂縫，同時具有較低的濾失量，減少了壓裂液對儲層的傷害。在支撐劑選擇方面，選用了高強度、高導流能力的陶粒支撐劑，能夠在高壓下保持良好的支撐性能，確保裂縫的長期導流能力。在實施過程中，嚴格按照優(yōu)化后的技術策略進行操作。首先，進行壓裂液的配制和準備工作，確保壓裂液的性能符合要求。然后，通過高壓泵將壓裂液注入井筒，逐漸增加壓力，使地層破裂并形成裂縫。在注入壓裂液的過程中，按照設計的加砂方案，逐漸加入支撐劑，確保支撐劑能夠均勻地分布在裂縫中。在施工過程中，實時監(jiān)測壓力、排量等參數(shù)，根據實際情況進行調整，以保證施工的順利進行。5.2.3開發(fā)效果與經濟效益分析濱南油田濱660塊實施整體壓裂開發(fā)后，在開發(fā)效果和經濟效益方面取得了顯著成果。從開發(fā)效果來看，油井產量得到了顯著提升。在實施整體壓裂開發(fā)前，該區(qū)塊油井的平均日產油量較低，難以實現(xiàn)經濟有效的開采。通過整體壓裂開發(fā)，改善了儲層的滲流條件，增加了油氣的流動通道，使得油井的平均日產油量大幅提高。某油井在壓裂前日產油量僅為2噸，壓裂后日產油量達到了10噸，增產效果明顯。采收率也得到了有效提高。整體壓裂開發(fā)使得儲層中的油氣能夠更